JP2682426B2 - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JP2682426B2 JP5348272A JP34827293A JP2682426B2 JP 2682426 B2 JP2682426 B2 JP 2682426B2 JP 5348272 A JP5348272 A JP 5348272A JP 34827293 A JP34827293 A JP 34827293A JP 2682426 B2 JP2682426 B2 JP 2682426B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOSトランジスタを含
む半導体集積回路装置に関し、特にMOSトランジスタ
の特性を改善した半導体集積回路装置およびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路装置に使用されて
いるMOSトランジスタの一例を図5に示す。ここでは
PチャネルMOSトランジスタを示しており、P型シリ
コン基板21にN型ウェル22を形成し、かつフィール
ド酸化膜23を形成して素子分離を行う。また、N型ウ
ェル22上にはゲート酸化膜24を介してゲート電極2
5を形成し、かつこのゲート電極25を挟むN型ウェル
22にはP型ソース・ドレイン領域27を形成し、これ
らでPチャネルMOSトランジスタを形成している。ま
た、ゲート電極25の下方のチャネル領域の下側には前
記P型ソース・ドレイン領域27にそれぞれ接した状態
でN型ウェルよりも若干不純物濃度の高いN型埋込層2
6を形成し、このN型埋込層26によりソース・ドレイ
ン間のパッチスルーを防止している。図6は、図5のB
−B′線に沿う不純物濃度プロファイル図である。
【0003】このように、従来のMOSトランジスタで
は、ソース・ドレイン間でのパンチスルーを防止してM
OSトランジスタの短チャネル化を実現するためにチャ
ネル領域のウェル濃度を高くする目的で高濃度のN型埋
込層を形成している。前記した例では、N型埋込層の不
純物濃度は1〜5×1017(cm-3)程度である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のMO
Sトランジスタでは、高濃度のP型ソース・ドレイン領
域に高濃度のN型埋込層が接しているため、両者の間に
空乏層が伸び難いものとなっている。このため、P型ソ
ース・ドレイン領域とN型埋込層との間の寄生容量が大
きくなり、遅延時間が増加するという問題が生じ、ある
いは両者間の接合耐圧が低下されるという問題が生じ
る。
【0005】このため、特開平4−93037号公報で
は、図7に示すように、P型シリコン基板31にフィー
ルド絶縁膜32で区画された素子領域にゲート絶縁膜3
3、ゲート電極34を設け、かつシリコン基板31にP
型ソース・ドレイン領域35で構成したMOSトランジ
スタに対し、N型ソース・ドレイン領域35の各下側に
イオン注入絶縁層36を形成し、ソース・ドレイン間の
寄生容量を低減した構成が提案されている。しかしなが
ら、この構造ではイオン注入絶縁層36とP型シリコン
基板31とN型ソース・ドレイン領域35の接点部にお
いて電界が集中し、接合耐圧が低下するという問題が生
じ易い。本発明の目的は、パンチスルー耐圧を改善する
一方で、ソース・ドレインにおける接合容量を低減し、
かつ接合耐圧を改善することを可能にした半導体集積回
路装置とその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、一導電型の半導体層に形成され、かつチャネル
領域の直下に高濃度の一導電型の埋込層を有するMOS
トランジスタにおいて、ゲート電極の側面にサイドウォ
ールを形成し、かつ逆導電型のソース・ドレイン領域と
前記一導電型の埋込層にそれぞれ接し、かつ前記ソース
・ドレイン領域の直下にあり前記サイドウォールの直下
には存在しない、前記ソース・ドレイン領域よりも低濃
度の逆導電型の埋込層を形成した構成とする。また、本
発明の製造方法は、一導電型の半導体層のチャネル領域
相当箇所の直下に高濃度の一導電型の埋込層を形成し、
前記半導体層上にゲート電極を形成し、このゲート電極
の側面にサイドウォールを形成し、前記ゲート電極およ
びサイドウォールを用いた自己整合法により逆導電型の
不純物をイオン注入して逆導電型の埋込層を形成し、前
記ゲート電極およびサイドウォールを用いた自己整合法
により前記逆導電型の埋込層よりも高濃度の不純物をイ
オン注入して逆導電型のソース・ドレイン領域を形成す
る工程を含んでいる。
【0007】
【作用】本発明によれば、逆導電型のソース・ドレイン
領域はこれよりも低濃度の逆導電型埋込層に接してお
り、かつこの逆導電型埋込層を介してチャネル直下の一
導電型埋込層に接するため、両埋込層の間での空乏層の
広がりが大きくなり、結果としてソース・ドレイン領域
における接合容量が減少され、かつ、空乏層が広がるた
めにソース・ドレイン領域における接合耐圧も向上され
る。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の比較実施例の断面図である。P型シ
リコン基板1にN型ウェル2が形成され、フィールド酸
化膜3により素子領域が画成されている。また、この素
子領域のシリコン基板表面にはゲート酸化膜4及びゲー
ト電極5が形成されている。そして、前記ゲート電極5
の直下、即ちチャネル領域の直下にはN型ウェル2より
も若干不純物濃度の高い高濃度N型埋込層6が形成され
ている。また、前記ゲート電極5を挟むようにN型ウェ
ル2には不純物濃度の高いP型ソース・ドレイン領域7
が形成されている。
【0009】そして、このP型ソース・ドレイン領域7
の直下には、前記シリコン基板1よりも高濃度でP型ソ
ース・ドレイン領域7よりも低濃度のP型埋込層8が形
成されており、これらのP型埋込層8は前記P型ソース
・ドレイン領域7とN型埋込層6のそれぞれに接した構
成とされている。なお、図2は図1のA−A′線に沿う
不純物濃度プロファイルである。P型ドレイン領域の直
下に5×1017(cm-3)程度のP型埋込層があり、N
型埋込層と接している。
【0010】図3は図1のMOSトランジスタを製造工
程順に示す断面図である。先ず、図3(a)のように、
P型シリコン基板1にN型ウェル2を形成し、フィール
ド酸化膜3を形成して素子領域を画成する。そして、素
子領域のシリコン基板1の表面に薄い酸化膜10を形成
し、かつその上にレジスト11を塗布した後、フォトリ
ソグラフィ技術を用いてトランジスタのチャネル形成部
のレジスト11を開口する。そして、このレジスト11
をマスクにしてN型不純物、例えばリンをエネルギ30
0KeV、ドーズ量1E13(cm-2)程度注入する。
そして、熱処理を行うことで前記N型ウェル2内にN型
埋込層6を形成する。
【0011】次いで、図3(b)のように、素子領域の
シリコン基板1の表面にゲート酸化膜4およびゲート電
極5を形成した後、前記ゲート電極5を利用した自己整
合法によりP型不純物、例えばボロンをエネルギ50K
eV、ドーズ量1E13(cm-2)程度注入する。次
に、熱処理によりP型埋込層8を形成する。次いで、前
工程と同様にゲート電極5を利用した自己整合法により
P型不純物、例えば弗化ボロンをエネルギ50KeV、
ドーズ量5E15(cm-2)程度イオン注入する。その
後、熱処理を行うことにより、図1に示したように、P
型ソース・ドレイン領域7を形成する。
【0012】したがって、図1の構成のMOSトランジ
スタによれば、チャネル領域の下側に高濃度のN型埋込
層6が形成されているため、P型ソース・ドレイン領域
7間のパンチスルーが防止される。一方、P型ソース・
ドレイン領域7はこれよりも低濃度のP型埋込層8に接
しており、かつこのP型埋込層8を介してN型埋込層6
に接しているため、P型埋込層8とN型埋込層6との間
の空乏層の広がりが大きくなり、結果としてP型ソース
・ドレイン領域7における接合容量が減少する。また、
空乏層が広がるため、P型ソース・ドレイン領域7にお
ける接合耐圧も向上される。
【0013】図4は本発明の実施例のMOSトランジス
タの断面図であり、図1と等価な部分には同一符号を付
してある。この実施例では、前記比較実施例の接合耐圧
をさらに高めて本発明の目的を達成することを可能とす
るものであり、ゲート電極5の側面にサイドウォール9
を形成しており、このサイドウォール9を利用してイオ
ン注入法によりP型埋込層8を形成し、かつP型ソース
・ドレイン領域7を形成した構成としたものである。こ
のように構成すれば、P型ソース・ドレイン領域7のそ
れそれの直下に形成されるP型埋込層8の相互間距離を
図1の比較実施例よりも大きくでき、P型ソース・ドレ
イン領域7間のパンチスルーに対する耐圧を比較実施例
のものよりも向上することができる。なお、本発明はN
チャネルMOSトランジスタにも適用でき、その場合に
は、N型ソース・ドレイン領域の直下に、これよりも不
純物濃度の低いN型埋込層を形成すればよい。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、チャネル
領域の直下に高濃度の一導電型の埋込層を有するMOS
トランジスタにおいて、ゲート電極の側面にサイドウォ
ールを有し、逆導電型のソース・ドレイン領域のそれぞ
れの直下に、これよりも低濃度の逆導電型の埋込層を
イドウォールの直下には存在しないように形成している
ので、両埋込層の間の空乏層の広がりが大きくなり、接
合容量が減少する。また、空乏層が広がるため、ソース
・ドレイン領域における接合耐圧も向上される。特に、
サイドウォールを形成した後に埋込層を形成すること
で、ソース・ドレイン領域直下の埋込層の間隔が大きく
でき、ソース・ドレイン間のパンチスルー耐圧を向上す
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の比較実施例の要部の断面図である。
【図2】図1のA−A′線に沿う不純物濃度のプロファ
イル図である。
【図3】図1のMOSトランジスタを製造工程順に示す
断面図である。
【図4】本発明の実施例の要部の断面図である。
【図5】従来の半導体集積回路装置の一例の断面図であ
る。
【図6】図5のB−B′線に沿う不純物濃度のプロファ
イル図である。
【図7】従来の他の例の断面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N型ウェル 5 ゲート電極 6 高濃度N型埋込層 7 P型ソース・ドレイン領域 8 低濃度P型埋込層

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体層にゲート電極と逆導
    電型のソース・ドレイン領域を有し、かつチャネル領域
    の直下に高濃度の一導電型の埋込層を有するMOSトラ
    ンジスタを含む半導体集積回路装置において、ゲート電
    極の側面にサイドウォールを有し、前記ソース・ドレイ
    ン領域と前記一導電型の埋込層にそれぞれ接し、かつ
    記ソース・ドレイン領域のそれぞれの直下にあり、かつ
    前記サイドウォールの直下には存在しない、前記ソース
    ・ドレイン領域よりも低濃度の逆導電型の埋込層を形成
    したことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体層のチャネル領域相当
    箇所の直下に高濃度の一導電型の埋込層を形成する工程
    と、前記半導体層上にゲート電極を形成する工程と、
    のゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程
    と、前記ゲート電極およびサイドウォールを用いた自己
    整合法により逆導電型の不純物をイオン注入して逆導電
    型の埋込層を形成する工程と、前記ゲート電極およびサ
    イドウォールを用いた自己整合法により前記逆導電型の
    埋込層よりも高濃度の不純物をイオン注入して逆導電型
    のソース・ドレイン領域を形成する工程を含むことを特
    徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
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