JPH01120067A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH01120067A
JPH01120067A JP27578587A JP27578587A JPH01120067A JP H01120067 A JPH01120067 A JP H01120067A JP 27578587 A JP27578587 A JP 27578587A JP 27578587 A JP27578587 A JP 27578587A JP H01120067 A JPH01120067 A JP H01120067A
Authority
JP
Japan
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semiconductor
region
concentration
gate electrode
semiconductor device
Prior art date
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Application number
JP27578587A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Shimizu
昭博 清水
Yoshio Sakai
芳男 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP27578587A priority Critical patent/JPH01120067A/en
Publication of JPH01120067A publication Critical patent/JPH01120067A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a stable and high-reliability MIS type FET which suppresses a short-channel effect without spoiling reliability even with a gate length of 0.5mum or less and whose process is easy by a method wherein a drain or both a source and the drain are constituted by a first low-concentration layer situated only under a gate electrode and by a high-concentration diffusion layer adjacent to the layer. CONSTITUTION:In an MIS type field-effect transistor which is formed on a semiconductor substrate 1 of a first conductivity type and which contains a single gate electrode 4 whose cross-sectional shape is a quadrilateral, the following are contained: first low-concentration semiconductor regions 5 of a second conductivity type whose source and drain are situated or whose drain is situated only under the gate electrode 4; semiconductor regions of the second conductivity type which are adjacent to the regions, which reach the outside of the gate electrode 4 from the lower part of the gate electrode 4 and whose concentration is higher than that of the first semiconductor regions 5. In addition, a third semiconductor region 2 of a first conductivity type which is adjacent to at least said first semiconductor regions 5 and whose concentration is higher than that of the semiconductor substrate 1 is contained. For example, an impurity concentration value of said second semiconductor region 7 is set to be high at 10<19> cm<-3> or more.

Description

【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型電界効果ト
ランジスタの高信頼度化に好適で、耐ホツトキャリア効
果又は、高耐圧化にすぐれたMIS型電界効果トランジ
スタに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and is particularly suitable for improving the reliability of MIS type field effect transistors, and has excellent hot carrier resistance effect or high breakdown voltage. This invention relates to MIS field effect transistors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のMIS型電界効果トランジスタは、ゲート長が短
かくなるに従い、動作時のドレイン近傍の電界が大きく
なりホットキャリアの注入による特性変動が大きな間層
となってきている。
In conventional MIS type field effect transistors, as the gate length becomes shorter, the electric field near the drain during operation becomes larger, and the characteristics change due to the injection of hot carriers become larger.

これを防ぎ、耐圧を向上させる構造としては種種のもの
が考えられているが、ゲート長1μmレベルで有力なも
のに特開昭60−121771号に記載のように、高濃
度拡散層をゲートより離し、その間に低濃度領域を設け
た低濃度ドレイン(LDD。
Various structures have been considered to prevent this and improve the breakdown voltage, but one of the most effective structures with a gate length of 1 μm is the one described in Japanese Patent Application Laid-open No. 121771/1983, in which a high concentration diffusion layer is formed from the gate. A low concentration drain (LDD) with a low concentration region provided between the two.

Lightly Doped Drain)構造があげ
られる。これを第2図(a)に示す、しかし1本構造で
もゲート長が0.5μm以下になると信頼性が不足して
くる。最近の報告例では、アイ・イー・イー・イー。
Lightly Doped Drain) structure. This is shown in FIG. 2(a).However, even with a single-layer structure, reliability becomes insufficient when the gate length becomes 0.5 μm or less. In recent reports, I.E.E.

エレクトロン デバイス レターズ、イー デイ−エル
−8,(1987年)第151頁から第153頁(I 
E E E  Electron Device Ls
ttersVol、EDL−8(1987)PP、15
1−153)に論じられているIT−LDD (Invergθ−T  LDD)があげられる。これ
はLDDtA造に改良を加えたものである。これを第2
図(b)に示す。
Electron Device Letters, EDL-8, (1987) pp. 151-153 (I
E E E Electron Device Ls
ttersVol, EDL-8 (1987) PP, 15
1-153) is mentioned. This is an improved version of the LDDtA structure. This is the second
Shown in Figure (b).

また、相補型半導体装置において、寄生サイリスタによ
るラッチアップ効果を抑制する方法として、特開昭62
−84547号に記載されているように、ソース拡散層
下部に、基板(この場合はウェル)と同じ導電型の高濃
度層を設けた構造があげられる。
In addition, as a method for suppressing the latch-up effect caused by parasitic thyristors in complementary semiconductor devices, Japanese Patent Laid-Open No. 62
As described in No. 84547, there is a structure in which a high concentration layer of the same conductivity type as the substrate (well in this case) is provided below the source diffusion layer.

これを第2図(c)に示す。This is shown in FIG. 2(c).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術において、ゲート長が0.5μm以下にな
ってくると、LDDi造では、サイドウオール絶縁膜に
起因したLDD構造固有のホットキャリア劣化により、
低濃度層の濃度を10180−8以下にすることができ
ず、信頼性が不足し。
In the above conventional technology, when the gate length becomes 0.5 μm or less, in the LDDi structure, due to hot carrier deterioration inherent to the LDD structure caused by the sidewall insulating film,
It is not possible to reduce the concentration of the low concentration layer to 10180-8 or less, resulting in a lack of reliability.

かつ、短チヤネル効果も厳しくなる。また、IT−LD
Dでは、短チヤネル効果が厳しいのと、プロセスが複雑
、不安定であるという間層があった。
Moreover, the short channel effect becomes severe. Also, IT-LD
In D, the short channel effect was severe and the process was complicated and unstable.

本発明の目的は、ゲート長が0.5μm以下となっても
、信頼性を損なわずにチャネル効果を抑制し、かつ、プ
ロセスも容易で安定な高信頼度MIS型電界効果トラン
ジスタを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a highly reliable MIS type field effect transistor which suppresses channel effects without impairing reliability even when the gate length is 0.5 μm or less, and which is easy to process and stable. It is in.

本発明の他の目的は、MIS型電界効果トランジスタの
ドレイン耐圧を向上させることにある。
Another object of the present invention is to improve the drain breakdown voltage of a MIS field effect transistor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、断面が四角形であるような単一のゲート電
極を有するMIS型電界効果トランジスタにおいて、そ
のドレイン、或は、ソース、ドレイン両方が、ゲート電
極下にのみある低濃度の第1の拡散層とそれに接する第
1の拡散層より高濃度の第2の拡散層を有し、さらに、
基板内に第1の拡散層に接するように基板より高濃度で
基板と同じ導電型の第3の埋め込みN(いわゆるパンチ
スルーストッパ層)を設けることにより達成され。
The above object is to provide a MIS field effect transistor having a single gate electrode with a square cross section, in which the drain or source and both drains are connected to a low-concentration first diffusion layer located only under the gate electrode. and a second diffusion layer having a higher concentration than the first diffusion layer in contact with the layer, and further,
This is achieved by providing a third buried N (a so-called punch-through stopper layer) in the substrate so as to be in contact with the first diffusion layer and having a higher concentration than the substrate and the same conductivity type as the substrate.

また、上記の第2の拡散層をゲート側壁に形成したサイ
ドウオール絶縁膜からゲート電極に達するように形成す
ることにより、達成される。
Furthermore, this can be achieved by forming the second diffusion layer described above so as to reach the gate electrode from the sidewall insulating film formed on the gate sidewall.

また、上記能の目的は、MIS型電界効果トランジスタ
のソース下部基鈑内部に、ソース下部に基板内多数キャ
リアの引き抜き用低抵抗導電層を設け、かつ、該トラン
ジスタのチャネル下基板内部に、該引き抜き層に接し、
基板より高濃度で基板と同じ導電型の不純物領域を設け
ることにより達成される。
Further, the purpose of the above function is to provide a low resistance conductive layer for extracting majority carriers in the substrate under the source inside the substrate under the source of the MIS type field effect transistor, and to provide a low resistance conductive layer inside the substrate under the channel of the transistor. In contact with the drawing layer,
This is achieved by providing an impurity region having a higher concentration than the substrate and the same conductivity type as the substrate.

〔作用〕[Effect]

上記構造のうち、低濃度拡散層は全てゲート電極下にあ
り、サイドウオール絶縁膜下部はより高濃度の拡散層と
なっているため、前述のLDD構造固有のホットキャリ
ア劣化は起こらず、低濃度拡散層の濃度を101δ■″
″3以下にでき、信頼性を大きく向上できる。また、基
板内部にパンチスルーストッパ層があるため、低濃度拡
散層の拡散深さを大きくしても短チヤネル効果は抑制で
きる。
In the above structure, all the low concentration diffusion layers are under the gate electrode, and the lower part of the sidewall insulating film is a higher concentration diffusion layer, so the hot carrier deterioration inherent to the LDD structure described above does not occur, and the low concentration The concentration of the diffusion layer is 101δ■''
3 or less, and the reliability can be greatly improved.Also, since there is a punch-through stopper layer inside the substrate, the short channel effect can be suppressed even if the diffusion depth of the low concentration diffusion layer is increased.

信頼性からは、拡M層深さは深い程よい6さらに、プロ
セス的に、従来のIT−LDD構造形成プロセスに比べ
大幅に簡単化されており、製造歩留り及びコスト低減が
できる。
In terms of reliability, the deeper the depth of the expanded M layer is, the better.6 Furthermore, the process is significantly simplified compared to the conventional IT-LDD structure formation process, and manufacturing yield and cost can be reduced.

更に、MIS型電界効果トランジスタのドレイン耐圧は
、nチャネルの場合、基板電流誘起の寄生バイポーラ効
果によるブレイクダウンで定まっている。これは、pn
接合のブレイクダウン電圧よりも、低い電圧で上記ブレ
イクダウンが生じることによる。これを、第2図(d)
を用いて説明する。nチャネル型の場合、動作中の電流
はソースより電子がドレインに流れ込むことにより生じ
る。この時5 ドレイン近傍の高電界領域で電子が衝突
W1離を起こし、電子、−正孔対を発生する。これらの
内、電子はドレインに流れ込むが、正孔の大半は基板へ
流れる。ドレイン電圧を上げてゆくことの正孔による基
板電流が増大する。これに伴い、基板自身の抵抗により
、基板内部の電位も上昇し、ついには、基板内ソース近
傍とソース拡散層7とのpn接合が順方向となり、横型
のnpnバイポーラトランジスタが動作し、電流が急激
に増加する。代表的なトランジスタにおけるこの様子を
、第2図(8)に示す、基板電流の増加に応じて、各ゲ
ート電圧でのドレイン耐圧が異っている。
Furthermore, the drain breakdown voltage of an MIS field effect transistor is determined by breakdown due to a parasitic bipolar effect induced by substrate current in the case of an n-channel transistor. This is pn
This is because the breakdown occurs at a voltage lower than the breakdown voltage of the junction. This is shown in Figure 2(d).
Explain using. In the case of an n-channel type, current during operation is generated by electrons flowing from the source to the drain. At this time, electrons collide and separate W1 in the high electric field region near the 5 drain, generating electron-hole pairs. Of these, electrons flow to the drain, but most of the holes flow to the substrate. Increasing the drain voltage increases the substrate current due to holes. Along with this, the potential inside the substrate also rises due to the resistance of the substrate itself, and finally the pn junction between the source in the substrate and the source diffusion layer 7 becomes forward, the lateral npn bipolar transistor operates, and the current flows. Increase rapidly. This situation in a typical transistor is shown in FIG. 2 (8), where the drain withstand voltage at each gate voltage differs as the substrate current increases.

以上のことから従来、このドレイン耐圧を向上させるに
はブレイクダウンの種となる基板電流の発生を減少され
ることが試みられ、第2図(a)のような高耐圧構造が
考案されてきた。本発明は、さらに、高耐圧化を実現す
る方法として、基板電流の発生自身を抑制するのではな
く、発生してもブレイクダウンしにくい構造を実現した
ものである。これは、ソース側拡散層下部にギヤリア引
き抜き用の領域2例えば高濃度拡散層(10”cm−”
以上)と該トランジスタのチャネル下部に中濃度(例え
ば10”m−88度)の基板と同じ導電型の拡散層を設
けることにより、上記寄生バイポーラ効果が起こりにく
くなる。つまり、ドレイン近傍で発生した基板電流は、
直ちにチャネル下部中濃度拡散層を通り、ソース下部高
濃度拡散層により引き抜かれてしまうことによる。この
構造ではMOSトランジスタの寄生バイポーラトランジ
スタのエミッタとベースを短絡に寄生バイポーラトラン
ジスタを動作させないようにしている。これにより、ド
レイン耐圧を、ドレインpn接合耐圧付近まで向上させ
ることができる。この様子を、前述第4図(b)と同様
に、第2図(f)に示す。
Based on the above, in order to improve this drain breakdown voltage, attempts have been made to reduce the generation of substrate current that causes breakdown, and a high breakdown voltage structure as shown in Figure 2 (a) has been devised. . The present invention further provides a method for achieving high breakdown voltage by not suppressing the generation of substrate current itself, but by realizing a structure that is unlikely to break down even if it occurs. This is a region 2 for gearia extraction under the source side diffusion layer, for example, a high concentration diffusion layer (10"cm-"
By providing a diffusion layer of the same conductivity type as the substrate with a medium concentration (for example, 10" m - 88 degrees) below the channel of the transistor, the above parasitic bipolar effect becomes less likely to occur. In other words, the parasitic bipolar effect that occurs near the drain The substrate current is
This is because the light immediately passes through the medium concentration diffusion layer at the bottom of the channel and is extracted by the high concentration diffusion layer at the bottom of the source. In this structure, the emitter and base of the parasitic bipolar transistor of the MOS transistor are shorted to prevent the parasitic bipolar transistor from operating. Thereby, the drain breakdown voltage can be improved to around the drain pn junction breakdown voltage. This situation is shown in FIG. 2(f), similar to FIG. 4(b) above.

また、第2図(c)に示した従来技術の如く。Also, as in the prior art shown in FIG. 2(c).

上記高濃度層のみがソース下部にある場合、チャネル下
部の電位は基板電流で上昇しやすく、上記効果は小さい
When only the high concentration layer is located below the source, the potential at the bottom of the channel is likely to rise due to substrate current, and the above effect is small.

〔実施例〕〔Example〕

〈実施例1〉 以下に、本発明の詳細な説明する。 <Example 1> The present invention will be explained in detail below.

第1図に示す本発明の構造は、LDD構造の低濃度拡散
層5が全てゲート電極4下にある構造となっており、ホ
ットキャリア効果に対する信頼性は向上する。また、低
濃度拡散M4はゲート4端からやや深めに形成し、かつ
、ソース、ドレイン間のバンチスルーは基板内部に形成
した高濃度層2により防ぐ。これにより、短チヤネル効
果の防止と共に、ソース、ドレインの拡散層深さを大き
くできるめ、よりホットキャリア効果を低減する事がで
きる。
The structure of the present invention shown in FIG. 1 has a structure in which the low concentration diffusion layer 5 of the LDD structure is entirely under the gate electrode 4, and the reliability against the hot carrier effect is improved. Furthermore, the low concentration diffusion M4 is formed slightly deeper from the end of the gate 4, and bunch through between the source and drain is prevented by the high concentration layer 2 formed inside the substrate. As a result, the short channel effect can be prevented and the depth of the source and drain diffusion layers can be increased, so that the hot carrier effect can be further reduced.

また、プロセス的にも、従来のLDD構造形成プロセス
にパンチスルーストッパ用の高濃度層2形成プロセスが
増加するだけでゲート電極の形状は従来の通常構造のま
まである。ただし、従来LDDと異なるのは、第1図の
構造ではサイドウオール絶縁膜6の厚さが、ソース、ド
レイン高濃度拡散層7の横方向の伸びよりも小さくする
必要があることである。
Furthermore, in terms of process, the shape of the gate electrode remains the same as the conventional normal structure, except that the process of forming the high concentration layer 2 for the punch-through stopper is added to the conventional LDD structure forming process. However, the difference from the conventional LDD is that in the structure shown in FIG. 1, the thickness of the sidewall insulating film 6 must be smaller than the lateral extension of the source and drain heavily doped diffusion layers 7.

また、第1図の構造ではパンチスルーストッパ用埋め込
み高濃度p型層2が低濃度n形ドレイン。
Further, in the structure shown in FIG. 1, the buried heavily doped p-type layer 2 for the punch-through stopper is a lightly doped n-type drain.

ソース拡散層5だけでなく、高濃度n形ドレイン。Not only the source diffusion layer 5 but also the highly doped n-type drain.

ソース拡散層7にも接している。これは、低濃度n膨拡
散層の不純物濃度が、耐ホツトキャリア等から益々低濃
度(10”cm″″8以下)になるのに対し、パンチス
ルーストッパ用埋め込みp形層は、ゲート長が短かくな
るにつれ高濃度(1017cx−”以上)にしなければ
ならなくなる。従ってゲート長0.5μmでは埋め込み
p形層2は低濃度n形ドレイン、ソース拡散層5と同程
度の濃度となる。
It is also in contact with the source diffusion layer 7. This is because the impurity concentration of the low-concentration n-swelled diffusion layer becomes increasingly low (below 10"cm"8) due to hot carrier resistance, etc., whereas the buried p-type layer for the punch-through stopper has a gate length. As the length becomes shorter, the concentration must be higher (1017cx-'' or higher). Therefore, when the gate length is 0.5 μm, the buried p-type layer 2 has a concentration comparable to that of the lightly doped n-type drain and source diffusion layer 5.

その結果、低濃度n形ドレイン・ソース拡M層5は、た
とえ高濃度n形ドレイン・ソース層7を囲むように深く
形成しても、低濃度n形ドレイン。
As a result, even if the lightly doped n-type drain/source expansion M layer 5 is formed deeply so as to surround the highly doped n-type drain/source layer 7, it is still a lightly doped n-type drain.

ソース拡散層の低部は埋め込みp型層2によりp形にな
るため、実効的な低濃度形ドレイン・ソース拡散層5の
縦方向の深さは浅くなる。ホットキャリア効果抑制から
は、低濃度n膨拡散層5の横方向ののびは大きい方が有
利であり、第1図に示す本発明の構造では、バンチスル
ーを抑制しつつこれを実現している。
Since the lower part of the source diffusion layer becomes p-type due to the buried p-type layer 2, the effective vertical depth of the low concentration type drain/source diffusion layer 5 becomes shallow. In order to suppress the hot carrier effect, it is advantageous for the low concentration n-swelled diffusion layer 5 to have a larger lateral extension, and the structure of the present invention shown in FIG. 1 achieves this while suppressing bunch-through. .

また、従来LDD構造固有のホットキャリア劣化を防ぐ
には、サイドウオール絶縁膜下に低濃度拡散層があって
はならず、中濃度以上であればよく、本発明による構造
はそのような構造によりホットキャリア劣化を防いでい
る。
In addition, in order to prevent the hot carrier deterioration inherent in the conventional LDD structure, there must be no low concentration diffusion layer under the sidewall insulating film, and it is sufficient that the concentration is at least medium concentration, and the structure according to the present invention has no problem with such a structure. Prevents hot carrier deterioration.

〈実施例2〉 第3図に示した実施例は、基板内に形成したパンチスル
ーストッパ層高濃度p型層2が、ソース。
<Example 2> In the example shown in FIG. 3, the punch-through stopper layer high concentration p-type layer 2 formed in the substrate is a source.

ドレイン7下部のみにある構造である。本実施例では、
第1図に示した第1の実施例の場合よりも、バンチスル
ー抑制効果は多少減少するが、その他の特性が損なわれ
ることはない。本構造では、チャネル部直下の基板不純
物濃度が低いため、 MOSトランジスタの基板効果定
数が小さなものとなる。
This structure is located only below the drain 7. In this example,
Although the bunch-through suppressing effect is somewhat reduced compared to the first embodiment shown in FIG. 1, other characteristics are not impaired. In this structure, since the substrate impurity concentration directly under the channel portion is low, the substrate effect constant of the MOS transistor is small.

LSI内では、トランスファーゲート等、基板バックバ
イアスが印加される所で用いる場合には本実施例の構造
が良い。
In an LSI, the structure of this embodiment is suitable for use in a place where a substrate back bias is applied, such as a transfer gate.

〈実施例3〉 また、第4図に示した実施例は低濃度n膨拡散層5が、
高濃度拡散層7の周囲に存在するものである。これは、
パンチスルーストッパ用埋め込みp形層2の不純物濃度
が低濃度n膨拡散層5よりも低いか、低濃度n膨拡散層
5の拡散深さよりも埋め込みp形層2が基板内に形成さ
れている場合に相当する。LSI内でゲート長がやや長
めでも良い所に用いる場合、上記埋め込みp形層2は第
1図の実施例の時よりも低濃度で良い事になる。
<Example 3> In addition, in the example shown in FIG. 4, the low concentration n-swelling diffusion layer 5 is
It exists around the high concentration diffusion layer 7. this is,
The impurity concentration of the buried p-type layer 2 for the punch-through stopper is lower than that of the low concentration n-swelled diffusion layer 5, or the buried p-type layer 2 is formed in the substrate, which is deeper than the diffusion depth of the low concentration n-swelled diffusion layer 5. corresponds to the case. When used in a location within an LSI where a slightly longer gate length is acceptable, the buried p-type layer 2 may be doped with a lower concentration than in the embodiment shown in FIG.

また、従来LDD程、高信頼度を必要としない所では、
低濃度n膨拡散層の濃度を高くすることができ、その結
果第4図の如き構造となる。本実施例では、高濃度n膨
拡散層7の周囲に低濃度n膨拡散層5があるため、接合
容量を小さくし、また接合耐圧を向上することができる
In addition, in places that do not require as high reliability as conventional LDDs,
The concentration of the low concentration n-swelling diffusion layer can be increased, resulting in a structure as shown in FIG. In this embodiment, since the low concentration n-swell diffusion layer 5 is provided around the high concentration n-swell diffusion layer 7, the junction capacitance can be reduced and the junction breakdown voltage can be improved.

〈実施例4〉 次に、第5図に示した実施例は、低濃度n形拡散層5も
高濃度n膨拡散層7と同様にサイドウオール絶縁膜6の
外側から拡散形成したものである。
<Example 4> Next, in the example shown in FIG. 5, the low concentration n-type diffusion layer 5 is also formed by diffusion from the outside of the sidewall insulating film 6 similarly to the high concentration n-swelling diffusion layer 7. .

上記同様信号性向上量が小1さくで良い場合には。As above, if the amount of improvement in signal quality is only a small amount.

低濃度n形波散層幅の小さな本実施例の様な構造でも良
い0本実施例では、ゲートと拡散層とのオーバーラツプ
容量が低減でき、かつ、実効チャネル長に対し、加工ゲ
ート長を短かくすることができる。
A structure like this example with a small width of the low concentration n-type wave dispersion layer may also be used. In this example, the overlap capacitance between the gate and the diffusion layer can be reduced, and the processed gate length can be shortened with respect to the effective channel length. It is possible to do this.

〈実施例5〉 第6図に示した実施例は、第1図に示した実施例におい
て、チャネル領域に浅いn形層8を形成してMOS)−
ランジスタのチャネルを表面型から埋め込み型に変更に
したものである。これにより、表面チャネル型素子より
も、高電流駆動能力でかつ信頼性の高い構造を得ること
ができる。ただし。
<Example 5> The example shown in FIG. 6 is a MOS) in which a shallow n-type layer 8 is formed in the channel region in the example shown in FIG.
The transistor channel has been changed from a surface type to a buried type. This makes it possible to obtain a structure with higher current drive capability and higher reliability than a surface channel type element. however.

埋め込みチャネル型は、短チヤネル効果が厳しい。The buried channel type has severe short channel effects.

このため、第6図では、さらにパンチスルーストッパ用
の第2の埋め込みp形層9を形成しである。
Therefore, in FIG. 6, a second buried p-type layer 9 for a punch-through stopper is further formed.

なお、また、埋め込みチャネル方式では、パンチスルー
ストッパ用の埋め込みp形層は第6図中の2.9をまと
めて1つで形成しても良い。
Furthermore, in the buried channel method, the buried p-type layer for the punch-through stopper may be formed by combining 2.9 in FIG. 6 into one.

さらに、第7図に示した実施例は、第1図に示した実施
例において、パンチスルーストッパ用埋め込みp形層2
をゲート電tfi4形成後に全面に高エネルギー打込み
で形成したもので、ゲート電極4下ではやや浅めに、ソ
ース、ドレイン下ではより内部に形成されている。これ
により、ソース。
Furthermore, the embodiment shown in FIG. 7 is different from the buried p-type layer 2 for punch-through stopper in the embodiment shown in FIG.
is formed by high-energy implantation over the entire surface after forming the gate electrode tfi4, and is formed slightly shallower under the gate electrode 4 and deeper inside under the source and drain. This allows the source.

ドレインの寄生容量をほとんど増加させずに、前述第1
図の構造の効果を出すことができ非常に良い。
The above-mentioned first method can be achieved without increasing the parasitic capacitance of the drain.
It is very good at producing the effect of the structure of the figure.

なお、以上述べてきた実施例は、導電型極性を逆にすれ
ば全て、nチネヤネル、pチャネルトランジタスタに応
用可能である。
It should be noted that all of the embodiments described above can be applied to n-channel transistors and p-channel transistors by reversing the conductivity type polarity.

〈実施例6〉 次に第8図から第11図を用いて本発明の他の実施例を
述べる。今まで述べてきた実施例は全て、ソース・ドレ
インが高濃度n膨拡散層と、低濃度n形波散層からでき
ていたが、第8〜11図の実施例はこの間に中濃度n膨
拡散層を設けたものである。これらの実施例では、高濃
度n形層が。
<Embodiment 6> Next, another embodiment of the present invention will be described using FIGS. 8 to 11. In all of the embodiments described so far, the source/drain is made up of a high concentration n-type diffusion layer and a low concentration n-type diffusion layer, but in the embodiments shown in FIGS. A diffusion layer is provided. In these examples, a heavily doped n-type layer.

1013cm−”以上であり、低濃度n形層は1Q11
10−8以下であり、中濃度n形層はその中間である。
1013 cm-” or more, and the low concentration n-type layer is 1Q11
10-8 or less, and the medium concentration n-type layer is in the middle.

まず、第8図に示した構造は、第1図に示した実施例に
おいて、高濃度n膨拡散層7をゲート電極より離して形
成し、かつ、サイドウオール絶縁膜6下部からゲート6
端下部に達する中濃度n形拡散M10を設けたものであ
る。これにより、ホットキャリアに対する信頼性の向上
だけでなく、ドレイン耐圧(寄生バイポーラ効果、ある
いはドレインpn接合アバランシェによるプレインダウ
ンで定まるドレイン電圧)を向上させることができる。
First, in the structure shown in FIG. 8, in the embodiment shown in FIG.
A medium concentration n-type diffusion M10 reaching the lower end is provided. This not only improves reliability against hot carriers, but also improves drain breakdown voltage (drain voltage determined by plane-down due to parasitic bipolar effect or drain pn junction avalanche).

また、第9図に示した構造は、第8図に実施例における
、高濃度n膨拡散層7もゲート電極4端下部に達するよ
うに形成したものである0本実施例では、第8図の構造
より、ソース、ドレイン寄生抵抗が減少し電流駆動能力
が向上する。
In addition, the structure shown in FIG. 9 is one in which the high concentration n-swelled diffusion layer 7 in the embodiment shown in FIG. 8 is also formed so as to reach the lower part of the end of the gate electrode 4. This structure reduces source and drain parasitic resistance and improves current drive capability.

さらに、第10図に示した構造は、中濃度n膨拡散層1
0を高濃度n膨拡散層7と同様にサイドウオール絶a膜
6の外部から形成したもので、中濃度n膨拡散層10が
高濃度n膨拡散層7の周囲を囲んだ形になっている。こ
の例では中濃度n膨拡散層10の不純物濃度は、パンチ
スルーストッパ用埋め込みp形層2よりも高濃度のため
、第10図のような形状となる6本実施例では、ソース
Furthermore, the structure shown in FIG.
0 is formed from the outside of the sidewall insulation film 6 like the high concentration n-swelling diffusion layer 7, and the medium concentration n-swelling diffusion layer 10 surrounds the high concentration n-swelling diffusion layer 7. There is. In this example, the impurity concentration of the medium concentration n-swelled diffusion layer 10 is higher than that of the buried p-type layer 2 for the punch-through stopper, so that the shape as shown in FIG. 10 is obtained.

ドレインの接合容量を少なくすることができる。The junction capacitance of the drain can be reduced.

最後に第11図に示した構造は、中、高濃度拡散層形成
用に、それぞれ別のサイドウオール絶縁膜を6,11と
2回形成したものである。これにより、各サイドウオー
ル絶縁膜の幅を変えることにより、各拡散層深さを変え
ずに、ゲート電極とのオーバーラツプ量、オフセット量
を任意に定めることができる。
Finally, in the structure shown in FIG. 11, separate sidewall insulating films were formed twice, 6 and 11, for forming medium and high concentration diffusion layers. Thereby, by changing the width of each sidewall insulating film, the amount of overlap with the gate electrode and the amount of offset can be arbitrarily determined without changing the depth of each diffusion layer.

〈実施例7〉 最後に、第12〜13図を用いて、本発明の代表的な構
造を形成する製造方法の実施例を説明する。
<Example 7> Finally, an example of a manufacturing method for forming a typical structure of the present invention will be described using FIGS. 12 and 13.

まず、第12図(a)のように、p型シリコン(比抵抗
10Ω−1)基板表1面にゲート酸化膜3を熱酸化によ
り、10”〜25nm形成し、全面に、閾値電圧設定用
のボロン9を1011−101801″″程度、及び、
パンチスルーストッパ用埋め込み層2形成のため、ボロ
ンを100〜250KeVのエネルギーで、10” 〜
10工’al−”程度打ち込む、これにより、第12図
(a)の如く、基板内部に一様にパンチスルーストッパ
用高濃度埋め込みM2が形成される。
First, as shown in FIG. 12(a), a gate oxide film 3 of 10" to 25 nm is formed on one surface of a p-type silicon (specific resistance 10 Ω-1) substrate by thermal oxidation, and is used for setting a threshold voltage on the entire surface. boron 9 of about 1011-101801'', and
To form the buried layer 2 for the punch-through stopper, boron is deposited at an energy of 100 to 250 KeV for 10” to
This is done by implanting about 10 inches, thereby forming a high-concentration embedding M2 for a punch-through stopper uniformly inside the substrate as shown in FIG. 12(a).

次に、リンドープの多結晶シリコンを200〜300n
m形成し、フオエッチングによりパターニングしてゲー
ト電極4を形成する。続いてこのゲート電極をマスクに
リンを5X10”〜lX10工sa++−”程度打ちこ
み、低濃度のn型ソース。
Next, 200 to 300 nm of phosphorus-doped polycrystalline silicon is
m is formed and patterned by photo-etching to form the gate electrode 4. Next, using this gate electrode as a mask, approximately 5×10" to 1×10" of phosphorus is implanted to form a low concentration n-type source.

ドレイン拡散層5を形成する。この時、低濃度拡散層5
は、その後のアニールで第12図(b)のように横方向
には十分伸びる事ができるが、7縦方向は上記埋め込み
9層2があるためそれ以上伸びる事はできない。低濃度
拡散層5の横方向伸びは0.15〜0.25μm、縦方
向は、0.1〜0.2μmとなっている。
A drain diffusion layer 5 is formed. At this time, the low concentration diffusion layer 5
can be sufficiently extended in the horizontal direction by subsequent annealing as shown in FIG. 12(b), but cannot be extended any further in the vertical direction because of the buried layer 2. The horizontal extension of the low concentration diffusion layer 5 is 0.15 to 0.25 μm, and the vertical extension is 0.1 to 0.2 μm.

最後に、第12図Cに示したように、5iOz膜を10
0〜250nm化学気相成長法により堆積後、反応性イ
オンエツチングにより、これを除去し、ゲート電極4の
側壁部に5iftのサイドウオール6を形成する。この
時、サイドウオール6の幅は0.1〜0.2μmとなる
。続いて、ヒ素を5 X 10 ”cm−”打ち込みと
その後のアニールで高濃度のn型拡散層7を形成する。
Finally, as shown in Figure 12C, the 5iOz film was
After deposition by chemical vapor deposition of 0 to 250 nm, it is removed by reactive ion etching to form a 5 ift side wall 6 on the side wall of the gate electrode 4. At this time, the width of the sidewall 6 is 0.1 to 0.2 μm. Subsequently, a high concentration n-type diffusion layer 7 is formed by implanting arsenic at a density of 5×10 cm and subsequent annealing.

この時、高濃度拡散層の横方向伸びは0.15〜0.2
5μmとなる。ただし重要な事は、サイドウオール6外
部から形成したこの高濃度拡散層7の拡散端が、ゲート
電極4直下に致達するようにすることである。
At this time, the lateral elongation of the high concentration diffusion layer is 0.15 to 0.2
It becomes 5 μm. However, what is important is that the diffusion end of this high concentration diffusion layer 7 formed from the outside of the sidewall 6 should reach directly under the gate electrode 4.

これは、高濃度拡散M7と横方向伸びとサイドウオール
絶縁膜6の幅を114mしてやればよく、マスクの増大
なしに、自己整合的に形成できる。本構造は、第1図の
実施例と同じものである。
This can be done by setting the high concentration diffusion M7, the lateral extension, and the width of the sidewall insulating film 6 to 114 m, and can be formed in a self-aligned manner without increasing the number of masks. This structure is the same as the embodiment of FIG.

また、第13図に示した実施例は、第12図の実施例に
おけるパンチスルストッパ用のp型窩濃度層2を、ゲー
ト電極形成前ではなく形成後(第13図a、b)に全面
に200〜1000KeVの高エネルギーでボロンを打
ち込んで形成したちので、第13図(c)のように、ゲ
ート電極4下部では、パンチスルーストッパ用としてや
や浅めに。
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 13, the p-type cavity concentration layer 2 for the punch-through stopper in the embodiment shown in FIG. Since it is formed by implanting boron at a high energy of 200 to 1000 KeV, the lower part of the gate electrode 4 is made slightly shallower to serve as a punch-through stopper, as shown in FIG. 13(c).

ソース、ドレイン拡散層下部では、より基板内部に形成
さける。第13図の実施例では、ソース。
The lower portions of the source and drain diffusion layers should be avoided to be formed deeper into the substrate. In the embodiment of FIG. 13, the source.

ドレイン拡散層の寄生容量を低減できる。また。The parasitic capacitance of the drain diffusion layer can be reduced. Also.

p型埋め込み層2は、第13図中では、サイドウオール
絶縁膜形成後に形成しているが、ゲート電極形成直後で
も良い。
Although the p-type buried layer 2 is formed after the sidewall insulating film is formed in FIG. 13, it may be formed immediately after the gate electrode is formed.

なお、上記実施例は、nチャネルMO3FETについて
の製造方法を述べてきたが、導電型を逆にすることによ
り、pチャネルにも応用可能である。また、ゲート電極
は、多結晶シリコンだけでなく、その上に金属、あるい
は金属シリサイド層を被膜したポリサイドゲート、また
は、金属ゲートでも良く、配線抵抗をより小さくできる
Although the above embodiment has described the manufacturing method for an n-channel MO3FET, it can also be applied to a p-channel by reversing the conductivity type. Furthermore, the gate electrode may be made of not only polycrystalline silicon but also a polycide gate with a metal or metal silicide layer coated thereon, or a metal gate, which can further reduce wiring resistance.

〈実施例8〉 以下に本発明の実施例を第5図から第10図を用いて説
明する。
<Embodiment 8> An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 to 10.

第15図に示した実施例は、第14図の実施例の製造工
程の概略を示したものである。
The embodiment shown in FIG. 15 outlines the manufacturing process of the embodiment shown in FIG. 14.

まず、第15図(a)の如く、p十型10Ω■程度のシ
リコン基板1に、ゲート酸化膜3を10〜20nm形成
し、ボロンを高エネルギー(100〜200 KaV)
で10 ” 〜5 X 10121an−”、及び低エ
ネルギー(5〜20KeV)で IQ11〜’10”Ca1−”程度打込み、熱処理を行
う。
First, as shown in FIG. 15(a), a gate oxide film 3 of 10 to 20 nm is formed on a p-type silicon substrate 1 of about 10Ω■, and boron is irradiated with high energy (100 to 200 KaV).
10'' to 5×10121 an-” and low energy (5 to 20 KeV) to an IQ of 11 to 10”Ca1-” and heat treatment.

この時、高エネルギー打込み層2は、パンチスルースト
ッパ用であり、低エネルギー打込み層8は、閾値電圧制
御用である。
At this time, the high energy implantation layer 2 is for a punch-through stopper, and the low energy implantation layer 8 is for threshold voltage control.

次に第15図(b)の如く、多結晶シリコン膜4を20
0〜300nm、及びシリコン酸化膜16を100〜3
00nm被膜後、これら2層をいっしょにフォトエツチ
ングでパターニングし。
Next, as shown in FIG. 15(b), the polycrystalline silicon film 4 is
0 to 300 nm, and the silicon oxide film 16 to 100 to 3
After 00 nm coating, these two layers were patterned together by photoetching.

ゲート電極4を形成する。その後、第15図(c)の如
くこのゲート電極4をマスクに、ヒ素をIQIII〜1
013cm−”程度打込み、n÷拡散層7を形成する。
A gate electrode 4 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 15(c), using this gate electrode 4 as a mask, arsenic is added to IQIII to 1
A diffusion layer 7 is formed by implanting to a depth of about 0.013 cm-''.

そして、第15図(d)の如く、レジストを1μm程度
被膜後、フォトリソグラフィーでソース拡散層に開口部
を設け、ボロンを100〜200K e V (7)高
エネルギーテ1014〜1x1011sam−8程度打
込み、p中波散層10をソースn中層7に接するように
形成する。レジスト除去後は、通従の MOSプロセスと全く同じで良い。
Then, as shown in FIG. 15(d), after coating a resist with a thickness of about 1 μm, an opening is formed in the source diffusion layer by photolithography, and boron is implanted with a high energy temperature of about 1014 to 1×1011 sam-8 at 100 to 200 K e V (7). , a p-middle diffusion layer 10 is formed so as to be in contact with the source n-middle layer 7. After removing the resist, the process may be exactly the same as the conventional MOS process.

本構造では、基板内全面にパンチスルーストッパ用2層
2があるため、短チヤネル効果が抑制できるのと、さら
に、ドレイン近傍で発生した正孔は直ちに、このpm2
に流れ込み、ソース側の引き抜き用p中層10を経由し
、ソースn十拡散層に達することになる。このため、本
実施例では、パンチスルー抑制とドレイン耐圧の向上を
同時に実現している。なお、高濃度p中波散層10はソ
ース・ドレインn十拡散層の形成する前に形成してもよ
い。
In this structure, since there is a punch-through stopper layer 2 on the entire surface of the substrate, the short channel effect can be suppressed, and furthermore, holes generated near the drain are immediately removed from the pm2
It flows into the source side, passes through the p-type intermediate layer 10 for extraction, and reaches the source n-diffusion layer. Therefore, in this embodiment, punch-through is suppressed and drain breakdown voltage is improved at the same time. Note that the high concentration p medium diffusion layer 10 may be formed before the source/drain n diffusion layer is formed.

また、上記引き抜き層10は低抵抗導電材であれば良い
ため、P中波散層だけでなく、金属あるいは金属硅化合
物でもよい。
Furthermore, since the above-mentioned drawing layer 10 may be made of a low-resistance conductive material, it may be made of not only a P medium scattering layer but also a metal or a metal silicide compound.

〈実施例9〉 第16図に示した実施例は、第15図の構造でドレイン
構造自身をシングルドレイン構造から、LD0411造
にしたものである。即ち、ゲート電極4の側壁に絶縁膜
によるサイドウオールスペーサ6を形成し、その下部に
は低濃度ドレインn影領域5が形成されている。ドレイ
ン下部にはパンチスルストッパp形層2と埋め込み引き
抜き層10が存在する。これにより、ドレインブレイク
ダウン耐圧だけでなく、ホットキャリヤに起因する長期
的な信頼性をも向上させたものである。
<Embodiment 9> In the embodiment shown in FIG. 16, the drain structure itself was changed from a single drain structure to an LD0411 structure in the structure shown in FIG. 15. That is, a side wall spacer 6 made of an insulating film is formed on the side wall of the gate electrode 4, and a low concentration drain n shadow region 5 is formed below it. A punch through stopper p-type layer 2 and a buried pull-out layer 10 are present below the drain. This improves not only drain breakdown voltage but also long-term reliability due to hot carriers.

また、第17図に示した実施例も上記第16図の構造と
同様に、ドレイン構造を二重ドレイン化し高信頼度化し
たものである。だたし、第17図では低濃度ドレインn
−拡散M5はゲート端から拡散形成しているが、n中波
散層7はサイドウオール絶縁膜6端から形成しておりゲ
ート電極下部にも拡散層端が達している。また、基板内
部にパンチスルーストッパM2があるため、基板内部の
n−層は打ち消され図のような構造となっている。
Further, the embodiment shown in FIG. 17 also has a double drain structure for high reliability, similar to the structure shown in FIG. 16 above. However, in FIG. 17, the low concentration drain n
- The diffusion M5 is formed by diffusion from the edge of the gate, but the n-diffusion layer 7 is formed from the edge of the sidewall insulating film 6, and the edge of the diffusion layer also reaches the lower part of the gate electrode. Furthermore, since there is a punch-through stopper M2 inside the substrate, the n-layer inside the substrate is canceled out, resulting in a structure as shown in the figure.

効果は第16図と同様である。The effect is similar to that shown in FIG.

〈実施例10〉 また、第18図、及び第19図に示した実施例は、埋め
込み引き抜き層とソースとの接続に関する他の実施例を
示したものである。引き抜き層はp十埋め込み層の場合
であり、第16図と同じものである。
Embodiment 10 The embodiments shown in FIGS. 18 and 19 show other embodiments regarding the connection between the buried pull-out layer and the source. The extraction layer is a p-type buried layer, which is the same as that shown in FIG.

まず、第18図に示した構造は、ソース拡散層側のみ、
埋め込みp中層10に達する埋め込み電極11を形成し
たものである。この埋め込み電極11は低抵抗材料であ
れば多結晶シリコン、金属等信でもよい。形成法として
は、層間絶縁膜を被膜後、コンタクトホール形成時にソ
ース側のみシリコン基板に溝を形成すればよい。後は、
アルミニウム配線を直接形成するか、別の埋め込み電極
を形成すればよい。
First, the structure shown in FIG. 18 has only the source diffusion layer side.
A buried electrode 11 reaching the buried p-middle layer 10 is formed. This buried electrode 11 may be made of a low resistance material such as polycrystalline silicon or metal. As for the formation method, after coating the interlayer insulating film, it is sufficient to form a groove in the silicon substrate only on the source side when forming the contact hole. After that,
Aluminum wiring may be formed directly or another buried electrode may be formed.

次に、第19図は、ソース側拡散層のn中層7とは別に
、埋め込みp中層13と基板表面を接続するp中層12
を形成したもので、外部とは、このp中層12ソースn
十層とアルミニウム配線等とを接続すればよい、なお、
第8,19図に示した実施例では、埋め込みp中層10
.13の接続部を別に形成しているため、ソース用n中
層7とこのp中層13が必がしも接している必要はない
Next, FIG. 19 shows a p-middle layer 12 that connects the buried p-middle layer 13 and the substrate surface, in addition to the n-middle layer 7 of the source side diffusion layer.
The outside is defined as this p middle layer 12 source n
All you have to do is connect the ten layers to aluminum wiring, etc.
In the embodiment shown in FIGS. 8 and 19, the buried p-middle layer 10
.. Since the connection portion 13 is formed separately, it is not necessary that the source n-type intermediate layer 7 and this p-type intermediate layer 13 are in contact with each other.

なお、上記実施例では全てnチャネルトランジスタにつ
いてのみ示して来たが、将来の微細なpチャネルトラン
ジスタにおいても、上記不純物領域の導電型を逆にする
ことにより実現できる。
In the above embodiments, only n-channel transistors have been shown, but future fine p-channel transistors can also be realized by reversing the conductivity types of the impurity regions.

〈実施例11〉 最後に本発明を相補型半導体装置に応用した実施例を第
20図を用いて説明する。
<Embodiment 11> Finally, an embodiment in which the present invention is applied to a complementary semiconductor device will be described with reference to FIG.

第20図(a)は、相補型半導体装置において、例とし
てnチャネル及びpチャネルトランジスタを各々3個ず
つ配置したものである。23がnウェルでその中にpチ
ャネルトルランジスタが、そして22がnウェルで逆に
pチャネルトランジスタが形成されている。この図では
、各トランジスタを同じ向きに並べ共通のソース側拡散
層下部にまとめて、nチャネル側にはp+埋め込みyW
J2. O。
FIG. 20(a) shows a complementary semiconductor device in which three n-channel transistors and three p-channel transistors are arranged as an example. 23 is an n-well in which a p-channel transistor is formed, and 22 is an n-well in which a p-channel transistor is formed. In this figure, each transistor is arranged in the same direction and grouped under a common source-side diffusion layer, and the n-channel side is filled with p+ yW.
J2. O.

pチャネル側にはn÷埋め込み層21が形成しである。On the p-channel side, n÷buried layer 21 is formed.

第20図(a)中のAA’における断面図を同図(b)
に示す、このように、埋め込み層はまとめて大きく形成
すれば良い。これにより、ドレイン耐圧の向上だけでな
く相補型半導装置固有のラッチシップ現象をも抑制可能
である。
The cross-sectional view at AA' in Fig. 20(a) is shown in Fig. 20(b).
As shown in FIG. 2, the buried layers may be formed to be large all at once. Thereby, it is possible not only to improve the drain breakdown voltage but also to suppress the latch-ship phenomenon inherent in complementary semiconductor devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、従来のLDD構造において生じる固有
のホットキャリア効果が起こらず、短チヤネル効果をも
抑制できる。このため、将来のU L S I  (U
ltra Large 5cale Integrat
ion)の基本デバイスとして非常に有効である6 また、本発明によれば、従来のLDD構造のような、ド
レイン構造の改良以上に、ドレインブレイクダウン耐圧
を向上させることができるにのため、サブミクロン技術
を用いたU L S I (UltraLarge 5
cale Integration)の基本デバイスと
して非常に有効である。
According to the present invention, the inherent hot carrier effect that occurs in conventional LDD structures does not occur, and short channel effects can also be suppressed. For this reason, future U L S I (U
ltra Large 5cale Integrat
In addition, according to the present invention, the drain breakdown voltage can be improved more than the improvement of the drain structure such as the conventional LDD structure. ULSI (UltraLarge 5) using micron technology
It is very effective as a basic device for cale integration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す構造の断面図、第2図は
(a)〜(c)は従来構造の断面図、第2図(d)〜(
f)は寄生バイポーラ効果によるブレイクダウンのメカ
ニズムを示した図と、本発明構造と従来構造の代表的な
I −V特性を示す図、第3〜11図は本発明の実施例
を示す構造の断面図、第12〜13図は本発明の構造を
形成する製造工程の実施例を示した断面図、第14図〜
第20図は本発明の他の実施例を示す図である。 1・・・半導体基板、2・・・埋め込み高濃度層、3・
・・ゲート絶縁膜、4・・・ゲート電極、5・・・低濃
度拡散層、6.11・・・サイドウオール絶縁膜、7′
高濃度拡散層、10・・・中濃度拡散層。
Figure 1 is a sectional view of a structure showing an embodiment of the present invention, Figure 2 (a) to (c) are sectional views of a conventional structure, and Figures 2(d) to (
f) is a diagram showing the breakdown mechanism due to the parasitic bipolar effect and typical I-V characteristics of the structure of the present invention and the conventional structure. 12-13 are cross-sectional views showing an example of the manufacturing process for forming the structure of the present invention, and FIGS.
FIG. 20 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 1... Semiconductor substrate, 2... Buried high concentration layer, 3.
... Gate insulating film, 4... Gate electrode, 5... Low concentration diffusion layer, 6.11... Sidewall insulating film, 7'
High concentration diffusion layer, 10... Medium concentration diffusion layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導電型半導体基板上に形成され、断面形状が四
角形の単一のゲート電極を有するMIS型電界効果トラ
ンジスタにおいて、そのソース、ドレイン、もしくはド
レインの一方が、ゲート電極下のみに存在する低濃度の
第2導電型の第1半導体領域と、それに接し、ゲート電
極下からゲート電極外部に達する第2導電型で第1半導
体領域よりも高濃度の第2半導体領域を有し、かつ、基
板内部に少なくとも該第1半導体領域に接する第1導電
型で半導体基板より高濃度の第3半導体領域を有するこ
とを特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体装置において、
第2半導体領域の不純物濃度が10^1^9cm^−^
3以上の高濃度であることを特徴とする半導体装置。 3、特許請求の範囲第2項記載の半導体装置において、
第1半導体領域の拡散深さが第2半導体領域に拡散深さ
以上であることを特徴とする半導体装置。 4、特許請求の範囲第1項記載の半導体装置において、
該第2半導体領域に接し、第2導電型で第2半導体領域
よりも高濃度の第4半導体領域を有することを特徴とす
る半導体装置。 5、特許請求の範囲第4項記載の半導体装置において、
第1半導体領域の濃度が10^1^3cm^−^3以下
であり、第2半導体領域が10^1^3cm^−^3以
上で10^2^0cm^−^3以下であることを特徴と
する半導体装置。 6、特許請求の範囲第5項記載の半導体装置において、
第4半導体領域が、ゲート電極直下にはないことを特徴
とする半導体装置。 7、特許請求の範囲第6項記載の半導体装置において、
第1半導体領域の拡散深さが、第2半導体領域の拡散深
さ以上であることを特徴とする半導体装置。 8、第1導電型半導体基板上に形成されたMIS型電界
効果トランジスタにおいて、そのソース下部に、基板内
過剰多数キャリア引き抜き用の第1の導電領域が存在し
、かつ、該トランジスタのチャネル下部に存在し、ソー
ス、ドレインと上記第1の導電領域に接する基板より高
濃度で第1導電型の第2の不純物領域があることを特徴
とする半導体装置。 9、特許請求の範囲第8項記載の半導体装置において、
該第1導電領域が、該ソースに接し、第1導電型で基板
及び第2不純物領域より高濃度の不純物領域であること
を特徴とする半導体装置。 10、特許請求の範囲第9項記載の半導体装置において
、該ソース、ドレインの少なくとも一方が、一部がゲー
ト電極下にある第2導電型の低濃度の第3不純物領域と
、該第3不純物領域に接する第2導電、型で第3不純物
領域より高濃度の第4不純物領域を有することを特徴と
する半導体装置。 11、半導体基板表面にMIS型電界効果トランジスタ
を形成する製造方法において、ゲート電極形成前、或は
後に、基板と同じ導電型の不純物を基板内部にイオン打
込し、第3半導体領域を形成する工程と、ゲート電極を
形成後、ゲート電極をマスクにソース、ドレイン用低濃
度の第1半導体領域を形成し、その後ゲート電極の側壁
にサイドウォール絶縁膜を形成し、さらにゲート電極と
サイドウォール絶縁膜をマスクに第1半導体領域よりも
不純物濃度が高く、ゲート電極直下にまで達する第2の
半導体領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
[Claims] 1. In an MIS field effect transistor formed on a first conductivity type semiconductor substrate and having a single gate electrode with a square cross-sectional shape, the source, the drain, or one of the drains is connected to the gate. A first semiconductor region of a second conductivity type with a low concentration existing only under the electrode, and a second semiconductor region of a second conductivity type with a higher concentration than the first semiconductor region that is in contact with the first semiconductor region and reaches from under the gate electrode to the outside of the gate electrode. and a third semiconductor region having a first conductivity type and a higher concentration than the semiconductor substrate, which is in contact with at least the first semiconductor region inside the substrate. 2. In the semiconductor device according to claim 1,
The impurity concentration of the second semiconductor region is 10^1^9cm^-^
A semiconductor device characterized by having a high concentration of 3 or more. 3. In the semiconductor device according to claim 2,
A semiconductor device characterized in that the diffusion depth of the first semiconductor region is greater than or equal to the diffusion depth of the second semiconductor region. 4. In the semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device comprising a fourth semiconductor region that is in contact with the second semiconductor region, has a second conductivity type, and has a higher concentration than the second semiconductor region. 5. In the semiconductor device according to claim 4,
The concentration of the first semiconductor region is 10^1^3 cm^-^3 or less, and the concentration of the second semiconductor region is 10^1^3 cm^-^3 or more and 10^2^0 cm^-^3 or less. Characteristic semiconductor devices. 6. In the semiconductor device according to claim 5,
A semiconductor device characterized in that the fourth semiconductor region is not directly under the gate electrode. 7. In the semiconductor device according to claim 6,
A semiconductor device characterized in that the diffusion depth of the first semiconductor region is greater than or equal to the diffusion depth of the second semiconductor region. 8. In a MIS field effect transistor formed on a first conductivity type semiconductor substrate, a first conductive region for extracting excess majority carriers in the substrate exists below the source, and a first conductive region exists below the channel of the transistor. A semiconductor device comprising: a second impurity region having a first conductivity type and having a higher concentration than the substrate that is in contact with the source, the drain, and the first conductive region. 9. In the semiconductor device according to claim 8,
A semiconductor device, wherein the first conductive region is in contact with the source, has a first conductivity type, and is an impurity region having a higher concentration than the substrate and the second impurity region. 10. The semiconductor device according to claim 9, wherein at least one of the source and the drain includes a low concentration third impurity region of the second conductivity type partially under the gate electrode, and the third impurity region. A semiconductor device comprising a fourth impurity region of a second conductivity type and a higher concentration than a third impurity region, which is in contact with the region. 11. In a manufacturing method for forming an MIS field effect transistor on the surface of a semiconductor substrate, before or after forming a gate electrode, impurities of the same conductivity type as the substrate are ion-implanted into the substrate to form a third semiconductor region. After forming the gate electrode, a low concentration first semiconductor region for the source and drain is formed using the gate electrode as a mask, and then a sidewall insulating film is formed on the sidewalls of the gate electrode, and then a sidewall insulating film is formed between the gate electrode and the sidewall. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a second semiconductor region having a higher impurity concentration than the first semiconductor region and reaching directly below the gate electrode using a film as a mask.
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