JPH01157572A - 半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は半導体素子、具体的には電界効果トランジス
タに関するものである。

（従来の技術） 一般に、電界効果トランジスタは、例えば特公昭３８−
１１５６３号公報に開示され、かつ第３図に示すように
、シリコン基板１上にゲート酸化膜２とゲート電極３を
配し、その両端の基板１内にソース不純物拡散層４とド
レイン不純物拡散層５を形成して構成される。

このような電界効果トランジスタでは、ゲート電極３に
印加する電圧の強度を変えることでゲート酸化膜２とシ
リコン基板１０間に誘起させる多数担体の量を調整し、
ソース不純物拡散層４とドレイン不純物拡散層５間（ソ
ース・ドレイン間）に流れる電流の大きさを制御する。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記のような従来の電界効果トランジスタで
は、ソース・ドレイン間に印加される電圧が、ゲート電
極３に印加される電圧に比べて大きいという動作電圧条
件下で、ドレイン不純物拡散層５の近傍で発生ずる２次
組体により、電気的特性が劣化するという問題点があっ
た。

第４図（ａｔ、　［ｂ）、　（ｃ）は、かかる電圧条件
における電気的特性の変化の様子を、電界効果トランジ
スタ内の２次組体発生分布、少数担体の分布、および多
数担体の分布によって示したものである。以下、この図
を参照して上記電気的特性を変化させる状況の詳細な説
明を行う。

いま、上記の電界効果トランジスタのソース・ドレイン
間に印加される電圧が、ゲート電極に印加される電圧に
比べて大きい状況下では、第４図Ｆａ）の２次組体発生
分布に示されるように、ドレイン不純物拡散層近傍の高
電界領域で、衝突イオン化現象により２次組体１１が発
生する。

すると、第４図＋ｂ）の少数担体の分布に示されるよう
に、発生した２次組体の内で、少数担体１２は、素子内
の電界分布に従い、ソース接合近傍領域１３を通って基
板側に流れ、ソース接合近傍領域１３の電位を低下させ
る。

そして、第４図（Ｃ）の多数担体の分布に示されるよう
に、ソース接合近傍領域の電位障壁の高さが低下するこ
とによってソース不純物拡散層４（ソース領域）から基
板側へ大量の多数担体が注入され、その結果ソース゛接
合近傍で多数担体濃度が増大する領域１４が形成され、
ゲート電界によってソース・ドレイン間の電流を制御す
ることが不可能になる状況が生じる。

このような状況は、第５図に示される電界効果トランジ
スタの電流−電圧特性の異常現象１５として観測される
。

また、前記第４図ｔａ＋に示される、発生した２次組体
１１はゲート酸化膜２中に注入され、これにより酸化膜
２中の電界分布が変化するので電気的特性が変化する。

この発明は、衝突イオン化現象によって発生する２次組
体によって生じる電気的特性の劣化を防止した半導体素
子を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、電界効果トランジスタにおいて、ソース・
ドレイン不純物拡散層のうち、少なくともドレイン不純
物拡散層の周りに位置するごとく、基板内に再結合中心
層を形成するものである。

（作　用） 上記のようにドレイン不純物拡散層の周りに再結合中心
層を形成しておくと、ドレイン不純物拡散層近傍の高電
界領域で、衝突イオン化現象によって発生した２次組体
は直ぐに前記再結合中心層で吸収されることになり、２
次組体による電気的特性の劣化は生じない。

（実施例） 以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。この図
に示すように、この発明の一実施例では、ソース不純物
拡散Ｎ４およびドレイン不純物拡散層５の周りに位置す
るごとく、シリコン基板１内に、１０１６〜１０１？ｃ
Ｉｎ−３の再結合中心濃度を有する再結合中心層６．７
が形成される。その他は第３図の従来の電界効果トラン
ジスタと同一であり、同一部分は同一符号を付してその
説明を省略する。

前記再結合中心層６．７は、通常の電界効果トランジス
タの製造工程において、ソース・ドレイン不純物拡散層
４，５の形成工程の前または後で、例えば金（Ａｕ）を
、温度範囲１０００〜１４００℃で、１’　０１６〜１
０　”ｃｍ−”の濃度で拡散させることによって形成さ
れる。ここで、再結合中心層形成用の金属としては、重
金属であって、不純物準位がシリコンのエネルギーギャ
ップの禁制帯と伝導帯の中心に位置するものであればよ
く、金以外にもＮｉ、　Ｆｅ、　Ｇｅなどを使用できる
。しかし、金は、拡散係数が他のものより２桁小さいた
め、再結合中心層の形成のための制御が容易である。さ
らに、金は、シリコンに対する固溶度が大きい（溶ける
量が多い）ため、再結合中心層の拡散濃度の選択の幅が
大きいという長所をもつ。なお、金以外の金属を用いた
場合は、上記のように拡散係数が大きいため、拡散温度
を低くする必要がある。

そして、上記のようにソース不純物拡散層４およびドレ
イン不純物拡散層５の周りに再結合中心層６．７を形成
しておくと、衝突イオン化現象によって発生する２次組
体によって生じる電気的特性の劣化を防止できる。

第２図は、この発明の一実施例の効果をシミュレーショ
ンしたものを示し、第２図（ａｌは２次組体発生分布、
同図（ｂｌは少数担体の分布、同図（Ｃ）は多数担体の
分布を示す。

第２図＋ａ）の２次組体発生分布に示されるように、ド
レイン不純物拡散層近傍の高電界領域で、衝突イオン化
現象により発生した２次組体２１は、第１図のドレイン
不純物拡散層５の周りの再結合中心層７で吸収されて、
分布の大きさが、第４図ｆａｌの従来例の２次組体の分
布に比べて小さくなっている。また、第２図（ｂ）の少
数担体の分布から分るように、ソース接合近傍に流れて
いく少数担体は第１図のソース不純物拡散層４の周りの
再結合中心層６で吸収され、ソース接合近傍領域２２に
おける少数担体の溜がない。その結果、第２図（Ｃ１の
多数担体の分布から分るように、ソース接合近傍領域２
２における多数担体のソース不純物拡散層４からの注入
が無く、電気的特性の劣化が無いことが分る。また、前
記第２図ｆａｔのように２次組体の発生分布が小さいと
、２次組体のゲート酸化膜２中への注入がなく、この点
からも電気的特性の劣化が生じない。

なお、上記一実施例では、ソース不純物拡散層４とドレ
イン不純物拡散層５の両方の周りに再結合中心層６，７
を形成するようにしたが、少なくともドレイン不純物拡
散層５の周りに再結合中心Ｎ７を形成するだけで充分特
性の劣化を防止できる。

しかるに、ドレイン不純物拡散層５側にのみ再結合中心
層を形成すると、製造時、選択するための工程が必要と
なるので、製造時のことを考えると、両方に設けた方が
よい。また、両方に再結合中心層を設ければ、一対の不
純物拡散層のいずれをドレインとして用いても良く、さ
らに、回路パターンからマスクパターンを作成する際に
、再結合中心層を意識する必要がなくなり、パターン形
成が容易となる。

（発明の効果） 以上詳述したように、この発明の半導体素子によれば、
少なくともドレイン不純物拡散層の周りに再結合中心層
を設けて、衝突イオン化現象により発生した２次組体を
吸収するようにしたので、前記２次組体による電気的特
性の劣化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体素子の一実施′例を示す断面
図、第２図（ａｌ　、　（ｂｌ　、　（ｃｌは上記一実
施例の素子における２次組体発生分布、少数担体分布お
よび多数担体分布を示す図、第３図は従来の電界効果ト
ランジスタを示す断面図、第４図（ａｔ、　Ｔｏ）、　
ｆｃ）は従来のトランジスタにおける２次組体発生分布
、少数担体分布および多数担体分布を示す図、第５図は
従来のトランジスタにおける電流−電圧特性図である。 １・・・シリコン基板、２・・・ゲート酸化膜、３・・
・ゲ−ｌ−電極、４・・・ソース不純物拡散層、５・・
・ドレイン不純物拡散層、６．７・・・再結合中心層。 １　：シリコン基板 ２：ゲート酸化膜 ３：ゲート電極 ４　！ソース不純物拡散層 ５　：ドレイン不純物拡散層 ６．７：再結合中心層 本発明一実施例による構造 第１図 ２次組体発生分布 第２図（ａ） 少数担体分布 第２図（ｂ） 第２図 （Ｃ） 従来の構造 第３図 第４図（ａ） 少数担体分布 第４図（ｂ） 電流−電圧特性 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板上にゲート酸化膜とゲート電極を配し、そ
   の両端の基板内にソース・ドレイン不純物拡散層を形成
   してなる半導体素子において、ソース・ドレイン不純物
   拡散層のうち、少なくともドレイン不純物拡散層の周り
   に位置するごとく、前記基板内に再結合中心層を形成し
   たことを特徴とする半導体素子。