JPH02142189A - Field effect transistor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、MO3型電界効果トランジスタ(以下MO
S F ETと称す)の高耐圧化に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to an MO3 field effect transistor (hereinafter referred to as MO3 field effect transistor).
This is related to increasing the withstand voltage of SFETs.
半導体集積回路の高密度化に供なって、MOSFETは
、いわゆるスケーリング則に従って、縮少されてきた。As the density of semiconductor integrated circuits increases, MOSFETs have been reduced in size according to the so-called scaling law.
MOS F ETはよく知られているように、縮少化さ
れ、チャネル長が短かくなるとしきい値電圧の低下と共
に、ソース・ドレイン耐圧の低下をきたす。このような
しきい値電圧及びソース・ドレイン耐圧がM OS F
E Tの縮少化の下限を決める重要な要因である。以
下、従来技術であるNチャネJLzSiグー1− M
OS F E ′rニツイて説明する。As is well known, when MOS FETs are downsized and their channel lengths become shorter, their threshold voltages and source-drain breakdown voltages are lowered. Such threshold voltage and source/drain breakdown voltage are required for MOS F
This is an important factor that determines the lower limit of the reduction of ET. Below, the conventional technology N-channel JLzSi 1-M
I'll explain OSFE'r.
第4図はNチャネルStグートMOS F ETの製作
についての断面図である。図において、■はP型シリコ
ン基板、2はゲート酸化膜、3はゲト電極となるポリシ
リコン、4はイオン注入層チャネルドープ層)、5はソ
ース・ドレイン領域である。第4図(alはP型シリコ
ン基板1上にゲート酸化膜2を形成し、ポリシリコン3
と堆積したところである。なおゲート酸化膜2を形成す
る前に、しきい値電圧調整用にボロン等を注入しておく
(チャネルドープ層4の形成)。第4図(blは写真製
版技術によって、ゲート組粒となる部分を残してエツチ
ングした所である。第4図(C1はポリシリコン3をマ
スクにして、N型の不純物イオンとなるイオン粒をイオ
ン注入した所を示している。第4図(dlはその後アニ
ールし、注入層を活性化し、ソース・ドレイン領域を形
成すると同時に、ポリシリコン3も不純物が注入されて
いるので、導電化されることを示す。FIG. 4 is a cross-sectional view of the fabrication of an N-channel St Gut MOS FET. In the figure, ▪ is a P-type silicon substrate, 2 is a gate oxide film, 3 is polysilicon serving as a gate electrode, 4 is an ion-implanted channel doped layer), and 5 is a source/drain region. FIG. 4 (al shows gate oxide film 2 formed on P-type silicon substrate 1, polysilicon 3
This is where it was deposited. Note that before forming the gate oxide film 2, boron or the like is implanted for adjusting the threshold voltage (formation of the channel doped layer 4). Figure 4 (BL is a photolithographic technique where the part that will become the gate aggregate grains is etched. Figure 4 (C1 is the part that will become the N-type impurity ion) using polysilicon 3 as a mask. This shows the ion implanted area. Figure 4 (dl) is then annealed to activate the implanted layer and form the source/drain regions. At the same time, the polysilicon 3 is also implanted with impurities, so it becomes conductive. Show that.
このような従来のMOSFETにおいて、チャネル長(
ゲート長)を短(してゆ(と、ソース・ドレイン耐圧が
低下するが、この対策として、従来技術ではP型基板の
不純物濃度を上げたり、ゲト酸化膜を薄くして、しきい
値電圧の低下分だけ、チャネルドープ層の濃度を上げる
ということを行ってきた。基板濃度を上げるという対策
はMOSFETの基板バイアス効果を大きくしたり、接
合容量の増加という欠点があり、またゲート酸化1漠を
薄くするという対策はゲート容措の増加及び、ゲート酸
化膜耐圧の低下というそれぞれ二重の問題があった。In such conventional MOSFETs, the channel length (
If the gate length is shortened, the source/drain breakdown voltage decreases, but as a countermeasure to this, conventional technology increases the impurity concentration of the P-type substrate or thins the gate oxide film to increase the threshold voltage. The method used has been to increase the concentration of the channel doped layer by the amount of decrease in the concentration of the channel.The countermeasure to increase the substrate concentration has the drawbacks of increasing the substrate bias effect of the MOSFET and increasing the junction capacitance. The countermeasure to make the gate oxide thinner has two problems: an increase in gate capacity and a decrease in gate oxide film breakdown voltage.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高性能を保ちながら、高耐圧化を図ることが
できる電界効果トランジスタを得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a field effect transistor that can achieve high breakdown voltage while maintaining high performance.
この発明に係る電界効果トランジスタは、シリコン基板
1上に形成されたソースからトレインへの電流通路であ
るチャネル領域に、しきい値電圧調整用のイオン注入層
4よりも深く、かつソース・ドレイン領域5の深さ程度
にシリコン基板1と同じ導電型のイオン注入層6Aを設
け、ソース・ドレイン領域5にはこの領域よりも深く、
かつ分布するイオン注入層6Bを設けたことを特徴とす
るものである。The field effect transistor according to the present invention has a channel region formed on a silicon substrate 1, which is a current path from a source to a train, which is deeper than an ion implantation layer 4 for adjusting a threshold voltage, and a source/drain region. An ion-implanted layer 6A of the same conductivity type as the silicon substrate 1 is provided at a depth of about 5, and the source/drain region 5 is deeper than this region.
The present invention is characterized in that a distributed ion implantation layer 6B is provided.
この電界効果トランジスタにおいて、イオン注入層6A
はソース・ドレイン耐圧の高耐圧化のために作用し、イ
オン注入層6Bはソース・ドレイン領域5の接合容量を
増加させずに無害に作用する。In this field effect transistor, the ion implantation layer 6A
acts to increase the source/drain breakdown voltage, and the ion implantation layer 6B acts harmlessly without increasing the junction capacitance of the source/drain region 5.
以下、この発明の一実施例をNチャネルSiゲートMO
SFETの図について説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described as an N-channel Si gate MO.
The diagram of SFET will be explained.
第1図において、■はP型シリコン基板、2はゲート酸
化膜、3はゲート電極となるポリシリコン、4はしきい
値電圧調整用のためのイオン注入ネルギー(この場合3
00〜600KeV程度)でシリコン基板1と同じ導電
型のイオン粒(この場合はボロンである)をイオン注入
する。この時の高エネルギーの選択はゲート電極である
ポリシリコン3を通過して、ソース・ドレイン領域端(
P第1図fatはP型シリコン基板1上にゲート酸化膜
2を形成し、ポリシリコン3を堆積した所である。なお
、ゲート酸化膜2を形成する前に、しきい値電圧調整用
にボロンを注入し、イオン注入層4を形成しておく。第
1図(blは写真製版技術によって、ゲート電極となる
部分を残してエツチングした所である。第1図(C1は
ポリシリコン3をマスクにして、N+ソース・ドレイン
を形成するために、シリコン基板1とは反対の導電型を
持つ不純物(この場合砒素)をlXl0”個/−以上イ
オン注入し、さらに本発明の重要な部分である商工化す
るために窒素雰囲気中で900°c、30分程度アニー
ルした所である。このようにして、MOSFETに深い
注入層を設けることにより、MOSFETの性能をそこ
なわずに、高耐圧化することができる。In FIG. 1, ■ is a P-type silicon substrate, 2 is a gate oxide film, 3 is polysilicon that becomes a gate electrode, and 4 is an ion implantation energy for threshold voltage adjustment (in this case, 3
Ion particles of the same conductivity type as the silicon substrate 1 (in this case, boron) are implanted at a voltage of about 0.00 to 600 KeV. The high energy selection at this time passes through the polysilicon 3 which is the gate electrode, and the source/drain region edge (
FIG. 1 shows a portion where a gate oxide film 2 is formed on a P-type silicon substrate 1 and polysilicon 3 is deposited. Note that before forming the gate oxide film 2, boron is implanted for threshold voltage adjustment to form an ion implantation layer 4. Figure 1 (bl is a photolithography technique where the part that will become the gate electrode is left unetched). An impurity having a conductivity type opposite to that of the substrate 1 (arsenic in this case) was ion-implanted at 900°C for 30 minutes in a nitrogen atmosphere for commercialization, which is an important part of the present invention. By providing a deep injection layer in the MOSFET in this way, it is possible to increase the withstand voltage without impairing the performance of the MOSFET.
次にこのMOS F ETの作用について、第2図及び
第3図を使って説明する。第2図は第1図fdJにおい
てa−a’ の断面のチャネル領域の不純分布を示した
ものである。2つのピークが存在するが、深い側のピー
クが高エネルギー注入によって形成された不純物分布で
あり、浅い側ピークはチャネルドープの不純物分布であ
る。この2つの不純物分布によって、ドレイン側の空乏
層の拡がりが抑制され、高耐圧MO3FETとなる。一
方、第3図は第1図fd)において、b−b”の断面の
ソース・ドレイン領域の不純物分布を示したものである
。深い側のピークはポリシリコン3を通過させずに、高
エネルギー注入をしているので、第2図の時とは異なり
、より深く注入されている。浅い側のピークは第2図の
同じ位置にあり、ソース・ドレイン領域5のN゛分布り
内側にある。このため、ソース・ドレイン領域5は、従
来のソス・ドレイン領域と同じように、N゛層が濃い反
対導電型層(この場合はP型ボロン)とは接触しないの
で、接合容量の増加がない。Next, the operation of this MOS FET will be explained using FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows the impurity distribution in the channel region of the cross section taken along line a-a' in FIG. 1 fdJ. There are two peaks; the deeper peak is the impurity distribution formed by high-energy implantation, and the shallower peak is the impurity distribution of channel doping. These two impurity distributions suppress the expansion of the depletion layer on the drain side, resulting in a high breakdown voltage MO3FET. On the other hand, Fig. 3 shows the impurity distribution in the source/drain region of the cross section b-b'' in Fig. 1 (fd). Unlike the case shown in Fig. 2, the injection is deeper.The peak on the shallow side is at the same position as shown in Fig. 2, and is located inside the N゜ distribution of the source/drain region 5. Therefore, like the conventional source/drain regions, the source/drain regions 5 do not come into contact with the opposite conductivity type layer (in this case, P-type boron) with a high N layer, so that the junction capacitance increases. do not have.
以上のようにこの実施例におけるMOSFETは、ソー
ス・ドレイン領域5を形成後、ゲート電極であるポリシ
リコン3を通して300〜600KeVの高エネルギー
で高耐圧化のためイオンを注入するので、ゲート電極の
下ではチャネル領域より深く、ソース・ドレイン領域5
と同程度の深さに不純物が分布し、ソース・ドレイン領
域5ではその領域よりも深い所に不純物が分布する。こ
のような構造にすると、チャネル領域の真下に分布した
不純物はMOS F ETの高耐圧化のために作用し、
一方、ソース・ドレイン領域5から離れて深く分布した
不純物はソース・トレイン領域接合容量を増加させるこ
ともな(無害となる。As described above, in the MOSFET of this embodiment, after forming the source/drain regions 5, ions are implanted through the polysilicon 3 which is the gate electrode at high energy of 300 to 600 KeV in order to increase the breakdown voltage. In this case, the source/drain region 5 is deeper than the channel region.
Impurities are distributed at a depth similar to that of the source/drain region 5, and impurities are distributed deeper than that region in the source/drain region 5. With this structure, the impurities distributed directly under the channel region act to increase the breakdown voltage of the MOSFET,
On the other hand, impurities distributed deep away from the source/drain region 5 do not increase the junction capacitance of the source/train region (become harmless).
なお、上記実施例ではMOSFETとして最も一般的な
構造について述べたが、このMO5FIETはソース・
ドレイン領域にN−層を設けたLDD型のMO5FII
ETについても同様な構造のものが得られる。また、N
チャネルStグートMO3FETだけでなく、Pチャネ
ルSiグートMO3FETになどについても同様な構造
のものが得られる。In addition, in the above example, the most common structure as MOSFET was described, but this MO5FIET has a source
LDD type MO5FII with N-layer provided in the drain region
A similar structure can be obtained for ET. Also, N
A similar structure can be obtained not only for the St-channel St-channel MO3FET but also for the P-channel Si-channel MO3FET.
以上のように本発明によれば、チャネル領域にしきい値
電圧調整用のイオン注入層よりも深く、かつソース・ド
レイン領域の深さ程度にシリコン基板と同じ導電型のイ
オン注入層を設け、ソース・ドレイン領域にはこの領域
よりも深(、かつ分布するイオン注入層を設けて構成し
たので、ソース・ドレイン耐圧が高まり、また、ソース
・ドレイン領域の接合容量が増加せず、したがって、高
性能を保ちながら、高耐圧化を図ることができるという
効果が得られる。As described above, according to the present invention, an ion implantation layer of the same conductivity type as that of the silicon substrate is provided in the channel region deeper than the ion implantation layer for threshold voltage adjustment and approximately to the depth of the source/drain regions, and the source・Since the drain region is configured with a deeper (and distributed) ion implantation layer than this region, the source/drain withstand voltage increases, and the junction capacitance of the source/drain region does not increase, thus achieving high performance. The effect is that it is possible to achieve a high breakdown voltage while maintaining the same.
第1図
ランジスタの製作過程を説明するための断面図、第26
図はこの実施例におけるチャネル領域の不純物分布を説
明するための図、第3図はこの実施例3、庄ぎリシリコ
ン
ジスタの製作過程を説明するための断面図である。Fig. 1 is a sectional view for explaining the manufacturing process of the transistor, Fig. 26
The figure is a diagram for explaining the impurity distribution in the channel region in this embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the low-resilicon transistor in this embodiment 3.
1・・・シリコン基板、4・・・しきい値電圧調整用の
イオン注入層、5・・・ソース・ドレイン領域、6A・
・・チャネル領域下の深いイオン注入層、6B・・・ソ
ース・ドレイン領域下の深いイオン注入層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Silicon substrate, 4... Ion implantation layer for threshold voltage adjustment, 5... Source/drain region, 6A.
...Deep ion implantation layer under the channel region, 6B...Deep ion implantation layer under the source/drain region.
代理人 大 岩 増 m<ばか2名)第2図 第3図 5i47叛頂 第4図Agent Oiwa Iwa Masu m<2 idiots) Figure 2 Figure 3 5i47 rebellion Figure 4
Claims (1)
流通路であるチャネル領域に、しきい値電圧調整用のイ
オン注入層よりも深く、かつソース・ドレイン領域の深
さ程度にシリコン基板と同じ導電型のイオン注入層を設
け、ソース・ドレイン領域にはこの領域よりも深く、か
つ分布するイオン注入層を設けたことを特徴とする電界
効果トランジスタ。The channel region, which is a current path from the source to the drain, is formed on the silicon substrate, and the conductivity type is the same as that of the silicon substrate. A field effect transistor characterized in that an ion implantation layer is provided in the source/drain region, and the ion implantation layer is deeper and distributed in the source/drain region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29523488A JPH02142189A (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
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JP29523488A JPH02142189A (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Field effect transistor |
Publications (1)
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JPH02142189A true JPH02142189A (en) | 1990-05-31 |
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JP29523488A Pending JPH02142189A (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Field effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02142189A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05129607A (en) * | 1991-10-31 | 1993-05-25 | Sharp Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH0818047A (en) * | 1994-06-27 | 1996-01-19 | Nec Corp | Misfet and its manufacturing method |
JP2007251194A (en) * | 2007-05-14 | 2007-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
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1988
- 1988-11-22 JP JP29523488A patent/JPH02142189A/en active Pending
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