JPH02280379A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH02280379A
JPH02280379A JP1100066A JP10006689A JPH02280379A JP H02280379 A JPH02280379 A JP H02280379A JP 1100066 A JP1100066 A JP 1100066A JP 10006689 A JP10006689 A JP 10006689A JP H02280379 A JPH02280379 A JP H02280379A
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JP
Japan
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semiconductor device
concentration impurity
drain
impurity region
source
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Pending
Application number
JP1100066A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Shimizu
昭博 清水
Toshiaki Yamanaka
俊明 山中
Naotaka Hashimoto
直孝 橋本
Takashi Nishida
西田 高
Eiji Takeda
英次 武田
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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Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP1100066A priority Critical patent/JPH02280379A/en
Publication of JPH02280379A publication Critical patent/JPH02280379A/en
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Abstract

PURPOSE:To establish a memory such as a static random access memory (SRAM) by employing a fine MISFET without lowering power supply voltage. CONSTITUTION:A low concentration impurity region 4 is provided in a drain side high concentration impurity layer 3 of a single drain structure MISFET, and an aluminum wiring 6 and a gate electrode film 5. The structure is formed using a mask by ion implantation of an opposite conductivity impurity to those of a source and a drain, without using a particularly complicated process. Additionally, when a MIS FET is applied to light doped drain LDD, a low concentration impurity region 7 is formed only on the drain side likewise the single drain structure or the low concentration impurity region 7 is formed on both sides of the source and the drain. Further, voltage between the source and the drain is also dropped to achieve further high reliability.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は半導体装置およびその製造方法に係り、特に高
信頼度化に好適な絶縁ゲート型(以下MIS型と略す)
′Ii界効果トランジスタを有する半導体装とおよびそ
の製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular an insulated gate type (hereinafter abbreviated as MIS type) suitable for achieving high reliability.
The present invention relates to a semiconductor device having an Ii field effect transistor and a method for manufacturing the same.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来、MIS型電界効果トランジスタの高信頼度化を実
現する構造としては1例えば特開昭54−44482に
記載されるように、そのソース、ドレインを低濃度不純
物領域とゲートから雌れだ高濃度不純物からなる低濃度
ドレイン、いわゆるLDD (ライトリ ドープト ド
レイン:Lightly Doped Drain)構
造とし、これを絶縁膜の異方性エツチング時にゲート側
壁に残るサイドウオールスペーサ絶mlを用いて自己整
合で形成していた。
Conventionally, as a structure for achieving high reliability of MIS type field effect transistors, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 54-44482, the source and drain are formed with a low concentration impurity region and a gate with high concentration. A low-concentration drain made of impurities, a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure, was formed in a self-aligned manner using an extremely small amount of sidewall spacer remaining on the gate sidewall during anisotropic etching of the insulating film. .

【発明が解決しようとする課題】 上記従来技術において、より一層の高信頼度化を達成す
るためには、その低濃度不純物領域の長さを長くするた
めにサイドウオールスペーサ長を長くする必要がある。 しかし、素子の高集積化に伴い配線の線幅と線間隔が縮
小される場合に、微細なゲートTL極間に長いサイドウ
オールスペーサを形成することは逆にメモリセル面積の
増大を招いてしまう。特にスタチックランダムアクセス
メモリ(SRAM)のようなメモリにおいてチップ面積
の増大は大きな問題となり、電源電圧を下げるしかなか
った。 本発明の目的は、素子面積の増大が少なく容易かつ制御
性の良いプロセスで形成できる高信頼度のMIS型電界
効果トランジスタあるいはそれを含む半導体’!A置お
よびその製造方法を提供することにある。 [課題を解決するための手段1 上記目的を達成するために本発明においては、MIS型
電界効果トランジスタのソース、ドレイン少なくとも一
方の外側直列に高抵抗領域を付加し、あるいは、ソース
、ドレインに接続される配線の一部を高抵抗化、もしく
は、MIS型電界効果トランジスタのソース、ドレイン
自身の少なくとも一方を高抵抗化したものである。 (作用] 上記ソース、ドレインへ付加した高抵抗領域により、M
IS型電界効果トランジスタのソース、ドレインへ外部
から印加される電圧を分圧することができる。その結果
、その素子の信頼性を高めることができる。これを第2
図を用いて説明する。 第2図(a)のごとく通常のLDD構造のnチャネルM
IS型電界効果トランジスタにおいて、そのドレインの
外側に抵抗R4を付加した場合のソース、ドレイン間の
ブレイクダウン耐圧と抵抗Rとの関係を同図(b)に示
す。これは代表的な素子としてチャネル長が0.5μm
の素子について示したものである。Rが大きくなると耐
圧は大きく向上していることが分かる。このとき、図中
のブレイクダウン耐圧だけでなく、ホットキャリア効果
も低減され長期的動作信頼性も向上する。 [実施例1 〈実施例1〉 以下に本発明の第一の実施例を第1,2図を用いて説明
する。 第1図(、)に示した構造は、シングルドレイン構造の
MIS型電界効果トランジスタのドレイン側高濃度不純
物層3内に低濃度不純物領域4を設けたものである。図
中の1がシリコン基板、2がゲート電極、5が層間絶紳
膜、そして6がアルミニウム配線である。また、同図(
b)は本構造の等何回路を示したものである。直列に抵
抗を付加する本方式ならばその抵抗値を充分に大きくす
ることにより、MIS型電界効果トランジスタとしては
シングルドレイン構造をそのまま用いることができる。 また、本構造形成はマスクを用いてソース、ドレインと
は逆の導電型の不純物をイオン打ち込みすることにより
形成でき、特に複雑なプロセスは必要としない。 また、第2図に示した構造はMIS型電界効果トランジ
スタとしてL D D Nl造に応用した実施例である
。図中の7が低濃度不純物領域である。同図(a)はド
レインのみに、また、同図(Q)はソース、ドレイン両
方に抵抗を形成したものである。ドレイン側のみに形成
した場合の効果は第1図の場合と同じであるが、ソース
側にも付加した場合にはソース、ドレイン間のみならず
、ソース、ゲート間電圧をも降圧できるため、より一層
の高イa頻度化が実現できる。本実施例における抵抗値
は、例えばnチャネルで100〜200Ω、nチャネル
で200〜400Ωあれば、チャネル長が0.5μmの
素子でも5Vil源を使用することができる。 〈実施例2〉 次に第二の実施例を第3.4図を用いて説明する。 第一の実施例では付加抵抗を高濃度不純物領域内の一部
に形成したが1本手法ではマスクが一つ増大することに
なる。ところが、第3図(a)のごとく高濃度不純物層
3と配線6との間の接続部に高抵抗WJ9を形成すると
マスクの増大もなく自己整合で抵抗を付加することがで
きる。ただし、この場合には上記配線との接続用コンタ
クト孔の形成の仕方で耐圧が変化するため、設計者への
負担が多少増大する。 しかしながら、同図(b)のどと(MIS型電界効果ト
ランジスタを直列に2つ以上並べる場合には、各トラン
ジスタ間には通常コンタクト孔は形成しない。これはN
AND、NORゲート等において良く使用されている。 この場合、上記付加抵抗は各トランジスタのソース、ド
レインの一方にしかつかないが、トランジスタが直列に
2つ以上あればトランジスタ自身で電圧を分圧するため
に、各トランジス、り毎に抵抗を付加する必要はない。 このことは逆に、抵抗付加方式ならば直列トランジスタ
の接続部に余分な抵抗がつかず、高速動作をすることに
なる。 このことを同図(c)、(d)に示したCMO8のイン
バータとNANDゲートの回路図で説明する。図中のr
が付加抵抗である。同図(c)のごとく単純なインバー
タの場合には各トランジスタのソース、ドレイン両側に
抵抗rが付くが、同図(d)のノードAには抵抗は付か
ない。このため高速化が可能となる。なお、第3図に示
した高膜等を埋め込むことにより形成できる。高抵抗膜
であればなんでも良い。また、上記コンタクト孔を高抵
抗層あるいは高抵抗層と低抵抗層との多層膜で完全に埋
め込めば、配線層とコンタクト孔との合わせ余裕を減ら
すことができる。 なお、本手法の良い実施例の一つとして、高不純物濃度
の多結晶シリコン膜をコンタクト孔内に埋め込み、その
後酸素を例えば1014〜10”cm+28度イオン打
ち込みすることによっても形成できる。本手法はnrP
チャネル共に同時に形成できマスクが不要である。また
、上記埋め込み層と配wAy!Jとの接触抵抗は、高抵
抗層を埋め込み層の中間に形成することにより小さくで
き、全抵抗の制御性が良い。 第4図を用いて上記コンタクト部の抵抗を増加させる方
法として他の実施例を示す。まず、同図(a)は配線層
自体を多層膜化し、そのうちの少なくとも一層に高抵抗
膜10を形成するもので、第3図の411!造よりも容
易なプロセスで形成できる。 くする方法でも良い。図中の3が高濃度不純物領域で、
5が眉間絶縁膜、そして6がアルミニウム配線である。 この場合、10は高抵抗膜として多結晶シリコン膜を用
いた。 さらに第4図中の(b)〜(e)は配線と高濃度不純物
層との接触抵抗を高めた実施例である。 通常全屈と半導体との接触部にはショットキー接合が形
成されるが、半導体の不純物濃度が十分に高ければ接合
はトンネル性となりオーミック接合となる。このため、
逆に半導体側の表面の不純物濃度を低下させることによ
り、ショットキー接合ではあるがコンタクト抵抗の高い
接続部が形成できる。 同図(b)はコンタクト孔を開口した後高濃度層3とは
逆の導電型の不純物をイオン打ち込みしたもので、容易
に形成できる。また、同図(c)は同図(b)において
さらにコンタクト孔形成後に配線層とシリコン基板とが
短絡しないようにやや高エネルギーで高濃度層3と同じ
導電型の不純物を基板深くにイオン打ち込みしたもので
ある。 これらの深さ方向不純物分布例を同図(f)に示す。1
4が始めにあった高濃度不純物層3で、15がカウンタ
ーのイオン打ち込みで表面1度を低下させたもので、さ
らに16が配線との短絡を防ぐ高濃度不純物層12であ
る。また、15の分布形状は高。3度不純物層形成時の
打ち込みエネルギーを高めにすることによっても形成可
能である。 シリコン法板上の全てのコンタクト部に抵抗を付加する
場合には後者でよいが、選択的に抵抗を付加する場合に
は前者の方式でマスクを用いれば良い。このように、選
択的に抵抗を付加する場合には、抵抗値のことなるコン
タクト抵抗部を同一チップ上に二種類以上形成すること
もでき、必要に応じてこれを定めれば良い。 また、さらに同図(d)のごとくコンタクト孔形成時に
シリコン箔板を多少エツチングし、基板の表面濃度の低
い部分で配vA層と接続させても良い。また、同図(e
)は同図(d)に配線層と基板との短絡防止層を追加し
たものである。 これまで述べてきた実施例は全て付加抵抗をトランジス
タの外部に付けていたが、本実施例ではトランジスタの
ソース、ドレイン自身を高抵抗化した実施例について第
5図を用いて説明する。 一般にトランジスタのソース、ドレイン自身を高抵抗化
するにはLDD構造において、前述のように低不純物濃
度領域の長さを長くするか、低濃度不純物領域内にさら
に低濃度の不純物領域を形成すれば良い。ただし、LD
D構造の場合低濃度不純物領域の内、ゲート電極直下に
達する部分とサイドウオールスペーサ下部でもゲートM
1極近傍部分をあまり低濃度にするとホットキャリア効
果が増長され逆に信頼性の低下を招く。このため、この
部分の低濃度化には下限が有り、これは一般にI X 
10”am、’程度とされている。故に、LDD構造の
場合には上記ゲート電極直下に達する部分とサイドウオ
ールスペーサ下部でもゲートQ近傍部分はI X 10
”cm+”程度とし、そこと高濃度不純物領域間により
低濃度の領域を設ければ良上記の実施例が第5図(a)
に示した構造である。これはゲート電極形成後、第一の
低濃度不純物層7を形成し、第一のサイドウオールスペ
ーサ8を形成後逆導電型の不純物を導入し第一の低濃度
不純物層よりも低濃度の不純物層18を形成し、さらに
第二のサイドウオールスペーサ17を形成後高濃度不純
物層3を形成したものである。本方式は第一のサイドウ
オールスペーサ8形成後二重拡散によっても形成できる
が、前述のととくスケーリングが進み、線幅と共に線間
隔も小さくなると特に、単一のスペーサでは形成困難と
なる。本実施例では自己整合で制御性良く抵抗付きMI
S型電界効果トランジスタを形成できる9また、同図(
d)に示したものは第一のサイドウオールスペーサ形成
後にシリコン基板をもエツチングしてから、前記の図(
a)と同様に第二の低濃度層等を形成したものである。 本実施例ではソース、ドレインを立体化することにより
さらに制御性が高められている。 第5図(b)に示した構造は、ソース、ドレインの上部
へ多結晶シリコン膜20を積石させ、その積層膜の一部
に低不純物濃度の高抵抗層19を設けたものである。こ
の場合基板内には高不純物濃度層を設けてない。これは
付加したい抵抗値で定めれば良く高濃度不純物層が有っ
てもよい。また、同図(c)は上記積層膜内ではなく積
層膜と基板との接触部基板内に低濃度層18を形成した
ものである。本実施例では図(b)、(c)ともに自己
整合でかつソース、ドレインと配線とのコンタクト孔と
、ゲート電極との合わせ余裕を小さくできる。 また、これまで述べてきた方法以外に高濃度不純物領域
自身の不純物濃度を少し低下させる方法も良い。ただし
、この場合には高濃度不純物領域のパターン設計時に注
意せねば、必要以上に抵抗が付く可能性がある。特に、
スタティックメモリのメモリセルのように複雑な形状の
パターンの場合にはより問題となる。 〈実施例4〉 さらに本発明の構造をスタティックランダムアクセスメ
モリ(SRAM)等の回路へ応用した実施例を第6図を
用いて説明する。 第6図(a)(b)に示した回路図はそれぞれSRAM
の高抵抗負荷型メモリセルと完全CMO8型メモリセル
内に付加抵抗「を付けた例である。 本実施例ではどちらも各トランジスタのドレイン側のみ
にしか抵抗を付けていないが、ソース、ドレイン両側に
あっても良く、また、図中のトランスファーゲート用ト
ランジスタのソース、ドレインにあっても良い。これに
より、メモリセル内加する電圧を低下させる必要がなく
なる。このため、メモリにおいて単一電源でメモリセル
と周辺回路を動作させることができる。一般にメモリで
はメモリセルはチップ面積に大きく効くためその時のリ
ソグラフィーで定まる最小寸法で作られるが1周辺回路
は余裕がある。このため、周辺回路は従来の5■電源用
にスケーリングを緩め、かつメモリセルには電源電圧を
低下させて最小寸法を用いられることがよくある。本実
施例の構造を少なくともメモリセル内に用いると、メモ
リセル内も周辺回路と同一の電源電圧で動作させること
ができ、たとえば5vの単一電源化が実現できる。 また、さらに微細化が進んだ場合、電源電圧の低下は必
須となる。このとき、例えばSRAMではメモリセル内
のフリップフロップのハイレベルノード電圧も低下し、
閾値電圧があまり低下できないためメモリの動作マージ
ンがなくなってしまう。また、メモリセル内のみを降圧
する方法はなおさら厳しくなる。このとき、本発明の構
造をメモリセル内のみに用いる場合、付加する抵抗値を
大きくすれば周辺回路よりも大きな電圧で動作させるこ
とができ、低電源電圧化でも動作マージンの大きなメモ
リを構築することができる。第6図(C)がその回路構
成例である。図中のVcが周辺回路へ給電する電源電圧
であり、Vmがメモリセルアレーへ給電する電源電圧で
ある。この場合V c < V mとなっている。この
各電源は両方共チップ外部から給電しても、一方をチッ
プ内部で昇圧、あるいは降圧しても良い。また、将来益
々高集積化が進むと、消費電流も増大する傾向にあり、
特に高速化を狙ったメモリ等においては顕著となる。こ
の場合にはパッケージ等の制約から消費電流に上限がで
き、この場合チップへの供給電源は低下せざるをえない
。故に、今後はチップ内部での周辺回路において低電源
電圧を適用し、メモリセルには本発明の半導体装置を用
いて内部昇圧された電源を用いるのが最も良い。 (発明の効果1 本発明によれば、電源電圧を低下させることなく微細な
M I S型電界効果トランジスタを用いることができ
るため、サブミクロン技術を用いたUL S T (U
ltra Large 5cale Integrat
ion) 、特にSRAM等のメモリの横築に有効であ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above conventional technology, in order to achieve even higher reliability, it is necessary to increase the length of the sidewall spacer in order to increase the length of the low concentration impurity region. be. However, when the line width and line spacing of wiring are reduced due to higher integration of devices, forming long sidewall spacers between fine gate TL poles will conversely lead to an increase in memory cell area. . Particularly in memories such as static random access memories (SRAMs), the increase in chip area has become a big problem, and there has been no choice but to lower the power supply voltage. An object of the present invention is to provide a highly reliable MIS type field effect transistor or a semiconductor including the same which can be formed by an easy and controllable process with little increase in device area! An object of the present invention is to provide a device and a method for manufacturing the same. [Means for Solving the Problems 1] In order to achieve the above object, in the present invention, a high resistance region is added in series on the outside of at least one of the source and drain of the MIS field effect transistor, or is connected to the source and drain. A part of the wiring connected to the MIS type field effect transistor is made to have a high resistance, or at least one of the source and drain of the MIS field effect transistor itself is made to have a high resistance. (Function) Due to the high resistance regions added to the source and drain, M
It is possible to divide the voltage applied from the outside to the source and drain of the IS field effect transistor. As a result, the reliability of the device can be improved. This is the second
This will be explained using figures. As shown in Figure 2(a), the n-channel M has a normal LDD structure.
FIG. 2B shows the relationship between the breakdown voltage between the source and the drain and the resistance R when a resistance R4 is added outside the drain of an IS type field effect transistor. This is a typical device with a channel length of 0.5 μm.
This is an example of an element shown in FIG. It can be seen that as R increases, the withstand voltage greatly improves. At this time, not only the breakdown voltage shown in the figure is reduced, but also the hot carrier effect is reduced and long-term operation reliability is improved. [Example 1 <Example 1>> A first example of the present invention will be described below using FIGS. 1 and 2. The structure shown in FIG. 1(, ) is one in which a low concentration impurity region 4 is provided in a high concentration impurity layer 3 on the drain side of a MIS field effect transistor having a single drain structure. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is a gate electrode, 5 is an interlayer insulation film, and 6 is an aluminum wiring. Also, the same figure (
b) shows the equivalent circuit of this structure. With this method of adding a resistor in series, by making the resistance value sufficiently large, a single drain structure can be used as is as an MIS field effect transistor. Further, this structure can be formed by ion implanting impurities of a conductivity type opposite to that of the source and drain using a mask, and no particularly complicated process is required. Further, the structure shown in FIG. 2 is an embodiment applied to an LDD N1 structure as a MIS type field effect transistor. 7 in the figure is a low concentration impurity region. In the figure (a), a resistor is formed only in the drain, and in the figure (Q), a resistor is formed in both the source and drain. The effect when it is formed only on the drain side is the same as the case shown in Figure 1, but when it is added on the source side, it is possible to reduce the voltage not only between the source and the drain, but also between the source and the gate, making it even more effective. It is possible to achieve an even higher frequency of aa. If the resistance value in this embodiment is, for example, 100 to 200 Ω for the n-channel and 200 to 400 Ω for the n-channel, the 5Vil source can be used even in an element with a channel length of 0.5 μm. <Example 2> Next, a second example will be described using FIG. 3.4. In the first embodiment, the additional resistor is formed in a part of the high concentration impurity region, but this method increases the number of masks by one. However, if a high resistance WJ9 is formed at the connection between the high concentration impurity layer 3 and the wiring 6 as shown in FIG. 3(a), the resistance can be added by self-alignment without increasing the mask. However, in this case, the withstand voltage changes depending on how the contact hole for connection with the wiring is formed, so the burden on the designer increases to some extent. However, when two or more MIS field effect transistors are arranged in series, contact holes are usually not formed between each transistor.
It is often used in AND, NOR gates, etc. In this case, the above-mentioned additional resistor is only applied to either the source or drain of each transistor, but if there are two or more transistors in series, it is necessary to add a resistor to each transistor in order to divide the voltage by the transistor itself. There isn't. Conversely, if the resistor addition method is used, no extra resistance is added to the connection portion of the series transistors, resulting in high-speed operation. This will be explained using the circuit diagrams of the CMO8 inverter and NAND gate shown in FIGS. r in the diagram
is the additional resistance. In the case of a simple inverter as shown in FIG. 4(c), a resistor r is attached to both the source and drain sides of each transistor, but no resistance is attached to node A in FIG. 2(d). This makes it possible to increase the speed. Note that it can be formed by embedding a high film or the like shown in FIG. Any film with high resistance may be used. Furthermore, if the contact hole is completely filled with a high resistance layer or a multilayer film of a high resistance layer and a low resistance layer, the alignment margin between the wiring layer and the contact hole can be reduced. In addition, as a good example of this method, it can also be formed by burying a polycrystalline silicon film with a high impurity concentration in the contact hole, and then ion-implanting oxygen to a depth of, for example, 10 cm to 10 cm + 28 degrees. nrP
Both channels can be formed at the same time, eliminating the need for a mask. Also, the above embedded layer and arrangement wAy! The contact resistance with J can be reduced by forming a high resistance layer in the middle of the buried layer, and the total resistance can be easily controlled. Another embodiment of the method for increasing the resistance of the contact portion will be described with reference to FIG. First, in FIG. 3(a), the wiring layer itself is made into a multilayer film, and a high resistance film 10 is formed in at least one of the layers, and 411! It can be formed using a process that is easier than manufacturing. It is also possible to use a method that reduces 3 in the figure is a high concentration impurity region,
5 is an insulating film between the eyebrows, and 6 is an aluminum wiring. In this case, a polycrystalline silicon film was used as the high resistance film 10. Further, (b) to (e) in FIG. 4 are examples in which the contact resistance between the wiring and the high concentration impurity layer is increased. Usually, a Schottky junction is formed at the contact between the total bending element and the semiconductor, but if the impurity concentration of the semiconductor is sufficiently high, the junction becomes a tunneling property and becomes an ohmic junction. For this reason,
Conversely, by lowering the impurity concentration on the semiconductor side surface, a Schottky junction with high contact resistance can be formed. In FIG. 3B, after a contact hole is opened, impurities of a conductivity type opposite to that of the high concentration layer 3 are ion-implanted, and can be easily formed. Figure (c) shows that in Figure (b), impurity ions of the same conductivity type as the high concentration layer 3 are implanted deep into the substrate at slightly higher energy to prevent short circuit between the wiring layer and the silicon substrate after forming the contact hole. This is what I did. An example of the impurity distribution in the depth direction is shown in FIG. 1
4 is the high concentration impurity layer 3 that was there at the beginning, 15 is the one whose surface degree is lowered by counter ion implantation, and 16 is the high concentration impurity layer 12 that prevents short circuit with wiring. Also, the distribution shape of 15 is high. It can also be formed by increasing the implantation energy when forming the triple impurity layer. The latter method may be used when resistors are added to all the contact portions on the silicon substrate, but when resistors are selectively added, a mask may be used in the former method. In this way, when resistors are selectively added, two or more types of contact resistor parts having different resistance values can be formed on the same chip, and these can be determined as necessary. Furthermore, as shown in FIG. 2(d), the silicon foil plate may be etched to some extent when forming the contact hole, so that a portion of the substrate with a low surface concentration is connected to the distribution layer A. Also, the same figure (e
) is the same as that shown in FIG. 1(d) with an additional short-circuit prevention layer between the wiring layer and the substrate. In all the embodiments described so far, additional resistors are attached to the outside of the transistor, but in this embodiment, an embodiment in which the source and drain of the transistor themselves have a high resistance will be described with reference to FIG. Generally, in order to increase the resistance of the source and drain of a transistor, it is necessary to increase the length of the low-concentration impurity region as described above in the LDD structure, or to form a further low-concentration impurity region within the low-concentration impurity region. good. However, L.D.
In the case of the D structure, the portion of the low concentration impurity region that reaches just below the gate electrode and the bottom of the sidewall spacer also contain the gate M.
If the concentration in the vicinity of one pole is too low, the hot carrier effect will increase, which will conversely lead to a decrease in reliability. Therefore, there is a lower limit to lowering the concentration in this part, which is generally I
Therefore, in the case of an LDD structure, the area near the gate Q even under the gate electrode and under the sidewall spacer is I x 10.
The above embodiment is shown in Fig. 5(a).
This is the structure shown in . After forming the gate electrode, a first low concentration impurity layer 7 is formed, and after forming the first sidewall spacer 8, an impurity of the opposite conductivity type is introduced to form an impurity with a lower concentration than the first low concentration impurity layer. After forming the layer 18 and further forming the second sidewall spacer 17, the high concentration impurity layer 3 is formed. Although this method can also be formed by double diffusion after forming the first sidewall spacer 8, it becomes difficult to form a single spacer especially when the above-mentioned scaling progresses and the line width and line spacing become smaller. In this example, MI with resistance is self-aligned and has good controllability.
9, which can form an S-type field effect transistor.
In the case shown in d), the silicon substrate is also etched after the first sidewall spacer is formed, and then the silicon substrate is etched as shown in the previous figure (d).
Similarly to a), a second low concentration layer etc. are formed. In this embodiment, controllability is further improved by making the source and drain three-dimensional. In the structure shown in FIG. 5(b), a polycrystalline silicon film 20 is stacked above the source and drain, and a high resistance layer 19 with a low impurity concentration is provided in a part of the stacked film. In this case, no high impurity concentration layer is provided in the substrate. This may be determined based on the resistance value to be added, and a high concentration impurity layer may be included. In addition, in FIG. 3(c), the low concentration layer 18 is formed not within the laminated film but within the substrate at the contact portion between the laminated film and the substrate. In this embodiment, in both FIGS. 22(b) and 3(c), self-alignment is achieved, and the margin for alignment between the contact hole between the source, drain, and wiring and the gate electrode can be reduced. In addition to the methods described above, a method of slightly lowering the impurity concentration of the high concentration impurity region itself is also good. However, in this case, if care is not taken when designing the pattern of the high-concentration impurity region, there is a possibility that more resistance will be added than necessary. especially,
This becomes more of a problem when the pattern has a complicated shape, such as a memory cell in a static memory. <Embodiment 4> Further, an embodiment in which the structure of the present invention is applied to a circuit such as a static random access memory (SRAM) will be described with reference to FIG. The circuit diagrams shown in FIGS. 6(a) and 6(b) are SRAM
This is an example in which an additional resistor is attached to a high-resistance load type memory cell and a complete CMO8 type memory cell. In both cases, a resistor is attached only to the drain side of each transistor, but It may also be located at the source or drain of the transfer gate transistor shown in the figure.This eliminates the need to reduce the voltage applied within the memory cell.For this reason, it is not necessary to reduce the voltage applied to the memory cell. It is possible to operate memory cells and peripheral circuits.Generally, in memory, memory cells have a large effect on chip area, so they are made with the minimum dimensions determined by the lithography at that time, but there is enough room for one peripheral circuit.For this reason, peripheral circuits are (5) It is often the case that the scaling for the power supply is relaxed, and the power supply voltage is lowered for the memory cell to use the minimum size.If the structure of this embodiment is used at least inside the memory cell, the inside of the memory cell will also be It can be operated with the same power supply voltage as the circuit, making it possible to achieve a single power supply of, for example, 5V.Furthermore, as miniaturization progresses, it becomes necessary to lower the power supply voltage.At this time, for example, in SRAM, memory The high-level node voltage of the flip-flop in the cell also decreases,
Since the threshold voltage cannot be lowered very much, there is no operating margin for the memory. Furthermore, the method of lowering the voltage only within the memory cell becomes even more difficult. At this time, when the structure of the present invention is used only in the memory cell, by increasing the added resistance value, it can be operated at a higher voltage than the peripheral circuit, and a memory with a large operating margin can be constructed even at a low power supply voltage. be able to. FIG. 6(C) is an example of the circuit configuration. In the figure, Vc is the power supply voltage that supplies power to the peripheral circuits, and Vm is the power supply voltage that supplies power to the memory cell array. In this case, V c < V m. Both of these power supplies may be supplied from outside the chip, or one of them may be boosted or stepped down inside the chip. In addition, as the degree of integration increases in the future, current consumption will also tend to increase.
This is particularly noticeable in memories that aim to increase speed. In this case, there is an upper limit to the current consumption due to restrictions such as the package, and in this case, the power supply to the chip must be reduced. Therefore, from now on, it is best to apply a low power supply voltage to the peripheral circuits inside the chip, and to use an internally boosted power supply for the memory cells using the semiconductor device of the present invention. (Effect of the invention 1 According to the present invention, it is possible to use a fine MIS type field effect transistor without lowering the power supply voltage.
ltra Large 5cale Integrat
ion) is particularly effective for horizontal construction of memory such as SRAM.

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

第1図は本発明の一実施例の半導体装置の191面図と
等価回路図、第2図は本発明をL D D構造に応用し
た実施例の素子断面図とソース、ドレイン間耐圧の直列
抵抗依存性を示す特性図、第3図は本発明をCMOSイ
ンバータとNANDゲートに応用した実施例の素子断面
図と回路図、第4図は本発明をコンタクト部に応用した
実施例の素子断面図と不純物濃度分布図、第5図は本発
明をSRAMに応用した実施例の素子断面図、第6図は
本発明のさらに他の実施例の半導体装置の回路図および
回路ブロック図である。 符号の説明 1・・半導体基板、2・・・ゲート電極、3,12・・
・高濃度不純物領域、4・・・高抵抗領域、5・・層間
絶縁膜、6・・アルミニウム配線、7,11,18.2
1・・・低濃度不純物領域、8.17・・・サイドウオ
ールスペーサ絶縁膜、9.10・・・高抵抗膜、13・
・・コンタクト部孔、14,15.16・・・不純物分
布、19・・・積層高抵抗膜、20・・・積層低抵抗膜
RCQ) 3 敵淳贋村朗i 乙  7−レS=り4商を呼水 乙  了Φミ・ツ4i己和4 3 & ン1/IJ 5Ejジノ、;−//惧4 V酬、メξグ響し用!シiv斤
Fig. 1 is a 191-plane view and an equivalent circuit diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a cross-sectional view of an element of an embodiment in which the present invention is applied to an LDD structure, and a series diagram of breakdown voltage between source and drain. A characteristic diagram showing resistance dependence. Figure 3 is a cross-sectional view of an element and a circuit diagram of an example in which the present invention is applied to a CMOS inverter and a NAND gate. Figure 4 is a cross-sectional view of an element in an example in which the present invention is applied to a contact part. FIG. 5 is a cross-sectional view of an element of an embodiment in which the present invention is applied to an SRAM, and FIG. 6 is a circuit diagram and a circuit block diagram of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention. Explanation of symbols 1...Semiconductor substrate, 2...Gate electrode, 3, 12...
・High concentration impurity region, 4... High resistance region, 5... Interlayer insulating film, 6... Aluminum wiring, 7, 11, 18.2
1...Low concentration impurity region, 8.17...Side wall spacer insulating film, 9.10...High resistance film, 13.
...Contact hole, 14, 15, 16... Impurity distribution, 19... Laminated high resistance film, 20... Laminated low resistance film RCQ) 4th quotient is called water Otsu ryoΦmi・tsu4iKiwa4 3 & N1/IJ 5Ej Jino, ;-// 4 V reward, Megξ for sounding! Shiv cat

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板に設けられたソース領域とドレイン領域
とその間に形成されたチャネルと、該チャネルに電界効
果を及ぼすゲート電極とを持つ絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタを有する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の外部直列に高抵抗領域を有す
ることを特徴とする半導体装置。 2、上記高抵抗領域が該トランジスタのソース、ドレイ
ンを構成する高濃度不純物領域内にあることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。 3、上記高抵抗領域が該トランジスタのソース、ドレイ
ンを構成する高濃度不純物領域と外部低抵抗配線層との
接触部、あるいは該配線層の一部にあることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。 4、上記接触部界面における高濃度不純物領域の不純物
濃度が、他の高濃度不純物領域よりも低いことを特徴と
する請求項3記載の半導体装置。 5、上記配線層の高抵抗領域の少なくとも一部が上記ト
ランジスタと低抵抗配線層間の層間絶縁膜に開口した孔
内にあることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。 6、上記孔内の高抵抗部が低不純物濃度の多結晶シリコ
ン膜、あるいは酸素を含む高不純物濃度の多結晶シリコ
ン膜であることを特徴とする請求項5記載の半導体装置
。 7、上記トランジスタのソース、ドレインの少なくとも
一方が、該トランジスタのゲート電極から離れた高濃度
不純物領域と、該高濃度不純物領域と該ゲート電極直下
との間に存在する第1の低濃度不純物領域からなること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置。 8、上記第1の低濃度不純物領域と該高濃度不純物領域
との間に第1の低濃度不純物領域よりも低濃度の第2の
低濃度不純物領域のあることを特徴とする請求項4記載
の半導体装置。 9、上記トランジスタのソース、ドレインを構成する高
濃度不純物領域と外部低抵抗配線層との接触部に該高抵
抗領域を形成する方法において、該高濃度不純物領域上
の絶縁膜に該配線層との接触孔を開口後に、該高濃度不
純物領域とは逆の導電型の不純物を導入する工程を具備
することを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造
方法。 10、上記トランジスタのソース、ドレインを構成する
高濃度不純物領域と外部低抵抗配線層との接触部に該高
抵抗領域を形成する方法において、該配線層を多層膜に
し、該多層膜の少なくとも一層に高抵抗膜を被膜する工
程を具備することを特徴とする請求項3記載の半導体装
置の製造方法。 11、上記トランジスタのソース、ドレインを構成する
高濃度不純物領域と外部低抵抗配線層との接触部に該高
抵抗領域を形成する方法において、該高濃度不純物領域
上の絶縁膜に該配線層との接触孔を開口後に、該孔内に
多結晶シリコン膜を埋め込む工程と、該埋め込み多結晶
シリコン膜に低濃度の不純物を導入する工程を具備する
ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法
。 12、上記トランジスタのソース、ドレインを構成する
高濃度不純物領域と外部低抵抗配線層との接触部に該高
抵抗領域を形成する方法において、該高濃度不純物領域
上の絶縁膜に該配線層との接触孔を開口後に、該孔内に
多結晶シリコン膜を埋め込む工程と、該埋め込み多結晶
シリコン膜に高濃度の不純物を導入する工程と、該多結
晶シリコン膜内に低濃度の酸素をイオン打ち込みする工
程とを具備することを特徴とする請求項3記載の半導体
装置の製造方法。 13、半導体基板に設けられた複数の半導体装置群にお
いて、該半導体装置群の少なくとも一つが請求項1記載
の半導体装置を含むことを特徴とする半導体装置。 14、上記半導体装置群の少なくとも一つがスタティッ
クあるいはダイナミックな記憶装置のメモリセル群であ
ることを特徴とする請求項13記載の半導体装置。 15、二種類以上の電源電圧で動作する二種類以上の回
路群を有する半導体装置において、各回路群を構成する
トランジスタに電源電圧に応じた付加抵抗がついている
ことを特徴とする半導体装置。 16、上記半導体装置が、スタティックあるいはダイナ
ミックな記憶装置であることを特徴とする請求項15記
載の半導体装置。 17、スタティックあるいはダイナミックな記憶装置を
有する半導体装置において、該記憶装置のメモリセル群
の電源電圧が、周辺回路群の電源電圧よりも高いことを
特徴とする半導体装置。 18、上記半導体装置において、該記憶装置のメモリセ
ル群の少なくとも一部が請求項1記載の半導体装置から
なることを特徴とする請求項17記載の半導体装置。
[Claims] 1. A semiconductor device having an insulated gate field effect transistor having a source region and a drain region provided on a semiconductor substrate, a channel formed between them, and a gate electrode that exerts a field effect on the channel. A semiconductor device according to claim 1, further comprising a high resistance region externally connected in series with at least one of the source and drain. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the high resistance region is located within a high concentration impurity region forming a source and a drain of the transistor. 3. The high-resistance region is located in a contact area between a high-concentration impurity region constituting the source and drain of the transistor and an external low-resistance wiring layer, or in a part of the wiring layer. Semiconductor equipment. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the impurity concentration of the high concentration impurity region at the interface of the contact portion is lower than that of other high concentration impurity regions. 5. The semiconductor device according to claim 3, wherein at least a part of the high resistance region of the wiring layer is located in a hole opened in an interlayer insulating film between the transistor and the low resistance wiring layer. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the high resistance portion in the hole is a polycrystalline silicon film with a low impurity concentration or a polycrystalline silicon film with a high impurity concentration containing oxygen. 7. At least one of the source and drain of the transistor includes a high concentration impurity region remote from the gate electrode of the transistor, and a first low concentration impurity region existing between the high concentration impurity region and directly under the gate electrode. The semiconductor device according to claim 1, characterized in that the semiconductor device comprises: 8. Claim 4, characterized in that there is a second low concentration impurity region having a lower concentration than the first low concentration impurity region between the first low concentration impurity region and the high concentration impurity region. semiconductor devices. 9. In the method of forming the high resistance region at the contact portion between the high concentration impurity region constituting the source and drain of the transistor and the external low resistance wiring layer, the wiring layer and the insulating film on the high concentration impurity region are formed. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising the step of introducing an impurity having a conductivity type opposite to that of the high concentration impurity region after opening the contact hole. 10. In the method of forming the high-resistance region at the contact portion between the high-concentration impurity region constituting the source and drain of the transistor and an external low-resistance wiring layer, the wiring layer is formed into a multilayer film, and at least one layer of the multilayer film is formed. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising the step of coating a high resistance film on the semiconductor device. 11. In the method of forming the high resistance region at the contact portion between the high concentration impurity region constituting the source and drain of the transistor and the external low resistance wiring layer, the wiring layer and the insulating film on the high concentration impurity region are formed. 4. The semiconductor device according to claim 3, further comprising the steps of, after opening the contact hole, burying a polycrystalline silicon film in the hole, and introducing a low concentration impurity into the buried polycrystalline silicon film. manufacturing method. 12. In the method of forming the high resistance region at the contact portion between the high concentration impurity region constituting the source and drain of the transistor and the external low resistance wiring layer, the wiring layer and the insulating film on the high concentration impurity region are formed. After opening the contact hole, a step of embedding a polycrystalline silicon film in the hole, a step of introducing a high concentration impurity into the buried polycrystalline silicon film, and a step of ionizing a low concentration of oxygen into the polycrystalline silicon film. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising the step of implanting. 13. A semiconductor device, in a plurality of semiconductor device groups provided on a semiconductor substrate, at least one of the semiconductor device groups includes the semiconductor device according to claim 1. 14. The semiconductor device according to claim 13, wherein at least one of the semiconductor device groups is a memory cell group of a static or dynamic storage device. 15. A semiconductor device having two or more types of circuit groups that operate with two or more types of power supply voltages, characterized in that transistors constituting each circuit group are provided with additional resistances depending on the power supply voltages. 16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the semiconductor device is a static or dynamic memory device. 17. A semiconductor device having a static or dynamic memory device, wherein a power supply voltage of a memory cell group of the memory device is higher than a power supply voltage of a peripheral circuit group. 18. The semiconductor device according to claim 17, wherein at least a part of the memory cell group of the memory device comprises the semiconductor device according to claim 1.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1065109A (en) * 1996-04-19 1998-03-06 Nippon Steel Corp Input protective circuit and manufacture thereof, semiconductor device and manufacture thereof
JP2001005426A (en) * 1999-06-23 2001-01-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd El display device and electronic device
JP2011090314A (en) * 2010-11-11 2011-05-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device
JP2013015844A (en) * 2012-08-09 2013-01-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device
JP2013127622A (en) * 2012-12-26 2013-06-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device
CN105514101A (en) * 2014-10-14 2016-04-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 ESD device, manufacturing method of ESD device and EEPROM
CN109713028A (en) * 2017-10-25 2019-05-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 A kind of semiconductor devices and preparation method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1065109A (en) * 1996-04-19 1998-03-06 Nippon Steel Corp Input protective circuit and manufacture thereof, semiconductor device and manufacture thereof
JP2001005426A (en) * 1999-06-23 2001-01-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd El display device and electronic device
JP4627822B2 (en) * 1999-06-23 2011-02-09 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device
US7982222B2 (en) 1999-06-23 2011-07-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. EL display device and electronic device
JP2011090314A (en) * 2010-11-11 2011-05-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device
JP2013015844A (en) * 2012-08-09 2013-01-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device
JP2013127622A (en) * 2012-12-26 2013-06-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device
CN105514101A (en) * 2014-10-14 2016-04-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 ESD device, manufacturing method of ESD device and EEPROM
CN109713028A (en) * 2017-10-25 2019-05-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 A kind of semiconductor devices and preparation method thereof

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