JPH0294634A - Mos transistor and manufacture thereof - Google Patents

Mos transistor and manufacture thereof

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JPH0294634A
JPH0294634A JP24760288A JP24760288A JPH0294634A JP H0294634 A JPH0294634 A JP H0294634A JP 24760288 A JP24760288 A JP 24760288A JP 24760288 A JP24760288 A JP 24760288A JP H0294634 A JPH0294634 A JP H0294634A
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JP
Japan
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gate electrode
layer
region
concentration
impurity diffusion
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Application number
JP24760288A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Shimizu
雅裕 清水
Masahide Inuishi
犬石 昌秀
Katsuhiro Tsukamoto
塚本 克博
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a large current driving capacity and a good characteristic by a method wherein a medium-concentration impurity diffusion region of a double-diffusion source-drain structure is arranged to be adjacent to a high- concentration impurity diffusion region in such a way that the whole of the region is overlapped completely with a gate electrode. CONSTITUTION:A lower-layer gate electrode 3 is formed on a P-type semiconductor substrate 1 via a gate oxide film 2; an upper-layer gate electrode 7 is formed on the lower-layer gate electrode 3. A thickness of the lower-layer gate electrode 3 is thinner than that of the upper-layer gate electrode 7; regions 4a, 4b of a medium-concentration N<-> impurity active layer are formed to be adjacent to N-type high-concentration impurity active layers 7a, 7b in such a way that the respective whole regions are covered with the gate electrode. Accordingly, a charge storage layer is formed, by means of an electric field, in a substrate region situated directly under the gate electrode 3. Thereby, it is possible to suppress a drop in a driving capacity by a parasitic capacitance of the medium- concentration N<-> impurity diffusion regions 4a, 4b; in addition, it is possible to suppress a deterioration in a characteristic by a hot carrier.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はMOSトランジスタ及びその製造方法に関し
、特にそのソース・ドレイン構造の改良に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a MOS transistor and a method for manufacturing the same, and particularly relates to an improvement in its source/drain structure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、短チヤネルトランジスタのドレイン部の電界を緩
和する構造として第6図に示すようなドレイン・ソース
構造を有するライトリ−ドープト ドレイン(L D 
D : Lightly Doped Drain) 
トランジスタがTSANG等により発表されている(■
EEE  )ランデクシ3ン エレクトロン デバイス
 VOL、t!D−291982CIEEF! Tra
nsaction Electron Devices
 VOL、ED−291982)参照)。
Conventionally, a lightly doped drain (L D
D: Lightly Doped Drain)
Transistors have been announced by TSANG and others (■
EEE ) Landexy 3 Electron Device VOL, t! D-291982CIEEF! Tra
nsaction Electron Devices
VOL, ED-291982)).

第6図はこのLDD構造を有するNチャネルMOSトラ
ンジスタを示しており、図において、lはP形半導体基
板、5,6は該基板lの表面に形成されたN形ドレイン
及びN形ソースで、ドレイン5は高濃度のN型不純物拡
散層7a及び〜1017/cI13から10 ”/ca
b’の中濃度のN−型不純物層4aからなり、またソー
ス6は高濃度不純物拡散層7b及び上記と同じ中濃度の
N−型不純物層4bから構成されている。3はP型半導
体基板1上にゲート絶縁膜2を介して形成されたポリシ
リコン電橋3で、その側壁には酸化膜8からなるサイド
ウオールが形成されている。ここで上記N−型不純物拡
散層4a、4bの一部はポリシリコンからなるゲート電
極3直下の領域内へその端部から数百人のところまで入
り込んでいる。
FIG. 6 shows an N-channel MOS transistor having this LDD structure. In the figure, l is a P-type semiconductor substrate, 5 and 6 are an N-type drain and an N-type source formed on the surface of the substrate l, The drain 5 is formed by a high concentration N-type impurity diffusion layer 7a and ~1017/cI13 to 10"/ca
The source 6 is made up of a high concentration impurity diffusion layer 7b and the same medium concentration N- type impurity layer 4b as described above. Reference numeral 3 designates a polysilicon bridge 3 formed on a P-type semiconductor substrate 1 with a gate insulating film 2 interposed therebetween, and a side wall made of an oxide film 8 is formed on the side wall of the polysilicon bridge 3. Here, a portion of the N- type impurity diffusion layers 4a, 4b penetrates into the region immediately below the gate electrode 3 made of polysilicon to a depth of several hundred layers from its end.

次にこのNチャネルLDDMO3トランジスタの製造方
法について第7図を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing this N-channel LDDMO3 transistor will be explained with reference to FIG.

まずP型半導体基板1上にゲート酸化膜2、ポリシリコ
ンからなるゲート電極3を順次形成しく第7図(Jl)
) 、リン又はヒ素等のN型不純物を、ゲート電極3を
マスクとして半導体基板1に〜1013 /c m ′
のドーズ量イオン注入して、ソース、ドレインイオン注
入層4Cを形成する(第7図(b))。
First, a gate oxide film 2 and a gate electrode 3 made of polysilicon are sequentially formed on a P-type semiconductor substrate 1.
), N-type impurities such as phosphorus or arsenic are applied to the semiconductor substrate 1 using the gate electrode 3 as a mask at ~1013/cm'
A source/drain ion implantation layer 4C is formed by ion implantation at a dose of (FIG. 7(b)).

続いてケミカル ベイパー デポジション(CV D 
: Che+*1cal Vapor Deposit
ion)法により酸化ll!8aを形成しく第7図(C
1)、これを異方性エツチングして酸化膜8aをゲート
電極3の側壁にのみ残し、つまりサイドウオール部8を
形成しく第7図(d))、該ゲート電極3及びサイドウ
オール部8をマスクとして高濃度のN型不純物を注入す
る。
Next, chemical vapor deposition (CVD)
: Che+*1cal Vapor Deposit
ion) oxidation by the method! Figure 7 (C
1), this is anisotropically etched to leave the oxide film 8a only on the side walls of the gate electrode 3, that is, to form the side wall portion 8 (FIG. 7(d)), the gate electrode 3 and the side wall portion 8 are etched. A high concentration N-type impurity is implanted as a mask.

この後熱処理を加えて注入された不純物を活性化及び拡
散させて上記高濃度不純物拡散層7a、7b及び中濃度
不純物拡散層4a、4bを形成し、最終的に第7図(e
)に示すような不純物プロファイルを得る。
Thereafter, heat treatment is applied to activate and diffuse the implanted impurities to form the high concentration impurity diffusion layers 7a, 7b and medium concentration impurity diffusion layers 4a, 4b, and finally, as shown in FIG.
) to obtain an impurity profile as shown in

次に従来のLDD構造の機能を第6図を用いて説明する
。トランジスタのソース6及び基板1は例えばOvの電
位に設置されており、ドレイン5を電源電圧(例えば5
V)が与えられる。このためN型のドレイン拡散層7a
、4aとP型半導体基板1とのP/N接合には逆バイア
スが与えられ高電界が発生する。
Next, the functions of the conventional LDD structure will be explained using FIG. 6. The source 6 and substrate 1 of the transistor are placed at a potential of, for example, Ov, and the drain 5 is placed at a power supply voltage (for example, 5
V) is given. Therefore, the N-type drain diffusion layer 7a
, 4a and the P-type semiconductor substrate 1, a reverse bias is applied to the P/N junction, and a high electric field is generated.

このようなドレイン電界は空乏層の幅を大きくすればす
るほど緩和される。
Such a drain electric field is relaxed as the width of the depletion layer increases.

すなわち、P/N接合の空乏層の輻ωは、で与えられ、
ここでN、はアクセプタ濃度、N。
That is, the radius ω of the depletion layer of the P/N junction is given by,
Here, N is the acceptor concentration, N.

はドナー濃度、εSは半導体の誘電率、qは電荷量であ
り、N型の不純物濃度がP型半導体の不純物濃度よりも
著しく高い場合、即ちN o >> N Aの時空乏層
の幅ωは、 ω== (2εs / q Na ) となり、N型の不純物濃度が低くてP型半導体基板の濃
度と等しいとき、すなわちN a ’= N oの時空
乏層の幅は、 ω# (4εs/qNA) となり、低濃度のN−/P−基板のPN接合の方が電界
が下がる。
is the donor concentration, εS is the dielectric constant of the semiconductor, q is the amount of charge, and when the N-type impurity concentration is significantly higher than the P-type semiconductor impurity concentration, that is, the width of the time depletion layer ω of N o >> N A is ω== (2εs/qNa), and when the N-type impurity concentration is low and equal to the concentration of the P-type semiconductor substrate, that is, when Na'=No, the width of the space-time depletion layer is ω# (4εs /qNA), and the electric field is lower in the PN junction of the low concentration N-/P- substrate.

このため第6図に示す従来のLDDトランジスタでは、
基板1と高濃度のN型不純物拡散M1aとのP/N接合
部の間に中濃度のN型不純物領域4aを設けることによ
り電界を緩和しているわけである。
Therefore, in the conventional LDD transistor shown in FIG.
The electric field is relaxed by providing the medium concentration N type impurity region 4a between the P/N junction between the substrate 1 and the high concentration N type impurity diffusion M1a.

次にLDD l−ランジスタの動作状態について第8図
を用いて説明する。
Next, the operating state of the LDD l-transistor will be explained using FIG. 8.

トランジスタの動作は、ドレイン電圧V、がゲート電圧
■6より大きい(VD >Va )五極管領域(第8図
(a))と、ゲート電圧vGがドレイン電圧よりはるか
に大きい(Va>> VD )三掻管領域(第8図(b
))の二つに分けられる。第8図(alに示す五掻管領
域では反転層9とN−層4a、N” 7bからなるドレ
イン5の間に高抵抗の空乏化された領域10が形成され
る。
The transistor operates in the pentode region (Fig. 8(a)) where the drain voltage V is larger than the gate voltage (VD > Va) and when the gate voltage VG is much larger than the drain voltage (Va >> VD ) Tricanal region (Fig. 8(b)
)). In the five-channel region shown in FIG. 8(al), a high-resistance depleted region 10 is formed between the inversion layer 9 and the drain 5 consisting of the N-layer 4a and N'' 7b.

この場合、反転N9からなるチャネルの抵抗に加えて、
寄生抵抗であるソース側の中濃度のN−層4bの抵抗、
ドレイン側空乏層lOの抵抗及びドレイン側の中濃度の
N−層4aの抵抗によりトランジスタの駆動能力が低下
し、また三極開領域においては第8図(b)に示すよう
に寄生抵抗であるソース側N−層4bの抵抗とドレイン
側N”[4aの抵抗がトランジスタの駆動能力を低下さ
せる。
In this case, in addition to the resistance of the channel consisting of the inversion N9,
The resistance of the medium concentration N- layer 4b on the source side, which is a parasitic resistance,
The driving ability of the transistor decreases due to the resistance of the drain-side depletion layer IO and the resistance of the medium-concentration N-layer 4a on the drain side, and in the triode open region, parasitic resistance occurs as shown in FIG. 8(b). The resistance of the source side N- layer 4b and the resistance of the drain side N''[4a reduce the driving ability of the transistor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来のLDDMO3トランジスタは以上のように構成さ
れており、中濃度のN−不純物層4a。
The conventional LDDMO3 transistor is constructed as described above, and includes a medium concentration N- impurity layer 4a.

4bがソースとドレインの両頭域に設けられているので
、MOSトランジスタの寄生抵抗が大きくなり、電流駆
動能力が低下するという問題点があった。
Since the transistor 4b is provided at both the source and drain regions, there is a problem in that the parasitic resistance of the MOS transistor becomes large and the current driving ability is reduced.

また従来のLDDMO3トランジスタのドレインの構造
では中濃度のN−型不純物拡散層4aの表面で熱平衡状
態よりも大きいエネルギーを有するホットキャリアが生
じ、その発生したホットキャリアがMOSトランジスタ
のゲート電極3側壁の酸化膜8に注入され、その結果ド
レイン側のN−領域4aの表面が空乏化されこの領域の
抵抗が上がり、MOSトランジスタの駆動能力がさらに
劣化する等の問題点もあった。
In addition, in the structure of the drain of the conventional LDDMO3 transistor, hot carriers having energy higher than that in the thermal equilibrium state are generated on the surface of the medium concentration N-type impurity diffusion layer 4a, and the generated hot carriers are transferred to the side wall of the gate electrode 3 of the MOS transistor. The oxide film 8 is injected, and as a result, the surface of the N- region 4a on the drain side is depleted, the resistance of this region increases, and the driving ability of the MOS transistor further deteriorates.

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、MOSトランジスタのドレイン部の電界を緩
和できるとともに、MOSトランジスタの三極間・三極
間領域での駆動能力を低下させることなく、素子の寿命
を大幅に改善できるMOSトランジスタ及びその製造方
法を得ることを目的とする。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to alleviate the electric field at the drain part of a MOS transistor, and reduce the driving ability of the MOS transistor in the inter-triode and inter-triode regions. It is an object of the present invention to provide a MOS transistor and a method for manufacturing the same, which can significantly improve the life of the device.

(課題を解決するための手段〕 この発明に係るMOSトランジスタは、二重拡散ソース
・ドレイン構造の中濃度N−不純物拡散領域を、その全
域がゲート電極と完全に重なるよう高濃度N°不純物拡
散領域に隣接して配置したものである。
(Means for Solving the Problems) A MOS transistor according to the present invention has a double diffused source/drain structure in which a medium concentration N- impurity diffusion region is doped with a high concentration N° impurity diffusion region so that the entire region completely overlaps with a gate electrode. It is placed adjacent to the area.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、二重拡散ソース・ドレイン構造の
中濃度N−不純物拡散領域を、その全域がゲート電極と
完全に重なるよう配置したから、ゲート電極直下の基板
領域にその電界により電荷蓄積層が形成されることとな
り、該中濃度N−不純物拡散領域の寄生抵抗による駆動
能力の低下を抑制することができ、しかもホットキャリ
アによる特性劣化を抑えることができる。
In this invention, since the medium concentration N- impurity diffusion region of the double diffused source/drain structure is arranged so that its entire region completely overlaps the gate electrode, the electric field creates a charge storage layer in the substrate region directly under the gate electrode. As a result, it is possible to suppress a reduction in driving ability due to parasitic resistance of the medium concentration N- impurity diffusion region, and furthermore, it is possible to suppress characteristic deterioration due to hot carriers.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例によるLDD構造を有するM
OSトランジスタの断面構造を示し、図において第6図
と同一符号は同−又は相当部分を示し、3はP型半導体
基板1上にゲート酸化膜2を介して設けられた、多結晶
シリコン膜等からなる下層ゲート電極、7は該下層ゲー
ト電極3上に設けられた、高融点金属膜あるいは高融点
金属シリサイド膜等からなる上層ゲート電極であり、こ
こでは下層ゲート電極3の厚さを上層ゲート電極7より
薄くしている* 4 a、4 bは中濃度のN−不純物
活性層で、これらの領域4a、4bはそれぞれその全域
が上記ゲート電極3に覆われるようドレイン側及びソー
ス側のN型高濃度不純物活性層7a、7bと隣接して形
成されている。
FIG. 1 shows an M having an LDD structure according to an embodiment of the present invention.
The cross-sectional structure of an OS transistor is shown, and the same reference numerals as those in FIG. 7 is an upper layer gate electrode made of a high melting point metal film or a high melting point metal silicide film, etc., provided on the lower layer gate electrode 3. Here, the thickness of the lower layer gate electrode 3 is defined as the upper layer gate electrode. * 4 a and 4 b are medium-concentration N- impurity active layers, which are thinner than the electrode 7 , and these regions 4 a and 4 b are N-doped on the drain side and source side so that the entire area is covered with the gate electrode 3, respectively. It is formed adjacent to the high-concentration impurity active layers 7a and 7b.

第2図はこのような構造のLDDMOSトランジスタの
製造方法の主要工程における断面構造を示す図であり、
以下その製造方法について工程順に説明する。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure in the main steps of a method for manufacturing an LDDMOS transistor having such a structure.
The manufacturing method will be explained below in order of steps.

まず半導体基板1に対して、素子分離領域(図示せず)
の形成及びしきい値電圧を制御するためのチャネル注入
を行った後、ゲート酸化112となる酸化膜20.下層
ゲート電極3となる第1の導電膜30.上層ゲート電極
7となる第2の導電膜70をCVD法で順次形成する(
第2図(aJ>、その後レジスト9を塗布しパターンを
形成した後、第2の導電膜70を異方性エツチングして
第2の導電腰部(上層ゲート電極)7を形成し、さらに
上記レジスト9と第2の導電膜部7とをマスクとしてN
型不純物を注入し、中濃度のN−型不純物層4a、4b
を形成する(第2図山))。
First, an element isolation region (not shown) is placed on the semiconductor substrate 1.
After the formation of the oxide film 20. which becomes the gate oxide 112 and the channel implantation to control the threshold voltage. A first conductive film 30 that becomes the lower gate electrode 3. A second conductive film 70 that will become the upper layer gate electrode 7 is sequentially formed by the CVD method (
FIG. 2 (aJ>) Then, after applying a resist 9 and forming a pattern, the second conductive film 70 is anisotropically etched to form a second conductive waist portion (upper layer gate electrode) 7, and then the resist 9 is applied. 9 and the second conductive film portion 7 as a mask.
Medium concentration N- type impurity layers 4a and 4b are implanted with type impurities.
(Figure 2 mountain)).

この後、全面に第2の酸化膜80をCVD法で形成しく
第2図(C))、この酸化膜80を異方性エツチングし
、第2の導電膜部7の側壁に第2の酸化膜の残部(サイ
ドウオール部)8を形成する(第2図(dl)。
Thereafter, a second oxide film 80 is formed on the entire surface by the CVD method (FIG. 2(C)), and this oxide film 80 is anisotropically etched to form a second oxide film on the side wall of the second conductive film portion 7. The remaining part of the film (sidewall part) 8 is formed (FIG. 2(dl)).

次に該酸化膜残部8と第2の導電膜部7をマスクとして
異方性エツチングにより第1の導電11130をエツチ
ングして下層ゲート電極3を形成する(第2図(e))
。続いて該下層ゲート電極3とその上の上層ゲート電極
7及びサイドウオール部8とをマスクとしてN形の不純
物をイオン注入し、N形高濃度不純物層?a、7bを形
成する(第2図(f))、最後に熱処理を施した後、眉
間絶縁膜11を形成し、コンタクト部12を配設し、さ
らに配線金属13を形成する。
Next, the first conductive layer 11130 is etched by anisotropic etching using the remaining oxide film 8 and the second conductive film portion 7 as a mask to form the lower gate electrode 3 (FIG. 2(e)).
. Next, using the lower gate electrode 3, the upper gate electrode 7 thereon, and the sidewall portion 8 as masks, N-type impurity ions are implanted to form an N-type high concentration impurity layer. a, 7b are formed (FIG. 2(f)), and finally, after heat treatment is performed, a glabellar insulating film 11 is formed, a contact portion 12 is provided, and a wiring metal 13 is further formed.

次に作用効果について説明する。Next, the effects will be explained.

このようなLDDMO3トランジスタでは第1図に示す
ように抵抗の高いN一部4a、4bがゲート電極3の下
にあるために、二極管領域、即ちゲート電圧■。がドレ
イン電圧■。より大きい時は、ゲート電極から基板への
電界によりソース・ドレイン側のN一部4a、4bの表
面領域に電荷蓄積層が形成され、これによりこの部分の
キャリア濃度は増加し、中濃度N−層4a、4bの寄生
抵抗は減少する。
In such an LDDMO3 transistor, as shown in FIG. 1, since the N parts 4a and 4b with high resistance are under the gate electrode 3, the diode region, that is, the gate voltage . is the drain voltage■. When it is larger, a charge storage layer is formed in the surface region of the N portions 4a and 4b on the source/drain side due to the electric field from the gate electrode to the substrate, and as a result, the carrier concentration in this portion increases, and the medium concentration N- The parasitic resistance of layers 4a, 4b is reduced.

また二極管領域での動作時、即ちドレイン電圧VDがゲ
ート電圧■。よりも大きい時でも、電位が低(保たれる
ソース側N一部4bの表面にはゲート電極から基板への
電界により電荷蓄積層が形成され、キャリア濃度が増加
し寄生抵抗は減少する。
Also, when operating in the diode region, that is, the drain voltage VD is equal to the gate voltage ■. Even when the potential is higher than , a charge storage layer is formed on the surface of the source side N portion 4b where the potential is kept low by the electric field from the gate electrode to the substrate, the carrier concentration increases and the parasitic resistance decreases.

第3図は本実施例によるゲート酸化膜10nmのLDD
MO3トランジスタの表面におけるチャネル方向のソー
ス側不純物分布(グラフB)と、ゲート電圧Vc5V、
ドレイン電圧5■、ソース電圧07時の五極管動作時の
ソース側のキャリア濃度(グラフA)を示したものであ
る。
Figure 3 shows an LDD with a gate oxide film of 10 nm according to this embodiment.
Source-side impurity distribution in the channel direction on the surface of the MO3 transistor (graph B), gate voltage Vc5V,
This graph shows the carrier concentration on the source side (graph A) when the pentode operates when the drain voltage is 5■ and the source voltage is 07.

この図から分かるように、ゲート電極からN−領域への
電界により電荷蓄積層が中濃度N−層の表面部に形成さ
れるため、N”部表面のキャリアの濃度は不純物濃度よ
り一桁以上高くなり、N−層の抵抗が減少し、本実施例
のLDDMO3トランジスタでは、電流駆動能力はN”
部がゲートの外側に形成される従来のLDD構造のもの
と比べて改善されている。
As can be seen from this figure, a charge storage layer is formed on the surface of the medium concentration N- layer due to the electric field from the gate electrode to the N- region, so the carrier concentration on the surface of the N'' region is one order of magnitude higher than the impurity concentration. The resistance of the N− layer decreases, and in the LDDMO3 transistor of this example, the current drive capability is N”
This is an improvement over conventional LDD structures in which the portion is formed outside the gate.

また、第4図(alは従来のLDDMOSトランジスタ
のドレイン特性を、第4図(b)は本実施例によるLD
DMOSトランジスタのドレイン特性を示したものであ
り、ここでは、縦軸にドレイン電流を一目盛り500 
μAとして、横軸にドレイン電圧を一目盛り1■として
取り、パラメータとしてゲート電圧をOv〜5■まで1
vずつ変化させている。また第4図(a)ではゲート電
圧OV、IVのグラフは横軸と重なっており、一番上の
グラフがゲート電圧5■の場合を示しており、第4図(
blではゲート電圧Ovのグラフが横軸と重なっている
In addition, FIG. 4 (al indicates the drain characteristics of the conventional LDDMOS transistor, and FIG. 4(b) shows the drain characteristics of the LD according to this embodiment.
It shows the drain characteristics of a DMOS transistor, and here the drain current is plotted in 500 increments on the vertical axis.
As μA, the drain voltage is taken as a scale of 1■ on the horizontal axis, and the gate voltage is set as a parameter from Ov to 5■.
It is changed by v. In addition, in FIG. 4(a), the graphs of gate voltages OV and IV overlap the horizontal axis, and the top graph shows the case where the gate voltage is 5■.
In bl, the graph of the gate voltage Ov overlaps with the horizontal axis.

これらの図を比較すると、本LDDトランジスタの構造
によりトランジスタの駆動能力が向上することは明らか
である。
Comparing these figures, it is clear that the structure of the present LDD transistor improves the driving ability of the transistor.

即ち、LDDMO3トランジスタでは高電界のかかるド
レイン部では衝突電離によりキャリアがl Q ”/ 
(1313Cの割合で発生するが、本LDD構造ではキ
ャリアの生成が第5図(a)に示すようにゲート電極3
下の部分Cで起こるのに対し、通常のLDD構造では第
5図(b)に示すようにその生成はサイドウオールの酸
化膜8下の部分りで起こる。
In other words, in the LDDMO3 transistor, in the drain region where a high electric field is applied, carriers are generated by collision ionization as l Q ”/
(However, in this LDD structure, carriers are generated at the gate electrode 3 as shown in FIG. 5(a).)
While it occurs in the lower part C, in a normal LDD structure, it occurs in the part below the oxide film 8 of the sidewall, as shown in FIG. 5(b).

このため従来の構造ではサイドウオール酸化膜8に捕獲
された電子によりドレイン側のN−層4aの表面が空乏
化され寄生抵抗が上がり、MOSトランジスタの駆動能
力が二極管領域で特に低下する等の劣化を起こしやすい
が、本LDD トランジスタでは、N−層4aの上部の
ゲート酸化WA2に電子が捕獲されてもゲート電極3.
7からの電界により電荷蓄積層が上記N−層4aの表面
部に形成されるため、N−層4aが空乏化しに(り、寄
生抵抗は増大せず劣化を起こしにくい。
For this reason, in the conventional structure, the surface of the N-layer 4a on the drain side is depleted by the electrons captured in the sidewall oxide film 8, increasing the parasitic resistance, resulting in deterioration such as a drop in the driving ability of the MOS transistor, especially in the diode region. However, in this LDD transistor, even if electrons are captured in the gate oxide WA2 on the upper part of the N-layer 4a, the gate electrode 3.
Since a charge storage layer is formed on the surface of the N-layer 4a by the electric field from the N-layer 4a, the N-layer 4a is not depleted and the parasitic resistance does not increase and deterioration is less likely to occur.

また、本実施例の製造方法では、第2の導電膜7の側壁
の第2の酸化膜(サイドウオール部)8の幅を変えるこ
とによりゲート電極3下のN−領域4a、4bの長さを
簡単に制御できる。
In addition, in the manufacturing method of this embodiment, by changing the width of the second oxide film (sidewall portion) 8 on the side wall of the second conductive film 7, the length of the N- regions 4a, 4b under the gate electrode 3 can be adjusted. can be easily controlled.

なお、上記実施例では、P型半導体基板l、中濃度のN
型不純物活性層4a、4b、高濃度のN型不純物活性層
?a、7bによりMOSトランジスタのLDD構造を構
成したが、これはN型半導体基板、中濃度のP型不純物
活性層、高濃度のP型不純物活性層を用いて該LDD構
造を構成しても良い。
In the above embodiment, the P-type semiconductor substrate l, medium concentration of N
Type impurity active layers 4a, 4b, high concentration N type impurity active layer? Although the LDD structure of the MOS transistor was constructed using a and 7b, the LDD structure may also be constructed using an N-type semiconductor substrate, a medium-concentration P-type impurity active layer, and a high-concentration P-type impurity active layer. .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、二重拡散ソース・ドレ
イン構造の中濃度不純物拡散領域を、その全体がゲート
電極と完全に重なるよう高濃度不純物拡散領域に隣接し
て配置したので、ゲート電極による電界により中濃度拡
散層の寄生抵抗増大を小さく抑えることができるととも
に、ホットキャリアによる素子特性の劣化を大幅に軽減
でき、これにより大きい電流駆動能力と良好な特性を有
するMOSトランジスタを得ることができる。
As described above, according to the present invention, the medium concentration impurity diffusion region of the double diffused source/drain structure is arranged adjacent to the high concentration impurity diffusion region so that the entire region completely overlaps the gate electrode. The electric field caused by this method can suppress the increase in parasitic resistance of the medium-concentration diffusion layer to a small level, and can also significantly reduce the deterioration of device characteristics caused by hot carriers, making it possible to obtain a MOS transistor with large current drive capability and good characteristics. can.

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

第1図は本発明の一実施例によるMOSトランジスタを
示す断面図、第2図は本発明の一実施例によるMOSト
ランジスタの製造方法を示す図、第3図は本発明の一実
施例によるMOSトランジスタのチャネル方向の不純物
分布とキャリア分布とを示す図、第4図は本発明のLD
DMO3I−ランジスタのドレイン特性を従来のものと
比較して示す図、第5図は本発明及び従来のL D D
MOSトランジスタの高電界ドレイン領域のキャリア発
生速度を示す図、第6図は従来のLDDMO3トランジ
スタの構造を示す断面図、第7図は従来のしDDトラン
ジスタの製造方法をその工程順に示す断面図、第8図は
従来のしDDトランジスタの動作を説明するための断面
図である。 1・・・半導体基板、2・・・ゲート酸化膜、3・・・
ゲート電極、4a、4b・・・中濃度N型不純物活性領
域、7a、7b・・・高濃度N型不純物活性層(ドレイ
ン。 ソース領域)、7・・・第2の導電膜部(上層ゲート電
極)、8・・・第2の酸化膜残部(サイドウオール部)
、10・・・空乏層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図 1 ’、P3’に41gr〆1 2、グーメAhq罠炉
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a MOS transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a method of manufacturing a MOS transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of a MOS transistor according to an embodiment of the present invention. A diagram showing impurity distribution and carrier distribution in the channel direction of a transistor, FIG. 4 is a diagram showing the LD of the present invention.
A diagram showing the drain characteristics of the DMO3I-transistor compared with the conventional one, FIG. 5 shows the drain characteristics of the present invention and the conventional LDD
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional LDD MO3 transistor; FIG. 7 is a cross-sectional view showing the conventional manufacturing method of a DD transistor in the order of steps; FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the operation of a conventional DD transistor. 1... Semiconductor substrate, 2... Gate oxide film, 3...
Gate electrode, 4a, 4b... Medium concentration N type impurity active region, 7a, 7b... High concentration N type impurity active layer (drain, source region), 7... Second conductive film part (upper layer gate electrode), 8... second oxide film remainder (sidewall part)
, 10...depletion layer. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Figure 1 1', 41gr on P3' 1 2, Goome Ahq trap furnace

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上にゲート絶縁膜を介して設けられ、
下層ゲート電極とこれより幅の狭い上層ゲート電極とか
らなるゲート電極と、 上記半導体基板の該下層ゲート電極両側の領域に配置し
た第1の不純物拡散領域と、該半導体基板の下層ゲート
電極直下の領域内にその全域が含まれるよう上記第1の
不純物拡散領域に隣接して配置した、該領域より不濃度
の低い第2の不純物拡散領域とからなる二重拡散ソース
及びドレイン領域とを備えたことを特徴とするMOSト
ランジスタ。
(1) Provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film,
a gate electrode consisting of a lower gate electrode and an upper gate electrode having a narrower width; a first impurity diffusion region disposed on both sides of the lower gate electrode of the semiconductor substrate; A double-diffused source and drain region comprising a second impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the first impurity diffusion region and arranged adjacent to the first impurity diffusion region so that the entire region is included in the region. A MOS transistor characterized by:
(2)二重拡散ソース・ドレイン構造を有するMOSト
ランジスタを製造する方法において、第1導電型の半導
体基板上に第1の絶縁膜、及び第1、第2の導電膜を順
次形成する第1の工程と、 上記第2の導電膜を選択的に除去して上層ゲート電極を
形成する第2の工程と、 該上層ゲート電極をマスクとして第2導電型の不純物を
上記半導体基板に注入して中濃度不純物拡散領域を形成
する第3の工程と、 全面に第2の絶縁膜を形成した後、これを異方性エッチ
ングして、上記上層ゲート電極側壁にサイドウォール部
を形成する第4の工程と、 上記上層ゲート電極及び該サイドウォール部をマスクと
して、上記第1の導電膜をエッチングして下層ゲート電
極を形成する第5の工程と、上記下層ゲート電極とその
上の上層ゲート電極及びサイドウォール部とをマスクと
して、第2導電型不純物を上記半導体基板に注入して高
濃度不純物拡散領域を形成する第6の工程とを含むこと
を特徴とするMOSトランジスタの製造方法。
(2) In a method of manufacturing a MOS transistor having a double diffused source/drain structure, a first insulating film and a first conductive film and a second conductive film are sequentially formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type. a second step of selectively removing the second conductive film to form an upper layer gate electrode; and implanting a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate using the upper layer gate electrode as a mask. A third step is to form a medium concentration impurity diffusion region, and a fourth step is to form a second insulating film over the entire surface and then anisotropically etch it to form a sidewall portion on the sidewall of the upper layer gate electrode. a fifth step of etching the first conductive film using the upper gate electrode and the sidewall portion as a mask to form a lower gate electrode; a fifth step of etching the first conductive film using the upper gate electrode and the sidewall portion as a mask; a sixth step of injecting second conductivity type impurities into the semiconductor substrate using the sidewall portions as a mask to form a high concentration impurity diffusion region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5102815A (en) * 1990-12-19 1992-04-07 Intel Corporation Method of fabricating a composite inverse T-gate metal oxide semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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