JPH03286571A - Mos field-effective 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〕
本発明はMOS型電界効果トランジスタに関し、特にS
○■構造のMOS型電界効果トランジスタ(MOSFE
T)に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a MOS field effect transistor, and in particular to an S field effect transistor.
MOS type field effect transistor (MOSFE) with ○■ structure
Regarding T).
最近の超LSIにおいては、高集積化と微細化に伴ない
、ゲート長が08μm程度のMOS型電界効果トランジ
スタが用いられている。また、SOI基板に形成さるれ
MOS型電界効果トランジスタにおいては、従来結晶成
長が容易である0、 5μm程度のSOI層厚の単結晶
層が用いられていた。しかし、0.5μmと厚いS○■
層を用いた場合には、パンチスルーや短チヤネル効果と
いう2次元効果のためにMOS型電界効果トランジスタ
の特性は、劣化することか知られていた。しかしながら
、SOI層厚を最大空乏層厚以下にすることにより、2
次元効果や基板浮遊効果を低減することが、ジェー・ピ
ー・コリシン(J、P、Co1Co11nらによ って
フイ イー イー イー トランザクション オン
エレクトロン テバイシ1 し9− (IEEE
TRANSACTION ON ELECTRO
N DEVTC8LETTER) 24巻、 No、
5 (1987年発行) 、2577に報告されている
。In recent VLSIs, MOS field effect transistors with a gate length of about 08 μm are being used as the integration becomes higher and smaller. Furthermore, in a MOS field effect transistor formed on an SOI substrate, a single crystal layer with an SOI layer thickness of about 0.5 μm, which is easy to grow, has conventionally been used. However, the thickness of S○■ is 0.5 μm.
It has been known that when layers are used, the characteristics of the MOS field effect transistor deteriorate due to two-dimensional effects such as punch-through and short channel effects. However, by making the SOI layer thickness less than or equal to the maximum depletion layer thickness, 2
The reduction of dimensional effects and substrate floating effects has been proposed by J.P. Co1Co11n et al.
Electron Tebaishi 1 Shi9- (IEEE
TRANSACTION ON ELECTRO
N DEVTC8LETTER) Volume 24, No.
5 (published in 1987), 2577.
しかしながら、Nチャネル型の薄膜501MO8型電界
効果トランジスタにおいては、ドレイン領域近傍で発生
した正孔は基板側に逃げられず。However, in the N-channel thin film 501MO8 field effect transistor, holes generated near the drain region cannot escape to the substrate side.
トレイン領域側に戻ることになる。You will return to the train area side.
また、Nチャネル型のMOS型電界効果トランジスタは
、2次元効果を抑制するためにチャネルにP型不純物を
ドープするが、この場合、ソース領域に対してチャネル
の方がビルトインポテンシャルが高くなるため、正孔は
ソース領域側に効率よく抜けることができなくなり、ド
レイン電流が低下する。In addition, in an N-channel MOS field effect transistor, the channel is doped with a P-type impurity to suppress the two-dimensional effect, but in this case, the channel has a higher built-in potential than the source region. Holes are no longer able to escape efficiently to the source region, resulting in a decrease in drain current.
本発明は、このような従来の課題を解決しうる電界効果
トランジスタの新規の構造を提供することを目的とする
。An object of the present invention is to provide a novel structure of a field effect transistor that can solve these conventional problems.
本発明のMO3型電界効果トタンジスタは、ソース領域
の接合の深さが、キャリアトンネリングを生ずるくらい
浅い構造を有している。The MO3 field effect transistor of the present invention has a structure in which the junction depth of the source region is shallow enough to cause carrier tunneling.
本発明のMOS型電界効果トランジスタにおいては、接
合の深さの非常に浅いソース領域を用いることにより、
正孔は、ビルトインポテンシャルによる障壁をトンネリ
ングによりソース電極側に抜は出すことができる。従っ
て、正孔はソース領域近傍にたまることなく、S○IM
O6FETのドレイン電流の低下を抑えることができる
。In the MOS field effect transistor of the present invention, by using a source region with a very shallow junction depth,
Holes can be extracted to the source electrode side by tunneling through the barrier created by the built-in potential. Therefore, the holes do not accumulate near the source region and are
A decrease in the drain current of the O6FET can be suppressed.
次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention.
基板は、シリコン基板1上に熱酸化により形成された0
、8μmのシリコン酸化膜2と、シリコン酸化膜2上に
厚さ30nmのSOI層(ボロンドープ: 5X10”
cm−3)によって構成されている。ゲート部は、ゲー
ト長が0.1μm〜0.3μmで、厚さ5nmのゲート
酸化M4aの上に厚さ300nmのゲート電極5で形成
され、その両側面に幅1100nの窒化シリコン膜サイ
ドウオール6aが形成されている。ソース領域部は、厚
さ5nmの高濃度不純物(A s : 1020c m
−3)を含む高濃度N型エピタキシャル層9と、これか
らのランプアニール処理により深さ方向に5nm拡散さ
れた高濃度N型不純物拡散領域10とで構成されている
。また、トレイン領域は、高ドーズイオン注入(A s
: 1020c m−”)により深さ方向に30nm
拡散された高濃度N型不純物ドープ領域8と、これから
のランプアニール処理により形成された高濃度N型不純
物拡散領域10aとで構成されている。The substrate is a silicon substrate 1 formed by thermal oxidation.
, an 8 μm silicon oxide film 2, and a 30 nm thick SOI layer (boron doped: 5×10”) on the silicon oxide film 2.
cm-3). The gate part has a gate length of 0.1 μm to 0.3 μm, and is formed of a 300 nm thick gate electrode 5 on a 5 nm thick gate oxide M4a, with silicon nitride film side walls 6a having a width of 1100 nm on both sides thereof. is formed. The source region is made of highly concentrated impurities (A s : 1020 cm) with a thickness of 5 nm.
-3), and a heavily doped N-type impurity diffusion region 10 which is diffused by 5 nm in the depth direction by a lamp annealing process. In addition, the train region is formed by high-dose ion implantation (A s
: 1020cm-”) 30nm in the depth direction
It is composed of a diffused heavily doped N-type impurity region 8 and a heavily doped N-type impurity region 10a formed by a lamp annealing process.
第2図(a)〜(f)は本実施例の構造の作製方法を示
す製造工程順の模式的断面図である。FIGS. 2(a) to 2(f) are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process order of the method of manufacturing the structure of this example.
第2図(a)は、シリコン基板1上にシリコン酸化膜2
を介して形成したSOI層3上に、シリコン酸化膜4
(5nm) ポリシリコン膜(100nm)を順次堆
積し、通常のフォトレジスト工程とE CR(Elec
tron Cyclotron Re5onance)
ドライエツチング工程により、ゲート領域のポリシリコ
ン膜をエツチングしてゲート電&5を形成した状態を示
す。FIG. 2(a) shows a silicon oxide film 2 on a silicon substrate 1.
A silicon oxide film 4 is formed on the SOI layer 3 formed through
(5 nm) polysilicon film (100 nm) was sequentially deposited, followed by normal photoresist process and ECR (Elec
tron Cyclotron Re5onance)
The polysilicon film in the gate region is etched by a dry etching process to form a gate electrode &5.
第2図(b)は、CVD法によりサイドウオール用の窒
化シリコン膜6を1100n堆積した状態、を示す。FIG. 2(b) shows a state in which 1100 nm of silicon nitride film 6 for sidewalls has been deposited by the CVD method.
次に、第2図(c)は、通常のトライエツチング工程に
より、5OIO3O4面まで窒化シリコン膜6.シリコ
ン酸化M4のエツチングを行なう。このとき、ケート部
の両側面にはドライエツチング工程により自己整合的に
窒化シリコン膜サイドウオール6aか1100nの幅で
形成され、同時に、シリコン酸化膜4からなるゲート酸
化膜4aか窒化シリコン膜サイドウオール6aに対して
自己整合的に形成される。Next, as shown in FIG. 2(c), a silicon nitride film 6. Perform etching of silicon oxide M4. At this time, silicon nitride film side walls 6a or 1100n in width are formed in a self-aligned manner by a dry etching process on both sides of the gate part, and at the same time, gate oxide films 4a made of silicon oxide film 4 or silicon nitride film side walls are formed. 6a in a self-aligned manner.
次いで、第2図(d)に示すように、通常のフォトレジ
スト工程により、ソース形成予定領域側にシリコン酸化
膜マスク7を形成し、これをマスクにして高濃度の不純
物(As : 10”Ocm−’)をイオン注入し、深
さ30nmの高濃度N型不純物ドープ領域8を形成し、
その後、シリコン酸化膜マスク7を除去する。Next, as shown in FIG. 2(d), a silicon oxide film mask 7 is formed on the side where the source is to be formed by a normal photoresist process, and using this as a mask, a high concentration impurity (As: 10"Ocm) is formed. -') is ion-implanted to form a heavily doped N-type impurity region 8 with a depth of 30 nm.
Thereafter, silicon oxide film mask 7 is removed.
今度は逆に、第2図(e)に示すように、ドレイン領域
側をシリコン酸化膜マスク7aによりマスフし、MBE
(閘olecular Beam Epitaxy)法
にて高濃度不純物(As・1020cm−3)を含むシ
リコンをソース形成予定領域上に選択エピタキシャル成
長させて、厚さ5 n、 mの高濃度N型エピタキシャ
ル層9を形成し、その後、シリコン酸化膜マスク7aを
除去する。This time, conversely, as shown in FIG. 2(e), the drain region side is masked with a silicon oxide film mask 7a, and MBE is performed.
Silicon containing a high concentration impurity (As 1020 cm-3) is selectively epitaxially grown on the region where the source is to be formed using the (Oolecular Beam Epitaxy) method to form a highly doped N-type epitaxial layer 9 with a thickness of 5 nm and 5 m. Then, silicon oxide film mask 7a is removed.
続いて、第2図(f)に示すように、不純物活性化のた
めのランプアニールを行ない、高濃度N型エピタキシャ
ル層9からの熱拡散により形成された深さ5nmの高濃
度N型不純物拡散領域10と高濃度N型エピタキシャル
層9とから構成されたソース領域、高濃度N型不純物ド
ープ領域8からの熱拡散により形成された高濃度N型不
純物拡散領域10aと高濃度N型不純物ドープ領域8と
からなるドレイン領域を形成する。Subsequently, as shown in FIG. 2(f), lamp annealing is performed to activate the impurity, and the highly concentrated N-type impurity is diffused to a depth of 5 nm formed by thermal diffusion from the highly concentrated N-type epitaxial layer 9. A source region composed of a region 10 and a heavily doped N-type epitaxial layer 9, a heavily doped N-type impurity diffusion region 10a formed by thermal diffusion from a heavily doped N-type impurity region 8, and a heavily doped N-type impurity region A drain region consisting of 8 is formed.
以上説明したように本発明のMO3型電界効果トランジ
スタは、接合の深さの非常に浅いソース領域を用いるこ
とにより、ドレイン領域近傍で発生した正孔は、チャネ
ル部のビルトインボテンシャルによる障壁をトンネリン
グによってソース電極側に抜は出すことが可能になり、
ソース領域近傍にたまることはなくなる。As explained above, in the MO3 field effect transistor of the present invention, by using a source region with a very shallow junction depth, holes generated near the drain region can tunnel through the barrier created by the built-in potential in the channel region. By this, it is possible to extract the wire to the source electrode side,
It will no longer accumulate near the source area.
この結果、薄膜SOIMO3FETのドレイン電流は、
従来の薄膜So IMO3FETに比べて低下すること
が抑えられる。As a result, the drain current of the thin film SOIMO3FET is
This decrease is suppressed compared to the conventional thin film So IMO3FET.
第1図は本発明の一実施例の模式的断面図、第2図(a
)〜(f)は本発明の一実施例のMO3型電界効果トラ
ンジスタの作製方法を示す製造工程順の模式的断面図で
ある。
1・・・シリコン基板、2,4・・・シリコン酸化膜、
3・・・S○工層、4a・・・ゲート酸化膜、5・・・
ゲート電極、6・・・窒化シリコン膜、6a・・・窒化
シリコン膜サイドウオール、7,7a・・・シリコン酸
化膜マスク、8・・・高濃度N型不純物ドープ領域、9
・・・高濃度N型エピタキシャル層、10.10a・・
・高濃度N型不純物拡散領域。
;・・・ンiノ]ン〃4ル
2・・・シ1ノコンな呵乙原
3・・・5QIi
2烏ス・・・ゲート酸イしIじe
5・・・ゲート電桧
j筆
ら・・・窒化シラ3フ
8・・・高fiN型T末毛物ドープ令鮎咲9・・・高f
jFiJ型エピタキシャル層10、;へ・・・彦易記度
N型′;f−此物狂」文伴目戎゛躬1
図
未2図FIG. 1 is a schematic sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG.
) to (f) are schematic cross-sectional views in the order of manufacturing steps showing a method for manufacturing an MO3 field effect transistor according to an embodiment of the present invention. 1... Silicon substrate, 2, 4... Silicon oxide film,
3...S○ layer, 4a...gate oxide film, 5...
Gate electrode, 6... Silicon nitride film, 6a... Silicon nitride film side wall, 7, 7a... Silicon oxide film mask, 8... High concentration N-type impurity doped region, 9
...Highly doped N-type epitaxial layer, 10.10a...
・High concentration N-type impurity diffusion region. ;...Niノ]n〃4ru2...Si1nokonna2Otohara3...5QIi 2 Karasu...Gate acid Ijie 5...Gate Denki j brush et al. ...Nitrided Shira 3F 8...High fiN type T-end hair doped Rei Ayu Saki 9...High f
jFiJ type epitaxial layer 10; to... Hikoyiki degree N type';
Claims (1)
て、ソース領域の接合がキャリアトンネリングを生ずる
のに充分な深さを有することを特徴とするMOS型電界
効果トランジスタ。 2、前記ソース領域が、高濃度の導電型不純物を有する
エピタキシャル層と、前記エピタキシャル層からの拡散
により形成される高濃度不純物拡散層とから構成される
ことを特徴とする請求項1記載のMOS型電界効果トラ
ンジスタ。[Claims] 1. A MOS field effect transistor having an SOI structure, wherein the junction of the source region has a depth sufficient to cause carrier tunneling. 2. The MOS according to claim 1, wherein the source region is composed of an epitaxial layer having a conductivity type impurity at a high concentration, and a high concentration impurity diffusion layer formed by diffusion from the epitaxial layer. type field effect transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8871290A JPH03286571A (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Mos field-effective transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8871290A JPH03286571A (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Mos field-effective transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03286571A true JPH03286571A (en) | 1991-12-17 |
Family
ID=13950512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8871290A Pending JPH03286571A (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Mos field-effective transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03286571A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568422A (en) * | 1992-03-18 | 1996-10-22 | Fujitsu Limited | Flash memory having a side wall immediately adjacent the side of a gate electrode as a mask to effect the etching of a substrate |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP8871290A patent/JPH03286571A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568422A (en) * | 1992-03-18 | 1996-10-22 | Fujitsu Limited | Flash memory having a side wall immediately adjacent the side of a gate electrode as a mask to effect the etching of a substrate |
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