JPH03293767A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH03293767A
JPH03293767A JP2282312A JP28231290A JPH03293767A JP H03293767 A JPH03293767 A JP H03293767A JP 2282312 A JP2282312 A JP 2282312A JP 28231290 A JP28231290 A JP 28231290A JP H03293767 A JPH03293767 A JP H03293767A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
conductivity type
channel
source
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2282312A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06105771B2 (en
Inventor
Junichi Nishizawa
潤一 西澤
Tadahiro Omi
忠弘 大見
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.)
Semiconductor Research Foundation
Original Assignee
Semiconductor Research Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Research Foundation filed Critical Semiconductor Research Foundation
Priority to JP2282312A priority Critical patent/JPH06105771B2/en
Publication of JPH03293767A publication Critical patent/JPH03293767A/en
Publication of JPH06105771B2 publication Critical patent/JPH06105771B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To allow a semiconductor device to make high-speed operations by making a channel completely depleted with a polycrystalline-silicon gate electrode of the same conductivity type as that of the channel and a high- concentration area immediately below the channel. CONSTITUTION:A storage capacitance is formed of an n<+> polysilicon film 13'', thin oxide film 13, and electrode 32 of A, etc. A gate electrode 14' is provided with p<+> polysilicon on a gate oxide film and Pt on the polysilicon so as to lower the resistance of a word line. In addition, the electrode 14' is provided with a p<+> area formed below and adjacently to an n<+> area 13 in order to improve the holding characteristics and storage capacitance. Then a channel area is formed to a layer which is almost completely depleted under a condition where no gate voltage is applied and a potential barrier which controls a main current is formed near a source area, and then, the clearance between a source and drain is set shorter than 1mum. Therefore, a normally-off MOS transistor which can make high-speed operations and a semiconductor device which is an integrated circuit using the transistor can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高密度でかつ良好な記憶の保持が行える改良
されたノーマリオフ絶縁ゲート型トランジスタを含む半
導体装置に関する。高密変化、高速度化の為には、必然
的にゲート長(チャンネル長)は短くなり、ノーマリオ
フ特性が作りにくいという欠点があった。ノーマリオフ
にするためにはチャンネルの不純物密度を高くする必要
があったが、不純物密度を高くすると移動度が小さくな
り高速動作に不利である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device including an improved normally-off insulated gate transistor capable of high density and good memory retention. In order to achieve higher density changes and higher speeds, the gate length (channel length) inevitably becomes shorter, which has the disadvantage of making it difficult to create normally-off characteristics. In order to achieve normally-off, it was necessary to increase the impurity density of the channel, but increasing the impurity density reduces mobility, which is disadvantageous for high-speed operation.

半導体メモリ、特にダイナミックランダムアクセスメモ
リ(以後d−RAMと称す)の高密度化の進歩はきわめ
て著しい。64にビットd−RAMが市場で使われ始め
るとともに、256にビット〜の開発も活発である。1
トランジスタ1キャパシタ形式といった、いわば回路形
式としては極限にまで到達したd −RAMの高密度化
は、もっばら各構成要素の微細化により達成される。し
たがって、絶縁ゲート型(以後MOS型と称す)トラン
ジスタの主電極、すなわちソース・ドレイン間隔(以後
チャンネル長と称す)は短(なる一方である。チャンネ
ル長が短くなると、たとえ、ゲート電位がオフ状態の零
電圧になされていても、ソース・ドレイン間に電流が流
れ、ノーマリオフ特性が得られず記憶内容が短時間のう
ちに消滅してメモリとしては働かなくなってしまう。
Progress in increasing the density of semiconductor memories, particularly dynamic random access memories (hereinafter referred to as d-RAMs), has been extremely remarkable. As 64-bit d-RAMs begin to be used in the market, 256-bit d-RAMs are also actively being developed. 1
The high density of the d-RAM, which has reached the ultimate circuit format, such as the one-transistor-capacitor format, is achieved primarily by miniaturizing each component. Therefore, the main electrode, that is, the distance between the source and drain (hereinafter referred to as channel length) of an insulated gate type (hereinafter referred to as MOS type) transistor is becoming shorter. Even if the voltage is set to zero, a current flows between the source and drain, and normally-off characteristics cannot be obtained, and the stored contents disappear within a short time, so that the memory no longer functions as a memory.

現在、通常のLSI(大規模集積回路)Siプロセスの
もとでは、第1図のように構成要素たるMO8電界効果
トランジスタ(以後MO8FETと称す〉は構成される
ことが多い。高速度の動作を実現するために通常第1図
のようなnチャンネル構造が取られる。p領域11は基
板、2つの主電極は第1図では対称に形成されているの
で、便宜上n 領域12をソース、n“領域13をドレ
インとする。14は制御電極であるゲートで通常のプロ
セスではn−1ポリシリコンである。15はゲート酸化
膜、16はフィールド酸化膜、17はPSG膜である。
Currently, under normal LSI (Large Scale Integrated Circuit) Si processes, the component MO8 field effect transistor (hereinafter referred to as MO8FET) is often constructed as shown in Figure 1. To realize this, an n-channel structure as shown in Fig. 1 is usually used.The p region 11 is the substrate, and the two main electrodes are formed symmetrically in Fig. 1, so for convenience, the n region 12 is used as the source and the n" A region 13 is a drain. 14 is a gate which is a control electrode and is made of n-1 polysilicon in a normal process. 15 is a gate oxide film, 16 is a field oxide film, and 17 is a PSG film.

12′、13 はAQ等のソース電極、ドレイン電極で
ある。18はp 領域で、フィールド酸化膜とP基板1
10間にでき易いチャンネルを阻止するためのチャンネ
ルストッパー領域である。もちろんゲート酸化膜15等
が、その一部にうすいSi3N4膜を含むこともある。
Reference numerals 12' and 13 are source and drain electrodes of AQ, etc. 18 is a p region, with a field oxide film and a p substrate 1
This is a channel stopper area to prevent channels that are likely to form between 10 and 10 cm. Of course, the gate oxide film 15 and the like may partially include a thin Si3N4 film.

また第1図の表面に通常はパッシベーション膜が設けら
れる。
Further, a passivation film is usually provided on the surface shown in FIG.

第1図のように構成されるMOS  FETの一方の主
電極領域、例えばドレイン領域に直接電極をとらずにそ
の上に絶縁膜を設けて、絶縁膜を介して電極を設けた構
造、あるいはドレイン領域にn ポリシリコンで電極を
取って、そのポリシリコン表面をうすく酸化して設けた
酸化膜上に電極を設けた構造は、そのまま1トランジス
タ1キャパシタ形式のd −RAMセルになる。
A structure in which an insulating film is provided on one main electrode region of a MOS FET configured as shown in Fig. 1, for example, an insulating film is provided on the drain region without directly providing an electrode, or an electrode is provided through the insulating film, or the drain region is The structure in which an electrode is provided in the region using n-polysilicon and the electrode is provided on an oxide film formed by lightly oxidizing the polysilicon surface becomes a 1-transistor-1-capacitor type d-RAM cell as it is.

チャンネル長L(マスクレベル)を除いた他のパラメー
タをまったく同一にした実験用試料を2種類の基板と2
種類のゲート酸化膜圧T0゜について試作し、そのメモ
リ内容の保持11fl特性を検討した結果を以下に示す
。ソース領域、ドレイン領域はASのイオン注入で設け
、その深さXJはほぼ0.5μm程麿1ある。その時の
加速電圧は100kVである。ボロン(B)のイオン注
入によるチャンネルドープが行なわれている。ゲート幅
は100μm1ゲート酸化膜圧TOXは500Aと10
00A、P基板抵抗率ρSubは7Ωcm程度と200
CIIl程度である。
Two types of substrates and two experimental samples with the same parameters except the channel length L (mask level) were used.
The results of prototyping with various gate oxide film thicknesses T0° and examining the memory content retention 11fl characteristics are shown below. The source region and drain region are provided by AS ion implantation, and their depth XJ is approximately 0.5 μm. The accelerating voltage at that time is 100 kV. Channel doping is performed by boron (B) ion implantation. Gate width is 100μm 1 Gate oxide film pressure TOX is 500A and 10
00A, P substrate resistivity ρSub is about 7Ωcm and 200
It is about CIIl.

このd −RAMの蓄積容I Caの一端を接地した第
2図のような回路構成で保持時間特性の評価を行なった
。第2図で、21.22はそれぞれワード線およびビッ
ト線であり、23及び24はそれぞれMOS  FET
 (T、)及び蓄積容! (C3)である。書き込み時
は、ビット線22に書き込み電圧VWを加え、ワード線
21にvGを加える。MOS  FET  T、がnチ
ャンネルであれば、V、、VGはともに正電圧である。
The retention time characteristics were evaluated using a circuit configuration as shown in FIG. 2 in which one end of the storage capacitor ICa of this d-RAM was grounded. In FIG. 2, 21 and 22 are word lines and bit lines, respectively, and 23 and 24 are MOS FETs, respectively.
(T,) and storage capacity! (C3). During writing, a write voltage VW is applied to the bit line 22 and vG is applied to the word line 21. If the MOS FET T is an n-channel, both V and VG are positive voltages.

リード線に正電圧■、が加わって、T1が導通状態にな
ったときには、ビット線に正電圧vvvが加わっている
から、蓄積容量OSに電流が流れ込み、C3はほぼVw
  Vthに充電される。ViはMOS  FETの閾
値電圧である。この状態では、n+ドレイン領域13よ
り電子が流れ出て、n+領域13は電子が不足し正電荷
に帯電する。ワード線パルスを零にもどした後、ビット
線電圧を除去すれば書き込みは完了する。メモリの保持
状態では、第2図の構成のメモリセルのいずれの端子に
も外部電圧を加える必要はない。この保持状態では、n
+領域13は電子が不足して正に帯電し、P基板11と
は逆バイアス状態になっているので、記憶内容は長時間
保存されることになる。第2図では、MOS FET(
T、)の基板バイアスについて触れていないが、T、の
チャンネル長が短くなったりして、サブスレッショルド
電流により記憶内容が消えたり、影響を受けるときには
、基板バイアスくこの例では負電圧)を加えると、記憶
内容がよく保持される。
When a positive voltage ■ is applied to the lead wire and T1 becomes conductive, since a positive voltage vvv is applied to the bit line, current flows into the storage capacitor OS, and C3 becomes approximately Vw.
It is charged to Vth. Vi is the threshold voltage of the MOS FET. In this state, electrons flow out from the n+ drain region 13, and the n+ region 13 lacks electrons and is positively charged. After the word line pulse is returned to zero, writing is completed by removing the bit line voltage. In the memory holding state, there is no need to apply an external voltage to any terminal of the memory cell configured as shown in FIG. In this holding state, n
Since the + region 13 is positively charged due to a lack of electrons and is in a reverse bias state with respect to the P substrate 11, the stored contents will be preserved for a long time. In Figure 2, MOS FET (
Although the substrate bias of T, is not mentioned, if the channel length of T becomes short and the memory contents are erased or affected by subthreshold current, apply a substrate bias (in this example, a negative voltage). The memory content is better retained.

このようにして測定された保持時間特性を3種類の資料
に対して、第3図、第4図、第5図に示す。これらのデ
ータは室温動作状態で測定されたもノテアル。VG= 
5 V 、 Vw = 5 V テある。保持時間は、
C3に蓄積されている電圧が略々1/2になるときをも
って定義しである。保持時間は実効チャンネルL eF
F に対してプロットされている。L c4F はマス
クで決まるチャンネル長にくらべ略々0.5μm短くな
っている。図中■、■、■、■とあるのは、P基板11
に加える基板バイアス■8の値を0v11V、−2V、
−4Vとした場合に相当する。
The retention time characteristics measured in this way are shown in FIGS. 3, 4, and 5 for three types of materials. These data were also measured under room temperature operating conditions. VG=
5 V, Vw = 5 V. The retention time is
It is defined as the time when the voltage stored in C3 becomes approximately 1/2. The retention time is the effective channel L eF
Plotted against F. L c4F is approximately 0.5 μm shorter than the channel length determined by the mask. In the figure, ■, ■, ■, ■ indicate the P board 11.
Substrate bias ■8 values to be added to 0v11V, -2V,
This corresponds to the case of -4V.

第3図はT。X=1000A、ρ5ub=7ΩCR1の
試料、第4図はT。x=50OA、ρ5ub=7ΩCl
l1の試料、第5図はT。x=500A、ρ、昨=20
ΩCImの試料のそれぞれ結果である。L eFFが長
い間は、保持時間はいずれも100秒前後と長いが、L
 eFFが短くなると保持時間は急激に短くなる。第5
図の試料では、Laf+=2゜5μmですでに、vSを
加えても、100μsec程度しかもたない。第5図の
試料では、L0仔=3.5μm以上でないとd −RA
Mとしては動作しない。一方、第3図の試料では、VB
−4vとすn4.f、’elf  = 1 、5 μm
 、1:T−ハ十分に記憶を保持している。しかし、第
3図の試料でもり。科 =0.5μ清になると、もうd
RA Mには使えない。第4図の試料では、VB−−4
Vとしても、LaFf  =1.59m 1.:なると
、保持時間が低下し始めている。
Figure 3 is T. Sample of X=1000A, ρ5ub=7ΩCR1, Fig. 4 is T. x=50OA, ρ5ub=7ΩCl
Sample l1, Figure 5 is T. x=500A, ρ, last=20
These are the results for each sample of ΩCIm. While L eFF is long, the retention time is long at around 100 seconds, but L
As the eFF becomes shorter, the retention time becomes shorter rapidly. Fifth
In the sample shown in the figure, when Laf+=2°5 μm, even if vS is added, it only lasts about 100 μsec. In the sample shown in Fig. 5, d-RA must be larger than L0 = 3.5 μm.
It does not work as M. On the other hand, in the sample shown in Figure 3, VB
-4v and n4. f, 'elf = 1, 5 μm
, 1: T-ha has sufficient memory retention. However, the sample shown in Fig. 3 is still solid. When it becomes clear = 0.5μ, it is already d
It cannot be used for RAM. In the sample shown in Figure 4, VB--4
Even as V, LaFf = 1.59m 1. : Then, the retention time begins to decrease.

高密度化を指向して、チャンネル長を短くして行くと、
L=1μm程度(Lau  =0.5μm程度)になる
と保持時間が急激に低下してdRAMとして働かなくな
ってしまう。
As we aim for higher density and shorten the channel length,
When L=approximately 1 μm (Lau=approximately 0.5 μm), the retention time rapidly decreases and it no longer functions as a dRAM.

短チャンネルで保持時間を長くするためには、通常はチ
ャンネルドープイオン注入のドープ量を多くすることに
よりノーマリオフ特性を得て行っている。あるいはチャ
ンネルの不純物密度を高(することが行なわれており、
L+jf=0.5μm程度ではチャンネルの不純物密度
はほぼ100I11  程度となる。かかる高不純物密
度では、電子の移動度が小さく、高速動作できないとい
う欠点が新たに生ずる。
In order to lengthen the retention time in a short channel, normally-off characteristics are usually obtained by increasing the amount of doping in channel doping ion implantation. Alternatively, the impurity density of the channel is increased.
When L+jf=about 0.5 μm, the impurity density of the channel is about 100I11. Such a high impurity density results in a new disadvantage of low electron mobility and inability to operate at high speed.

本発明の目的は、きわめて短いチャンネル長になっても
、記憶内容を十分に保持し高速に動作する絶縁ゲート型
トランジスタを含む半導体装置に係り、従来のようにチ
ャンネルの不純物密度を上げることによりノーマリオフ
にするのではなく、チャンネルの不純物密度は非常に小
さく、したがって移動度が大きく、高速動作できるノー
マリオフMO3トランジスタとそれを用いた集積回路で
ある半導体装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device including an insulated gate transistor that sufficiently retains memory contents and operates at high speed even with an extremely short channel length. Instead, it is an object of the present invention to provide a normally-off MO3 transistor that has a very low channel impurity density, has high mobility, and can operate at high speed, and a semiconductor device that is an integrated circuit using the same.

本発明の別の目的は、チャンネル内の電位分布や電位障
壁の大きさが簡単に針線でき、ノーマリオフMOSトラ
ンジスタの設計が容易な新規な構造の半導体装置を提供
することである。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device with a novel structure in which the potential distribution within the channel and the size of the potential barrier can be easily determined and the design of a normally-off MOS transistor is easy.

まず、第3図〜第5図に示すように短チャンネルになる
と急激に記憶内容が消滅する理由について触れておく。
First, let us discuss the reason why the stored contents suddenly disappear when the channel becomes short, as shown in FIGS. 3 to 5.

チャンネル長が短くなると、それまでソース・ドレイン
間に電子が流れることを妨げていた電位障壁が、ソース
・ドレイン領域の影響で引き下げられる効果が現われて
くる。長チャンネルの試料ではチャンネル領域の電位は
、はとんどゲート電位と基板電圧とだけで、電位障壁高
さが制御されていたものが、短チャンネルになるとソー
ス電位、ドレイン電位によっても制御されるようになる
。すなわち静電誘導トランジスタ(SIT)で見られる
静電誘導効果が現われて、ゲート電圧を加えな(でもソ
ース・ドレイン間に電流が流れるようになってしまい、
いわゆるバンチスルーが起きる。ここでは、その電流を
SIT電流もしくはサブスレッショルド電流と呼ぶ。第
3図の試料で、マスクチャンネル長L=1μlI(実効
チャンネル長Laf+=05μll1)の試料のドレイ
ン電流1dとドレイン電圧vdの関係を第6図に示す。
As the channel length becomes shorter, the potential barrier that previously prevented electrons from flowing between the source and drain appears to be lowered by the influence of the source and drain regions. In long channel samples, the potential barrier height in the channel region is usually controlled only by the gate potential and substrate voltage, but in short channel samples it is also controlled by the source and drain potentials. It becomes like this. In other words, the electrostatic induction effect seen in static induction transistors (SIT) appears, and current begins to flow between the source and drain even if no gate voltage is applied.
So-called bunch-through occurs. Here, this current is called an SIT current or a subthreshold current. FIG. 6 shows the relationship between the drain current 1d and the drain voltage vd of the sample shown in FIG. 3, where the mask channel length L=1 μlI (effective channel length Laf+=05 μl1).

縦軸がI。The vertical axis is I.

、横軸が■よである。ゲート電圧vQ=oであるにもか
かわらずソース・ドレイン間に電流が流れることを第6
図は示している。当然のことではあるが、基板バイアス
VBを負で増加するとIdは小さくなって行く。すなわ
ち、■6−〇にしてもソース・ドレイン間にある程度電
圧が加わると電流が流れるわけである。
, the horizontal axis is ■. The sixth point is that current flows between the source and drain even though the gate voltage vQ=o.
The figure shows. As a matter of course, when the substrate bias VB is increased to a negative value, Id becomes smaller. That is, even in case 6-0, current will flow if a certain amount of voltage is applied between the source and drain.

d−RAMで、蓄積容量C3に電圧VITlが書き込ま
れて保持されている状態では、ソース・ドレイン間に電
圧Vmが加わっているわけである。したがって当然第6
図に示されるような電流が流れて、蓄積電圧は減衰して
しまうわけである。ソース・ドレイン間を流れる電流に
よって、蓄積電圧が減少する過程の解析は簡単に行なえ
る。第7図に示すような回路になっているわけであるか
ら、CSに蓄えられている電圧はMOS  FET  
T、を通して流れる電流によって減衰するわけである。
In the d-RAM, when the voltage VITl is written and held in the storage capacitor C3, the voltage Vm is applied between the source and drain. Therefore, naturally the sixth
A current as shown in the figure flows, and the accumulated voltage is attenuated. The process by which the accumulated voltage decreases due to the current flowing between the source and drain can be easily analyzed. Since the circuit is as shown in Figure 7, the voltage stored in CS is transferred to the MOS FET.
It is attenuated by the current flowing through T.

Csの電圧をVとすると、電圧の減衰過程を記述する式
は、である。tは時間である。第6図からも分るように
、SIT電流■1は指数関数的に変化している。即ちI
、 = I。e′ゞと表わせる。ro、aは基板バイア
スVBによって変化する。初期条件’(0) =V m
のもとての式(1)の解は、である。V(t)が書き込
み電圧の1/γになとなる。γ=4として計算した値と
実測値を第8図に示す。第8図は、保持時間が基板バイ
アスVBに対してプロットされている。O印が実測値、
十印が計算値であり、はぼ一致していることが分かる。
Letting the voltage of Cs be V, the equation describing the voltage attenuation process is as follows. t is time. As can be seen from FIG. 6, the SIT current 1 changes exponentially. That is, I
, = I. It can be expressed as e′ゞ. ro and a change depending on the substrate bias VB. Initial condition'(0) =V m
The solution to the original equation (1) is . V(t) becomes 1/γ of the write voltage. Figure 8 shows the calculated values and actual measured values assuming γ=4. In FIG. 8, retention time is plotted against substrate bias VB. The O mark is the actual value,
The 10 marks are calculated values, and it can be seen that they are in close agreement.

すなわち、短チャンネルになったときの蓄積電圧の減衰
は、ソース・ドレイン間のSIT電流によっているわけ
である。次に、第3図と第4図をくらべると、第4図の
方が短チャンネルになったときの保持特性は悪い。
That is, the attenuation of the accumulated voltage when the channel becomes short is due to the SIT current between the source and drain. Next, when comparing FIG. 3 and FIG. 4, the retention characteristic when the channel becomes short is worse in FIG. 4.

すなわち、ゲート酸化膜圧T。Xが薄くなるほど保持特
性は劣化するわけである。このことについて簡単に述べ
ておく。
That is, the gate oxide film pressure T. The thinner X becomes, the worse the retention characteristics become. Let me briefly discuss this matter.

第1図に示されるように、nチャンネルMO3FETの
ゲートは通常n ポリシリコンで形成される場合が多い
。ゲートから基板に向かっての1次元方向の断面構造を
第9図に示す。
As shown in FIG. 1, the gate of an n-channel MO3FET is typically formed of n-polysilicon. FIG. 9 shows a one-dimensional cross-sectional structure from the gate toward the substrate.

P基板11の厚さをdとしている。ゲート酸化膜とP基
板の誘電率がそれぞれε2、ε1である。基板とn ゲ
ート電極との間の逆バイアスVQ(拡散電位V1を含む
)が加わったときの電位分布を記述する式は、 V、−V。十V、  ・・・(4) ・・・ (5) で与えられる。Vo、V8は夫々酸化膜とPI板に加わ
る電圧である。N8はP基板の実効アクセプタ濃度であ
る。qは単位電荷である。式(4)、(5)よりP領域
の空乏層幅WとV。
The thickness of the P substrate 11 is assumed to be d. The dielectric constants of the gate oxide film and the P substrate are ε2 and ε1, respectively. The equation describing the potential distribution when a reverse bias VQ (including the diffusion potential V1) is applied between the substrate and the n gate electrode is V, -V. 10V, ... (4) ... (5) is given. Vo and V8 are voltages applied to the oxide film and the PI board, respectively. N8 is the effective acceptor concentration of the P substrate. q is unit charge. From equations (4) and (5), the depletion layer width W and V of the P region.

となる。またゲート酸化膜中及びP領域中の電界強度E
0、ESは、 である。ただし、 2εIVQ’ 魁= (NA、>2 であり、電圧■。がすべてP基板に加わったときの空乏
層幅である。
becomes. Also, the electric field strength E in the gate oxide film and the P region
0, ES is. However, 2εIVQ'=(NA,>2, and the width of the depletion layer when all the voltages ■) are applied to the P substrate.

Toつを変えたときの、P基板内の電位分布を第10図
に示す。ゲート電位がソースと同電位に保たれた場合の
結果である。たて軸が電位でよこ軸は座標である。基板
バイアスVB−Oで、拡散電位Vbiだけが加わってい
る状態である。ただし、vbi  はnp接合の拡散電
位である。たて軸の○はソース電位である。T ox 
= 0のときは、■で表される曲線となり、界面のp領
域の電位はソースと同電位になる。TOXが厚くなるに
つれて、酸化膜との界面の電位は増加する。TOX−■
、すなわち酸化膜が十分厚いときには点線で示された一
定の線になる。すなわち、TOXが薄くなるにつれて界
面の電位はソース領域の電位に近付くわけである。とい
うことは、ソースやドレインから容易に電子がこの電位
の低下した領域に入り込み電流が流れるようになるわけ
である。
FIG. 10 shows the potential distribution within the P substrate when the voltage is changed. This is the result when the gate potential is kept at the same potential as the source. The vertical axis is the potential and the horizontal axis is the coordinates. This is a state in which only the diffusion potential Vbi is applied with the substrate bias VB-O. However, vbi is the diffusion potential of the np junction. The circle on the vertical axis is the source potential. Tox
When = 0, the curve is represented by ■, and the potential of the p region at the interface is the same as the potential of the source. As TOX becomes thicker, the potential at the interface with the oxide film increases. TOX-■
, that is, when the oxide film is sufficiently thick, it becomes a constant dotted line. That is, as TOX becomes thinner, the potential at the interface approaches the potential at the source region. This means that electrons from the source or drain easily enter this region where the potential has decreased, causing current to flow.

短チャンネル化を進めるためには必然的にゲート酸化膜
は薄くなされる。したがって、表面電位が下がって電流
が流れ易くなる効果はますます顕著になるわけである。
In order to shorten the channel, the gate oxide film must necessarily be made thinner. Therefore, the effect of lowering the surface potential and making it easier for current to flow becomes more and more pronounced.

このように、短チャンネル化されたときに、表面に電位
の低い部分を作らなければ、ソース・ドレイン間電流は
それほど大きくならない。
In this way, when the channel is shortened, the source-drain current does not become so large unless a low-potential portion is created on the surface.

ここで述べたようなことが起こるのは、nチャンネルド
ープ  FETで、ゲート電極かn ポリシリコンで形
成されているためである。この困難を克服するには、ゲ
ート電極をp ポリシリコンで形成すればよい。p+ポ
リシリコンゲト電極にした時のゲート酸化膜直下の電位
分布を第11図に示す。電位Oはソース領域の電位を示
す。■、はn+ソース領域とp+ポリシリコン領域の拡
散電位であり、室温で1.0〜1.1v程度である。P
基板不純物密度が1×10cm  程度であれば、vl
>i  vbiはほぼO25程度である。p ポリシリ
コンゲートの場合には、TOXが薄い極限が曲線■であ
り、TOXが厚くなるにつれて■のようになって行く。
The reason why the above-mentioned phenomenon occurs is that in an n-channel doped FET, the gate electrode is formed of n-polysilicon. To overcome this difficulty, the gate electrode may be formed of p-polysilicon. FIG. 11 shows the potential distribution directly under the gate oxide film when a p+ polysilicon gate electrode is used. Potential O indicates the potential of the source region. (2) is the diffusion potential of the n+ source region and the p+ polysilicon region, which is about 1.0 to 1.1 V at room temperature. P
If the substrate impurity density is about 1 x 10 cm, vl
>i vbi is approximately O25. In the case of a p-polysilicon gate, the limit where TOX is thinner is curve 2, and as TOX becomes thicker, the curve becomes curve 2.

すなわら、Toxが薄いほどS! Oz −PS界面の
電位は高くなり電子を流しに<<シである。第3図の試
料、すなわちT。x=1000A、ρ、。−7ΩCmで
チャンネルドープをしたものでゲートをp+ポリシリコ
ンにしたときの保持時間を第3図乃至第5図と同一の条
件で測定した保持時間を第12図の曲線■に示す。保持
時間は基板バイアスに対してプロットしである。チャン
ネル長しは1μmであり(実効チャンネル長、0.5μ
m)、第3図では保持時間がきわめて短いものであった
。V、を−4vにすれば、L−1tlm 、Len−0
,5μMで、100秒程度の保持時間が得られるわけで
ある。
In other words, the thinner the Tox, the S! The potential at the Oz-PS interface becomes high and electrons flow. The sample of FIG. 3, namely T. x=1000A, ρ,. The retention time when the channel was doped with -7 ΩCm and the gate was made of p+ polysilicon was measured under the same conditions as in FIGS. 3 to 5, and the retention time is shown in curve (2) in FIG. Retention time is plotted against substrate bias. The channel length is 1 μm (effective channel length, 0.5 μm).
m), the retention time in FIG. 3 was extremely short. If V is set to -4v, L-1tlm, Len-0
, 5 μM, a retention time of about 100 seconds can be obtained.

同一条件のもとで、n+ポリシリコンゲートの保持時間
は、6m5ecである。p+ポリシリコンゲートによる
保持時間改善傾向は、Toxがうすくなるほど一層顕著
になる。きわめて大幅な改善になっている。第12図の
曲線■は、ゲート電極に白金(Pt )を用いた時の結
果である。
Under the same conditions, the retention time of the n+ polysilicon gate is 6m5ec. The tendency for the retention time to be improved by the p+ polysilicon gate becomes more pronounced as the Tox becomes thinner. It's an extremely significant improvement. Curve 2 in FIG. 12 is the result when platinum (Pt) is used for the gate electrode.

白金にすることによっても十分な保持時間特性の改善が
行なわれている。短チャンネルが進むと、ゲート抵抗が
高くなり易いから、ゲートを金属にすることは十分意味
がある。白金にすることによって、十分な保持時間特性
の改善が行なわれている。
By using platinum, the retention time characteristics have also been sufficiently improved. As gate resistance becomes higher as channels become shorter, it makes sense to make the gate a metal. By using platinum, retention time characteristics have been sufficiently improved.

本発明の、p ポリシリコンゲートd −RAMセルの
断面構造を第13図に示す。番号は第1図と対応させて
書いである。第1図と違う番号について説明する。14
′はp ポリシリコンである。13″はn+ポリシリコ
ンである。
FIG. 13 shows a cross-sectional structure of a p-polysilicon gate d-RAM cell according to the present invention. The numbers are written to correspond to those in Figure 1. The numbers different from those in FIG. 1 will be explained. 14
' is p-polysilicon. 13'' is n+ polysilicon.

31は薄い酸化膜、32はA見等の電極である。この構
造では、13″−31−32によって蓄積容量が作られ
ている。第13図では、ゲ上電極14′はp ポリシリ
コンだけで構成しているが、本発明の対象とする短チヤ
ンネル高密度化が進んだ場合には、ワード線の抵抗が大
きくなりすぎ支障をきたすので、ゲート酸化膜上にp 
ポリシリコンを設けその上にptを設けてワード線の抵
抗を低下させることが必要である。Ptの上にさらにM
OやWなどの高融点金属を設けることも良い。いずれに
しても、Pt等の高融点の金属でその後の高温プロセス
で障害を受けない金属なら良いわけである。第13図に
は示されていないが、保持特性を高め、蓄積容量を大き
くするために、n+領域13に隣接させてn+領域13
の下部にp1領域を設けることが必要である。n+領域
13に隣接するp+領領域不純物密度は、書き込み電圧
が蓄積されたときに、降伏現象が起こらないようにして
おけばよい。10cm  オーダの密度になされる場合
が多い。
31 is a thin oxide film, and 32 is an electrode such as A-view. In this structure, a storage capacitor is formed by 13''-31-32. In FIG. If the density increases, the resistance of the word line becomes too large, causing problems, so P is placed on the gate oxide film.
It is necessary to provide polysilicon and PT on top of it to reduce the resistance of the word line. Further M on top of Pt
It is also good to provide a high melting point metal such as O or W. In any case, any metal with a high melting point, such as Pt, that will not be damaged by subsequent high-temperature processes will suffice. Although not shown in FIG. 13, in order to improve retention characteristics and increase storage capacity, the n+ region 13 is placed adjacent to the n+ region 13.
It is necessary to provide a p1 region below the p1 region. The impurity density of the p+ region adjacent to the n+ region 13 may be set such that a breakdown phenomenon does not occur when a write voltage is accumulated. It is often made to have a density on the order of 10 cm.

第12図の結果は、第2図の回路構成すなわち、蓄積容
量の一端すなわち32が接地される構成で測定された。
The results shown in FIG. 12 were measured using the circuit configuration shown in FIG. 2, that is, the configuration in which one end of the storage capacitor, ie, 32, is grounded.

いわゆる、n 領域13から電子が流れ出て、電子の最
の不足を記憶する空乏型動作についての結果である。第
13図のセルが、通常行なわれているような、32に正
電圧Vss  を与えて動作させる。いわゆる蓄積型動
作すなわち、n+領域13に過剰の電子を蓄積させる動
作で、動作させられることは当然である。蓄積型動作は
高温になると、空乏型動作にくらべて保持時間が短くな
っている。
This is the result regarding the so-called depletion type operation in which electrons flow out from the n-region 13 and the maximum shortage of electrons is memorized. The cell of FIG. 13 is operated by applying a positive voltage Vss to 32, as is normally done. Naturally, it is operated in a so-called accumulation type operation, that is, an operation in which excessive electrons are accumulated in the n+ region 13. At high temperatures, storage-type operation has a shorter retention time than depletion-type operation.

本発明のp ポリシリコンゲートnチャンネルMOSト
ランジスタにおいては、5t02−PSi界面の電位v
a壁は、従来のn+ポリシリコンゲートnチャンネルM
O8FETに比べて高(なっている。短チャンネル化が
進むにつれて、n 領域12.13の深さ×jも次第に
浅くなされるが、やはり界面近傍だけでなく、内部の伝
導でソース・ドレイン間にサブスレッショルド電流(S
IT電流)が流れ保持時間特性を劣化させる。これを押
えるためには、内部にもp+領領域設けることが有効で
ある。たとえば、イオン注入により、p1領域をチャン
ネルに沿ってn 領域12.13と同じ深さ程度より、
基板内部側に設ければ、内部の電位障壁は^くなされて
、サブスレッショルド電流(SIT電流)は−層小さく
なる。その構造例を第14図に示す。第14図<a>で
は、p+領域33が、n 領[13の下にまで到達して
いる例を示しているが、13の下のp+領領域チャンネ
ルに沿うp+領領域不純物密度は同じでも、またチャン
ネルに沿う領域をより高くしてもよい。p+領域33は
、第14図(b)に示すようにチャンネルに沿う部分だ
けに設けてもよいわけである。n+領域12とp+領域
33ははなれている方が望ましい。ビット線容量を大き
くしないためである。もちろん、p+領域33が、n+
領域12の下に完全に到達していてもよい。その時には
、n+領域12を十分浅くして金属電極を取って、ビッ
ト線とするなどすればよい。(第14図(C))。
In the p-polysilicon gate n-channel MOS transistor of the present invention, the potential v at the 5t02-PSi interface
The a-wall is a conventional n+ polysilicon gate n-channel M
As the channel becomes shorter, the depth x j of the n region 12. Subthreshold current (S
IT current) flows and deteriorates the retention time characteristics. In order to suppress this, it is effective to provide a p+ region inside as well. For example, by ion implantation, the p1 region is moved along the channel to about the same depth as the n region 12.13.
If it is provided inside the substrate, the internal potential barrier will be reduced, and the subthreshold current (SIT current) will be -layer smaller. An example of its structure is shown in FIG. FIG. 14 <a> shows an example in which the p+ region 33 reaches below the n region [13, but even though the p+ region impurity density along the p+ region channel below 13 is the same, , the area along the channel may also be made higher. The p+ region 33 may be provided only along the channel, as shown in FIG. 14(b). It is desirable that the n+ region 12 and the p+ region 33 be separated from each other. This is to prevent the bit line capacitance from increasing. Of course, the p+ region 33 is n+
It may even reach completely below area 12. In that case, the n+ region 12 may be made sufficiently shallow and a metal electrode may be removed to form a bit line. (Figure 14(C)).

同様の効果は、p+基板11“′上に2層11′を設け
た第15図の構造でも実現できる。n“領域13がp+
基板114に直接隣接していてもよいことはもちろんで
ある。書き込み電圧で、n+領域13やn+領域12と
ρ+基板1粉   。
A similar effect can also be achieved with the structure shown in FIG. 15 in which two layers 11' are provided on the p+ substrate 11''.
Of course, it may be directly adjacent to the substrate 114. At write voltage, n+ region 13, n+ region 12 and ρ+ substrate 1 powder.

1 か降伏状態になって電流が流れなければよいわけで
ある。基板バイアスに対する配慮も必要である。ビット
線容量を小さくするためにはn+領域12は、p+基板
11″′と直接隣接していない方が好ましい。n 領域
12は、十分に浅くした方が、ビット線容量が小さくな
る。
1 or breakdown state and no current flows. Consideration must also be given to substrate bias. In order to reduce the bit line capacitance, it is preferable that the n+ region 12 not be directly adjacent to the p+ substrate 11''.If the n+ region 12 is made sufficiently shallow, the bit line capacitance will be reduced.

第14図及び第15図に示されるようなMOSトランジ
スタの遮断状態を以下に説明する。
The cut-off state of the MOS transistor as shown in FIGS. 14 and 15 will be explained below.

解析を容易にするために、MO3)−ランジスタを第1
6図(a )のように近似する。矩形構造に近似されて
いるわけである。薄い5izzleの上にp ポリシリ
コンゲートが設けられており、両端にn ソース及びド
レイン領域が存在する。下側のp 領域は埋め込み領域
に相当する。ソース・ドレイン間隔り表面からp+埋め
込み領域までのチャンネル深さDである。チャンネル領
域の不純物密度NAである。ソース領域電位をovとし
て、p1ゲートニV 6  V b;十 、p 埋め込みに■Sub  ’い、ドレインに■、の
電位が加わっているとしたときのチャンネル内の電位を
求める。簡単のために酸化膜圧は十分に薄く、チャンネ
ル内は完全に空乏層になっていると仮定する。チャンネ
ル内電位φ(χ>)・ となる。
To facilitate analysis, the MO3)-transistor is
Approximate as shown in Figure 6 (a). It is approximated by a rectangular structure. A p 2 polysilicon gate is provided on the thin 5izzle with n 2 source and drain regions on either side. The lower p region corresponds to the buried region. This is the channel depth D from the source-drain spacing surface to the p+ buried region. This is the impurity density NA of the channel region. The potential in the channel is determined when the potential of the source region is ov, and the potentials of ``Sub'' and ``2'' are applied to the p1 gate, V 6 V b; For simplicity, it is assumed that the oxide film thickness is sufficiently thin and that the inside of the channel is a complete depletion layer. The potential in the channel becomes φ(χ>)・.

L−下・ である。L-Bottom It is.

ここで、 )−シ χh−’l/rt−一    ・・・ (11)L″ 
   D 式(10)によりチャンネル内の電位分布は容易に求め
ることができる。
Here, )-chiχh-'l/rt-1... (11)L''
D The potential distribution within the channel can be easily determined using equation (10).

簡単のために Vb、 −1Vとする。for ease Vb is set to -1V.

第17図に、チャンネル内に生ずる電位fil高さVb
の規格化チャンネル長L7依存性を示す。パラメータは
ドレイン電圧vpである。ゲト電圧■、はOV、基板バ
イアスV6ub”’4Vである。電圧V、は、蓄積領域
に蓄積された電圧Vrnに相当する。同じVBを与える
ための17の値は、VDが大きくなるにつれて大きくな
っている。
FIG. 17 shows the height Vb of the potential fil generated in the channel.
shows the dependence of on the normalized channel length L7. The parameter is the drain voltage vp. The gate voltage ■, is OV, and the substrate bias V6ub'''4V.The voltage V, corresponds to the voltage Vrn stored in the storage region.The value of 17 to give the same VB increases as VD increases. It has become.

第18図には、VBとLhの関係が示されている。パラ
メータは基板バイアスV Subである。V(、=O,
VD =3V(7)時のデ ’;NCなッテいる。当然
のことながら、基板バイアスv subが小さくなるに
つれて、同じVBの値を与えるLユの値は大きくなる。
FIG. 18 shows the relationship between VB and Lh. The parameter is the substrate bias V Sub. V(,=O,
There is no NC when VD = 3V (7). Naturally, as the substrate bias v sub becomes smaller, the value of L that gives the same value of VB becomes larger.

同一の電位障壁Δびわを与えるときの、規格化チャンネ
ル長1つがドレイン電圧V9と共に大きくなっていく様
子が、第19図に示されている。VB=0.7Vを与え
るし、の値は、たとえば、VD=2Vでは0.96程度
、vD=3Vr4t1.05、■。
FIG. 19 shows how the normalized channel length increases with drain voltage V9 when the same potential barrier ΔV is applied. VB=0.7V is given, and the value of is, for example, about 0.96 when VD=2V, vD=3Vr4t1.05, ■.

=5Vでは1.14である。= 1.14 at 5V.

VD=3Vとした時に、△3□の多値に対するLrLと
v subの関係を第20図に示す。当然のことながら
、同一の△!l/rrlを与えるLrXは、v5.Jb
を大きくするにつれて小さくなる。V、Ub−OV、即
ち基板バイアスを加えない状態でも、この構造ではり、
=1.8でAYn−、=0.7を与えることができる。
FIG. 20 shows the relationship between LrL and v sub for multiple values of △3□ when VD=3V. Naturally, the same △! LrX giving l/rrl is v5. Jb
becomes smaller as the value increases. V, Ub-OV, that is, even in a state where no substrate bias is applied, with this structure,
=1.8, it is possible to give AYn-, =0.7.

△ソ□−0.7V程度であれば、d −RAMとしての
保持時間は十分でしかもドレイン電流がドレイン電圧に
対して指数関数前で増大するノーマリオフトランジスタ
として動作するのであるから、これらの結果はり。が0
.9〜2゜0程度で十分な保持時間が得られることを示
している、チャンネル深さDを0.1μmとすれば、実
効チャンネル長は0.09μmから0゜2μmでも十分
ダイナミックRAMとして動作するMOS トランジス
タが実現できることになるわけである。
If it is about -0.7V, the retention time as a d-RAM is sufficient, and it operates as a normally-off transistor in which the drain current increases before an exponential function with respect to the drain voltage, so these results hold true. . is 0
.. This shows that a sufficient retention time can be obtained with a channel depth of about 9 to 2.0 μm.If the channel depth D is 0.1 μm, the effective channel length can sufficiently operate as a dynamic RAM even if it is from 0.09 μm to 0.2 μm. This means that MOS transistors can be realized.

第21図に、チャンネル幅Wを100μmとした時のド
レイン電流IcLとドレイン電圧V。
FIG. 21 shows the drain current IcL and drain voltage V when the channel width W is 100 μm.

の関係を示す。−点鎖線は、試料1 (L、■=0.5
μl11)の実験値である。L7が0.9.1.0.1
゜1.1.2.1.3とすることにより、ドレイン電流
(サブスレッショルド電流)が激減して行くがId−V
d特性は指数関数前である。
shows the relationship between - The dashed line is sample 1 (L, ■=0.5
This is an experimental value of μl11). L7 is 0.9.1.0.1
By setting ゜1.1.2.1.3, the drain current (subthreshold current) decreases drastically, but Id-V
The d characteristic is pre-exponential.

これまで、チャンネル領域の不純物密度については一定
値に保って議論してきたが、チャンネル領域の不純物密
度が電位障壁に与える影響が第22図に示されている。
Up to now, the impurity density in the channel region has been discussed while being kept at a constant value, and FIG. 22 shows the influence of the impurity density in the channel region on the potential barrier.

2つの場合が示されている。当然のことながら、N8を
大きくすると。は大きくなる。しかし、あるNA以下は
殆んどV、は一定になっている。■、が略々定値になる
N7の値は、チャンネル長が短くなる程大きい。必要な
V、が補償される限りN、は小さい程望ましい。空間電
荷抵抗は減少するし、チャンネル内の電界分布が均一化
されて電界強度が弱くなり、ホットエレクトロン効果が
減少するわけである。
Two cases are shown. Naturally, if you increase N8. becomes larger. However, below a certain NA, V is almost constant. (2) The value of N7 at which the value becomes approximately a constant value increases as the channel length becomes shorter. As long as the necessary V is compensated, it is desirable that N be as small as possible. The space charge resistance is reduced, the electric field distribution within the channel is made more uniform, the electric field strength is weakened, and the hot electron effect is reduced.

第14図、第15図に示される構造のダイナミックRA
Mセルの実効チャンネル長は0.1μm程度にまで短チ
ャンネル化されるわけである。この程度まで実効チャン
ネル長が短くなると、短チヤンネルMOSトランジスタ
で、閾値電圧をシフトさせるホットエレクトロン効果が
きわめて少なくなる。チャンネルを流れる電子の時間が
短くなって、ホットエレクトロンになる以前に電極領域
に到達してしまうからである第14図や第15図のよう
に、チャンネルに沿ってp+領領域設けられていると、
ワード線電圧に対するチャンネル内の電位分布の応答が
速くなり、動作速度は向上する。もちろん、ビット線容
量を大きくしない配慮が重要である。
Dynamic RA with the structure shown in FIGS. 14 and 15
The effective channel length of the M cell is shortened to about 0.1 μm. When the effective channel length is shortened to this extent, the hot electron effect that shifts the threshold voltage becomes extremely small in the short channel MOS transistor. This is because the time for electrons to flow through the channel becomes shorter and they reach the electrode region before becoming hot electrons.If a p+ region is provided along the channel as shown in Figures 14 and 15, ,
The response of the potential distribution within the channel to the word line voltage becomes faster, and the operating speed is improved. Of course, it is important to take care not to increase the bit line capacitance.

さらにMOSトランジスタが短チャンネル化され、蓄積
容量が減少すると、α粒子照射により生じたキャリアが
浮遊状態になされた蓄積領域に流れ込んで記憶を消滅さ
せる問題が新たに生じている。α粒子は数MeVのエネ
ルギーを有しており、Sl中にエネルギーによるが、1
0〜25μm程度入ると考えられている。3i中でα粒
子が停止する付近が最も多く電子ホール対を生成する。
Furthermore, when MOS transistors are made to have shorter channels and storage capacitance is reduced, a new problem arises in which carriers generated by α particle irradiation flow into the floating storage region and erase memory. α particles have an energy of several MeV, and depending on the energy in Sl, 1
It is thought that the thickness is about 0 to 25 μm. In 3i, the most electron-hole pairs are generated near where the α particles stop.

したがって、第14図(a )のようにチャンネル領域
や蓄積n 領域13の下にp 領域33が設けられてい
るとp+領域33から基板方向にドリフト電界が生じて
基板中に生じた電子がn+領域13に流れ込まなくなり
、α粒子照射による誤動作が激減する。
Therefore, if the p region 33 is provided below the channel region and the accumulation n region 13 as shown in FIG. It no longer flows into the region 13, and malfunctions due to α particle irradiation are drastically reduced.

まったく同様のことが2層ポリシリコンd−RAMセル
にも適用できるその例を第23図にしめす。
FIG. 23 shows an example in which exactly the same thing can be applied to a two-layer polysilicon d-RAM cell.

41はP基板、n 領域42はビット線領域、43は低
抵抗ポリシリコン、44はp+ポリシリコンゲート、4
5はゲート酸化膜、46はフィールド酸化膜、47は酸
化膜である。48はチャンネルストッパー用p+領域で
ある。蓄積容量C3は、43−45−41で構成される
。41′は基板電極である。43の下にできる空乏層中
に蓄積される電子の量によって信号は蓄積される。反転
層と呼ぶこともある。ここでは、簡単のためにこの領域
もドレイン領域と呼ぶことにする。
41 is a P substrate, n region 42 is a bit line region, 43 is a low resistance polysilicon, 44 is a p+ polysilicon gate, 4
5 is a gate oxide film, 46 is a field oxide film, and 47 is an oxide film. 48 is a p+ region for channel stopper. The storage capacitor C3 is composed of 43-45-41. 41' is a substrate electrode. A signal is accumulated depending on the amount of electrons accumulated in the depletion layer formed under 43. It is also called an inversion layer. Here, for simplicity, this region will also be called a drain region.

第14.15図と同様にp+領領域しくはp“基板を設
けることも同様に有効である。たとえば、第24図のよ
うにである。p+領域49が設けられている。
It is equally effective to provide a p+ region or a p'' substrate as shown in FIGS. 14 and 15. For example, as shown in FIG. 24, a p+ region 49 is provided.

これまでd −RAMセルの構造例では基板電極を全面
に設けた例を示したが、全面に設けなくともよい。また
、表面にパッシベーション族をさらに被覆してもよい。
Up to now, in the structural example of the d-RAM cell, an example has been shown in which the substrate electrode is provided on the entire surface, but it is not necessary to provide it on the entire surface. Further, the surface may be further coated with a passivation group.

これまで、同一平面上にビット線や蓄積容量が設けられ
た例を述べてきたが、まったく同じことが、切り込みを
設けたVMO8やUMO8でも起こるわけであり、VM
O8構造、UMO8構造の本発明のd −RAMも当然
構成できるわけである。
So far, we have described an example in which bit lines and storage capacitors are provided on the same plane, but the exact same thing happens with VMO8 and UMO8, which have notches.
Naturally, the d-RAM of the present invention having an O8 structure or a UMO8 structure can also be constructed.

nチャンネルについてだけ述べてきたが、導電型をまっ
たく反転したnチャンネルにおいても、同様の構造は有
効である。すなわち、チャンネルと同導電型高不純物密
度領域をゲート絶縁膜上に直接接触して設けた構造であ
ればよいわけである。もちろん、W、MO、pt等の高
融点金属も有効である。ゲート絶縁膜が薄くなるほど、
ゲートに加えた電圧は効率よくチャンネル領域に加わる
。したがって、変換コンダクタンスを大きくするために
は、ゲート絶縁膜は、耐圧、製造技術等のことが許すか
ぎり薄い程度望ましい。
Although only the n-channel has been described, a similar structure is also effective for an n-channel whose conductivity type is completely reversed. That is, a structure in which a high impurity density region of the same conductivity type as the channel is provided in direct contact with the gate insulating film is sufficient. Of course, high melting point metals such as W, MO, and PT are also effective. The thinner the gate insulating film is, the more
The voltage applied to the gate is efficiently applied to the channel region. Therefore, in order to increase the conversion conductance, it is desirable that the gate insulating film be as thin as possible due to breakdown voltage, manufacturing technology, etc.

ゲート絶縁膜に直接隣接する部分のゲート電極が、ソー
ス領域やドレイン領域と同じ導電型の高不純物密度層で
構成されていると、ゲート絶縁膜に隣接するチャンネル
の電位が低下し、ソース領域電位に接近する。そのため
、たとえばゲート電圧を零にしても、チャンネルの遮断
が十分に行えず、ソース・ドレイン間に電流が流れてし
まうわけである。しかもこの効果は、高密度化を指向し
てチャンネル長を短くするにつれて顕著になるわけであ
る。こうした、ソース・ドレイン間のSIT電流を短チ
ャンネル構造においても十分に小さく抑えてノーマリオ
フ特性を実現し、導通時にはSIT電流を流す構造が本
発明の構造なのである。零ゲート電圧状態におけるソー
ス・ドレイン閤のいわばリーク電流がもっとも厳しくき
くのは、d −RAM構造においてであるため、本発明
のMoSトランジスタの応用をこれまでd −RAMに
限って説明した。図には、1セルの構造だけを示したが
、こうしたセルが、ビット線とワード線の作るマトリッ
クスの交点にそれぞれ設けられており、ワード線はデコ
ーダに、ビット線はセンスアンプに接続されているわけ
である。短チヤンネル構造は変換コンダクタンスを大き
くして、論理回路においてもその高速化を促進する。論
理回路に使われる素子の遮断時のリーク電流の影響はd
−RAMにおける程は大きくない。しかし、あまりにリ
ーク電流が大きくなると、出力の高レベル、低レベルの
明確な差がとりにくくなる傾向を生ずる。したがって実
効チャンネル長が1μm程度以下になされるようなMO
Sトランジスタの論理回路においては、プロセスにおけ
る複雑さは伴うにしても、ゲートをチャンネルと同導電
型の領域に構成することが必要で、その上に高融点金属
を形成してゲート抵抗を低減してしかもチャンネル中の
電位障壁を^くしなければならない。
If the portion of the gate electrode directly adjacent to the gate insulating film is composed of a high impurity density layer of the same conductivity type as the source and drain regions, the potential of the channel adjacent to the gate insulating film decreases, causing the source region potential to decrease. approach. Therefore, even if the gate voltage is reduced to zero, the channel cannot be blocked sufficiently, and current flows between the source and drain. Moreover, this effect becomes more noticeable as the channel length is shortened to achieve higher density. The structure of the present invention is such that the SIT current between the source and drain is suppressed to a sufficiently low level even in a short channel structure to realize normally-off characteristics, and the SIT current flows when conductive. Since it is in the d-RAM structure that the so-called leakage current between the source and drain in the zero gate voltage state is most severe, the application of the MoS transistor of the present invention has been described so far only to the d-RAM. Although only the structure of one cell is shown in the figure, these cells are provided at the intersections of a matrix formed by bit lines and word lines, with the word line connected to the decoder and the bit line connected to the sense amplifier. That's why there is. The short channel structure increases the conversion conductance and promotes high-speed logic circuits. The influence of leakage current when interrupting elements used in logic circuits is d
- Not as large as in RAM. However, if the leakage current becomes too large, it tends to become difficult to distinguish between high and low output levels. Therefore, an MO with an effective channel length of about 1 μm or less
In the logic circuit of an S transistor, it is necessary to configure the gate in a region of the same conductivity type as the channel, even though the process is complicated, and to reduce the gate resistance by forming a high-melting point metal on top of the gate. Moreover, the potential barrier in the channel must be reduced.

その例を第25.26.27図に示す。An example is shown in Figures 25, 26, and 27.

第25図は、ゲートがソースに直結されたM○Sトラン
ジスタT3を負荷にしたインバータである。T2が本発
明のMOSトランジスタである。T3は、ゲート、ソー
ス直結で導通状態になっているわけであるから、むしろ
従来構造のMo8 l−ランジスタが適している。T2
の遮断が十分に行なえるから高レベルは殆ど完全にVD
Dに近い。
FIG. 25 shows an inverter whose load is an M○S transistor T3 whose gate is directly connected to its source. T2 is a MOS transistor of the present invention. Since T3 is in a conductive state with the gate and source directly connected, a Mo8 l-transistor with a conventional structure is more suitable. T2
can be sufficiently blocked, so high levels are almost completely blocked by VD.
Close to D.

第26図は、T5のゲートに一部電位V c5(場合に
よってはT3のドレインと直結でもよい)が加えられた
構成になっている。T4が本発明のMOSトランジスタ
である。T、を本発明のトランジスタにしてもよい。
In FIG. 26, a part of the potential V c5 (which may be directly connected to the drain of T3 depending on the case) is applied to the gate of T5. T4 is a MOS transistor of the present invention. T may be used as a transistor of the present invention.

第27図は、相補型インバータである。T6、エアとも
に本発明のMo8 l−ランジスタである。この0MO
3構成は、スイッチングを行っている時だけ電流が流れ
、定常時には電流が流れないといういわば理想的な回路
構成なわけである。しかし、この0MO8構成を従来の
Mo8  FETで構成して短チャンネルにすると、大
きなリーク電流のため定常時にも電流が流れて、消費電
力を増加させる。しかし、本発明のMo8 l−ランジ
スタでは、リーク電流が十分に小さく抑えられているか
ら、0MO3構成の長所が短チャンネル化、高密度化集
積回路の中でも生きてくる。さらに、蟻チャンネル化さ
れるとゲート容量は小さくなること及びチャンネル電位
のゲート電圧に対する応答が速くなることから、スイッ
チング速度が速くなり、0MO8構成の長所はますます
穎著になる。本発明のMOSトランジスタを用いた0M
O3構成は、高速消費電力特性においてきわめて優れた
ものになる。第25図、第26図、第27図の構成を基
本に多入力のNOR,NANDゲートは容易に構成でき
るし、スタティックRAMも同様に構成できる。
FIG. 27 shows a complementary inverter. Both T6 and air are Mo8 l-transistors of the present invention. This 0MO
The third configuration is an ideal circuit configuration in which current flows only when switching is performed and no current flows during steady state. However, if this 0MO8 configuration is configured with a conventional Mo8 FET to make a short channel, a large leakage current causes a current to flow even in a steady state, increasing power consumption. However, in the Mo8 l-transistor of the present invention, the leakage current is suppressed to a sufficiently low level, so that the advantages of the 0MO3 configuration can be utilized even in short-channel, high-density integrated circuits. Furthermore, when the dovetail channel is formed, the gate capacitance becomes smaller and the response of the channel potential to the gate voltage becomes faster, so the switching speed becomes faster, and the advantages of the 0MO8 configuration become even more pronounced. 0M using the MOS transistor of the present invention
The O3 configuration has excellent high-speed power consumption characteristics. Multi-input NOR and NAND gates can be easily configured based on the configurations shown in FIGS. 25, 26, and 27, and static RAMs can also be configured in the same way.

本発明の構造は、ここに述べたものに限らない。導電型
を全く反転したものでもよい。要するに、ソース領域と
は反対導電型高不純物密度領域がゲート電極の少なくと
も一部として、ゲート絶縁膜に直接接触して設けられて
いればよいわけである。同時に、基板内部にチャンネル
に沿って、高不純物密度領域を設けられていればよい。
The structure of the present invention is not limited to that described here. The conductivity type may be completely reversed. In short, it is sufficient that a high impurity density region of a conductivity type opposite to that of the source region is provided as at least a portion of the gate electrode in direct contact with the gate insulating film. At the same time, a high impurity density region may be provided inside the substrate along the channel.

また基板表面からp+領域33までの深さをW、実効チ
ャンネル長し  としたときC+r 、基板バイアスによることではあるが、L ef’f、
’w+i、o〜1.2程度でも十分ダイナミックメモリ
として動作する。すなわち、W−015μmならり、p
f =0.15〜0.18μlRである。
Also, when the depth from the substrate surface to the p+ region 33 is W, and the effective channel length is C+r, L ef'f is due to the substrate bias,
'w+i,o~1.2 is enough to operate as a dynamic memory. That is, W-015μm, p
f = 0.15-0.18 μlR.

本発明の絶縁ゲート型トランジスタは、実効チャンネル
長1μIll以下の短チヤンネル構造においても遮断時
のリーク電流を十分小さく抑えることができ、しかもゲ
ート抵抗は低いので、とくにd −RAMを構成したと
きに効果は顕著であり、実効チャンネル長0.1〜0.
5μmでも十分記憶保持することができる。また、0M
O8構成にしたときには、低消費電力高速性が短チヤン
ネル構造でとくに強調される。このように本発明の絶縁
ゲート型トランジスタおよびそれを用いた集積回路の工
業的価値はきわめて高い。
The insulated gate transistor of the present invention can sufficiently suppress leakage current during cut-off even in a short channel structure with an effective channel length of 1 μIll or less, and has a low gate resistance, so it is particularly effective when configuring a d-RAM. is significant, and the effective channel length is between 0.1 and 0.
Even with a thickness of 5 μm, sufficient memory can be retained. Also, 0M
When the O8 configuration is used, low power consumption and high speed are particularly emphasized with the short channel structure. As described above, the insulated gate transistor of the present invention and the integrated circuit using the same have extremely high industrial value.

本発明の絶縁ゲート型トランジスタ及びそれを用いたメ
モリ、論理回路は従来公知の結晶技術、リングラフィ技
術、酸化技術、拡散技術、CV[)技術、蒸着技術、配
線技術等により製造できる。
The insulated gate transistor of the present invention and the memory and logic circuit using the same can be manufactured by conventionally known crystal technology, phosphorography technology, oxidation technology, diffusion technology, CV[) technology, vapor deposition technology, wiring technology, etc.

本発明によれば、チャンネルと同導電型の多結晶シリコ
ンゲート電極と、チャンネル直下の高濃度領域とでチャ
ンネルを完全に空乏化することによってノーマリオフ型
(エンハンスメント型)を実現しているので、1o戊〜
1o13cIl−3のきわめて高抵抗層までをもチャン
ネルとして使用可能となる。しがって易動度は高(、か
つソース領域およびドレイン領域の接合容量は小さいの
で^速動作が可能である。
According to the present invention, a normally-off type (enhancement type) is realized by completely depleting the channel with a polycrystalline silicon gate electrode of the same conductivity type as the channel and a high concentration region directly under the channel.戊〜
Even extremely high resistance layers of 1013cIl-3 can be used as channels. Therefore, the mobility is high (and the junction capacitance of the source and drain regions is small, so high-speed operation is possible).

本発明によれば、従来の短チャンネルMO8FETが問
題としたバンチスルー現象を積極的に利用することによ
りスイッチングするので、短チャンネル化が容易で、セ
ル面積を少なくし、集積度を上げることが出来る。
According to the present invention, switching is performed by actively utilizing the bunch-through phenomenon that was a problem with conventional short channel MO8FETs, so it is easy to shorten the channel, reduce the cell area, and increase the degree of integration. .

本発明によれば、チャンネルは完全に空乏化しているの
で、電子はドリフト走行し、極めて高速な動作が可能で
ある。
According to the present invention, since the channel is completely depleted, electrons drift and travel at extremely high speeds.

本発明によれば、式(10)によってチャンネル内の電
位分布が簡単に計算できるのでノーマリオフ型MOSト
ランジスタの設計が極めて容易である。
According to the present invention, since the potential distribution within the channel can be easily calculated using equation (10), it is extremely easy to design a normally-off type MOS transistor.

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

第1図はMOS  FETの断面構造、第2図はd−R
AMセルの回路構成、第3図乃至第5図は保持時間のチ
ャンネル長依存性、第6図はId−Vp特性、第7図は
保持特性解析用回路、第8図は保持時間の基板バイアス
依存性、第9図は断面構造、第10図はゲート酸化膜直
下のP基板内電位分布、第11図はp+ポリシリコンゲ
ート電極としたときのゲート酸化膜直下の電位分布、第
12図は本発明の構造における保持時間を示す一例、第
13図乃至第15図は本発明のd−RAMセルの断面構
造例、第16図(a )及び(b )は電位分布解析用
モデルデバイス、第17図及び第18図はVbと17の
関係、第19図は電位R壁△yff、を与え、し、とv
Dの関係、第20図は電位障壁Δyいを与えるL7とV
5Ubの関係、第21図ハV、=0のときのドレイン電
流とドレイン電圧の関係、第22図は電位障壁■、の不
純物密度依存性、第23図は本発明のd −RAMセル
の断面構造例、第24図は本発明の実施例、第25図及
び第26図は本発明の絶縁ゲート型トランジスタを用い
たインバータ、第27図は本発明の絶縁ゲート型トラン
ジスタを用いた相補型インバータ回路である。 第 図 絶 ノ 図 館 7 図 麩10図 仁 0 −/ 2 づ 4 5 差級ハ゛°イアズ Vi(V) ρ // // 11/’J図 1/ Is//71−図 ρ // (Cン *711図 ( θ ) θ / 2   3   4 F[イ>1rそ Up  (V) と 嬉ノ9 図 M2D図 ρ 4/ s23図 ρ 4/ 菖ンL/−図 ?−/ 館25 ■ 絡2し 図 纒27図 平成3年ヰ月半斗日
Figure 1 shows the cross-sectional structure of the MOS FET, Figure 2 shows the d-R
AM cell circuit configuration, Figures 3 to 5 show channel length dependence of retention time, Figure 6 shows Id-Vp characteristics, Figure 7 shows retention characteristic analysis circuit, and Figure 8 shows substrate bias of retention time. Figure 9 shows the cross-sectional structure, Figure 10 shows the potential distribution in the P substrate just below the gate oxide film, Figure 11 shows the potential distribution just below the gate oxide film when using a p+ polysilicon gate electrode, and Figure 12 shows the potential distribution in the P substrate just below the gate oxide film. An example of the retention time in the structure of the present invention, FIGS. 13 to 15 are examples of the cross-sectional structure of the d-RAM cell of the present invention, and FIGS. 16(a) and 16(b) are model devices for potential distribution analysis. Figures 17 and 18 show the relationship between Vb and 17, and Figure 19 shows the potential R wall △yff.
The relationship between D and Figure 20 shows the relationship between L7 and V which gives the potential barrier Δy.
Figure 21 is the relationship between drain current and drain voltage when V = 0, Figure 22 is the impurity density dependence of the potential barrier ■, Figure 23 is the cross section of the d-RAM cell of the present invention. Structure example, FIG. 24 shows an embodiment of the present invention, FIGS. 25 and 26 show an inverter using the insulated gate transistor of the present invention, and FIG. 27 shows a complementary inverter using the insulated gate transistor of the present invention. It is a circuit. Diagram Zetsu no Zukan 7 Diagram 10 Diagram 0 -/ 2 Zu 4 5 Difference Hias Vi (V) ρ // // 11/'J Diagram 1/ Is//71 - Diagram ρ // ( Cn*711 figure (θ) θ / 2 3 4 F[I>1rso Up (V) and Ureshino 9 figure M2D figure ρ 4/ s23 figure ρ 4/ Iris L/- figure?-/ Hall 25 ■ Connection 2 and illustration 27 1991 January and half a day

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の表面近くに、第1導電型のソース領
域およびドレイン領域、前記ソース領域と前記ドレイン
領域の間に位置し、前記第1導電型と反対導電型の第2
導電型で高抵抗のチャンネル領域、前記チャンネル領域
の表面にゲート絶縁膜、ゲート電極を順次形成したノー
マリオフ絶縁ゲート型トランジスタを含む半導体装置に
おいて、少なくとも前記ゲート電極が、第2導電型多結
晶シリコンとこの上に形成された高融点金属とからなる
材料であり、前記高抵抗チャンネル領域に隣接した半導
体基板内部の少なくとも一部に、第2導電型で高不純物
密度な領域を設けて、ゲート電圧を印加しない状態で前
記チャンネル領域内をほぼ完全に空乏層を形成し、かつ
前記ソース領域近傍に主電流を制御する電位障壁を形成
し、前記ソース・ドレイン間が1μm以下であることを
特徴とする半導体装置。
(1) near the surface of the semiconductor substrate, a source region and a drain region of a first conductivity type, a second conductivity type located between the source region and the drain region, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
In a semiconductor device including a normally-off insulated gate transistor in which a channel region of a conductive type and high resistance, a gate insulating film, and a gate electrode are sequentially formed on the surface of the channel region, at least the gate electrode is made of polycrystalline silicon of a second conductive type. A high-melting-point metal is formed on this material, and a region of a second conductivity type and high impurity density is provided in at least a part of the inside of the semiconductor substrate adjacent to the high-resistance channel region, and a gate voltage is applied to the semiconductor substrate. A depletion layer is formed almost completely in the channel region when no voltage is applied, a potential barrier for controlling the main current is formed near the source region, and the distance between the source and drain is 1 μm or less. Semiconductor equipment.
(2)半導体基板の表面近くに、第1導電型のソース領
域およびドレイン領域、前記ソース領域と前記ドレイン
領域の間に位置し、前記第1導電型と反対導電型の第2
導電型で高抵抗のチャンネル領域、前記チャンネル領域
の表面にゲート絶縁膜、ゲート電極を順次形成したノー
マリオフ絶縁ゲート型トランジスタを含む半導体装置に
おいて、前記半導体基板が、第2導電型の高不純物密度
を有し、さらに、前記半導体装置が、第2導電型でかつ
前記半導体基板の不純物密度より低い不純物密度の領域
を含み、前記ソース、ドレイン、高抵抗チャンネル領域
を該低い不純物密度の領域に形成され、ゲート電圧を印
加しない状態で前記チャンネル領域内にほぼ完全に空乏
層を形成し、かつ前記ソース領域近傍に主電流を制御す
る電位障壁を形成し、前記ゲート電極が、第2導電型多
結晶シリコンとこの上に形成された高融点金属とからな
る材料であり前記ソース・ドレイン間隔が1μm以下で
あることを特徴とする半導体装置。
(2) near the surface of the semiconductor substrate, a source region and a drain region of a first conductivity type, a second conductivity type located between the source region and the drain region, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
In a semiconductor device including a normally-off insulated gate transistor in which a channel region of a conductivity type and high resistance, a gate insulating film, and a gate electrode are sequentially formed on the surface of the channel region, the semiconductor substrate has a high impurity density of a second conductivity type. Further, the semiconductor device includes a region of a second conductivity type and an impurity density lower than that of the semiconductor substrate, and the source, drain, and high resistance channel regions are formed in the region of the low impurity density. , a depletion layer is almost completely formed in the channel region when no gate voltage is applied, and a potential barrier for controlling the main current is formed near the source region, and the gate electrode is made of a second conductivity type polycrystalline material. A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is made of a material made of silicon and a high melting point metal formed thereon, and the source-drain distance is 1 μm or less.
(3)半導体基板の表面近くに、第1導電型のソース領
域およびドレイン領域、前記ソース領域と前記ドレイン
領域の間に位置し、前記第1導電型と反対導電型の第2
導電型で高抵抗のチャンネル領域、前記チャンネル領域
の表面にゲート絶縁膜、ゲート電極を順次形成した絶縁
ゲート型トランジスタと前記絶縁ゲート型トランジスタ
に直接接続された蓄積容量からなる半導体装置において
、少なくとも前記ゲート電極が、第2導電型多結晶シリ
コンとこの上に形成された高融点金属とからなる材料で
あり、前記チャンネル領域に隣接した半導体基板内部の
少なくとも一部に、第2導電型で高不純物密度な領域を
設けて、ゲート電圧を印加しない状態で前記チャンネル
領域内にほぼ完全に空乏層を形成し、かつ前記ソース領
域近傍に主電流を制御する電位障壁を形成し、前記ソー
ス・ドレイン間隔が1μm以下であることを特徴とする
半導体装置。
(3) near the surface of the semiconductor substrate, a source region and a drain region of a first conductivity type, a second conductivity type located between the source region and the drain region, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A semiconductor device comprising a conductive type and high resistance channel region, an insulated gate transistor in which a gate insulating film and a gate electrode are sequentially formed on the surface of the channel region, and a storage capacitor directly connected to the insulated gate transistor. The gate electrode is made of a material made of polycrystalline silicon of a second conductivity type and a high melting point metal formed thereon, and at least a portion of the inside of the semiconductor substrate adjacent to the channel region is made of a material of a second conductivity type and high impurity. A dense region is provided so that a depletion layer is almost completely formed in the channel region when no gate voltage is applied, and a potential barrier for controlling the main current is formed near the source region, and the source-drain interval is 1. A semiconductor device characterized in that the diameter is 1 μm or less.
(4)半導体基板の表面近くに、第1導電型のソース領
域およびドレイン領域、前記ソース領域と前記ドレイン
領域の間に位置し、前記第1導電型と反対導電型の第2
導電型で高抵抗のチャンネル領域、前記チャンネル領域
の表面にゲート絶縁膜、ゲート電極を順次形成した絶縁
ゲート型トランジスタと前記絶縁ゲート型トランジスタ
に直接接続された蓄積容量を含む半導体装置において、
前記半導体基板が、第2導電型の高不純物密度を有し、
さらに、前記半導体装置が、第2導電型でかつ前記半導
体基板の不純物密度より低い不純物密度の領域を含み、
前記ソース、ドレイン、チャンネル領域を該低い不純物
密度の領域に形成され、ゲート電圧を印加しない状態で
前記チャンネル領域内にほぼ完全に空乏層を形成し、か
つ前記ソース領域近傍に主電流を制御する電位障壁を形
成し、前記ゲート電極が、第2導電型多結晶シリコンと
この上に形成された高融点金属とからなる材料であり、
前記ソース・ドレイン領域の間隔が1μm以下であるこ
とを特徴とする半導体装置。
(4) near the surface of the semiconductor substrate, a source region and a drain region of a first conductivity type, a second conductivity type located between the source region and the drain region, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A semiconductor device including a conductive type and high resistance channel region, an insulated gate transistor in which a gate insulating film and a gate electrode are sequentially formed on the surface of the channel region, and a storage capacitor directly connected to the insulated gate transistor,
The semiconductor substrate has a high impurity density of a second conductivity type,
Further, the semiconductor device includes a region of a second conductivity type and an impurity density lower than the impurity density of the semiconductor substrate,
The source, drain, and channel regions are formed in the low impurity density region, a depletion layer is almost completely formed in the channel region when no gate voltage is applied, and a main current is controlled in the vicinity of the source region. A potential barrier is formed, and the gate electrode is made of a material consisting of second conductivity type polycrystalline silicon and a high melting point metal formed thereon;
A semiconductor device characterized in that an interval between the source and drain regions is 1 μm or less.
(5)前記特許請求の範囲第3項又は第4項記載の半導
体装置において、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレ
イン領域を反転層により構成し、前記ソース領域と反転
層の間隔の実効チャンネル長が1μm以下であることを
特徴とした半導体装置。
(5) In the semiconductor device according to claim 3 or 4, the drain region of the insulated gate transistor is constituted by an inversion layer, and the effective channel length of the distance between the source region and the inversion layer is 1 μm. A semiconductor device characterized by the following:
(6)半導体基板上の表面近くに、第1導電型のソース
領域およびドレイン領域、前記ソース領域と前記ドレイ
ン領域の間に位置し、前記第1導電型と反対導電型の第
2導電型で高抵抗のチャンネル領域、前記チャンネル領
域の表面にゲート絶縁膜、ゲート電極を順次形成した第
1ノーマリオフ絶縁ゲート型トランジスタと第2導電型
で低抵抗のソース、ドレイン領域、前記ソース領域と前
記ドレイン領域の間に位置し、第1導電型で高抵抗なチ
ャンネル領域、前記チャンネル領域の表面にゲート絶縁
膜、ゲート電極を順次形成した第2ノーマリオフ絶縁ゲ
ート型トランジスタを含み、該第1、第2絶縁ゲート型
トランジスタのゲート領域とドレイン領域を電気的に接
続した半導体装置において、第1、第2ノーマリオフ絶
縁ゲート型トランジスタの前記ゲート電極が、第2導電
型多結晶シリコンとこの上に形成された高融点金属とか
らなる材料であり、第1絶縁ゲート型トランジスタでは
第2導電型、第2絶縁ゲート型トランジスタでは第1導
電型で高不純物密度な領域を前記チャンネル領域に隣接
した半導体内部の少なくとも一部に設け、ゲート電圧を
印加しない状態で前記チャンネル領域内にほぼ完全に空
乏層を形成し、かつ前記ソース領域近傍に主電流を制御
する電位障壁を形成し、前記ソース、ドレイン領域の間
隔が1μm以下であることを特徴とする半導体装置。
(6) a source region and a drain region of a first conductivity type located near the surface of the semiconductor substrate, a second conductivity type located between the source region and the drain region, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type; A high resistance channel region, a first normally-off insulated gate transistor in which a gate insulating film and a gate electrode are sequentially formed on the surface of the channel region, a second conductivity type low resistance source and drain region, the source region and the drain region a second normally-off insulated gate transistor located between the first conductivity type and high resistance channel region, a gate insulating film, and a gate electrode sequentially formed on the surface of the channel region; In a semiconductor device in which a gate region and a drain region of a gate type transistor are electrically connected, the gate electrodes of the first and second normally-off insulated gate transistors are made of polycrystalline silicon of a second conductivity type and a high-temperature layer formed thereon. It is a material consisting of a melting point metal, and in the first insulated gate transistor, the second conductivity type, and in the second insulated gate transistor, the first conductivity type and high impurity density region is formed in at least one part of the inside of the semiconductor adjacent to the channel region. a depletion layer is formed almost completely in the channel region when no gate voltage is applied, and a potential barrier for controlling the main current is formed near the source region, and the distance between the source and drain regions is A semiconductor device characterized by having a diameter of 1 μm or less.
JP2282312A 1990-10-19 1990-10-19 Semiconductor memory device Expired - Lifetime JPH06105771B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2282312A JPH06105771B2 (en) 1990-10-19 1990-10-19 Semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2282312A JPH06105771B2 (en) 1990-10-19 1990-10-19 Semiconductor memory device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03293767A true JPH03293767A (en) 1991-12-25
JPH06105771B2 JPH06105771B2 (en) 1994-12-21

Family

ID=17650780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2282312A Expired - Lifetime JPH06105771B2 (en) 1990-10-19 1990-10-19 Semiconductor memory device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06105771B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6066880A (en) * 1997-08-26 2000-05-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS508484A (en) * 1973-05-21 1975-01-28
JPS51114074A (en) * 1975-03-31 1976-10-07 Sony Corp Insulation gate type field effect transistor
JPS5286084A (en) * 1976-01-12 1977-07-16 Hitachi Ltd Field effect transistor
JPS52115668A (en) * 1976-03-25 1977-09-28 Sony Corp Field effect transistor
JPS55156358A (en) * 1979-05-25 1980-12-05 Hitachi Ltd Semiconductor memory device
JPS5632757A (en) * 1979-08-25 1981-04-02 Semiconductor Res Found Insulated gate type transistor and integrated circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS508484A (en) * 1973-05-21 1975-01-28
JPS51114074A (en) * 1975-03-31 1976-10-07 Sony Corp Insulation gate type field effect transistor
JPS5286084A (en) * 1976-01-12 1977-07-16 Hitachi Ltd Field effect transistor
JPS52115668A (en) * 1976-03-25 1977-09-28 Sony Corp Field effect transistor
JPS55156358A (en) * 1979-05-25 1980-12-05 Hitachi Ltd Semiconductor memory device
JPS5632757A (en) * 1979-08-25 1981-04-02 Semiconductor Res Found Insulated gate type transistor and integrated circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6066880A (en) * 1997-08-26 2000-05-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
US6492676B2 (en) 1997-08-26 2002-12-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having gate electrode in which depletion layer can be generated

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06105771B2 (en) 1994-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6500715B2 (en) Method of forming a CMOS structure having gate insulation films of different thicknesses
KR0181742B1 (en) Fermi threshold field effect transistor with reduced gate and diffusion capacitance
EP0024905B1 (en) Insulated-gate field-effect transistor
US4004159A (en) Electrically reprogrammable nonvolatile floating gate semi-conductor memory device and method of operation
US6950340B2 (en) Asymmetric band-gap engineered nonvolatile memory device
EP0198040B1 (en) Nonvolatile memory cell
JPH09508240A (en) Ferroelectric memory
JPH0130315B2 (en)
JPS5829199A (en) Programming of non-volatile memory
US4084108A (en) Integrated circuit device
US4622570A (en) Semiconductor memory
JPH04105368A (en) Nonvolatile semiconductor storage device
US4224635A (en) Dynamic storage element having static storage element behavior
US5019881A (en) Nonvolatile semiconductor memory component
JPH03293767A (en) Semiconductor device
JPS586234B2 (en) semiconductor storage device
EP1168454A2 (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPS6342094A (en) Method of storing 1 bit information into integrated mos type static ram, transistor for implementing the same and memory obtained as a result
JPS59107563A (en) Static type semiconductor memory storage
JPH0496278A (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JP2506159B2 (en) Semiconductor memory device
KR790000937B1 (en) Semiconductor memory opparatus with multilayer insulator contacting the semicon ductor
Tran Challenges of DRAM and flash scaling-potentials in advanced emerging memory devices
JPS5898978A (en) Non-volatile memory
JPH05259185A (en) Reducing method for leakage current and standby current