JPH04142081A - Mos transistor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はMO3I−ランジスタに関し、特にそのゲー
ト構造に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to MO3I transistors, and in particular to their gate structures.
第4図は従来のMOSトランジスタの構造を示す断面側
面図である。p型シリコン基板1の表面に、n型不純物
領域であるソース2.同しくn型不純物領域であるトレ
イン3が設けられ、ソース2とトレイン3の間のチャネ
ル領域6上にはゲート酸化膜4.更にその上にゲート5
が設けられている。ゲート5としては通常単層のポリシ
リコンか用いられる。FIG. 4 is a cross-sectional side view showing the structure of a conventional MOS transistor. A source 2. which is an n-type impurity region is formed on the surface of the p-type silicon substrate 1. A train 3, which is also an n-type impurity region, is provided, and a gate oxide film 4. Furthermore, gate 5 is on top of that.
is provided. As the gate 5, a single layer of polysilicon is usually used.
次に動作について説明する。ゲート5にしきい値以上の
正電圧を印加すると、チャネル領域6に反転層か形成さ
れ、ソース2とドレイン3か電気的に導通し、このMO
SトランジスタはONする。Next, the operation will be explained. When a positive voltage higher than the threshold voltage is applied to the gate 5, an inversion layer is formed in the channel region 6, the source 2 and the drain 3 are electrically connected, and this MO
The S transistor is turned on.
一方、ケート5の正電圧がしきい値以下に低下するとチ
ャネル領域6の反転層かなくなり、ソース2とトレイン
3が電気的に絶縁され、このMOSトランジスタはOF
Fする。On the other hand, when the positive voltage of the gate 5 drops below the threshold, the inversion layer of the channel region 6 disappears, the source 2 and the train 3 are electrically isolated, and this MOS transistor becomes OF
F.
このようなkiO3hランジスタの作製において、ソー
ス2.ドレイン3を形成する際には、通常ケト酸化膜4
.ポリシリコンのゲート5を形成した後、ゲート5の側
よりイオン注入を行う。ポリシリコンのケート5に遮ら
れ、ゲート酸化膜4の下にはイオン注入か行われず、ゲ
ート酸化膜4の横にn型不純物領域であるソース2.ド
レイン3か形成され、イオン注入か行われなかったゲー
ト酸−化膜4の下はチャネル領域6となる。In fabricating such a kiO3h transistor, source 2. When forming the drain 3, the keto oxide film 4 is usually
.. After forming the polysilicon gate 5, ions are implanted from the gate 5 side. Ion implantation is not performed under the gate oxide film 4 because it is blocked by the polysilicon gate 5, and the source 2. is an n-type impurity region next to the gate oxide film 4. A drain 3 is formed and a channel region 6 is formed under the gate oxide film 4 which is not ion-implanted.
従来のMOS)ランジスタは以上のように構成されてお
り、ゲート5は通常単層のポリシリコンであったため、
チャネル領域6中にもイオン注入かなされる場合かある
という問題点かあった。The conventional MOS) transistor is constructed as described above, and since the gate 5 is usually a single layer of polysilicon,
There was a problem in that ions were sometimes implanted into the channel region 6 as well.
これを図面で説明すると、第5図において、ゲート酸化
膜4.ポリシリコンのゲート5が形成されたp型シリコ
ン基板1にイオン注入が行われる際、ポリシリコンのゲ
ート5中に存在するグレイン境界7かポリシリコンのゲ
ート5の上面から下面に到達しているため、イオン注入
の不純物9はグレイン境界7を通ってゲート酸化膜4の
下に達する。このため、第6図に示すように、チャネル
領域6中にも不純物領域10が形成され、MOSトラン
ジスタの電気特性か変化してしまうという問題点があっ
た。To explain this with the drawings, in FIG. 5, the gate oxide film 4. When ions are implanted into the p-type silicon substrate 1 on which the polysilicon gate 5 is formed, the grain boundaries 7 existing in the polysilicon gate 5 reach the bottom surface from the top surface of the polysilicon gate 5. , the ion-implanted impurity 9 passes through the grain boundary 7 and reaches below the gate oxide film 4 . Therefore, as shown in FIG. 6, an impurity region 10 is also formed in the channel region 6, causing a problem in that the electrical characteristics of the MOS transistor change.
さらに、ポリシリコンの各グレインは、おのおの単結晶
になっており、おのおの結晶方向を持っている。不純物
注入イオンは、ある一定の結晶方向に対して透過しやす
いため、ポリシリコン膜には、ある一定確率で不純物を
透過しやすい結晶方向を持ったグレインか形成される。Furthermore, each grain of polysilicon is a single crystal and has its own crystal direction. Since impurity-implanted ions are easily transmitted in a certain crystal direction, grains are formed in the polysilicon film with a certain probability in a crystal direction that allows impurities to easily pass through.
たとえば、第8図に示すようにイオン注入の不純物9を
透過させやすいグレイン12が存在すると、第7図のよ
うにイオン注入の不純物9がこのグレイン12を通って
チャネル領域6に侵入し、不純物領域10か形成され、
MOSトランジスタの電気特性が変化してしまうという
問題点もあった。For example, if there is a grain 12 that easily transmits the ion-implanted impurity 9 as shown in FIG. 8, the ion-implanted impurity 9 will penetrate into the channel region 6 through this grain 12 as shown in FIG. Region 10 is formed,
Another problem was that the electrical characteristics of the MOS transistor changed.
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
たものでチャネル領域6中の不純物領域10か形成され
ないMOS)ランジスタを得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a MOS transistor in which no impurity region 10 is formed in the channel region 6.
この発明に係るMOSトランジスタはゲートを3層以上
の多層構造としたものである。The MOS transistor according to the present invention has a gate having a multilayer structure of three or more layers.
この発明におけるMOS)ランジスタではゲートの各層
中の上面から下面に達するグレイン境界か全層で重なる
確率は極めて低いので、イオン注入の不純物かグレイン
境界を通ってチャネル領域に到達することはない。In the MOS transistor of the present invention, the probability that the grain boundaries extending from the upper surface to the lower surface in each layer of the gate overlap in all layers is extremely low, so that ion-implanted impurities will not reach the channel region through the grain boundaries.
また、この発明におけるMOS)ランジスタては、不純
物を透過しやすいグレインがゲート材質の上面から下面
につながる確率は極めて低いのでイオン注入の不純物か
グレインを通ってチャネル領域に到達することもない。Furthermore, in the MOS transistor of the present invention, the probability that the grains, which are easily permeable to impurities, connect from the upper surface to the lower surface of the gate material is extremely low, so that ion-implanted impurities do not reach the channel region through the grains.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において1〜4は上記従来MOSトランジスタと全く
同一のものである。ゲート5は、ポリシリコン51,5
2.53の3層で形成される。グレイン境界71,72
.73はポリンリコ:151 52.53のそれぞれに
おいては上面から下面へ到達するか、ゲート5全体とし
てはその上面から下面へはほとんど到達しない。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, numerals 1 to 4 are exactly the same as the conventional MOS transistors described above. Gate 5 is made of polysilicon 51,5
It is formed of three layers of 2.53. Grain boundaries 71, 72
.. 73 reaches from the upper surface to the lower surface in each of Porin Rico: 151 52. 53, or hardly reaches from the upper surface to the lower surface of the gate 5 as a whole.
この理由を説明する。第3図はゲート5の平面図であり
、破線はポリシリコン51のグレイン境界71を、実線
はポリシリコン52のグレイン境界72をそれぞれ示す
。ポリシリコン53のグレイン境界73は省いである。The reason for this will be explained. FIG. 3 is a plan view of gate 5, in which broken lines indicate grain boundaries 71 of polysilicon 51 and solid lines indicate grain boundaries 72 of polysilicon 52, respectively. Grain boundaries 73 of polysilicon 53 are omitted.
グレイン境界71とグレイン境界72は交点11を必ず
作り、ここでグレイン境界7はポリシリコン51.52
を貫く。Grain boundary 71 and grain boundary 72 always create an intersection point 11, where grain boundary 7 intersects polysilicon 51.52.
Penetrate.
即ち、2層のポリシリコンでは必ずそれを貫くグレイン
境界7か存在する。しかし、第3図に示していないポリ
シリコン53のグレイン境界73か交点11を通る確率
は低く、従って3層のポリシリコン51,52.53か
らなるゲート5の上面から下面に到達するグレイン境界
7が存在する確率は極めて小さい。またポリシリコンの
層数を増す程その確率は一層小さくなる。That is, in two layers of polysilicon, there is always a grain boundary 7 that passes through it. However, the probability that the grain boundary 73 of the polysilicon 53, which is not shown in FIG. The probability of its existence is extremely small. Moreover, as the number of polysilicon layers increases, this probability becomes even smaller.
また、第9図のように、イオン注入の不純物9を透過さ
せやすいグレイン12がゲート5の上面から下面までつ
ながる確率も極めて低い。そのためイオン注入の不純物
9かチャネル領域6に到達することはほとんとなく、従
って不゛純物領域10の形成を排除し、MOS)ランジ
スタの電気特性を変化させることもない。Further, as shown in FIG. 9, the probability that the grains 12 that easily transmit the ion-implanted impurities 9 are connected from the upper surface to the lower surface of the gate 5 is extremely low. Therefore, the ion-implanted impurity 9 hardly ever reaches the channel region 6, thus eliminating the formation of the impurity region 10 and not changing the electrical characteristics of the MOS transistor.
なお、上記実施例では多層構造の全てをポリシリコンと
したが、ポリシリコン52の代わりに高融点シリサイド
のような異種材料を用いてもよい。In the above embodiment, the entire multilayer structure is made of polysilicon, but instead of polysilicon 52, a different material such as high melting point silicide may be used.
高融点シリサイドとしては例えばMo5iWS1などが
用いられる。この場合には高融点シリサイドの電気抵抗
がポリシリコンよりも低いため、ゲート5の抵抗値を下
げてデバイスの高速化、低消費電力化が達成できる。ま
たポリシリコン5153か高融点シリサイドを挟んでい
るので、従来のポリシリコンゲートに対してコンタクト
抵抗か変化する等の製造プロセス上の問題も生じない。For example, Mo5iWS1 is used as the high melting point silicide. In this case, since the electrical resistance of high melting point silicide is lower than that of polysilicon, the resistance value of the gate 5 can be lowered to achieve higher speed and lower power consumption of the device. Furthermore, since polysilicon 5153 or high melting point silicide is sandwiched, problems in the manufacturing process such as changes in contact resistance with respect to conventional polysilicon gates do not occur.
更に、第2図に示すようにポリシリコン51゜52.5
3と高融点シリサイド81,82.83を交互に多層と
した構造としてもよい。高融点シリサイドを用いること
で抵抗値を下げつつ層数を多くしてポリシリコン51,
52,53.54のグレイン境界71,72,73.7
4及び高融点シリサイド81,82.83の図示しない
グレイン境界がゲート5の上面から下面に到達する確率
をより一層小さくし、不純物領域10の形成を排除する
ことかできる。Furthermore, as shown in FIG. 2, polysilicon 51°52.5
3 and high melting point silicides 81, 82, and 83 may be alternately multilayered. Polysilicon 51, which increases the number of layers while lowering the resistance value by using high melting point silicide,
52, 53.54 grain boundaries 71, 72, 73.7
The probability that grain boundaries (not shown) of the high-melting point silicides 81, 82, and 83 reach the bottom surface of the gate 5 from the top surface can be further reduced, and the formation of the impurity region 10 can be eliminated.
以上のようにこの発明によれば、MOSトランジスタの
ゲートを3層以上の多層構造としたので、グレイン境界
がゲート上面から下面に到達する確率が極めて低く、ま
た、不純物を透過させやすいグレインかゲート上面から
下面につながる確率も極めて低く、ソース、ドレイン形
成時のイオン注入によってチャネル領域内に不純物領域
が形成されることを防ぎ、電気特性の安定したMOS)
ランジスタが得られる効果がある。As described above, according to the present invention, since the gate of the MOS transistor has a multilayer structure of three or more layers, the probability that the grain boundary will reach the bottom surface from the top surface of the gate is extremely low, and the grain boundary that allows impurities to easily pass through the gate The probability of connection from the top surface to the bottom surface is extremely low, and the formation of an impurity region in the channel region due to ion implantation during source and drain formation is prevented, resulting in a MOS with stable electrical characteristics.
This has the effect of a transistor.
第1図はこの発明の一実施例によるMOS)ランジスタ
の断面側面図、第2図は他の実施例によるMOSトラン
ジスタの断面側面図、第3図はこの発明の一実施例によ
るゲートの平面図、第4図は従来のMOS)ランジスタ
の断面側面図、第5図乃至第7図は従来技術の問題点を
示す断面側面図、第8図は従来技術の問題点を示すゲー
トの平面図、第9図はこの発明の一実施例によるMOS
トランジスタの断面側面図である。
図において、5はゲート、51,52,53゜54はポ
リシリコン、81.82.83は高融点シリサイドであ
る。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
第
図
81.82.83 高融点シリサイド
第
図
第
図
第
図
第
図
ソ
第
図
第
図FIG. 1 is a cross-sectional side view of a MOS transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional side view of a MOS transistor according to another embodiment, and FIG. 3 is a plan view of a gate according to an embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a cross-sectional side view of a conventional MOS) transistor, FIGS. 5 to 7 are cross-sectional side views showing problems of the conventional technology, and FIG. 8 is a plan view of a gate showing problems of the conventional technology. FIG. 9 shows a MOS according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional side view of a transistor. In the figure, 5 is a gate, 51, 52, 53, 54 are polysilicon, and 81, 82, 83 are high melting point silicides. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Figure 81.82.83 High melting point silicide
Claims (1)
Sトランジスタ。(1) MO with a gate consisting of a multilayer structure of three or more layers
S transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26547090A JPH04142081A (en) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | Mos transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26547090A JPH04142081A (en) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | Mos transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04142081A true JPH04142081A (en) | 1992-05-15 |
Family
ID=17417619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26547090A Pending JPH04142081A (en) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | Mos transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04142081A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07283411A (en) * | 1993-11-16 | 1995-10-27 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Formation of gate electrode of semiconductor element |
US6043142A (en) * | 1992-12-25 | 2000-03-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor apparatus having conductive thin films and manufacturing apparatus therefor |
-
1990
- 1990-10-02 JP JP26547090A patent/JPH04142081A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6043142A (en) * | 1992-12-25 | 2000-03-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor apparatus having conductive thin films and manufacturing apparatus therefor |
US6468845B1 (en) | 1992-12-25 | 2002-10-22 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor apparatus having conductive thin films and manufacturing apparatus therefor |
US7091520B2 (en) | 1992-12-25 | 2006-08-15 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacturing semiconductor device having conductive thin films |
US7442593B2 (en) | 1992-12-25 | 2008-10-28 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacturing semiconductor device having conductive thin films |
JPH07283411A (en) * | 1993-11-16 | 1995-10-27 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Formation of gate electrode of semiconductor element |
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