JPH04245480A - Mos type semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Mos type semiconductor device and manufacture thereof

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JPH04245480A
JPH04245480A JP2772991A JP2772991A JPH04245480A JP H04245480 A JPH04245480 A JP H04245480A JP 2772991 A JP2772991 A JP 2772991A JP 2772991 A JP2772991 A JP 2772991A JP H04245480 A JPH04245480 A JP H04245480A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
conductivity type
source region
region
drain region
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JP2772991A
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Inventor
Hiroshi Goto
広志 後藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase the transconductance gm value of the title MOS type semiconductor device while providing the element structure having enhanced hot electron resistance on the drain side in relation to the channel MOS semiconductor device and manufacture thereof. CONSTITUTION:The title MOS type semiconductor device is composed of a one conductivity type semiconductor substrate 1, a source region 10 formed by depositing an inverse conductivity type semiconducty type semiconductor layer to that of said semiconductor substrate 1 as if buried in a recess formed by anisotropically etching away the substrate 1, a drain region 11 formed by depositing said inverse conductivity type semiconductor layer up to the position higher than the channel surface of said semiconductor substrate and a gate electrode 7 formed between said source region 10 and said drain region 11 through the intermediary of an insulating film.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、MOS型半導体装置、
特に、チャネル長の短いいわゆるショートチャネルMO
Sトランジスタとその製造方法に関するものである。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a MOS type semiconductor device,
In particular, so-called short channel MO with short channel length
The present invention relates to an S transistor and its manufacturing method.

【0002】0002

【従来の技術】近年、微細加工技術の進歩にともない、
MOSトランジスタのゲート長はサブミクロンから、0
.3μm以下におよぶディープサブミクロンに達しつつ
あり、研究レベルでは0.1μm以下の装置の試作例も
報告されている。
[Prior art] In recent years, with the advancement of microfabrication technology,
The gate length of MOS transistors ranges from submicron to 0.
.. It is reaching the deep submicron level of 3 μm or less, and prototypes of devices with a diameter of 0.1 μm or less have been reported at the research level.

【0003】このような装置では、装置の活性領域であ
るチャネルの寸法が素子中におけるキャリアの平均自由
行程に近い値となるため、ソース領域から高速で放出さ
れるキャリアの輸送状態がミクロ的に非定常となり、エ
ネルギーと運動量の緩和時間が一致しないため、キャリ
アがエネルギー値から期待される速度よりも高速で走行
する、いわゆる、速度オーバーシュートや、キャリアが
相互間の衝突を伴うことなくソース領域からドレイン領
域に走行するバリスティック輸送といった効果が現れて
くる。その結果、従来知られているスケーリング則(比
例縮小則)から予測される以上にトランスコンダクタン
ス(gm)が上昇するといった好ましい効果がもたらさ
れる。
In such a device, the dimensions of the channel, which is the active region of the device, are close to the mean free path of carriers in the device, so the transport state of carriers emitted at high speed from the source region is microscopically The state becomes unsteady, and the relaxation times of energy and momentum do not match, resulting in so-called velocity overshoot, in which carriers travel faster than expected from the energy value, and carriers reach the source region without colliding with each other. Effects such as ballistic transport that travels from the to the drain region appear. As a result, a favorable effect is brought about in that the transconductance (gm) increases more than predicted from the conventionally known scaling law (proportional reduction law).

【0004】図3は、従来のショートチャネルMOSト
ランジスタの構成説明図である。この図において、31
はp− 型シリコン基板、32はフィールド酸化膜、3
3はゲート絶縁膜、34はポリシリコン層、35はシリ
サイド層、36はゲート電極、37は酸化膜、38はn
+ 型ソース領域、39はn+ 型ドレイン領域、40
はサイドウォール、41はソース電極、42はドレイン
電極である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of a conventional short channel MOS transistor. In this figure, 31
3 is a p-type silicon substrate, 32 is a field oxide film, and 3 is a p-type silicon substrate.
3 is a gate insulating film, 34 is a polysilicon layer, 35 is a silicide layer, 36 is a gate electrode, 37 is an oxide film, 38 is an n
+ type source region, 39 is n + type drain region, 40
41 is a side wall, 41 is a source electrode, and 42 is a drain electrode.

【0005】このMOSトランジスタは、p− 型シリ
コン基板31の素子形成領域の周囲にフィールド酸化膜
32を形成し、上面にゲート絶縁膜33を形成し、その
上にポリシリコン層34、シリサイド層35と、酸化膜
37を形成し、これらの層ないし膜34、35、37の
ゲート領域以外の部分をエッチング除去し、残存したポ
リシリコン層34とシリサイド層35によってゲート電
極36を形成した後、n型不純物をイオン注入してn+
 型ソース領域38とn+ 型ドレイン領域39を形成
し、ゲート電極36の周囲にサイドウォール40を形成
した後に、n+ 型ソース領域38とn+ 型ドレイン
領域39に、それぞれソース電極41とドレイン電極4
2を形成することによって製造される。
This MOS transistor has a field oxide film 32 formed around the element formation region of a p-type silicon substrate 31, a gate insulating film 33 formed on the upper surface, and a polysilicon layer 34 and a silicide layer 35 formed thereon. After forming an oxide film 37, etching away the portions of these layers or films 34, 35, and 37 other than the gate region, and forming a gate electrode 36 using the remaining polysilicon layer 34 and silicide layer 35, type impurity is ion-implanted to form n+
After forming a type source region 38 and an n+ type drain region 39 and forming a sidewall 40 around the gate electrode 36, a source electrode 41 and a drain electrode 4 are formed in the n+ type source region 38 and the n+ type drain region 39, respectively.
2.

【0006】上記のように、従来のディープサブミクロ
ンMOSトランジスタにおいては、ソース領域38、ド
レイン領域39ともに、不純物のイオン注入法によって
形成されており、ソース領域とチャネルの境界の電位傾
度を大きくして、キャリアの非定常輸送を促進するため
、ソース領域の不純物プロファイルをできるだけ急峻に
することが検討されていた。例えば、上記のディープサ
ブミクロンMOSトランジスタの製造工程において、ソ
ース領域に注入した不純物が熱拡散するのを抑制するた
め、nチャネル型MOSの場合であれば不純物として拡
散係数が小さい重い元素であるアンチモンを用いたり、
不純物を注入した後に必要なアニールとしてRTA(R
apid  Thermal  Anneal)を用い
ることによって不純物の熱拡散を最小限度に抑える工夫
が施されていた。
As described above, in the conventional deep submicron MOS transistor, both the source region 38 and the drain region 39 are formed by impurity ion implantation, which increases the potential gradient at the boundary between the source region and the channel. Therefore, in order to promote unsteady transport of carriers, it has been considered to make the impurity profile of the source region as steep as possible. For example, in the manufacturing process of the above-mentioned deep submicron MOS transistor, in order to suppress thermal diffusion of the impurity implanted into the source region, in the case of an n-channel MOS, the impurity is antimony, which is a heavy element with a small diffusion coefficient. or use
RTA (R
An attempt was made to minimize thermal diffusion of impurities by using a rapid thermal annealing method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基本的
にソース領域をイオン注入法によって形成している以上
、前記のような工夫を施しても、急峻な不純物プロファ
イルを得ることには限界があった。一方、ドレイン側に
ついては、電源電圧をさほど下げないで動作させる場合
、この領域に電界集中が生じると、インパクトイオン化
によって、いわゆるホットキャリア効果を生じるから、
この現象を抑制するために、電界の集中を緩和するため
の何らかの工夫が必要である。したがって、従来の製造
方法によっては、ディープサブミクロンゲート長のMO
S型トランジスタの利点を最大限度に活かすことはでき
なかった。本発明は、以上の点に鑑み、ディープサブミ
クロンゲート長のMOS型トランジスタのトランスコン
ダクタンスgmをより高い値にするとともに、ドレイン
側のホットキャリア耐性をも向上させた素子構造を提供
することを目的とする。
[Problem to be Solved by the Invention] However, since the source region is basically formed by ion implantation, there is a limit to obtaining a steep impurity profile even with the above-mentioned measures. . On the other hand, regarding the drain side, when operating without lowering the power supply voltage too much, if electric field concentration occurs in this region, a so-called hot carrier effect will occur due to impact ionization.
In order to suppress this phenomenon, some kind of device is required to alleviate the concentration of the electric field. Therefore, depending on the conventional manufacturing method, MO
It was not possible to take full advantage of the advantages of the S-type transistor. In view of the above points, it is an object of the present invention to provide an element structure in which the transconductance gm of a MOS transistor with a deep submicron gate length is increased to a higher value, and the hot carrier resistance on the drain side is also improved. shall be.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるMOS型
半導体装置においては、一導電型の半導体基板と、該半
導体基板を異方的にエッチング除去した窪みを埋め込む
ように該半導体基板とは逆導電型の半導体層を成長して
形成したソース領域と、該半導体基板のチャネル面より
も高い位置まで該半導体基板とは逆導電型の半導体層を
成長して形成したドレイン領域と、該ソース領域と該ド
レイン領域の間に絶縁膜を介して形成したゲート電極と
を備える構成を採用した。
[Means for Solving the Problems] A MOS type semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate of one conductivity type, and a semiconductor substrate that is opposite to the semiconductor substrate so as to fill a recess formed by anisotropically etching away the semiconductor substrate. A source region formed by growing a semiconductor layer of a conductivity type, a drain region formed by growing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate to a position higher than the channel surface of the semiconductor substrate, and the source region. and a gate electrode formed with an insulating film interposed between the drain region and the drain region.

【0009】また、本発明にかかるMOS型半導体装置
の製造方法においては、一導電型の半導体基板上に形成
されたゲート電極をマスクとして少なくともソース領域
に相当する部分の該半導体基板を異方的にエッチング除
去する工程と、その工程によって除去された窪みを埋め
込むと同時にドレイン領域に相当する部分にチャネル面
よりも高い位置まで該半導体基板とは逆導電型の半導体
層を成長する工程と、該工程によってソース領域に相当
する部分に成長した半導体層にソース電極を形成し、ド
レイン領域に相当する部分に成長した半導体層にドレイ
ン電極を形成する工程を採用した。
Further, in the method for manufacturing a MOS type semiconductor device according to the present invention, at least a portion of the semiconductor substrate corresponding to a source region is anisotropically formed using a gate electrode formed on a semiconductor substrate of one conductivity type as a mask. a step of etching away the semiconductor substrate; and a step of filling the recess removed by the step and simultaneously growing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate in a portion corresponding to the drain region to a position higher than the channel surface. A process was adopted in which a source electrode was formed in a semiconductor layer grown in a portion corresponding to a source region, and a drain electrode was formed in a semiconductor layer grown in a portion corresponding to a drain region.

【0010】0010

【作用】本発明においては、ソース領域を、異方的にエ
ッチング除去した、壁面が垂直な窪み内に、低温の気相
成長法により半導体層を成長することによって形成する
ため、本質的にソース領域端がチャネルに対してほぼ垂
直にかつ階段接合状に形成できるため、キャリアの注入
が効率的になり速度オーバーシュートに代表される非定
常輸送を起こしやすくすることができる。その結果、従
来のイオン注入法によって形成していた装置に比べgm
はより大きな値となる。また、ドレイン領域はチャネル
領域の平面よりも高い位置へ嵩あげされたいわゆるスタ
ック型ドレイン構造となるので、ゲート電極の下に高不
純物濃度領域が形成されず、したがって、ドレイン近傍
の電界集中が避けられ、ホットキァリアの発生が抑制さ
れる。
[Operation] In the present invention, the source region is formed by growing a semiconductor layer by low-temperature vapor phase growth in a recess with vertical walls that has been removed by anisotropic etching. Since the end of the region can be formed almost perpendicularly to the channel and in the form of a stepped junction, carrier injection can be made efficient and unsteady transport typified by velocity overshoot can easily occur. As a result, compared to devices formed by conventional ion implantation, the gm
has a larger value. In addition, since the drain region has a so-called stacked drain structure in which it is raised to a higher level than the plane of the channel region, a high impurity concentration region is not formed under the gate electrode, and therefore, electric field concentration near the drain is avoided. This suppresses the generation of hot carriers.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 (第1実施例)(MOS型半導体装置)図1は、本発明
の実施例であるMOS型半導体装置の断面図である。こ
の図において、1はp− 型シリコン基板、2はフィー
ルド酸化膜、3はゲート酸化膜、4はn+ 型ポリシリ
コン層、5はWあるいはTiシリサイド層、6は酸化膜
、7はゲート電極、8は保護膜、10はn+ 型ソース
領域、11はn+ 型ドレイン領域、12はサイドウォ
ール、13、14はシリサイド層である。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained based on the drawings. (First Example) (MOS Type Semiconductor Device) FIG. 1 is a sectional view of a MOS type semiconductor device which is an example of the present invention. In this figure, 1 is a p- type silicon substrate, 2 is a field oxide film, 3 is a gate oxide film, 4 is an n+ type polysilicon layer, 5 is a W or Ti silicide layer, 6 is an oxide film, 7 is a gate electrode, 8 is a protective film, 10 is an n+ type source region, 11 is an n+ type drain region, 12 is a side wall, and 13 and 14 are silicide layers.

【0012】この装置は、p− 型シリコン基板1の素
子形成領域の周囲に形成されたアイソレーション用フィ
ールド酸化膜2と、そのフィールド酸化膜2内の領域に
、ゲート酸化膜3を介して、n+ ポリシリコン層4お
よび必要に応じてさらにその上に形成されたWあるいは
Tiシリサイド層5からなるゲート電極7と、少なくと
もソース領域のシリコン基板1を異方的にエッチング除
去した深さ50〜100nm程度の窪みを充填するよう
に形成された単結晶または多結晶のn+ 型ソース領域
10と、シリコン基板1の表面より高くなるように形成
された、単結晶または多結晶のn+ 型ドレイン領域1
1を有している。
This device includes an isolation field oxide film 2 formed around an element formation region of a p-type silicon substrate 1, and a region within the field oxide film 2 via a gate oxide film 3. A gate electrode 7 made of an n+ polysilicon layer 4 and a W or Ti silicide layer 5 formed thereon as necessary, and at least the silicon substrate 1 in the source region are anisotropically etched to a depth of 50 to 100 nm. a single-crystal or polycrystalline n+ type source region 10 formed so as to fill a recess of about 100 yen, and a single-crystalline or polycrystalline n+ type drain region 1 formed to be higher than the surface of the silicon substrate 1.
1.

【0013】なお、図示された、酸化膜6、保護膜8は
ゲート電極7を構成するシリサイド層5あるいはポリシ
リコン層4を保護する膜であり、ゲート電極7の側壁の
サイドウォール12は、ソース側のシリサイド層13と
ゲート電極7の間、および、ゲート電極7とドレイン側
のシリサイド層14の間の絶縁を確保するために形成さ
れている。また、ソース電極とドレイン電極のコンタク
ト抵抗を下げるために、ソース領域とドレイン領域の上
にシリサイド層13、14が形成されている。
Note that the illustrated oxide film 6 and protective film 8 are films that protect the silicide layer 5 or polysilicon layer 4 constituting the gate electrode 7, and the sidewalls 12 of the side walls of the gate electrode 7 are It is formed to ensure insulation between the silicide layer 13 on the side and the gate electrode 7 and between the gate electrode 7 and the silicide layer 14 on the drain side. Further, silicide layers 13 and 14 are formed on the source region and the drain region in order to lower the contact resistance between the source electrode and the drain electrode.

【0014】本実施例の装置によると、ソース領域端が
チャネルに対してほぼ垂直で、階段接合状であるためキ
ャリアの注入が効率的になり速度オーバーシュート等の
非定常輸送を有効に起こさせることができる。その結果
、従来のイオン注入によって形成していた装置に比べて
gmを大きな値にすることができる。また、ドレイン領
域はチャネル領域の平面よりも高く嵩あげされたスタッ
ク型構造となるので、ドレイン近傍の電界集中が避けら
れ、ホットキァリアの発生が抑制される。
According to the device of this embodiment, the end of the source region is almost perpendicular to the channel and has a stepped junction shape, so carrier injection is efficient and unsteady transport such as velocity overshoot is effectively caused. be able to. As a result, gm can be made larger than in devices formed by conventional ion implantation. Further, since the drain region has a stacked structure raised higher than the plane of the channel region, concentration of electric field near the drain can be avoided and generation of hot carriers can be suppressed.

【0015】(第2実施例)(MOS型半導体装置の製
造方法)図2は、本発明のMOS型半導体装置の製造方
法の一実施例の製造工程図である。この図において、9
がレジストパターン、10aがソース領域の窪みである
他は、図1において同符号を付して説明したものと同様
である。以下、図2にそって本発明の一実施例の製造工
程をn−chMOSについて説明する。
(Second Embodiment) (Method of Manufacturing a MOS Type Semiconductor Device) FIG. 2 is a manufacturing process diagram of an embodiment of the method of manufacturing a MOS type semiconductor device of the present invention. In this figure, 9
The structure is the same as that described with the same reference numerals in FIG. 1, except that 10a is a resist pattern and 10a is a depression in the source region. Hereinafter, the manufacturing process of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 for an n-chMOS.

【0016】I.(図2(A)参照)まず、p− 型シ
リコン基板1の素子形成領域の周囲に、従来慣用されて
いる工程によって、アイソレーション用フィールド酸化
膜2を形成する。次いで、熱酸化によってゲート酸化膜
3を形成し、その上にCVD法によってn+ 型ポリシ
リコン層4、必要に応じてさらにその上に、Wあるいは
Tiシリサイド層5を形成し、その上にシリコン酸化層
6を成長する。次に、これらの層をリソグラフィー技術
とエッチング技術によって選択的に除去し、n+ 型ポ
リシリコン層4とWあるいはTiシリサイド層5によっ
てゲート電極7を形成する。なお、ゲート長は0.25
〜0.1μmの範囲である。そして、ゲート電極側部を
軽く酸化して保護膜8を形成する。
I. (See FIG. 2A) First, an isolation field oxide film 2 is formed around the element formation region of the p- type silicon substrate 1 by a conventional process. Next, a gate oxide film 3 is formed by thermal oxidation, an n+ type polysilicon layer 4 is formed thereon by CVD, a W or Ti silicide layer 5 is formed thereon as needed, and silicon oxide is formed on top of the n+ type polysilicon layer 4. Grow layer 6. Next, these layers are selectively removed by lithography and etching techniques, and a gate electrode 7 is formed from the n+ type polysilicon layer 4 and the W or Ti silicide layer 5. In addition, the gate length is 0.25
It is in the range of ~0.1 μm. Then, the side portions of the gate electrode are lightly oxidized to form a protective film 8.

【0017】II. (図2(B)参照)その後、ドレ
イン電極領域の酸化膜3をレジストをマスクとして選択
的に除去する。続いて、別のレジストパターン9を用い
てドレイン領域をカバーし、ソース領域を露出した後、
該レジストパターン9と、ゲート電極7あるいはその周
囲の絶縁膜6、8と、フィールド酸化膜2をマスクとし
て、少なくともソース領域のシリコン基板をCF4 +
H2 を用いた異方性エッチングにより除去して窪み1
0aを形成する。このとき除去するシリコン基板1の深
さは、50〜100nm程度である。
II. (See FIG. 2B) Thereafter, the oxide film 3 in the drain electrode region is selectively removed using a resist as a mask. Subsequently, another resist pattern 9 is used to cover the drain region and expose the source region.
Using the resist pattern 9, the gate electrode 7 or its surrounding insulating films 6 and 8, and the field oxide film 2 as masks, the silicon substrate at least in the source region is exposed to CF4+.
Recess 1 was removed by anisotropic etching using H2.
Form 0a. The depth of the silicon substrate 1 to be removed at this time is approximately 50 to 100 nm.

【0018】III.(図2(C)参照)レジストパタ
ーン9を除去した後、前工程においてエッチングされた
ソース領域の窪み10aを充填すると同時にドレイン領
域上にシリコン基板1の表面より高くなるように、n型
にドープしたシリコン層10、11を低温CVD法によ
り選択的に成長する。このとき成長するシリコンは多結
晶でも、単結晶でもよいが、n型の不純物が成長時にチ
ャネル領域にオートドープしないようにCVD成長はで
きるだけ低温で行うことが好ましい。このようなCVD
成長は、例えば、Si2 H6 を用いて、10−3T
orr、望ましくは10−8Torr程度の超低圧、6
00〜800℃程度の低温の工程や、UV照射を利用し
た光反応CVD等の技術により達成される。この工程に
おいては、上記のように、n型にドープしたシリコン層
を、ソース領域およびドレイン領域内に選択的に成長さ
せても良いし、全面に成長した後、ソース領域、ドレイ
ン領域、および必要に応じて、その引き出し電極以外を
エッチング除去するような工程をとってもよい。
III. (See FIG. 2(C)) After removing the resist pattern 9, the recess 10a of the source region etched in the previous step is filled, and at the same time, n-type doping is applied onto the drain region so as to be higher than the surface of the silicon substrate 1. The silicon layers 10 and 11 thus formed are selectively grown by low-temperature CVD. The silicon grown at this time may be polycrystalline or single crystalline, but CVD growth is preferably performed at as low a temperature as possible so that n-type impurities do not auto-dope into the channel region during growth. This kind of CVD
The growth is carried out using, for example, Si2H6 at 10-3T.
orr, preferably an ultra-low pressure of about 10-8 Torr, 6
This can be achieved by a low-temperature process of about 00 to 800°C or a photoreaction CVD technique using UV irradiation. In this step, as described above, the n-type doped silicon layer may be selectively grown in the source region and the drain region, or it may be grown over the entire surface and then the n-type doped silicon layer may be grown in the source region, the drain region, and the Depending on the situation, a step may be taken to remove parts other than the extraction electrode by etching.

【0019】IV.(図2(D)参照)最後に、必要に
応じて、後に形成するソース側シリサイド層13とゲー
ト電極7の間、および、ゲート電極7とドレイン側シリ
サイド層14の間の絶縁を確保するために、例えば、上
面全体にCVD法によってSiO2 膜を形成し、異方
性エッチングする等の、サイドウォール形成技術により
、ゲート電極7の側壁にサイドウォール12を形成し、
その後、ソース電極とドレインのコンタクト抵抗を下げ
るために、ソース領域10とドレイン領域11の上にシ
リサイド層13、14を形成する。なお、このサイドウ
ォール14、15は、装置の構造、製造方法によっては
必要でない場合もある。
IV. (See FIG. 2(D)) Finally, if necessary, to ensure insulation between the source-side silicide layer 13 and the gate electrode 7 and between the gate electrode 7 and the drain-side silicide layer 14, which will be formed later. For example, a sidewall 12 is formed on the sidewall of the gate electrode 7 by a sidewall forming technique such as forming a SiO2 film on the entire upper surface by CVD and anisotropic etching.
Thereafter, silicide layers 13 and 14 are formed on the source region 10 and drain region 11 in order to lower the contact resistance between the source electrode and the drain. Note that the sidewalls 14 and 15 may not be necessary depending on the structure of the device and the manufacturing method.

【0020】本実施例のMOS型半導体装置の製造方法
によると、チャネルに対してほぼ垂直で階段接合状の不
純物プロファイルをもつソース構造と、チャネル領域の
平面よりも高い位置へ嵩あげされたスタック型ドレイン
構造が一度の結晶成長によって実現でき、その結果、ソ
ース領域におけるキャリアの注入が効率的になって速度
オーバーシュート等の非定常輸送が生じやすくなって、
gmを大きな値にすることができ、また、ドレイン電極
近傍の電界集中を避けることができ、ホットキァリアの
発生が抑制される。以上の実施例においては、n−ch
MOSトランジスタの例を用いて説明したが、p−ch
MOSトランジスタであっても同様の工程を逆導電型の
半導体に適用すれば実現できることはいうまでもない。
According to the method of manufacturing a MOS type semiconductor device of this embodiment, a source structure having an impurity profile almost perpendicular to the channel and in the form of a stepped junction, and a stack raised to a higher position than the plane of the channel region. A type-drain structure can be realized by one-time crystal growth, and as a result, carrier injection in the source region becomes efficient, making unsteady transport such as velocity overshoot more likely to occur.
gm can be made to a large value, electric field concentration near the drain electrode can be avoided, and the generation of hot carriers can be suppressed. In the above embodiment, n-ch
Although the explanation was given using the example of a MOS transistor, p-ch
It goes without saying that even a MOS transistor can be realized by applying a similar process to a semiconductor of the opposite conductivity type.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば異
方性エッチングと低温気相成長を用いることによって、
不純物濃度が急峻でかつチャネルに対し、垂直なソース
領域を形成することができ、従来のイオン注入法を用い
てソース電極を形成していたMOS半導体装置に比べ、
はるかに高いトランスコンダクタンスgmが得られる上
、ドレイン電極においてはスタック型構造になっている
ために電界集中を避けることが可能となり、ホットキャ
リア耐性の優れたMOSトランジスタが実現できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, by using anisotropic etching and low temperature vapor phase growth,
It is possible to form a source region with steep impurity concentration and perpendicular to the channel, compared to MOS semiconductor devices in which source electrodes are formed using conventional ion implantation methods.
In addition to obtaining a much higher transconductance gm, since the drain electrode has a stacked structure, it is possible to avoid electric field concentration, and a MOS transistor with excellent hot carrier resistance can be realized.

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

【図1】本発明の実施例であるMOS型半導体装置の断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a MOS type semiconductor device that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明のMOS型半導体装置の製造方法の一実
施例の製造工程図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of an embodiment of the method for manufacturing a MOS type semiconductor device of the present invention.

【図3】従来のショートチャネルMOSトランジスタの
構成説明図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a conventional short channel MOS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  p− 型シリコン基板 2  フィールド酸化膜 3  ゲート酸化膜 4  n+ 型ポリシリコン層 5  WあるいはTiシリサイド層 6  酸化膜 7  ゲート電極 8  保護膜 9  レジストパターン 10  n+ 型ソース領域 11  n+ 型ドレイン領域 12  サイドウォール 13  シリサイド層 14  シリサイド層 1 P-type silicon substrate 2 Field oxide film 3 Gate oxide film 4 N+ type polysilicon layer 5 W or Ti silicide layer 6 Oxide film 7 Gate electrode 8 Protective film 9 Resist pattern 10 n+ type source region 11 n+ type drain region 12 Sidewall 13 Silicide layer 14 Silicide layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一導電型の半導体基板と、該半導体基板を
異方的にエッチング除去した窪みを埋め込むように該半
導体基板とは逆導電型の半導体層を成長して形成したソ
ース領域と、該半導体基板のチャネル面よりも高い位置
まで該半導体基板とは逆導電型の半導体層を成長して形
成したドレイン領域と、該ソース領域と該ドレイン領域
の間に絶縁膜を介して形成したゲート電極とから構成さ
れたことを特徴とするMOS型半導体装置。
1. A source region formed by growing a semiconductor substrate of one conductivity type and a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate so as to fill a recess formed by anisotropically etching away the semiconductor substrate; A drain region formed by growing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate to a position higher than the channel surface of the semiconductor substrate, and a gate formed between the source region and the drain region with an insulating film interposed therebetween. A MOS type semiconductor device comprising an electrode.
【請求項2】一導電型の半導体基板上に成長した該半導
体基板とは逆導電型の半導体層が、ソース領域あるいは
ドレイン領域の周囲に存在する絶縁膜上に連続的に延在
してソース領域あるいはドレイン領域の引出し配線を構
成していることを特徴とする請求項1記載のMOS型半
導体装置。
2. A semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate grown on a semiconductor substrate of one conductivity type extends continuously on an insulating film existing around a source region or a drain region. 2. The MOS type semiconductor device according to claim 1, wherein the MOS type semiconductor device constitutes a lead wiring of a region or a drain region.
【請求項3】一導電型の半導体基板上に形成されたゲー
ト電極をマスクとして少なくともソース領域に相当する
部分の該半導体基板を異方的にエッチング除去する工程
と、その工程によって除去された窪みを埋め込むと同時
にドレイン領域に相当する部分にチャネル面よりも高い
位置まで該半導体基板とは逆導電型の半導体層を成長す
る工程と、該工程によってソース領域に相当する部分に
成長した半導体層にソース電極を形成し、ドレイン領域
に相当する部分に成長した半導体層にドレイン電極を形
成する工程を含むことを特徴とするMOS型半導体装置
の製造方法。
3. A step of anisotropically etching away at least a portion of the semiconductor substrate corresponding to a source region using a gate electrode formed on a semiconductor substrate of one conductivity type as a mask, and a depression removed by the step. At the same time, a step of growing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate to a position higher than the channel surface in a portion corresponding to a drain region, and a step of growing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate in a portion corresponding to a source region by this step. A method for manufacturing a MOS type semiconductor device, comprising the steps of forming a source electrode and forming a drain electrode on a semiconductor layer grown in a portion corresponding to a drain region.
【請求項4】一導電型の半導体基板上に、該半導体基板
とは逆導電型の半導体層を成長する時に、不純物のアウ
トディフュージョンが起こらない程度に充分低温のエピ
タキシャル成長を用いることを特徴とする請求項3記載
のMOS型半導体装置の製造方法。
4. When growing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on a semiconductor substrate of one conductivity type, epitaxial growth is performed at a temperature sufficiently low to prevent impurity out-diffusion. A method for manufacturing a MOS type semiconductor device according to claim 3.
【請求項5】一導電型の半導体基板上に該半導体基板と
は逆導電型の半導体層を成長する時に、ソース領域およ
びドレイン領域の周囲に存在する絶縁膜上にも該半導体
層を連続的に成長し、絶縁膜上に形成された半導体層に
よってソース領域あるいはドレイン領域の引き出し配線
を形成することを特徴とする請求項3記載のMOS型半
導体装置の製造方法。
5. When growing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on a semiconductor substrate of one conductivity type, the semiconductor layer is also continuously grown on the insulating film existing around the source region and the drain region. 4. The method of manufacturing a MOS type semiconductor device according to claim 3, wherein a lead wiring for a source region or a drain region is formed by a semiconductor layer grown on the insulating film.
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