JPH0456360A - Metal-insulator semiconductor field-effect transistor - Google Patents

Metal-insulator semiconductor field-effect transistor

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JPH0456360A
JPH0456360A JP16756390A JP16756390A JPH0456360A JP H0456360 A JPH0456360 A JP H0456360A JP 16756390 A JP16756390 A JP 16756390A JP 16756390 A JP16756390 A JP 16756390A JP H0456360 A JPH0456360 A JP H0456360A
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gate electrode
effect transistor
field effect
film
type
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Takehide Shirato
猛英 白土
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase a speed and achieve high integration by forming a buried metallic or metallic silicide film in a semiconductor substrate just under a gate electrode and forming opposite-conductivity-type high-concentration impurity source and drain regions at both ends of the gate electrode. CONSTITUTION:A gate electrode 8 is made on an n<-> type silicon substrate 1 and p<+> type source and drain regions 3a and 3b are made in self-aligned manner at both ends of the gate electrode 8. A shallow trench 4 is made in the n<-> type silicon substrate 1 just under the gate electrode 8 at equal distances from both ends thereof and filled with a selective chemical gas phase growth tungsten silicide film 5 to form a P channel MIS field effect transistor. Therefore, the ON resistance of the channel is decreased and a speed is increased by forming the trench filling metallic or metallic silicide film 5 forming a Schottky barrier. The depletion layer of the p<+> type drain region 3b spreads little and high integration is achieved by shortening the gate.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要コ n−型半導体基板上にゲート酸化膜を介してゲート電極
が設けられ、ゲート電極の両端にはp+型ソースドレイ
ン領域が設けられ、ゲート電極の両端より等圧MMれた
ゲート電極直下部のn−型半導体基板にトレンチが設け
られ、このトレンチが金属膜又は金属シリサイド膜によ
り埋め込まれた構造を有するPチャネルのMIS電界効
果トランジスタが形成されているため、チャネル領域の
一部に半導体基板との間にショットキーバリアを形成す
る金属膜又は金属シリサイド膜を形成できることにより
、伝達コンダクタンスを増大できることによる高速化を
、チャネル領域の一部に形成した金属膜又は金属シリサ
イド膜により、トレイン領域の空乏層の広がりを抑える
ことができ、パンチスルー耐圧を上げることができるた
め、ゲート長を微細化できることによる高集積化を可能
としたMIS電界効果トランジスタ9 [産業上の利用分野] 本発明はMIS型半導体装置に係り、特に移動度が小さ
く、伝達コンダクタンスの向上が難しいPチャネルのM
IS電界効果トランジスタの高速化に関する9 従来、PチャネルのMIS電界効果トランジスタの高速
化に関しては、ゲート電極の両端にセルファラインに高
濃度のソースドレイン領域を設ける慣例的なMIS電界
効果トランジスタを形成し、ゲート長を微細化すること
により、即ちチャネル長を短くすることにより伝達コン
ダクタンスの向上をはかってきたが、現状ではソースド
レイン領域を形成するイオン種には拡散係数が大きい硼
素しかないので、ソースドレイン領域が深く形成され、
したがってゲート電極下の横方向拡散が大きく、容易に
パンチスルー現象を生じるため、これ以上のゲート長の
微細化が難しくなってきており、高速化への妨げになる
という問題が題著になってきている。そこで、伝達コン
ダクタンスの向上が可能で、又、よりゲート長の微細化
も可能な高速且つ高集積なPチャネルのMIS電界効果
トランジスタを形成できる手段が要望されている。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A gate electrode is provided on an n-type semiconductor substrate via a gate oxide film, p+ type source/drain regions are provided at both ends of the gate electrode, and p+ type source/drain regions are provided on both ends of the gate electrode. A P-channel MIS field effect transistor is formed in which a trench is provided in the n-type semiconductor substrate directly below the gate electrode, and the trench is buried with a metal film or metal silicide film. By forming a metal film or metal silicide film that forms a Schottky barrier between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate in a part of the channel region, the transfer conductance can be increased, thereby increasing the speed. The metal silicide film can suppress the spread of the depletion layer in the train region and increase the punch-through breakdown voltage, making it possible to miniaturize the gate length and achieve high integration. Field of Application] The present invention relates to MIS type semiconductor devices, and in particular to P-channel M, which has low mobility and is difficult to improve transfer conductance.
9 Regarding increasing the speed of IS field effect transistors Conventionally, in order to increase the speed of P-channel MIS field effect transistors, conventional MIS field effect transistors were formed in which highly doped source/drain regions were provided in self-alignment lines at both ends of the gate electrode. The transfer conductance has been improved by miniaturizing the gate length, that is, by shortening the channel length, but currently the only ion species that forms the source and drain regions is boron, which has a large diffusion coefficient. The drain region is formed deeply,
Therefore, the lateral diffusion under the gate electrode is large and punch-through phenomenon easily occurs, which makes it difficult to further reduce the gate length, and this problem has become a major problem in the literature. ing. Therefore, there is a need for a means for forming a high-speed, highly integrated P-channel MIS field effect transistor that can improve the transfer conductance and further miniaturize the gate length.

[従来の技術] 第5図は従来のMIS電界効果トランジスタの模式側断
面図で、51はn−型シリコン(Si)基板、52はn
型チャネルストッパー領域、53はp十型ソーストレイ
ン領域、54はフィールド酸化膜、55はゲート酸化膜
、56はゲート電極、57は不純物ブロック用酸化膜、
58は燐珪酸ガラス(PSG)膜、59はA1配線を示
している。
[Prior Art] FIG. 5 is a schematic side sectional view of a conventional MIS field effect transistor, in which 51 is an n-type silicon (Si) substrate, 52 is an n-type silicon (Si) substrate, and 52 is an n-type silicon (Si) substrate.
53 is a p-type channel stopper region, 53 is a p-type source train region, 54 is a field oxide film, 55 is a gate oxide film, 56 is a gate electrode, 57 is an oxide film for impurity blocking,
58 is a phosphosilicate glass (PSG) film, and 59 is an A1 wiring.

同図においては、n−型シリコン(Si)基板51上に
ゲート酸化膜55を介してゲート電極56が設けられ、
ゲート電極56の両端にはp十型ソーストレイン領域5
3が設けられた慣例的な構造のPチャネルのショートチ
ャネルMIS電界効果トランジスタが形成されている。
In the figure, a gate electrode 56 is provided on an n-type silicon (Si) substrate 51 with a gate oxide film 55 interposed therebetween.
A p-type source train region 5 is provided at both ends of the gate electrode 56.
A P-channel short-channel MIS field-effect transistor of conventional structure is formed.

製造上は極めてシンプルで作りやすいが、硼素のイオン
注入により形成された高濃度のソースドレイン領域が深
く形成されているため、ゲート電極下の横方向拡散が大
きく、拡散層の曲率も大きいので、空乏層の広がりが大
きく、容易にパンチスルー現象を生じるため、ゲート長
を微細化できないことから高集積化が難しいこと及びチ
ャネルのオン抵抗が大きく、伝達コンダクタンスの向上
が難しいなめ高速化に難があること等の欠点があった。
Although it is extremely simple and easy to manufacture, the highly concentrated source/drain regions formed by boron ion implantation are formed deep, resulting in large lateral diffusion under the gate electrode and large curvature of the diffusion layer. Since the depletion layer spreads widely and punch-through occurs easily, the gate length cannot be miniaturized, making it difficult to achieve high integration.The on-resistance of the channel is large, making it difficult to improve the transfer conductance and making it difficult to increase speed. There were some drawbacks.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明が解決しようとする問題点は、従来例に示される
ように、従来の慣例的なPチャネルのシジートチャネル
MIS電界効果トランジスタにおいては、高濃度のソー
スドレイン領域を浅く形成できないため、ゲート電極下
の横方向拡散が大きく、容易にパンチスルー現象を生、
しるなめ、ゲート長のさらなる微細化が困難で高集積化
が難しかったこと、ゲート長の微細化が困難なためチャ
ネルのオン抵抗が低減できず、伝達コンダクタンスの向
上が難しいため、より高速化が難しかったことである。
[Problems to be Solved by the Invention] The problems to be solved by the present invention are that, as shown in the conventional examples, in the conventional conventional P-channel sysjeet channel MIS field effect transistor, high concentration Since the source/drain region cannot be formed shallowly, lateral diffusion under the gate electrode is large, easily causing punch-through phenomenon.
In short, it was difficult to further reduce the gate length, making it difficult to achieve high integration.Due to the difficulty of reducing the gate length, it was difficult to reduce the channel on-resistance, and it was difficult to improve the transfer conductance, so it was difficult to achieve higher speeds. That was difficult.

[問題点を解決するための手段1 上記問題点は、一導電型の半導体基板と、前記半導体基
板上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上
に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の両端より
等距離離れた前記ゲート電極直下部の前記半導体基板に
設けられた埋め込み金属膜又は金属シリサイド膜と、前
記ゲート電極の両端に設けられた反対導電型の高濃度不
純物からなるソースドレイン領域とを備えてなる本発明
のMIS電界効果トランジスタによって解決される。
[Means for Solving the Problems 1] The above problem consists of a semiconductor substrate of one conductivity type, a gate insulating film provided on the semiconductor substrate, a gate electrode provided on the gate insulating film, and a semiconductor substrate of one conductivity type. a buried metal film or metal silicide film provided on the semiconductor substrate immediately below the gate electrode equidistant from both ends of the gate electrode; and a source made of a high concentration impurity of an opposite conductivity type provided at both ends of the gate electrode. The problem is solved by the MIS field effect transistor of the present invention, which comprises a drain region.

[作 用コ 即ち本発明の半導体装置においては、n−型半導体基板
上にゲート酸化膜を介してゲート電極が設けられ、ゲー
ト電極の両端にはp十型ソーストレイン領域が設けられ
、ゲート電極の両端より等距離離れたゲート電極直下部
のn−型半導体基板にトレンチが設けられ、このトレン
チが金属膜又は金属シリサイド膜により埋め込まれた構
造を有するPチャネルのMIS電界効果トランジスタが
形成されている。したがって、ゲート電極にセルファラ
インして、チャネル領域の一部に、半導体基板との間に
ショットキーバリアを形成するトレンチ埋め込み金属膜
又は金属シリサイド膜を形成できることにより、チャネ
ルのオン抵抗を低減でき、伝達コンダクタンスを増大で
きることによる高速化を、チャネル領域の一部に設けた
トレンチを埋め込んで形成した金属膜又は金属シリサイ
ド膜により、ドレイン領域の空乏層の広がりを抑えるこ
とができ、ソースドレイン領域間のパンチスルー耐圧を
上げることができるため、ゲート長を微細化できること
による高集積化を可能にすることができる。即ち、極め
て高速且つ高集積な半導体集積回路の形成を可能としな
MIS電界効果トランジスタを得ることができる。
[Function] In other words, in the semiconductor device of the present invention, a gate electrode is provided on an n-type semiconductor substrate via a gate oxide film, p-type source train regions are provided at both ends of the gate electrode, and the gate electrode A P-channel MIS field effect transistor is formed in which a trench is provided in the n-type semiconductor substrate immediately below the gate electrode at an equal distance from both ends of the transistor, and the trench is buried with a metal film or metal silicide film. There is. Therefore, by forming a trench-embedding metal film or metal silicide film in a part of the channel region to form a Schottky barrier between the gate electrode and the semiconductor substrate, the on-resistance of the channel can be reduced. A metal film or metal silicide film formed by burying a trench provided in a part of the channel region can suppress the expansion of the depletion layer in the drain region, and increase the speed by increasing the transfer conductance. Since the punch-through breakdown voltage can be increased, the gate length can be made finer, thereby making it possible to achieve higher integration. In other words, it is possible to obtain a MIS field effect transistor that allows formation of extremely high-speed and highly integrated semiconductor integrated circuits.

[実施例] 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。[Example] The present invention will be specifically explained below with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明のMIS電界効果トランジスタにおける
第1の実施例の模式側断面図、第2図は本発明のMIS
電界効果トランジスタにおける第2の実施例の模式側断
面図、第3図は本発明のMIS電界効果トランジスタに
おける第3の実施例の模式側断面図、第4図(a)〜(
e)は本発明のMIs電界効果トランジスタにおける製
造方法の一実施例の工程断面図である。
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a first embodiment of the MIS field effect transistor of the present invention, and FIG. 2 is a schematic side sectional view of the MIS field effect transistor of the present invention.
FIG. 3 is a schematic side sectional view of a second embodiment of a field effect transistor; FIG. 3 is a schematic side sectional view of a third embodiment of the MIS field effect transistor of the present invention; FIGS.
e) is a process cross-sectional view of an embodiment of the manufacturing method for an MIs field effect transistor of the present invention.

全図を通じ同一対象物は同一番号、同一記号で示す。Identical objects are indicated by the same numbers and symbols throughout the figures.

第1図はn−型シリコン基板を用いた際の本発明のMI
S電界効果トランジスタにおける第1の実施例の模式側
断面図で、1は10  c−程度のn−型シリコン基板
、2は10  c閣 程度のn型チャネルストッパー領
域、3aは10  C1程度のp++ソース領域、3b
は1020cm−3程度のp+型トドレイン領域4は深
さ1〃−程度のトレンチ、5はトレンチ埋め込み金属膜
又は金属シリサイド膜(選択化学気相成長タングステン
シリサイド膜)、6は600n−程度のフィールド酸化
膜、7は18n−程度のゲート酸化膜、8は300 r
um程度のゲート電極、9は351程度の不純物ブロッ
ク用酸化膜、10は6G。
Figure 1 shows the MI of the present invention when using an n-type silicon substrate.
This is a schematic side sectional view of the first embodiment of the S field effect transistor, in which 1 is an n-type silicon substrate of about 10 C-, 2 is an n-type channel stopper region of about 10 C, and 3a is a p++ of about 10 C1. Source area, 3b
is a p+ type drain region 4 of approximately 1020 cm-3 in depth, 5 is a trench-embedding metal film or metal silicide film (selective chemical vapor deposition tungsten silicide film), and 6 is a field oxidation of approximately 600 n- film, 7 is a gate oxide film of about 18n-, 8 is 300 r
A gate electrode of about um, 9 an oxide film for impurity blocking of about 351, and 10 a 6G.

n−程度の燐珪酸ガラス(psc)膜、11は1〃膳程
度のA1配線を示している。
A phosphosilicate glass (PSC) film of about n- thickness, and 11 indicate about one A1 wiring.

同図においては、n−型シリコン基板1上にゲート酸化
M7を介してゲート電極8が設けられ、ゲート電極8の
両端にはゲート電極8にセルファラインにp十型ソース
ドレイン領域(3a、3b)が設けられ、又、ゲート電
極8の両端より等距離離れたゲート電極8直下部のn−
型シリコン基板1には浅いトレンチ4が設けられ、この
トレンチ4が選択化学気相成長タングステンシリサイド
膜5により埋め込まれた構造を有するPチャネルのMI
S電界効果トランジスタが形成されている。したがって
、ゲート電極8にセルファラインして、チャネル領域の
一部に、n−型シリコン基板1との間にショットキーバ
リアを形成するトレンチ埋め込み金属膜又は金属シリサ
イド膜5を形成できることにより、チャネルのオン抵抗
を低減でき、伝達コンダクタンスを増大できることによ
る高速化を、チャネル領域の一部に設けたトレンチ4を
埋め込んで形成した金属膜又は金属シリサイド膜5によ
り、p十型ドレイン領域3bの空乏層の広がりを抑える
ことができ、p十型ソースドレイン領域(3a、3b)
間のパンチスルー耐圧を上げることができるため、ゲー
ト長を微細化できることによる高集積化を可能にするこ
とができる。
In the figure, a gate electrode 8 is provided on an n-type silicon substrate 1 via a gate oxide M7, and p-type source/drain regions (3a, 3b ) is provided, and an n-
A P-channel MI having a structure in which a shallow trench 4 is provided in a type silicon substrate 1, and this trench 4 is buried with a selective chemical vapor deposition tungsten silicide film 5.
An S field effect transistor is formed. Therefore, it is possible to self-line the gate electrode 8 and form a trench-buried metal film or metal silicide film 5 in a part of the channel region to form a Schottky barrier between it and the n-type silicon substrate 1. The metal film or metal silicide film 5 formed by filling the trench 4 provided in a part of the channel region improves the speed by reducing the on-resistance and increasing the transfer conductance. Spreading can be suppressed and p-type source/drain regions (3a, 3b)
Since it is possible to increase the punch-through breakdown voltage between the gates, it is possible to miniaturize the gate length, thereby making it possible to achieve high integration.

第2図は本発明のMIS電界効果トランジスタにおける
第2の実施例の模式側断面図で、1〜69〜11は第1
図と同じ物を、7aは第1のゲート酸化膜、7bは第2
のゲート酸化膜、8aは第1のゲート電極、8bは第2
のゲート電極、12はn型不純物領域を示している。
FIG. 2 is a schematic side sectional view of a second embodiment of the MIS field effect transistor of the present invention, and 1 to 69 to 11 are first
The same thing as in the figure, 7a is the first gate oxide film, 7b is the second gate oxide film.
8a is the first gate electrode, 8b is the second gate oxide film,
The gate electrode 12 indicates an n-type impurity region.

同図においては、第1のゲート電極8a直下には第1の
ゲート酸化膜7aを介して、セルファラインにトレンチ
埋め込み金属膜又は金属シリサイド膜(選択化学気相成
長タングステンシリサイドM)5が形成され、第1のゲ
ート電極8aの側壁には、第1のゲート電極8aに接し
、第1のゲート電極8aにセルファラインに第2のゲー
ト電極8b(側壁ゲ−ト電極)が第2のゲート酸化膜7
bを介して形成されており、又、DSA(Diffus
edSelf−Al ignment)技術により、第
2のゲート電極8bにセルファラインにp十型ソースド
レイン領域(3a、3b)及びn型不純物領域12(表
面が反転されてチャネル領域となる)が形成されている
9本実施例においては、第1の実施例より微細に形成で
きるため、より高速化及び高集積化が期待できる。
In the figure, a trench-embedded metal film or metal silicide film (selective chemical vapor deposition tungsten silicide M) 5 is formed in the self-line directly under the first gate electrode 8a via the first gate oxide film 7a. , a second gate electrode 8b (sidewall gate electrode) is in contact with the first gate electrode 8a, and a second gate electrode 8b (sidewall gate electrode) is in contact with the first gate electrode 8a, and a second gate electrode 8b (sidewall gate electrode) is formed on the sidewall of the first gate electrode 8a. Membrane 7
b, and is also formed via DSA (Diffus
P-type source/drain regions (3a, 3b) and n-type impurity region 12 (the surface is inverted to become a channel region) are formed in the second gate electrode 8b on the self-alignment line using the self-alignment (edSelf-Alignment) technology. In this embodiment, since the present embodiment can be formed more finely than the first embodiment, higher speed and higher integration can be expected.

第3図は本発明のMIS電界効果トランジスタにおける
第3の実施例の模式側断面図で、1〜3b6〜11は第
1図と同じ物を、4aは第1のトレンチ、4bは第2の
トレンチ、5bは第2のトレンチ埋め込み金属膜又は金
属シリサイド膜(選択化学気相成長タングステンシリサ
イド膜)を示している。
FIG. 3 is a schematic side sectional view of the third embodiment of the MIS field effect transistor of the present invention, where 1 to 3b, 6 to 11, are the same as in FIG. 1, 4a is the first trench, and 4b is the second trench. The trench 5b indicates a second trench-embedded metal film or metal silicide film (selective chemical vapor deposition tungsten silicide film).

同図においては、n−型シリコン基板1に設けられた第
1のトレンチ4aにゲート酸化膜7及びゲート電極8が
埋め込まれ、第1のトレンチ4aの内側に第1の、トレ
ンチ4aにセルファラインに第2のトレンチ4bが設け
られ、第2のトレンチ4bに金属膜又は金属シリサイド
膜(選択化学気相成長タングステンシリサイド膜)5b
が埋め込まれ、又、第1のトレンチ4aにセルファライ
ンにp十型ソースドレイン領域(3a、3b)が形成さ
れている。
In the figure, a gate oxide film 7 and a gate electrode 8 are embedded in a first trench 4a provided in an n-type silicon substrate 1, a first self-line is formed inside the first trench 4a, and a self-line is formed in the trench 4a. A second trench 4b is provided in the second trench 4b, and a metal film or metal silicide film (selective chemical vapor deposition tungsten silicide film) 5b is provided in the second trench 4b.
is buried, and p-type source/drain regions (3a, 3b) are formed in the self-line in the first trench 4a.

本実施例においては、第1の実施例より微細に形成でき
るため、より高速化及び高集積化とゲート電極を第1の
トレンチに埋め込めるため、平坦化が可能で、信頼性を
高めることも可能になる。
In this example, it can be formed finer than in the first example, resulting in higher speed and higher integration.Since the gate electrode can be buried in the first trench, it is possible to flatten it and improve reliability. It becomes possible.

次いで本発明に係るMTS電界効果トランジスタの製造
方法の一実施例について第4図(a)〜(e)を参照し
て説明する。ただし、ここでは本発明のMIS電界効果
トランジスタの形成に関する製造方法のみを記述し、一
般の半導体集積回路に搭載される各種の素子(他のトラ
ンジスタ、抵抗、容量等)の形成に関する製造方法の記
述は省略する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing an MTS field effect transistor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4(a) to 4(e). However, only the manufacturing method for forming the MIS field effect transistor of the present invention will be described here, and the manufacturing method for forming various elements (other transistors, resistors, capacitors, etc.) mounted on general semiconductor integrated circuits will be described. is omitted.

第4図(a) 通常の技法を適用することにより、n−型シリコン基板
1にn型チャネルストッパー領域2及び600n−程度
のフィールド酸化膜6を形成する。
FIG. 4(a) By applying a conventional technique, an n-type channel stopper region 2 and a field oxide film 6 of about 600n- are formed on an n-type silicon substrate 1.

第4図(b) 次いで350 nm程度の化学気相成長酸化膜13を成
長する9次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用
し、レジスト(図示せず)をマスク層として、化学気相
成長酸化膜13を選択的にドライエツチングする。次い
でレジストを除去する。次いで20n−程度の下地酸化
膜14を成長する。次いで400nIl程度の窒化膜を
成長する。次いで異方性ドライエツチングし、残された
化学気相成長酸化膜13の側壁に窒化膜15を残す9次
いで窒化膜15をマスク層として、下地酸化膜14をエ
ツチング除去する。
FIG. 4(b) Next, a chemical vapor deposition oxide film 13 of about 350 nm is grown using a conventional photolithography technique and using a resist (not shown) as a mask layer. selectively dry etching. Then the resist is removed. Next, a base oxide film 14 of about 20n- is grown. Next, a nitride film of about 400 nIl is grown. Next, anisotropic dry etching is performed to leave the nitride film 15 on the sidewalls of the remaining chemical vapor grown oxide film 13.Next, the base oxide film 14 is etched away using the nitride film 15 as a mask layer.

次いで窒化膜15及び化学気相成長酸化膜13をマスク
層として、n−型シリコン基板1をエツチングし、深さ
約1.u11次のトレンチ4を形成する。
Next, using the nitride film 15 and the chemical vapor grown oxide film 13 as mask layers, the n-type silicon substrate 1 is etched to a depth of approximately 1.5 cm. A trench 4 of the 11th order is formed.

第4図(C) 次いでトレンチ4に選択化学気相成長タングステンシリ
サイド膜5を埋め込む。
FIG. 4(C) Next, the trench 4 is filled with a tungsten silicide film 5 by selective chemical vapor deposition.

第4図(d) 次いで窒化膜15をボイルした燐酸によりエツチング除
去する9次いで下地酸化膜14をエツチング除去する。
FIG. 4(d) Next, the nitride film 15 is etched away using boiled phosphoric acid (9).The base oxide film 14 is then etched away.

次いで18n−程度のゲート酸化膜7を成長する9次い
で不純物を含む多結晶シリコン膜を成長し、異方性ドラ
イエツチングして化学気相成長酸化膜13の開孔部に埋
め込みゲート電極8を形成する9 第4図(e) 次いで残された化学気相成長酸化膜13をエツチング除
去する。次いで35n−程度の不純物ブロック用酸化膜
9を成長する。次いで通常のフォトリソグラフィー技術
を利用し、レジスト(図示せず)、ゲート電極8及びフ
ィールド酸化膜6をマスク層として、硼素をイオン注入
してp十型ソースドレイン領域(3a、3b)を形成す
る。次いでレジストを除去する。
Next, a gate oxide film 7 of about 18n- is grown.Next, a polycrystalline silicon film containing impurities is grown and anisotropic dry etching is performed to form a buried gate electrode 8 in the opening of the chemical vapor grown oxide film 13. 9. FIG. 4(e) Next, the remaining chemical vapor grown oxide film 13 is removed by etching. Next, an impurity blocking oxide film 9 of about 35n- is grown. Next, using a conventional photolithography technique, using a resist (not shown), gate electrode 8, and field oxide film 6 as mask layers, boron ions are implanted to form p-type source/drain regions (3a, 3b). . Then, the resist is removed.

第1図 次いで通常の技法を適用することにより、燐珪酸ガラス
(PSG)膜10の成長、高温熱処理による不純物拡散
領域の活性化及び深さの制御、電極コンタクト窓の形成
、AI配線11の形成等をおこなってPチャネルのMI
S電界効果トランジスタを完成する。
Next, by applying conventional techniques, a phosphosilicate glass (PSG) film 10 is grown, the impurity diffusion region is activated and the depth is controlled by high-temperature heat treatment, an electrode contact window is formed, and an AI wiring 11 is formed. etc. to perform P channel MI
Completes the S field effect transistor.

以上実施例に示したように、本発明のMIS電界効果ト
ランジスタによれば、ゲート電極にセルファラインして
、チャネル領域の一部に、半導体基板との間にショット
キーバリアを形成するトレンチ埋め込み金属膜又は金属
シリサイド膜を形成できることにより、チャネルのオン
抵抗を低減でき、伝達コンダクタンスを増大できること
による高速化を、チャネル領域の一部に設けたトレンチ
を埋め込んで形成した金属膜又は金属シリサイド膜によ
り、ドレイン領域の空乏層の広がりを抑えることができ
、ソーストレイン領域間のバンチスルー耐圧を上げるこ
とができるため、ゲート長を微細化できることによる高
集積化を可能にすることができる。
As shown in the embodiments above, according to the MIS field effect transistor of the present invention, the trench-embedded metal is self-lined to the gate electrode and formed in a part of the channel region to form a Schottky barrier between it and the semiconductor substrate. By forming a metal film or metal silicide film, the on-resistance of the channel can be reduced and the transfer conductance can be increased, thereby increasing the speed. Since the spread of the depletion layer in the drain region can be suppressed and the bunch-through breakdown voltage between the source train regions can be increased, the gate length can be made finer, thereby making it possible to achieve higher integration.

[発明の効果] 以上説明のように本発明によれば、MIS電界効果トラ
ンジスタにおいて、チャネル領域の一部に、半導体基板
との間にショットキーバリアを形成する金属膜又は金属
シリサイド膜を形成できることにより、伝達コンダクタ
ンスを増大できることによる高速化を、チャネル領域の
一部に形成した金属膜又は金属シリサイド膜により、ド
レイン領域の空乏層の広がりを抑えることができ、バン
チスルー耐圧を上げることができるため、ゲート長を微
細化できることによる高集積化を可能にすることができ
る。即ち、極めて高速且つ高集積な半導体集積回路の形
成を可能としたMIS電界効果トランジスタを得ること
ができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, in a MIS field effect transistor, a metal film or a metal silicide film that forms a Schottky barrier between the semiconductor substrate and a part of the channel region can be formed. The metal film or metal silicide film formed in a part of the channel region can suppress the spread of the depletion layer in the drain region and increase the bunch-through breakdown voltage. , it is possible to achieve high integration by miniaturizing the gate length. In other words, it is possible to obtain a MIS field effect transistor that enables the formation of extremely high-speed and highly integrated semiconductor integrated circuits.

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

第1図は本発明のMIS電界効果トランジスタにおける
第1の実施例の模式側断面図、第2図は本発明のMIS
電界効果トランジスタにおける第2の実施例の模式側断
面図、第3図は本発明のMIS電界効果トランジスタに
おける第3の実施例の模式側断面図、第4図(a)〜(
e)は本発明のMIS電界効果トランジスタにおける製
造方法の一実施例の工程断面図、 第5図は従来のMIS電界効果トランジスタの模式側断
面図である。 図において、 1はn−型シリコン基板、 2はn型チャネルストッパー領域、 3aはp十型ソース領域、 3bはp十型ドレイン領域、 4.4a、4bはトレンチ、 5.5bはトレンチ埋め込み金属膜又は金属シリサイド
膜(選択化学気相成長タングステンシリサイド膜)、 6はフィールド酸化膜、 7.7a、1bはゲート酸化膜、 8.8a、8bはゲート電極、 9は不純物ブロック用酸化膜、 10は燐珪酸ガラス(PSG)膜、 11はAI配線、 12はn型不純物領域、 を示す。
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a first embodiment of the MIS field effect transistor of the present invention, and FIG. 2 is a schematic side sectional view of the MIS field effect transistor of the present invention.
FIG. 3 is a schematic side sectional view of a second embodiment of a field effect transistor; FIG. 3 is a schematic side sectional view of a third embodiment of the MIS field effect transistor of the present invention; FIGS.
e) is a process sectional view of an embodiment of the manufacturing method for an MIS field effect transistor of the present invention, and FIG. 5 is a schematic side sectional view of a conventional MIS field effect transistor. In the figure, 1 is an n-type silicon substrate, 2 is an n-type channel stopper region, 3a is a p-type source region, 3b is a p-type drain region, 4.4a and 4b are trenches, and 5.5b is a trench-filled metal. film or metal silicide film (selective chemical vapor deposition tungsten silicide film), 6 is a field oxide film, 7.7a, 1b are gate oxide films, 8.8a, 8b are gate electrodes, 9 is an oxide film for impurity blocking, 10 11 is an AI wiring, and 12 is an n-type impurity region.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に設
けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けら
れたゲート電極と、前記ゲート電極の両端より等距離離
れた前記ゲート電極直下部の前記半導体基板に設けられ
た埋め込み金属膜又は金属シリサイド膜と、前記ゲート
電極の両端に設けられた反対導電型の高濃度不純物から
なるソースドレイン領域とを備えてなることを特徴とす
るMIS電界効果トランジスタ。
(1) A semiconductor substrate of one conductivity type, a gate insulating film provided on the semiconductor substrate, a gate electrode provided on the gate insulating film, and the gate electrode equidistant from both ends of the gate electrode. It is characterized by comprising a buried metal film or a metal silicide film provided directly below the semiconductor substrate, and source/drain regions made of high concentration impurities of opposite conductivity type provided at both ends of the gate electrode. MIS field effect transistor.
(2)前記ゲート電極が、ゲート絶縁膜上に設けられた
第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極に接し、前
記第1のゲート電極の側壁に設けられた第2のゲート電
極とからなることを特徴とする特許請求の範囲第一項記
載のMIS電界効果トランジスタ。
(2) The gate electrode includes a first gate electrode provided on a gate insulating film, and a second gate electrode in contact with the first gate electrode and provided on a side wall of the first gate electrode. The MIS field effect transistor according to claim 1, characterized in that the MIS field effect transistor comprises:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091128A (en) * 1994-05-31 2000-07-18 Welch; James D. Semiconductor systems utilizing materials that form rectifying junctions in both N and P-type doping regions, whether metallurgically or field induced, and methods of use
US6624493B1 (en) 1994-05-31 2003-09-23 James D. Welch Biasing, operation and parasitic current limitation in single device equivalent to CMOS, and other semiconductor systems
JP2004508697A (en) * 2000-06-09 2004-03-18 モトローラ・インコーポレイテッド Semiconductor device and method of forming semiconductor device

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