JPH0458537A - Insulated-gate field-effect transistor and manufacture thereof - Google Patents

Insulated-gate field-effect transistor and manufacture thereof

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JPH0458537A
JPH0458537A JP17045690A JP17045690A JPH0458537A JP H0458537 A JPH0458537 A JP H0458537A JP 17045690 A JP17045690 A JP 17045690A JP 17045690 A JP17045690 A JP 17045690A JP H0458537 A JPH0458537 A JP H0458537A
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gate
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Abstract

PURPOSE:To make a channel length short, to be excellent in a breakdown-strength characteristic and a high-speed property and to realize a high integration by a method wherein a source region, a drain region, a first gate electrode and a second gate electrode in respectively specific shapes are formed on the surface of a semiconductor substrate. CONSTITUTION:A source region and a drain region are formed on the surface of a semiconductor substrate 1 so as to sandwich a channel region. Second gate electrodes 6 which are insulated from the source region, the drain region and a first gate electrode 3 are formed on-the side faces of the first gate electrode 3 which is insulated from the channel region. As a result, a potential at the end parts of the source region and the drain region is influenced by a potential of the second gate electrodes 6 due to a capacitive coupling action. On the other hand, the potential of the second gate electrodes 6 is influenced by a potential of the first gate electrode 3 due to a capacitive coupling action. Consequently, a potential in regions at the end parts on the channel side of the source region and the drain region is changed according to the potential of the first gate electrode 3. Thereby, it is possible to enhance the breakdown-strength characteristic of a transistor and to realize a high-speed operation.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超LSI(大規模集積回路)を構成するのに好
適の絶縁ゲート電界効果トランジスタ及びその製造方法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an insulated gate field effect transistor suitable for constructing a very large scale integrated circuit (LSI) and a method for manufacturing the same.

[従来の技術] 超LSIに使用されている絶縁ゲート電界効果トランジ
スタ(以下、MI 5FETという)は、半導体装置の
高集積化に伴って、短チヤネル化される傾向にある。
[Prior Art] Insulated gate field effect transistors (hereinafter referred to as MI 5FETs) used in VLSIs tend to have shorter channels as semiconductor devices become more highly integrated.

従来、チャネル長が1μm程度のMISFETの場合は
、高濃度ソース・ドレイン領域とチャネル領域との間に
低濃度のソース・ドレイン領域を配置する所謂L D 
D (Lfghtly Doped Dratn ) 
MI造とすることにより、耐圧特性の向上及び動作の高
速化を実現している。しかしながら、チャネル長が0.
5μm程度と更に一層短くなったMI 5FETにおい
ては、これまでのLDD構造では十分な耐圧特性及び高
速性を得ることができない。このため、短チヤネル化に
適したMISFETが提案されている(「高耐圧+1高
速5V動作サブミクロンデバイスGOLD J 、31
〜36頁、信学技報(SDM87−157)、1988
年発行)。
Conventionally, in the case of a MISFET with a channel length of about 1 μm, a low concentration source/drain region is placed between a high concentration source/drain region and a channel region.
D (Lfghtly Doped Dratn)
The MI construction achieves improved voltage resistance and faster operation. However, the channel length is 0.
In the MI 5FET, which has become even shorter to about 5 μm, sufficient breakdown voltage characteristics and high speed cannot be obtained with the conventional LDD structure. For this reason, a MISFET suitable for shortening the channel has been proposed ("High breakdown voltage + 1 high speed 5V operation submicron device GOLD J, 31
~36 pages, IEICE Technical Report (SDM87-157), 1988
Published in 2013).

第3図は、上述の短チヤネル化に適したMISFETを
示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a MISFET suitable for shortening the channel described above.

半導体基板11の表面には、n型不純物が高濃度で導入
された1対のn゛層19か相互に適長間隔をおいて形成
されている。この各n″″層19の相互に対向する側の
端部には、夫々n型不純物が低濃度で導入されたn−層
17か形成されている。
On the surface of the semiconductor substrate 11, a pair of n' layers 19 doped with n-type impurities at a high concentration are formed at an appropriate distance from each other. An n- layer 17 doped with n-type impurities at a low concentration is formed at the mutually opposing ends of each n'' layer 19.

基板11上にはゲート酸化膜12が形成されている。そ
して、n゛層19間のゲート酸化膜12上には第1のポ
リシリコン電極13がパターン形成されている。また、
この第1のポリシリコン電極13上には、自然酸化膜1
4を介して、第2のポリシリコン電極15か形成されて
いる。この第2のポリ7リコン電極15の幅は第1のポ
リシリコン電極13の幅よりも狭くなっており、またこ
の第2のポリシリコン電極15の上面の幅は下面の幅よ
りも狭くなっている。この第2のポリシリコン電極15
上には第1の酸化膜16が形成されている。この第1の
酸化膜16の幅は、第2のポリシリコン電極15の上面
の幅によりも若干広く形成されている。
A gate oxide film 12 is formed on the substrate 11 . A first polysilicon electrode 13 is patterned on the gate oxide film 12 between the n' layers 19. Also,
A natural oxide film 1 is formed on this first polysilicon electrode 13.
4, a second polysilicon electrode 15 is formed. The width of this second polysilicon electrode 15 is narrower than the width of the first polysilicon electrode 13, and the width of the upper surface of this second polysilicon electrode 15 is narrower than the width of its lower surface. There is. This second polysilicon electrode 15
A first oxide film 16 is formed thereon. The width of this first oxide film 16 is made slightly wider than the width of the upper surface of second polysilicon electrode 15 .

これらの第1及び第2のポリシリコン電極13゜15及
び第1の酸化膜16の両側部には、第2の酸化膜18か
形成されている。
A second oxide film 18 is formed on both sides of the first and second polysilicon electrodes 13 15 and the first oxide film 16 .

このように構成されたMISFETにおいては、図中破
線の円で示す領域において、ゲート電極(第1のポリシ
リコン膜13)とn−層17とが平面視でオーバーラツ
プしている。このため、0層17の電位はゲート電極(
第1のポリシリコン膜13)の電位に影響される。この
場合に、オーバーラツプの幅とn−層17の不純物濃度
とを最適化することにより、チャネル長が約0.5μm
であって、耐圧特性及び高速性が優れたMI 5FET
を実現することができる。また、このMI 5FETに
おいては、ホットキャリア注入領域が側壁スペーサ(第
2の酸化膜18)から離隔されたオーバーラツプ領域で
あるため、スペーサ酸化膜にトラップされるキャリア数
が少なく、MISFETのホットキャリア耐性が高い。
In the MISFET configured in this manner, the gate electrode (first polysilicon film 13) and the n- layer 17 overlap in a plan view in the region indicated by the broken line circle in the figure. Therefore, the potential of the 0 layer 17 is the gate electrode (
It is influenced by the potential of the first polysilicon film 13). In this case, by optimizing the overlap width and the impurity concentration of the n-layer 17, the channel length can be reduced to approximately 0.5 μm.
MI 5FET with excellent voltage resistance and high speed performance
can be realized. In addition, in this MI 5FET, since the hot carrier injection region is an overlap region separated from the sidewall spacer (second oxide film 18), the number of carriers trapped in the spacer oxide film is small, and the hot carrier resistance of the MISFET is is high.

次に、上述のMrSFETの製造方法について説明する
Next, a method for manufacturing the above-mentioned MrSFET will be explained.

第4図(a)乃至(d)は上述のMISFETの製造方
法を工程順に示す断面図である。
FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views showing the method for manufacturing the above-mentioned MISFET in order of steps.

先ず、第4図(a)に示すように、ンリフン基板11上
にゲート酸化膜12を形成し、このゲート酸化膜12上
に第1のポリシリコン電極13を例えば50nmの厚さ
に形成する。そして、この第1のポリシリコン電極13
の表面を空気に曝すことにより、ポリシリコン電極13
の表面に膜厚が約lnmの自然酸化膜14を形成する。
First, as shown in FIG. 4(a), a gate oxide film 12 is formed on a substrate 11, and a first polysilicon electrode 13 is formed on the gate oxide film 12 to a thickness of, for example, 50 nm. Then, this first polysilicon electrode 13
By exposing the surface of the polysilicon electrode 13 to air,
A natural oxide film 14 having a thickness of about 1 nm is formed on the surface of the substrate.

その後、この自然酸化膜14上に第2のポリシリコン電
極15を堆積させる。
Thereafter, a second polysilicon electrode 15 is deposited on this natural oxide film 14.

次に、第2のポリシリコン電極15上の全面に第1の酸
化膜16を形成した後、この第1の酸化膜16をバター
二/グして所定の形状に成形する。
Next, a first oxide film 16 is formed on the entire surface of the second polysilicon electrode 15, and then the first oxide film 16 is buttered and molded into a predetermined shape.

次に、第4図(b)に示すように、第1の酸化膜16を
マスクとして第2のポリ7リコン電極15を高選択ドラ
イエツチングする。このエツチングは自然酸化膜14が
露出した時点て終了する。
Next, as shown in FIG. 4(b), the second poly7 silicon electrode 15 is subjected to highly selective dry etching using the first oxide film 16 as a mask. This etching ends when the native oxide film 14 is exposed.

この場合に、第1の酸化膜工6の下方の第2のポリシリ
コン電極15は若干サイドエツチングされ、第2のポリ
シリコン電極15の側部には傾斜面が形成される。その
後、第1の酸化膜16をマスクとすると共に、自然酸化
膜14、第1のポリシリコン電極13及びゲート酸化膜
12を通過させて基板11の表面にリンをイオン注入す
ることにより、不純物濃度が低いn−層17を自己整合
的に形成する。
In this case, the second polysilicon electrode 15 below the first oxide film process 6 is slightly side-etched, and an inclined surface is formed on the side of the second polysilicon electrode 15. Thereafter, using the first oxide film 16 as a mask, phosphorus is ion-implanted into the surface of the substrate 11 through the natural oxide film 14, the first polysilicon electrode 13, and the gate oxide film 12, thereby increasing the impurity concentration. The n-layer 17 having a low n-layer is formed in a self-aligned manner.

次に、第4図(C)に示すように、全面に第2の酸化膜
18を堆積させた後、エツチングバックを施して、第1
の酸化膜16及び第2のポリシリコン電極15の側部に
のみ第2の酸化膜18を残存させる。そして、この第2
の酸化膜18に覆われていない部分の自然酸化膜14、
第1のポリシリコン電極13及びゲート酸化膜12を除
去する。
Next, as shown in FIG. 4(C), after depositing a second oxide film 18 on the entire surface, etching back is performed to remove the first oxide film 18.
The second oxide film 18 is left only on the sides of the oxide film 16 and the second polysilicon electrode 15. And this second
The natural oxide film 14 in the part not covered with the oxide film 18,
First polysilicon electrode 13 and gate oxide film 12 are removed.

次いで、第4図(d)に示すように、温度が800°C
のウェット酸化条件で酸化を行なった後、第1及び第2
の酸化膜ie、isをマスクとして、基板11の表面に
ヒ素をイオン注入して、不純物濃度が高いn+層19を
形成する。このようにして、上述のMI 5FETを製
造することかできる。
Then, as shown in FIG. 4(d), the temperature was increased to 800°C.
After performing oxidation under wet oxidation conditions, the first and second
Using the oxide films ie and is as masks, arsenic ions are implanted into the surface of the substrate 11 to form an n+ layer 19 having a high impurity concentration. In this way, the MI 5FET described above can be manufactured.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来のMI 5FETには、以
下に示す問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional MI 5FET described above has the following problems.

即ち、第3図に破線の円で示すゲート電極とn−層17
とのオーバーラツプ領域は、動作中にホットキャリアが
注入される領域でもある。従って、この領域の近傍のゲ
ート酸化膜12はキャリアトラップ密度が低いことか必
要である。しかし、上述した製造方法によりMI 5F
ETを製造すると、n−層17を形成する工程において
、ゲート酸化膜12がリンのイオン注入により損傷を受
け、ゲート酸化膜12のキャリアトラップ密度か高くな
る。このため、従来のMISFETにおいては、例えば
5V動作時におけるホットキャリア耐性を確保すること
ができないという問題点かある。
That is, the gate electrode and the n-layer 17 shown by the dashed circle in FIG.
The overlapping region with the 3D is also the region where hot carriers are injected during operation. Therefore, it is necessary that the gate oxide film 12 near this region has a low carrier trap density. However, due to the above-mentioned manufacturing method, MI 5F
When an ET is manufactured, the gate oxide film 12 is damaged by phosphorus ion implantation in the process of forming the n- layer 17, and the carrier trap density of the gate oxide film 12 becomes high. For this reason, the conventional MISFET has a problem in that hot carrier resistance cannot be ensured during, for example, 5V operation.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ホットキャリアか注入される領域のゲート酸化膜のキャ
リアトラップ密度か低く、耐圧特性及び高速性が優れて
いると共に、高集積化か可能な絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする
The present invention has been made in view of such problems, and includes:
An object of the present invention is to provide an insulated gate field effect transistor that has a low carrier trap density in a gate oxide film in a region where hot carriers are injected, has excellent breakdown voltage characteristics and high speed, and can be highly integrated, and a method for manufacturing the same. shall be.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る絶縁ゲート電界効果トランジスタは、半導
体基板と、この半導体基板の表面にチャネル領域を挾ん
で形成されたソース・ドレイン領域と、前記チャネル領
域に対して絶縁されて形成された第1のゲート電極と、
この第1のゲート電極の側方に前記第1のゲート電極及
び前記ソース・ドレイン領域から絶縁されて形成された
第2のゲート電極とを有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] An insulated gate field effect transistor according to the present invention includes a semiconductor substrate, a source/drain region formed on the surface of the semiconductor substrate with a channel region sandwiched therebetween, and a first gate electrode formed insulated;
A second gate electrode is provided on the side of the first gate electrode and is insulated from the first gate electrode and the source/drain region.

本発明に係る絶縁ゲート電界効果トランジスタの製造方
法は、半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を形成する工
程と、この第1のゲート絶縁膜上に所定のパターンで第
1のゲート電極を形成する工程と、この第1のゲート電
極をマスクとし前記基板表面に不純物を低濃度で導入し
て低濃度不純物領域を形成する工程と、前記第1のゲー
ト電極をマスクとして前記第1のゲート絶縁膜をエツチ
ング除去する工程と、前記第1のゲート電極の側部及び
前記低濃度不純物領域上に第2のゲート絶縁膜を形成す
る工程と、前記第1のゲート電極の側方に前記第2のゲ
ート絶縁膜を介して第2のゲート電極を選択的に形成す
る工程と、前記第1及び第2のゲート電極をマスクとし
て前記基板表面に前記低濃度不純物領域と同一導電型の
不純物を高濃度で導入することにより高濃度不純物領域
を形成する工程とを存することを特徴きする。
The method for manufacturing an insulated gate field effect transistor according to the present invention includes the steps of forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate, and forming a first gate electrode in a predetermined pattern on the first gate insulating film. a step of introducing impurities into the substrate surface at a low concentration using the first gate electrode as a mask to form a low concentration impurity region; and a step of introducing the first gate insulating region using the first gate electrode as a mask. a step of etching away the film; a step of forming a second gate insulating film on the sides of the first gate electrode and the low concentration impurity region; selectively forming a second gate electrode through a gate insulating film, and doping impurities of the same conductivity type as the low concentration impurity region on the substrate surface using the first and second gate electrodes as masks. The method is characterized by comprising a step of forming a high concentration impurity region by introducing the impurity at a high concentration.

[作用コ 本発明においては、半導体基板の表面にチャネル領域を
挾んでソース・ドレイン領域が形成されており、前記チ
ャネル領域に対して絶縁された第1のゲート電極の側方
に前記ソース・ドレイン領域及び前記第1のゲート電極
の双方に絶縁された第2のゲート電極が形成されている
。即ち、第2のゲート電極はソース・ドレイン領域のチ
ャネル側の端部部分に対して絶縁されて配置されている
[Function] In the present invention, source/drain regions are formed on the surface of a semiconductor substrate sandwiching a channel region, and the source/drain regions are formed on the side of a first gate electrode insulated with respect to the channel region. An insulated second gate electrode is formed on both the region and the first gate electrode. That is, the second gate electrode is arranged insulated from the end portion of the source/drain region on the channel side.

このため、ソース・ドレイン領域の前記端部部分の電位
は、容量結合により第2のゲート電極の電位の影響を受
ける。一方、この第2のゲート電極の電位は、容量結合
により第1のゲート電極の電位の影響を受ける。従って
、ソース−)″レイン領域のチャネル側の端部部分の領
域の電位は第1のゲート電極の電位に応じて変化する。
Therefore, the potential of the end portions of the source/drain regions is influenced by the potential of the second gate electrode due to capacitive coupling. On the other hand, the potential of the second gate electrode is influenced by the potential of the first gate electrode due to capacitive coupling. Therefore, the potential of the end portion of the source-)'' rain region on the channel side changes depending on the potential of the first gate electrode.

これにより、トランジスタの耐圧特性を向上させること
ができると共に、トランジスタの高速動作が可能になる
As a result, the breakdown voltage characteristics of the transistor can be improved, and the transistor can operate at high speed.

また、本発明方法においては、半導体基板上に第1の絶
縁膜を介して第1のゲート電極を形成する。そして、こ
の第1のゲート電極をマスクとし、前記基板表面に不純
物を低濃度で導入して低濃度不純物領域を形成する。こ
の不純物導入時に、第1のゲート電極の直下を除く領域
の前記第1のゲート絶縁膜は不純物イオンにより損傷を
受ける。
Further, in the method of the present invention, a first gate electrode is formed on the semiconductor substrate with a first insulating film interposed therebetween. Then, using this first gate electrode as a mask, impurities are introduced into the substrate surface at a low concentration to form a low concentration impurity region. At the time of introducing the impurity, the first gate insulating film in a region other than the region directly under the first gate electrode is damaged by the impurity ions.

次に、第1のゲート電極をマスクとして前記第↓のゲー
ト絶縁膜をエツチング除去する。これにより、不純物導
入時に損傷を受けた前記第1のゲート絶縁膜は除去され
る。次に、前記第1のゲート電極の側部及び基板上に第
2のゲート絶縁膜を形成した後、前記第1のゲート電極
の側部に第2のゲート電極を形成する。次いで、前記第
1及び第2のゲート電極をマスクとし、基板表面に不純
物を高濃度で導入して高濃度不純物領域を形成する。
Next, using the first gate electrode as a mask, the third gate insulating film is removed by etching. As a result, the first gate insulating film that was damaged during the introduction of impurities is removed. Next, a second gate insulating film is formed on the sides of the first gate electrode and on the substrate, and then a second gate electrode is formed on the sides of the first gate electrode. Next, using the first and second gate electrodes as masks, impurities are introduced into the substrate surface at a high concentration to form a high concentration impurity region.

本発明方法においては、このようにしてトランジスタを
製造するから、上述の構造の絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタを容易に製造することができる。また、本発明方
法によれば、低1度不純物領域上の第2のゲート絶縁膜
は不純物イオンによる損傷を受けないため、この領域の
キャリアトラップ密度か極めて低い。これにより、チャ
ネル長が短く、耐圧特性及び高速性が優れていると共に
、ホットキャリア耐性か高いトランジスタを得ることか
できる。
In the method of the present invention, since the transistor is manufactured in this manner, an insulated gate field effect transistor having the above-described structure can be easily manufactured. Furthermore, according to the method of the present invention, the second gate insulating film on the low-degree impurity region is not damaged by impurity ions, so the carrier trap density in this region is extremely low. This makes it possible to obtain a transistor with a short channel length, excellent breakdown voltage characteristics and high speed, and high hot carrier resistance.

[実施例] 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の実施例に係る絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an insulated gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

シリコン基板1の表面には、適長間隔をおいて1対のn
゛層7形成されており、このn′″層7の対向する端部
には、夫々n−層4が形成されている。このn−層4間
の基板1上には第1のゲート酸化膜2が例えば100人
の厚さで形成されており、この第1のゲート酸化膜2上
には第1のゲート電極3か形成されている。また、この
第1のゲート電極3の側部並びにn−層4及びn4層7
上には、第2のゲート酸化膜5が例えば100人の厚さ
て形成されている。そして、n−層4の上方には、この
第2のゲート酸化膜5を介して第2のゲート電極6が形
成されている。
On the surface of the silicon substrate 1, a pair of n
A first gate oxide layer 7 is formed on the substrate 1 between the n-layers 4, and an n-layer 4 is formed at the opposite end of the n''-layer 7. A film 2 is formed to have a thickness of, for example, 100 nm, and a first gate electrode 3 is formed on this first gate oxide film 2. and n-layer 4 and n4 layer 7
A second gate oxide film 5 is formed thereon to a thickness of, for example, 100 nm. A second gate electrode 6 is formed above the n- layer 4 with this second gate oxide film 5 interposed therebetween.

本実施例においては、上述の如く、第1のゲート電極3
の両側部に第2のゲート酸化膜5を介して第2のゲート
電極6が形成されており、この第2のゲート電極6の下
方には第2のゲート酸化膜5を介してn−層4が形成さ
れている。この0層4の電位は、第2のゲート酸化膜5
を介した容量結合によって、第2のゲート電極6の電位
の影響を受ける。そして、この第2のゲート電極6の電
位は、第2のゲート酸化膜5を介した容量結合によって
、第1のゲート電極3の電位の影響を受ける。即ち、n
−層4の電位は、第1のゲート電極3の電位の影響を受
けることになる。従って、第3図に示す従来のMISF
ETと同様に、第2のゲート電極6とn−層4とのオー
バーランプの幅及びn−層4の不純物濃度等を適正に選
択することにより、耐圧特性及び高速性か優れたMIS
FETを実現することかできる。例えば、第1のゲート
電極3とn−層4との間の容量結合を強くしたい場合に
は、第2のゲート酸化膜5の膜厚を例えば50人程度に
薄膜化すればよい。一方、第1のゲート電極3とn−層
4との間の容量結合を弱くしたい場合は、第2のゲート
酸化膜5の膜厚を、例えば約200λ程度に厚くすれば
よい。このようにして、動作時におけるn−層4の電位
を最適化することができ、耐圧特性及び高速性が優れた
MISFETを実現することができる。
In this embodiment, as described above, the first gate electrode 3
A second gate electrode 6 is formed on both sides of the gate via a second gate oxide film 5, and an n- layer is formed below the second gate electrode 6 via a second gate oxide film 5. 4 is formed. The potential of this 0 layer 4 is the same as that of the second gate oxide film 5.
It is affected by the potential of the second gate electrode 6 due to capacitive coupling via. The potential of the second gate electrode 6 is influenced by the potential of the first gate electrode 3 due to capacitive coupling via the second gate oxide film 5. That is, n
- The potential of the layer 4 will be influenced by the potential of the first gate electrode 3. Therefore, the conventional MISF shown in FIG.
Similar to ET, by appropriately selecting the overlamp width between the second gate electrode 6 and the n-layer 4, the impurity concentration of the n-layer 4, etc., an MIS with excellent breakdown voltage characteristics and high speed can be achieved.
It is possible to realize FET. For example, if it is desired to strengthen the capacitive coupling between the first gate electrode 3 and the n- layer 4, the thickness of the second gate oxide film 5 may be reduced to, for example, about 50 layers. On the other hand, if it is desired to weaken the capacitive coupling between the first gate electrode 3 and the n- layer 4, the thickness of the second gate oxide film 5 may be increased to, for example, about 200λ. In this way, the potential of the n-layer 4 during operation can be optimized, and a MISFET with excellent breakdown voltage characteristics and high speed can be realized.

第2図(a)乃至(f)は、上述のMI 5FETの製
造方法を工程順に示す断面図である。
FIGS. 2(a) to 2(f) are cross-sectional views showing the above-mentioned MI 5FET manufacturing method in the order of steps.

先ず、第2図(a)に示すように、シリコン基板1上に
、第1のゲート酸化膜2を例えば100人の厚さに形成
する。そして、この第1のゲート酸化膜2上に所定のパ
ターンで第1のゲート電極3を形成する。
First, as shown in FIG. 2(a), a first gate oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 to a thickness of, for example, 100 mm. Then, a first gate electrode 3 is formed on this first gate oxide film 2 in a predetermined pattern.

次に、第2図(b)に示すように、第1のゲート電極3
をマスクとし、基板1の表面にリンを低濃度でイオン注
入して、n−層4を自己整合的に形成する。このイオン
注入時に、第1のゲート電極3の直下域を除いた領域の
ゲート酸化膜2が損傷を受ける。
Next, as shown in FIG. 2(b), the first gate electrode 3
Using this as a mask, phosphorus is ion-implanted at a low concentration into the surface of the substrate 1 to form the n-layer 4 in a self-aligned manner. During this ion implantation, the gate oxide film 2 in the region other than the region directly under the first gate electrode 3 is damaged.

次に、第2図(C)に示すように、第1のゲート電極3
をマスクとして、第1のゲート酸化膜2を、例えば希釈
HF液により除去する。この場合に、第1のゲート電極
3の下方のゲート酸化膜2が僅かにサイドエツチングさ
れ、ゲート電極3の下面縁部の下方に空間が形成される
ようにする。
Next, as shown in FIG. 2(C), the first gate electrode 3
Using as a mask, the first gate oxide film 2 is removed using, for example, a diluted HF solution. In this case, the gate oxide film 2 below the first gate electrode 3 is slightly side etched so that a space is formed below the lower edge of the gate electrode 3.

次に、第2図(d)に示すように、高温CVD(気相成
長法)により、ゲート電極3の周面及びn−層4上に第
2のゲート酸化膜5を例えば100人の厚さて形成する
Next, as shown in FIG. 2(d), a second gate oxide film 5 is formed to a thickness of, for example, 100 nm on the peripheral surface of the gate electrode 3 and the n-layer 4 by high-temperature CVD (vapor phase epitaxy). Now let's form.

次に、第2図(e)に示すように、全面にポリシリコン
膜を堆積させ、このポリシリコン膜に対してエツチング
パックを施して、第1のゲート電極3の側方に第2のゲ
ート電極6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2(e), a polysilicon film is deposited on the entire surface, and an etching pack is applied to this polysilicon film to form a second gate on the side of the first gate electrode 3. Electrode 6 is formed.

次いで、第2図(f)に示すように、第1及び第2のゲ
ート電極3,6をマスクとして、シリコン基板1の表面
にヒ素をイオン注入することにより、自己整合的にn゛
層7形成する。このようにして、本実施例に係る絶縁ゲ
ート電界効果トランンスタを製造できる。
Next, as shown in FIG. 2(f), arsenic is ion-implanted into the surface of the silicon substrate 1 using the first and second gate electrodes 3 and 6 as masks, thereby forming an n layer 7 in a self-aligned manner. Form. In this way, the insulated gate field effect transistor according to this example can be manufactured.

本実施例方法によれば、第1図に破線の円で示すホット
キャリア注入領域のゲート酸化膜5はイオン注入による
損傷を受けていないため、この領域のキャリアトラップ
密度が極めて低い。これにより、ホットキャリア耐性が
高く、耐圧特性か優れており、高速動作が可能なMIS
FETを得ることができる。
According to the method of this embodiment, the gate oxide film 5 in the hot carrier injection region indicated by the broken line circle in FIG. 1 is not damaged by ion implantation, so the carrier trap density in this region is extremely low. As a result, MIS has high hot carrier resistance, excellent voltage resistance characteristics, and is capable of high-speed operation.
FET can be obtained.

なお、第2のゲート酸化膜5は、前述の高温CVDに替
えて、ゲート電極3及びn−ff14の表面を熱酸化す
ることにより形成してもよい。この場合は、第1のゲー
ト電極3と第2のゲート電極6とを絶縁する酸化膜と、
第2のゲート電極6とn−層4とを絶縁する酸化膜とか
異なる膜厚になる。しかし、この場合も、上述の実施例
と同様に、n−層4の電位の最適化は可能である。
Note that the second gate oxide film 5 may be formed by thermally oxidizing the surfaces of the gate electrode 3 and the n-ff 14 instead of the above-described high-temperature CVD. In this case, an oxide film insulating the first gate electrode 3 and the second gate electrode 6;
The oxide film that insulates the second gate electrode 6 and the n-layer 4 has a different thickness. However, in this case as well, it is possible to optimize the potential of the n-layer 4, as in the above embodiment.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、第1のゲート電極
及び半導体基板表面に形成されたソース・ドレイン領域
の双方に対して絶縁された第2のゲート電極が前記第1
のゲート電極の側方に形成されているから、ソース・ド
レイン領域のチャネル側の端部部分の電位か容量結合に
より第1のゲート電極の電位に影響される。即ち、絶縁
ゲート電界効果トランジスタのソース・ドレイン領域の
チャネル側端部部分の電位がゲート電極の電位に応じて
変化する。これにより、耐圧特性か優れており、高速動
作が可能であると共に高集積化に好適の絶縁ゲート電界
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, the second gate electrode, which is insulated from both the first gate electrode and the source/drain region formed on the surface of the semiconductor substrate, is connected to the first gate electrode.
Since the first gate electrode is formed on the side of the first gate electrode, the potential of the channel-side end portion of the source/drain region is affected by the potential of the first gate electrode due to capacitive coupling. That is, the potential of the channel side end portions of the source/drain regions of the insulated gate field effect transistor changes depending on the potential of the gate electrode. This makes it possible to obtain an insulated gate field effect transistor that has excellent breakdown voltage characteristics, is capable of high-speed operation, and is suitable for high integration.

また、本発明方法によれば、基板上に第1のゲート絶縁
膜を介して形成された第1のゲート電極をマスクとし前
記基板表面に低濃度不純物領域を形成し、前記第1のゲ
ート電極をマスクとして前記第1のゲート絶縁膜を除去
した後、前記低1度不純物領域上及び前記第1のゲート
電極の側部に第2のゲート絶縁膜を形成するから、ホッ
トキャリア注入領域の絶縁膜はイオン注入による損傷を
受けることがない。これにより、上述の構造を有してお
り、ホットキャリア注入領域のキャリアトラ、プ密度か
極めて低い絶縁ゲート電界効果トランジスタを製造する
ことかできる。
Further, according to the method of the present invention, a low concentration impurity region is formed on the surface of the substrate using the first gate electrode formed on the substrate via the first gate insulating film as a mask, and the first gate electrode After removing the first gate insulating film using the mask as a mask, a second gate insulating film is formed on the low-degree impurity region and on the sides of the first gate electrode, thereby insulating the hot carrier injection region. The membrane is not damaged by ion implantation. As a result, it is possible to manufacture an insulated gate field effect transistor having the above-described structure and having extremely low carrier trap density in the hot carrier injection region.

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

第1図は本発明の実施例に係る絶縁ゲート電界効果トラ
ンンスタを示す断面図、第2図(a)乃至(f)は同じ
くその製造方法を工程順に示す断面図、第3図は従来の
絶縁ゲート電界効果トランジスタを示す断面図、第4図
(a)乃至(d)は同しくその製造方法を工程順に示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an insulated gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention, FIGS. FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views showing a gate field effect transistor, and are also cross-sectional views showing the manufacturing method thereof in the order of steps.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板と、この半導体基板の表面にチャネル
領域を挾んで形成されたソース・ドレイン領域と、前記
チャネル領域に対して絶縁されて形成された第1のゲー
ト電極と、この第1のゲート電極の側方に前記第1のゲ
ート電極及び前記ソース・ドレイン領域から絶縁されて
形成された第2のゲート電極とを有することを特徴とす
る絶縁ゲート電界効果トランジスタ。
(1) a semiconductor substrate, a source/drain region formed on the surface of the semiconductor substrate sandwiching a channel region, a first gate electrode formed insulated from the channel region; An insulated gate field effect transistor comprising: a second gate electrode formed on a side of the gate electrode to be insulated from the first gate electrode and the source/drain region.
(2)半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を形成する工
程と、この第1のゲート絶縁膜上に所定のパターンで第
1のゲート電極を形成する工程と、この第1のゲート電
極をマスクとし前記基板表面に不純物を低濃度で導入し
て低濃度不純物領域を形成する工程と、前記第1のゲー
ト電極をマスクとして前記第1のゲート絶縁膜をエッチ
ング除去する工程と、前記第1のゲート電極の側部及び
前記低濃度不純物領域上に第2のゲート絶縁膜を形成す
る工程と、前記第1のゲート電極の側方に前記第2のゲ
ート絶縁膜を介して第2のゲート電極を選択的に形成す
る工程と、前記第1及び第2のゲート電極をマスクとし
て前記基板表面に前記低濃度不純物領域と同一導電型の
不純物を高濃度で導入することにより高濃度不純物領域
を形成する工程とを有することを特徴とする絶縁ゲート
電界効果トランジスタの製造方法。
(2) forming a first gate insulating film on the semiconductor substrate; forming a first gate electrode in a predetermined pattern on the first gate insulating film; forming a low concentration impurity region by introducing impurities into the surface of the substrate using the first gate electrode as a mask; etching away the first gate insulating film using the first gate electrode as a mask; forming a second gate insulating film on the side of the gate electrode and on the low concentration impurity region; and forming a second gate insulating film on the side of the first gate electrode via the second gate insulating film. A high concentration impurity region is formed by selectively forming electrodes and introducing impurities of the same conductivity type as the low concentration impurity region into the substrate surface at a high concentration using the first and second gate electrodes as masks. 1. A method of manufacturing an insulated gate field effect transistor, the method comprising: forming an insulated gate field effect transistor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5665990A (en) * 1994-10-26 1997-09-09 Electronics & Telecommunications Research Institute Metal oxide semiconductor device with self-aligned groove channel and method for manufacturing the same
US5744836A (en) * 1997-02-28 1998-04-28 Nec Corporation Insulating gate type field effect transistor
US5747852A (en) * 1995-05-26 1998-05-05 Advanced Micro Devices, Inc. LDD MOS transistor with improved uniformity and controllability of alignment

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