JPH05129325A - 半導体デバイス - Google Patents

半導体デバイス

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Publication number
JPH05129325A
JPH05129325A JP28602491A JP28602491A JPH05129325A JP H05129325 A JPH05129325 A JP H05129325A JP 28602491 A JP28602491 A JP 28602491A JP 28602491 A JP28602491 A JP 28602491A JP H05129325 A JPH05129325 A JP H05129325A
Authority
JP
Japan
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gate
drain
source
mos transistor
impurity concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP28602491A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirobumi Saito
博文 齊藤
Osamu Tabata
修 田畑
Yoshifumi Matsushita
欣史 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 LDD構造を基本としながらも、その欠点を
回避し、トラジスタの駆動能力の低下を引き起こすこと
なく、しかもパターン設計上において何らの制限を受け
ることのないMOSトランジスタを提供することを目的
とする。 【構成】 半導体基板2の表面に、離隔した状態でソー
ス部3とドレイン部4が配され、更に、それらの中間部
分にあたる該半導体基板2の表面上に、酸化被膜50を
介してゲート部5が配されたMOSトランジスタ1にお
いて、前記ソース部3及びドレイン部4を高不純物濃度
領域とすると共に、該ドレイン部4近傍に低不純物濃度
領域を設ける一方、前記ゲート部5の表面にゲート保護
膜52を設けると共に、同ゲート部5の片側面に、該ゲ
ート保護膜52とは異なる材質からなるサイドウォール
部7を設けたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスとして
のMOSトランジスタの改良構造に関する。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタは、半導体(通常S
i)基板の表面に酸化被膜(通常SiO2 )が設けら
れ、更にその上に金属電極板を設けたMOS構造を基本
構造とし、該酸化被膜を介して電圧を印加することによ
り、半導体基板中のキャリアを制御することができる性
質を持つ。
【0003】更に詳しくは、半導体基板であるSi基板
の表面に、離隔した状態でソース領域とドレイン領域が
設けられると共に、これらソース、ドレイン間にあたる
Si基板表面上にはゲートSiO2 膜を介して導電性ゲ
ート電極が配設される。そして、該導電性ゲート電極に
バイアス電圧を印加することにより、Si基板表面に
は、ソースやドレイン領域と同導電性の反転層(チャネ
ル)が誘起され、その結果、ソースとドレイン間に電流
を流すことができるようになる。なお、かかるチャネル
が誘起されなければソースとドレイン間には導通は起こ
らない。
【0004】一方、ソースとドレイン間が導通した場合
に発生するホットキャリヤ(半導体基板である固体内に
おいて、結晶格子と熱平衡していない電子又は正孔のキ
ャリヤであって、比較的高いエネルギーをもっている)
によるトランジスタの特性変動を少なくするため、上記
ドレインの構造については、種々の構造が提案されてい
る。その基本となる考え方は、ドレイン近傍における電
界を緩和させることにより、基板の電流を減少させよう
とするものである。即ち、ドレイン近傍における不純物
濃度を低くすることにより、プロファイルを緩やかに
し、電界が集中することを避けて、ホットキャリアの発
生を減少させようとする。その具体的方法の一つとし
て、ドレイン及びソース領域を高濃度不純物領域と低濃
度不純物領域の二重構造としたLDD(Lightly
Doped Drain)構造をとる方法が紹介され
ている。その詳細については、下記文献に詳しく記載さ
れている。 〔文献〕西沢潤一 編:半導体研究 第26巻、「超L
SI技術 デバイスとプロセス その11」 (工業調
査会 発行) なお、基板を形成する半導体材料に、少量の不純物を添
加することにより、半導体の特性を改質しようとするこ
とをドーピングといい、その方法としては、ガス拡散法
やイオン注入法、或いはサーモマイグレーション法等が
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、かかるLD
D構造においては、ホットキャリヤの低減には直接関係
のないソース側近傍に、低濃度不純物領域が存在するた
め、ソース、ドレインを共に高濃度不純物領域とするだ
けのシングルドレイン構造と比べて、そのトラジスタの
駆動能力が低下するという欠点がある。また、かかる欠
点を回避するために、斜めイオン注入方法を用いること
によって、ドレイン側のみをLDD構造とする方法もあ
る。しかし、このような方法をとる場合には、トランジ
スタのソース側とドレイン側の向きを揃えて配置する必
要があるため、パターン設計上の制約が大きくなるとい
う欠点がある。
【0006】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであり、LDD構造を基本としながらも、その欠点を
回避し、トラジスタの駆動能力の低下を引き起こすこと
なく、しかもパターン設計上において何らの制限を受け
ることのないMOSトランジスタを提供することを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板表
面に、離隔した状態でソース部とドレイン部が配され、
更に、それらの中間部分にあたる該半導体基板表面上
に、酸化被膜を介してゲート部が配されたMOSトラジ
スタにおいて、前記ソース部及びドレイン部を高不純物
濃度領域とすると共に、該ドレイン部近傍に低不純物濃
度領域を設ける一方、前記ゲート部表面にゲート保護膜
を設けると共に、同ゲート部の片側面に、該ゲート保護
膜とは異なる材質からなるサイドウォール部を設けたこ
とを特徴としている。
【0008】
【作用】上記構成によれば、MOSトランジスタの基板
表面におけるソース部とドレイン部は、高不純物濃度を
もった領域として形成される。また、かかるドレイン部
の近傍には、低不純物濃度である領域が形成される。ま
た、ソース部とドレイン部の中間位置にあたる基板表面
の上部にはゲート部が形成され、ゲート部の表面にはゲ
ート保護膜が形成される。
【0009】更に、ゲート部の片側面には、ゲート保護
膜とは異なる材質からなるサイドウォール部が形成され
る。その結果、ホットキャリヤの耐圧を損なわずに、ソ
ース・ドレイン間の抵抗を減少できることなり、トラジ
スタの駆動能力が向上する。また、斜めイオン注入法に
よる片側LDD構造のように、素子の向きを揃える必要
もない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って具体
的に説明する。図1は、本発明にかかるMOSトランジ
スタの構造を示す側面断面図である。このMOSトラン
ジスタ1は、基板2の上面部に離隔した状態でソース部
3とドレイン部4(いずれも斜線を施して示す)が配さ
れ、更に、ソース部3とドレイン部4の間であって、基
板2の上面部には、ゲート部5が配されている。また、
ゲート部5は、基板2の表面と接する部分に、ゲート酸
化膜50が、その上面に導電性電極となるゲート51
が、更にその上面に電極を保護するためのゲート保護膜
52が配されている。加えて、基板2内において、ドレ
イン部4の近傍には低不純物濃度部6が、そして、ゲー
ト部5の片側面部であって、ドレイン部の斜め上方に
は、サイドウォールスペーサ部7が夫々配されている。
【0011】図2は、図1に示す構造をなすMOSトラ
ンジスタの作製プロセスを示す説明図である。図面上、
(1)→・・・・・→(7)の順に、その作製工程が進
むようになっている。(1)では、本発明にかかるMO
Sトランジスタを作製するためのウエハ10が準備され
る。図面で示すように、このウエハ10は、基板2の上
面にソース部3とドレイン部4が、また、それらの間で
あって、基板2の上部にゲート部5が形成されている。
そして、この状態において、イオン注入が行われてソー
ス部3及びドレイン部4の各内側端部近傍に低不純物濃
度領域60及び6が形成される。
【0012】次に、(2)では、上記ウエハ10の上部
表面全体をマスクすべく、ポリシリコン膜11(なお、
この材質については、ゲート部5とは異なる材質である
ことが必要である)が形成される。続いて、(3)で
は、エッチング操作(フォトリトグラフィーを使用す
る)によって、ゲート部5の両側面部にサイドウォール
スペーサ部7、8が形成される。更に、(4)では、片
側のサイドウォールスペーサ部7のみを残すため、レジ
スト材9でその部分がマスクされる。そして、(5)で
は、片側のサイドウォールスペーサ部8のみが、エッチ
ング除去される。ひき続き、(6)で、レジスト材9が
エッチング除去された後、(7)において、ソース部3
及びドレイン部4に対してイオン注入が行われ、夫々高
不純物濃度領域30及び40ととなる。この際、ドレイ
ン部4近傍に存在する低不純物濃度領域6については、
サイドウォールスペース部7の存在により、イオン注入
が阻止される。このようにして、本発明にかかるMOS
トランジスタの作製が行われることになる。
【0013】図3は、本発明にかかるMOSトランジス
タを組み込んだ回路例である。MOSトランジスタは、
入力ゲート電圧に関し、しきい値特性を有しているた
め、レベルシフト回路なしにディジタル回路構成がで
き、集積化に当たっても、分離拡散を必要としないこと
と相まって、基本ゲート回路の面積が小さくてすむた
め、ディジタル集積回路の構成によく適している。更
に、MOSトランジスタは、バイポーラトラジスタより
も応答速度が遅いものの、入力電力が小さくて消費電力
が少なく、電圧駆動形で動作するする特徴を持つ。
【0014】また、MOSディジタル回路はエンハンス
メントMOSトランジスタを用い、入力信号を反転させ
るインバータ回路をその基本構成原理としている。即
ち、入力電圧VinがMOSトランジスタのしきい値電圧
より大きいHレベル入力に対してオンし、出力電圧V
out をLレベルとするのに対し、逆にVinがしきい値電
圧より低いLレベル入力に対してオフし、Vout をHレ
ベルとする。
【0015】なお、かかるインバータ回路は、その負荷
MOS及び入力ゲートMOSトラジスタの動作モード並
びに導電形によって分類され、図で示す回路は、負荷M
OSトランジスタをp−MOS、入力ゲートMOSトラ
ンジスタをn−MOSとし、これらによる相補償形のエ
ンハンスメント形MOSトランジスタを用いたCーMO
S回路を示している。
【0016】
【発明の効果】以上の本発明によれば、半導体デバイス
であるMOSトランジスタにおいて、そのドレイン側が
高不純物濃度領域と低不純物濃度領域の二重構造となっ
ているため、電界を緩和することができ、これに対し、
ソース側が高不純物濃度領域のみで構成されているた
め、ソース近傍の抵抗を従来のLDD構造よりもはるか
に減少させることができる。従って、トラジスタの駆動
能力が向上する。その結果、ソース・ドレイン電極の固
定したトラジスタ回路における、その動作速度を格段に
向上させることが可能となる。
【0017】また、本発明にかかるMOSトランジスタ
を作製するにあたっては、ドレイン側のみをLDD構造
とする場合における従来方法のようにパターンレイアウ
トの向きを揃えるという工程が必要でなくなり、パター
ン設計上でのかかる制約を何ら受けることがないという
副次的効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるMOSトランジスタの構造を示
す側面断面図である。
【図2】本発明にかかるMOSトランジスタの作製プロ
セスを示す説明図である。
【図3】本発明にかかるMOSトランジスタを組み込ん
だ回路例である。
【符号の説明】
1 MOSトランジスタ 2 基板 3 ソース部 4 ドレイン部 5 ゲート部 6 低不純物濃度部 7 サイドウォールスペーサ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面に、離隔した状態でソー
    ス部とドレイン部が配され、更に、それらの中間部分に
    あたる該半導体基板表面上に、酸化被膜を介してゲート
    部が配されたMOSトラジスタにおいて、 前記ソース部及びドレイン部を高不純物濃度領域とする
    と共に、該ドレイン部近傍に低不純物濃度領域を設ける
    一方、 前記ゲート部表面にゲート保護膜を設けると共に、同ゲ
    ート部の片側面に、該ゲート保護膜とは異なる材質から
    なるサイドウォール部を設けたことを特徴とするMOS
    トラジスタ。
JP28602491A 1991-10-31 1991-10-31 半導体デバイス Pending JPH05129325A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5439839A (en) * 1994-07-13 1995-08-08 Winbond Electronics Corporation Self-aligned source/drain MOS process
US5501991A (en) * 1994-07-13 1996-03-26 Winbond Electronics Corporation Process for making a bipolar junction transistor with a self-aligned base contact
US5580804A (en) * 1994-12-15 1996-12-03 Advanced Micro Devices, Inc. Method for fabricating true LDD devices in a MOS technology
US5895955A (en) * 1997-01-10 1999-04-20 Advanced Micro Devices, Inc. MOS transistor employing a removable, dual layer etch stop to protect implant regions from sidewall spacer overetch
US6083846A (en) * 1997-01-10 2000-07-04 Advanced Micro Devices, Inc. Graded MOS transistor junction formed by aligning a sequence of implants to a selectively removable polysilicon sidewall space and oxide thermally grown thereon

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