JPH05175493A - Mosトランジスタ - Google Patents

Mosトランジスタ

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JPH05175493A
JPH05175493A JP34353191A JP34353191A JPH05175493A JP H05175493 A JPH05175493 A JP H05175493A JP 34353191 A JP34353191 A JP 34353191A JP 34353191 A JP34353191 A JP 34353191A JP H05175493 A JPH05175493 A JP H05175493A
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JP
Japan
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concentration
type
layer
drain
impurity
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP34353191A
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English (en)
Inventor
Hiromi Matsuki
ひろみ 松木
Toshihiko Mano
敏彦 真野
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造工程を増加,複雑化することなくドレイ
ン近傍への電界集中を緩和して耐圧を向上させる。 【構成】 p型Si 基板11上に各々n+ 型のソース拡
散層12,ドレイン拡散層13を形成する。また、ゲー
ト酸化膜14下のチャネル領域には、しきい値電圧制御
用の高濃度p+ 型不純物層28を形成する。そして、該
高濃度p+ 型不純物層28は、n+ 型ソース拡散層12
側に、n+ 型ドレイン拡散層13から所定距離L1 離間
して形成する。従って、ドレイン近傍では、チャネル領
域のp型不純物濃度が低くなり、電界集中が緩和されて
耐圧が向上する。これは、製造工程が増加,複雑化する
ことにはならない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOSトランジスタに
係わり、特に製造工程が増加されることなくドレイン近
傍への電界集中が緩和されて耐圧が向上されたMOSト
ランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタは、ドレイン−ソー
ス間をバイアスしておき、ゲート電極に印加された電圧
による電界によって電流通路(チャネル)の広さまたは
通路中の電荷数を制御し、ソース−ドレイン間を流れる
電流を変化させるものである。
【0003】そして、MOSトランジスタのドレイン電
流を決定するパラメータとして、しきい値電圧Vthがあ
る。これは、ゲート酸化膜厚、基板の不純物濃度、チャ
ネルのイオン打ち込み量等に依存し、例えばチャネルに
p型不純物を打ち込むと上記しきい値電圧Vthは正の方
向に、n型不純物を打ち込むと負の方向に、不純物の打
ち込み量に比例して遷移する。
【0004】図4(a) に、基板の表面領域に、しきい値
電圧制御用の高濃度不純物領域が形成された従来例のM
OSトランジスタの要部側断面図を示す。同図に示すよ
うに、p型Si 基板11上にn+ 型拡散層を各々設けて
ソース拡散層12,ドレイン拡散層13を形成してい
る。また、ゲート酸化膜14がMOS FETのチャネ
ル上に形成され、それ以外はフィールド酸化膜(不図
示)で覆われている。
【0005】該フィールド酸化膜を一部エッチングする
ことにより形成されたコンタクトホールを介して、上記
ソース拡散層12,ドレイン拡散層13は各々Al等か
らなるソース電極15,ドレイン電極16に接続され、
またゲート酸化膜14上にはAl等からなるゲート電極
17が接続されている。
【0006】また、チャネル領域には、しきい値電圧制
御用のp+ 型不純物層18が形成され、例えばイオン打
ち込み量を調整することで最適な特性のしきい値電圧V
thを得、上記のようにソース電極15−ドレイン電極1
6間をバイアスしておき、ゲート電極17に印加するゲ
ート電圧を制御することによりチャネルを流れる電流を
制御する。
【0007】ところが、上記のような構造では、ゲート
電圧が高くなると電界、特にドレイン拡散層13近傍の
電界強度は極めて大きくなり、ここを通るキャリアが高
いエネルギーを得て衝突電離をするようになり、ここで
加速された電子が別の電子・正孔対を次々発生し、大電
流が流れる。所謂アバランシェ ブレークダウンと呼ば
れる現象の発生であり、ドレイン端への電界集中により
耐圧が低下してしまう。
【0008】ブレークダウン電圧を向上させるために
は、ドレイン近傍の電界を緩和することが有効である。
そのため、図4(b) に示すような構造も採用される。こ
れは、上記図4(a) に示した構造に加え、ソース拡散層
12,ドレイン拡散層13の高濃度のn+ 型不純物拡散
領域に重ねて、外側に各々低濃度のn- 型不純物拡散領
域19,20を形成し、これを囲む構造にする。所謂D
DD(doublediffuseddrain)型である。
【0009】また、他に図4(c) に示すような構造も採
用される。これもドレイ近傍の電界強度を小さくしよう
とするもので、上記図4(a) に示した構造のソース領
域,ドレイン領域の各々を、先ず低濃度のn- 型不純物
拡散層22,23を形成した後、高濃度のn+ 型不純物
拡散層24,25を形成して設けるというものである。
所謂LDD(lightly doped drain)型である。
【0010】図4(b) ,(c) の何れの場合も、n+ 型不
純物拡散領域の周囲にn- 型電界緩和層があり、拡散領
域とp型基板11の境界がなだらかな濃度分布を持つよ
うになり、電界、特にドレイン近傍での電界集中が緩和
されることになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図4
(b) ,(c) に示した構造のMOSトランジスタでは、n
- 型電界緩和層が形成されるため、耐圧は向上する。し
かし、電界緩和層を形成するために製造工程が増加し、
複雑化してしまうという問題があった。
【0012】本発明は、製造工程を増加,複雑化するこ
となく、ドレイン近傍への電界集中が緩和されて耐圧が
向上されたMOSトランジスタを実現しようとする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様にお
いては、第1導電型の半導体基板の表面領域に形成され
た第2導電型のソース拡散層及びドレイン拡散層と、前
記半導体基板の表面に設けられるゲート酸化膜下のチャ
ネル領域に形成されたしきい値電圧制御用の第1導電型
の高濃度不純物層と、を有するMOSトランジスタにお
いて、前記高濃度不純物層は前記ドレイン拡散層より離
間して形成されてなることを特徴とする。
【0014】また、本発明の第2の態様においては、半
導体基板に形成された第1導電型の不純物濃度領域と、
該不純物濃度領域の表面領域に形成された第2導電型の
ソース拡散層及びドレイン拡散層と、前記不純物濃度領
域の表面に設けられるゲート酸化膜下のチャネル領域に
形成されたしきい値電圧制御用の第1導電型の高濃度不
純物層と、を有するMOSトランジスタにおいて、前記
高濃度不純物層は前記ドレイン拡散層より離間して形成
されてなり、且つ前記不純物濃度領域の不純物濃度は表
面より深い位置にピーク値を有してなることを特徴とす
る。
【0015】
【作用】第1の態様によれば、従来例に較べ、電界の集
中するドレイン近傍のチャネル領域の不純物の濃度が低
くなり、空乏層が伸びやすくなっている。従ってドレイ
ン近傍への電界集中が緩和され、耐圧が向上する。ま
た、製造工程が増加,複雑化することもない。
【0016】第2の態様によれば、上記に加え、ドレイ
ン近傍の不純物濃度がより低くなり、電界緩和効果がさ
らに増す。従って、耐圧がより向上する。また、製造工
程が増加,複雑化することもない。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
について説明する。図1は、第1の実施例のMOSトラ
ンジスタの要部側断面図である。尚、上記図4(a) に示
す従来のMOSトランジタとの同一領域には同一符号を
付している。
【0018】第1の実施例は、従来例と比較して、チャ
ネル領域に形成されるp型Si 基板11表面のしきい値
電圧制御用の高濃度p+ 型不純物層28が、ゲート酸化
膜14下のn+ 型ソース拡散層12側に、n+ 型ドレイ
ン拡散層13から、所定距離L1 離間して形成されてい
ることが異なる。従って、ドレイン近傍では、チャネル
領域のp型不純物濃度が低くなっている。
【0019】上記しきい値電圧制御用のp+ 型不純物層
28の長さについては、本実施例のMOSトランジスタ
の製造に着手する前に、種々長さを変化させてしきい値
電圧Vthの測定を行って決定しておくようにする。この
場合、例えばイオン打ち込み法によりp+ 型不純物層2
8を形成するのであれば、打ち込まれる不純物の濃度に
よって該しきい値電圧Vthは異なってくるのであり、試
行錯誤的に微妙に調整しながら最適なしきい値電圧Vth
となる長さ、即ちドレイン拡散層13からの離間距離L
1 を実験的に見出しておくのである。
【0020】上記のような構成となっているため、従来
例に較べ電界の集中するドレイン近傍のチャネル領域の
p型不純物の濃度が低くなり、空乏層が伸びやすくなっ
ている。従って、ドレイン近傍への電界集中が緩和さ
れ、ブレークダウン電圧が向上する。また、しきい値電
圧制御用のp+ 型不純物層は従来より形成されていたも
のであり、ドレイン拡散層13より所定距離L1 離間さ
せて該p+ 型不純物層28を形成するのに製造工程が増
加,複雑化することにはならない。
【0021】図2は、第2の実施例のMOSトランジス
タの要部側断面図である。尚、上記図1に示す第1の実
施例のMOSトランジスタとの同一領域には同一符号を
付している。
【0022】第2の実施例は、第1の実施例と比較し
て、p型あるいはn型の基板31にp型不純物を導入し
てp型ウェル41を形成し、該p型ウェル41の表面領
域のしきい値電圧制御用のp+ 型不純物層38が、ドレ
イン拡散層13より所定距離L 2 離間して形成されてい
ることが異なる。そして、以下に図3(a) 及び図3(b)
を参照して説明するように、p型ウェル41のドレイン
近傍の不純物濃度が、ゲート酸化膜14が形成される表
面より深い位置にピークを持つように形成されているこ
とを特徴とする。
【0023】図3(a) は、横軸に図2の側断面図におけ
るソース近傍のA−A′線に沿うp型ウェル41の表面
からの深さをとり、縦軸には該p型ウェル41の不純物
濃度をとっている。また、図3(b) は、横軸に図2の側
断面図におけるドレイン近傍のB−B′線に沿うp型ウ
ェル41の表面からの深さをとり、縦軸には該p型ウェ
ル41の不純物濃度をとっている。
【0024】図3(a) に示すように、図2の側断面図に
おけるp型ウェル41の各位置a1 ,a2 ,a3 におけ
る不純物濃度は、しきい値電圧制御用のp+ 型不純物層
38下方において位置a2 から位置a3 へと深さが増す
ほど低くなっている。また、図3(b) に示すように、図
2の断面図におけるp型ウェル41の各位置b1
2 ,b3 における不純物濃度は、表面から深い位置b
2 においてピーク値を持っている。ここで、各位置
2 ,b2 の表面からの深さは同じであり、p型ウェル
41の不純物濃度は平面方向に均一に分布している。
【0025】これにより、ドレイン近傍のp型不純物濃
度がより低くなり、電界緩和効果がさらに増す。従っ
て、ブレークダウン電圧がより向上する。また、しきい
値電圧制御用のp+ 型不純物層38及びp型ウェル41
は、従来より形成されていたものであり、さらにp型ウ
ェル41の不純物濃度を表面より深い位置にピークを持
つように形成するのに製造工程が増加,複雑化すること
もない。
【0026】従来、ドレイン近傍への電界集中を緩げる
ために、上述のようにDDD,LDD等の構造が提案さ
れてきたが、何れも製造工程の増加,複雑化を伴うもの
であった。これに対し、上記のような構成とする本実施
例によれば、何れも製造工程を増加、複雑化することな
く、耐圧の向上を実現できるのである。
【0027】尚、上記においてはn型MOSトランジス
タを例にとり説明したが、本実施例はp型MOSトラン
ジスタにも適用されることは勿論である。また、しきい
値電圧制御用のp+ 型不純物層の製造法については上記
に示した例の他、既存の技術を応用して種々の改変が可
能であることは、云うまでもない。
【0028】
【発明の効果】本発明の第1の態様によれば、しきい値
電圧制御のためにある基板表面の高濃度不純物層がドレ
イン拡散層から離間して形成されているから、製造工程
を増加,複雑化するとなく耐圧を向上させることができ
る。
【0029】また、本発明の第2の態様によれば、上記
に加えて、ドレイン近傍のウェルの不純物濃度が表面よ
り深い位置にピークを有するように形成されるから、よ
り耐圧を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の要部側断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例の要部側断面図である。
【図3】図2の実施例のウェルの不純物濃度を説明する
ためのグラフであり、(a) は図2の側断面図のA−A′
線に沿う不純物濃度、(b) は図2の側断面図のB−B′
線に沿う不純物濃度を示す。
【図4】従来例の要部側断面図であり、(a) はn型MO
Sトランジスタの例であり、(b) は(a) をDDD型構造
とした場合、(c) は(a) をLDD型構造とした場合であ
る。
【符号の説明】
11 p型S1 基板 12 n型ソース拡散層 13 n+ 型ドレイン拡散層 14 ゲート酸化膜 15 ソース電極 16 ドレイン電極 17 ゲート電極 28,38 しきい値電圧制御用p+ 型不純物層 31 p型またはn型Si 基板 41 p型ウェル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の表面領域に形
    成された第2導電型のソース拡散層及びドレイン拡散層
    と、前記半導体基板の表面に設けられるゲート酸化膜下
    のチャネル領域に形成されたしきい値電圧制御用の第1
    導電型の高濃度不純物層と、を有するMOSトランジス
    タにおいて、 前記高濃度不純物層は前記ドレイン拡散層より離間して
    形成されてなることを特徴とするMOSトランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体基板に形成された第1導電型の不
    純物濃度領域と、該不純物濃度領域の表面領域に形成さ
    れた第2導電型のソース拡散層及びドレイン拡散層と、
    前記不純物濃度領域の表面に設けられるゲート酸化膜下
    のチャネル領域に形成されたしきい値電圧制御用の第1
    導電型の高濃度不純物層と、を有するMOSトランジス
    タにおいて、 前記高濃度不純物層は前記ドレイン拡散層より離間して
    形成されてなり、且つ前記不純物濃度領域の不純物濃度
    は表面より深い位置にピーク値を有してなることを特徴
    とするMOSトランジスタ。
JP34353191A 1991-12-25 1991-12-25 Mosトランジスタ Withdrawn JPH05175493A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031272A (en) * 1994-11-16 2000-02-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. MOS type semiconductor device having an impurity diffusion layer with a nonuniform impurity concentration profile in a channel region
JP2003060199A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置とその製造方法
US7589389B2 (en) 2005-08-11 2009-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same

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Effective date: 19990311