JPH05183153A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH05183153A JPH05183153A JP28292A JP28292A JPH05183153A JP H05183153 A JPH05183153 A JP H05183153A JP 28292 A JP28292 A JP 28292A JP 28292 A JP28292 A JP 28292A JP H05183153 A JPH05183153 A JP H05183153A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は絶縁ゲート型トランジス
タを構成する半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device which constitutes an insulated gate transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、大規模集積回路(以下、LSIと
いう。)を構成する素子として絶縁ゲート型トランジス
タが広く用いられている。絶縁ゲート型とは、金属性
(金属製あるいは金属に近い多結晶シリコン(Si)
製)の電極に電圧を印加し、絶縁物を介して半導体表面
を制御するタイプの総称であり、一般にMIS(MetalI
nsulator Semiconductor)と呼ばれる。その中で、絶縁
物として酸化膜を用いたものがMOS(Metal Oxide Se
miconductor)、窒化膜を用いたものがMNS(Metal Ni
tride Semiconductor)、アルミナ被膜を用いたものがM
AS(Metal Alumina Semiconductor)にあたる。2. Description of the Related Art Conventionally, an insulated gate transistor has been widely used as an element constituting a large scale integrated circuit (hereinafter referred to as an LSI). Insulated gate type means metallic (polycrystalline silicon (Si) made of metal or close to metal.
Is a general term for a type in which a semiconductor surface is controlled via an insulator by applying a voltage to an electrode of (Metal).
nsulator Semiconductor). Among them, the one using an oxide film as an insulator is a metal oxide semiconductor (MOS).
MNS (Metal Ni)
tride Semiconductor), M using an alumina coating
It corresponds to AS (Metal Alumina Semiconductor).
【0003】図15は一例として電子伝導型(以下、n
チャネルと称する。)MOSFETの構造を示すもので
ある。FIG. 15 shows, by way of example, an electron conduction type (hereinafter, n
It is called a channel. ) This shows the structure of a MOSFET.
【0004】この図において、601はp型シリコン基
板であり、この基板601の表面部には相互にチャネル
形成領域分の間隔を置いてn+ ソース領域602及びn
+ ドレイン領域603が形成され、そのチャネル形成領
域上には上記絶縁物としてのゲート酸化膜604が形成
され、このゲート酸化膜604上には上記金属性電極と
してのゲート電極605が形成されている。In this figure, reference numeral 601 denotes a p-type silicon substrate, and n + source regions 602 and n + are formed on the surface of the substrate 601 with a space for forming channel formation regions from each other.
A + drain region 603 is formed, a gate oxide film 604 as the insulator is formed on the channel formation region, and a gate electrode 605 as the metallic electrode is formed on the gate oxide film 604. ..
【0005】このような構造において、ゲート電極60
5に+電圧を印加すると、基板601内のゲート酸化膜
604下の領域で電子が表面側へ引寄せられ、これがキ
ャリアとなるn型のチャネルが形成され、電流は、この
チャネルを通ることでソース領域602からドレイン領
域603に向かって流れることが可能となる。In such a structure, the gate electrode 60
When a + voltage is applied to 5, an electron is attracted to the surface side in the region under the gate oxide film 604 in the substrate 601, an n-type channel that serves as a carrier is formed, and a current passes through this channel. It becomes possible to flow from the source region 602 toward the drain region 603.
【0006】また、このようなMOS等のMISFET
において、近年では、SOI(Semiconductor on Insul
ator)構造がよく用いられる。このSOIMOSFET
は、絶縁膜の上に新たに素子を構成したもので、三次元
集積回路のような高密度・高機能素子の実現には欠かせ
ない技術であり、また、三次元的に積層せず従来と同様
の構成の集積回路においても、個々の素子の完全な分離
を可能とする重要な技術の一つである。Further, such MISFET such as MOS
In recent years, SOI (Semiconductor on Insul)
ator) structure is often used. This SOI MOSFET
Is a technology in which a new element is formed on the insulating film, which is an indispensable technology for realizing high-density and high-performance elements such as three-dimensional integrated circuits. This is one of the important technologies that enables complete isolation of individual devices even in an integrated circuit having the same configuration as that of.
【0007】図16はその一例としてSOI構造を持つ
nチャネルMOSFETの構造を示すものである。FIG. 16 shows the structure of an n-channel MOSFET having an SOI structure as an example.
【0008】この図において、701はp型シリコン基
板であり、この基板701上にはその上下層を電気的に
絶縁分離し上記SOI構造を提供する層間分離酸化膜層
702が形成され、MOS素子部は、この酸化膜層70
2上に形成されている。703はそのn+ 型ソース領
域、704はn+ 型ドレイン領域、705はゲート酸化
膜、706はゲート電極である。酸化膜702上におけ
るソース領域703及びドレイン領域704を除く半導
体領域は両者703,704間のチャネルを形成するチ
ャネル形成層707とされている。In this figure, reference numeral 701 designates a p-type silicon substrate, and an interlayer isolation oxide film layer 702 for electrically insulating and isolating the upper and lower layers thereof to provide the SOI structure is formed on the substrate 701. The oxide film layer 70 is
It is formed on 2. Reference numeral 703 is its n + type source region, 704 is an n + type drain region, 705 is a gate oxide film, and 706 is a gate electrode. A semiconductor region other than the source region 703 and the drain region 704 on the oxide film 702 is a channel formation layer 707 that forms a channel between the both regions 703 and 704.
【0009】基本的な動作は図15に示すものと同様で
あるが、酸化膜702があるために、この酸化膜702
上のシリコン層(すなわち、チャネル形成層707)の
不純物濃度を低濃度化しても、ソース領域703とドレ
イン領域704から空乏層が延びてソースとドレインの
間が電気的に導通状態になる現象(パンチスルー現象)
が抑制される。したがって、チャネル形成層707の不
純物濃度を低くすることができるので、そこでの不純物
散乱が低下し、MISトランジスタ特有の垂直電界も低
下することとなって、ソース領域703からドレイン領
域704へ流れる電流値が増大することとなる。また、
酸化膜702があるため、上層素子部と下地基板701
との寄生容量が少ない。さらには、酸化膜702によっ
て下地基板701から絶縁されているため、下地基板7
01中で放射線によって発生した電荷がnMISトラン
ジスタとしての動作に影響を与えないこととなる。The basic operation is the same as that shown in FIG. 15, but since there is an oxide film 702, this oxide film 702 is present.
Even if the impurity concentration of the upper silicon layer (that is, the channel formation layer 707) is reduced, a depletion layer extends from the source region 703 and the drain region 704 and the source and the drain are electrically connected ( Punch-through phenomenon)
Is suppressed. Therefore, the impurity concentration of the channel formation layer 707 can be reduced, so that the impurity scattering in the channel formation layer 707 is reduced and the vertical electric field peculiar to the MIS transistor is also reduced, so that the current value flowing from the source region 703 to the drain region 704 is reduced. Will increase. Also,
Since there is the oxide film 702, the upper layer element portion and the base substrate 701 are
There is little parasitic capacitance with. Furthermore, since it is insulated from the base substrate 701 by the oxide film 702, the base substrate 7
The electric charge generated by the radiation in 01 does not affect the operation as the nMIS transistor.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たMISトランジスタ及びSOI型MISトランジスタ
にあっては、ドレイン領域とチャネル領域間の接合部に
発生する高電界のために、主伝導キャリアが高エネルギ
に加速されて衝突イオン化を起こし、これが原因で発生
した、主伝導キャリアとは逆極性の電荷がトランジスタ
の特性に悪影響を与えるという問題がある。However, in the MIS transistor and the SOI type MIS transistor described above, the main conduction carriers are high in energy because of the high electric field generated at the junction between the drain region and the channel region. There is a problem that the charge having the opposite polarity to the main conduction carrier, which is generated due to the acceleration and collisional ionization, has a bad influence on the characteristics of the transistor.
【0011】例えば、上記nチャネルのトランジスタの
場合には、ドレイン領域近傍で、衝突イオン化によっ
て、正孔が生成されるが、この正孔がゲート絶縁膜に注
入し易く、ゲート絶縁膜の膜質を低下させ、トランジス
タ特性を変動させてしまうこととなる。また、正孔伝導
型のpMISトランジスタとSOI型pMISトランジ
スタでは、衝突イオン化によって生成した電子が、同様
の悪影響を特性に与えることとなるのである。For example, in the case of the n-channel transistor, holes are generated in the vicinity of the drain region by impact ionization, but these holes are easily injected into the gate insulating film and the quality of the gate insulating film is improved. This causes the transistor characteristics to deteriorate and the transistor characteristics to fluctuate. Further, in the hole conduction type pMIS transistor and the SOI type pMIS transistor, the electrons generated by the impact ionization have the same adverse effect on the characteristics.
【0012】また、ゲート電圧をチャネル形成層内に反
転層が形成されるまで印加しても、このチャネル形成層
内には電気的に中性な領域が存在する。Even when the gate voltage is applied until the inversion layer is formed in the channel forming layer, an electrically neutral region exists in the channel forming layer.
【0013】図17はその様子をSOI型nMISトラ
ンジスタにおいて示すものである。FIG. 17 shows the situation in the SOI type nMIS transistor.
【0014】この図において、801は図示しないp型
下地基板上に形成された上下層間絶縁分離酸化膜、80
2はn+ 型ソース領域、803はn+ 型ドレイン領域、
804はゲート酸化膜、805はゲート電極、806は
チャネル形成層であり、素子断面中の実線は等電位の箇
所を結んで形成される等電位線であって、その中の数字
は電位を表している。In this figure, reference numeral 801 designates an upper and lower interlayer insulating isolation oxide film formed on a p-type base substrate (not shown).
2 is an n + type source region, 803 is an n + type drain region,
Reference numeral 804 is a gate oxide film, 805 is a gate electrode, and 806 is a channel forming layer. The solid line in the cross section of the element is an equipotential line formed by connecting equipotential portions, and the numbers therein represent the potential. ing.
【0015】図示のごとく、SOI型であっても、チャ
ネル形成層806が厚くなれば、反転層形成レベルまで
ゲート電圧を印加しても空乏層はチャネル形成層806
下の酸化膜801までは達せず、チャネル形成層806
中に電気的に中性な領域(斜線部)が残存する。そのた
め、上記衝突イオン化によって生じた正孔がポテンシャ
ルの低いチャネル下方に流れることにより、チャネル形
成層806中に生じている中性領域に正孔がたまり、チ
ャネル形成層806の電位を上昇させる。As shown in the figure, even if it is an SOI type, if the channel forming layer 806 is thick, the depletion layer is the channel forming layer 806 even if the gate voltage is applied up to the inversion layer forming level.
The lower oxide film 801 is not reached, and the channel formation layer 806
An electrically neutral region (hatched portion) remains inside. Therefore, holes generated by the impact ionization flow below the channel having a low potential, whereby holes are accumulated in the neutral region generated in the channel formation layer 806 and the potential of the channel formation layer 806 is increased.
【0016】例えば、チャネル形成層の厚さTSOI =2
500オングストローム、同不純物濃度CSOI =1017
cm-3,VD =VG =1.5Vでは、図17に示される
斜線部の正孔濃度は、その周りに比べて2〜3桁も高く
1014cm-3にもなる。その結果、下地基板に正の電圧
を印加するのと同様の効果が生じ、図18に示す電流−
電圧特性のように、正孔がたまり始めるドレイン電圧の
ところでキンクが生じ、更にドレイン電圧を高くしたと
ころで平らな飽和領域ができないので、安定な回路動作
が保証されないという問題がある。For example, the thickness TSOI of the channel forming layer = 2
500 Å, same impurity concentration CSOI = 10 17
At cm -3 and VD = VG = 1.5V, the hole concentration in the shaded area shown in FIG. 17 is as high as 10 14 cm -3 by a few orders of magnitude higher than the surrounding area. As a result, an effect similar to that of applying a positive voltage to the base substrate is produced, and the current − shown in FIG.
As in the voltage characteristic, a kink occurs at the drain voltage at which holes start to accumulate, and a flat saturation region cannot be formed when the drain voltage is further increased, so that stable circuit operation cannot be guaranteed.
【0017】本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、衝突イ
オン化により生じた、キャリアとは逆極性の電荷(正孔
(nチャネル)あるいは電子(pチャネル))のゲート
酸化膜への侵入、およびチャネル形成層での蓄積を防止
し、もって特性が変動しにくく信頼性の高い、MISト
ランジスタを構成する半導体装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to generate electric charges (holes (n-channel) or electrons) having a polarity opposite to that of carriers generated by impact ionization. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device forming a MIS transistor, which prevents (p channel)) from penetrating into the gate oxide film and accumulates in the channel forming layer, and thus the characteristics are less likely to change and the reliability is high.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置は、絶縁ゲート型トランジスタを構成し、且つそのゲ
ート絶縁膜下に配設され、主伝導キャリアとは逆極性の
電荷について、ゲート絶縁膜より遠い側の方が、これに
近い側よりも低くなるようにそのエネルギ状態が調整さ
れているエネルギ状態調整層を備えていることを特徴と
している。According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, which constitutes an insulated gate type transistor, is disposed under a gate insulating film, and has a gate insulating property with respect to charges having a polarity opposite to that of a main conduction carrier. It is characterized in that it is provided with an energy state adjusting layer whose energy state is adjusted so that the side farther from the film is lower than the side closer to the side.
【0019】特に、請求項2記載の半導体装置における
エネルギ状態調整層はその全域に亘って一定のエネルギ
とされた定エネルギ層を備えていることを特徴とする。In particular, the energy state adjusting layer in the semiconductor device according to the second aspect is provided with a constant energy layer having a constant energy over the entire region.
【0020】また、請求項3記載の半導体装置における
エネルギ状態調整層はゲート絶縁膜側から半導体基板側
に向かってエネルギが低下する遷移層を備えていること
を特徴とする。Further, the energy state adjusting layer in the semiconductor device according to claim 3 is characterized in that it has a transition layer in which the energy decreases from the gate insulating film side toward the semiconductor substrate side.
【0021】さらに、請求項4記載の半導体装置におけ
るエネルギ状態調整層はドレイン領域側からソース領域
側に向かってエネルギが低下する遷移層を備えているこ
とを特徴としている。Further, the energy state adjusting layer in the semiconductor device according to the fourth aspect is characterized by including a transition layer in which the energy decreases from the drain region side toward the source region side.
【0022】そして、請求項5記載の半導体装置は、上
記請求項1〜4のいずれかの構造に加え、半導体基板と
エネルギ状態調整層との間にこれら両者を電気的に絶縁
分離する層間分離絶縁層を備えていることを特徴として
いる。In addition to the structure according to any one of claims 1 to 4, the semiconductor device according to claim 5 has an interlayer separation for electrically insulating and separating the semiconductor substrate and the energy state adjusting layer between them. It is characterized by having an insulating layer.
【0023】[0023]
【作用】本発明によるMISトランジスタではチャネル
形成層の表面部よりも基板側の方が主伝導キャリアとは
逆極性の電荷にとってエネルギが低い。よって、ドレイ
ン領域近傍で、衝突イオン化によって生成した電荷は従
来技術によるMISトランジスタよりも高速に基板側へ
移動する。In the MIS transistor according to the present invention, the energy on the substrate side of the channel forming layer is lower than that on the surface portion of the charge, which is the opposite polarity to the main conduction carriers. Therefore, in the vicinity of the drain region, the charges generated by the impact ionization move to the substrate side faster than in the MIS transistor according to the related art.
【0024】その結果、ゲート絶縁膜に高エネルギの電
荷が注入しにくく、ゲート絶縁膜の膜質低下が抑制され
ることとなる。As a result, it is difficult to inject high-energy charges into the gate insulating film, and deterioration of the quality of the gate insulating film is suppressed.
【0025】また、チャネル形成領域下に当該電荷が蓄
積されにくくなるため、高いドレイン電圧まで安定した
電流−電圧特性を得ることができる。Further, since the charges are less likely to be accumulated under the channel formation region, stable current-voltage characteristics can be obtained up to a high drain voltage.
【0026】さらに、ゲート絶縁膜側から半導体基板側
に向かってエネルギが低下する遷移層を備えることとす
れば、衝突イオン化で生じた電荷を速やかに下部に流出
させることができる。Furthermore, if a transition layer whose energy decreases from the gate insulating film side toward the semiconductor substrate side is provided, the charges generated by impact ionization can be promptly flown to the lower part.
【0027】さらにまた、ドレイン領域側からソース領
域側に向かってエネルギが低下するようになっていれ
ば、衝突イオン化で生じた電荷は速やかにソース電極を
通して排出されることとなる。Furthermore, if the energy decreases from the drain region side toward the source region side, the charges generated by the impact ionization will be promptly discharged through the source electrode.
【0028】特にSOI型MISトランジスタでは、分
離酸化膜上のチャネル形成層の不純物濃度をSOI構造
を持たない通常構造のMISトランジスタよりも低くで
きるので、キャリア濃度が元来低く、衝突イオン化で生
成した電子または正孔がゲート絶縁膜から離れる方向に
拡散し易い。したがって、通常構造のMISトランジス
タよりも高信頼性が実現できる。Particularly in the SOI type MIS transistor, since the impurity concentration of the channel forming layer on the isolation oxide film can be made lower than that of the MIS transistor of the normal structure having no SOI structure, the carrier concentration is originally low and it is generated by collision ionization. Electrons or holes easily diffuse in the direction away from the gate insulating film. Therefore, higher reliability can be realized as compared with the MIS transistor having the normal structure.
【0029】[0029]
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0030】図1は本発明半導体装置の第1実施例に係
るnチャネルMOSFETの構造を示すもので、定エネ
ルギ層を有する構造としたものである。FIG. 1 shows the structure of an n-channel MOSFET according to the first embodiment of the semiconductor device of the present invention, which has a constant energy layer.
【0031】この図において、11はp型シリコン基板
であって、この基板11における表面側の領域にnチャ
ネル素子部が形成されている。すなわち、基板11にお
ける表面近傍の領域にはチャネル長分の間隔を置いてn
+ 型ソース領域12とn+ 型ドレイン領域13とが形成
され、同基板11の一主面上であって且つソース領域1
2とドレイン領域13との間にはゲート酸化膜14が形
成され、このゲート酸化膜14上にはゲート電極15が
形成されている。In this figure, 11 is a p-type silicon substrate, and an n-channel element portion is formed in a region on the front surface side of this substrate 11. That is, n is provided in the region near the surface of the substrate 11 with a space corresponding to the channel length.
The + type source region 12 and the n + type drain region 13 are formed and are on the one main surface of the substrate 11 and the source region 1.
A gate oxide film 14 is formed between the gate oxide film 14 and the drain region 13, and a gate electrode 15 is formed on the gate oxide film 14.
【0032】基板11上における素子部のソース領域1
2及びドレイン領域13を除く半導体領域は2層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜14直下に位置する
上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深く形成
され且つ単結晶シリコンにより形成されてチャネル形成
層16とされており、このチャネル形成層16直下に位
置する下層部はシリコン及びゲルマニウムがその全域に
わたり、Siが75%、Geが25%の同組成比で合成
されたSiGe合金からなっており、正孔のエネルギに
関し、チャネル形成層16よりも低く且つその全域にわ
たり一定のエネルギ状態とされた定エネルギ層17とし
て形成されている。The source region 1 of the element portion on the substrate 11
The semiconductor region except 2 and the drain region 13 has a two-layer structure, and the upper layer portion thereof located directly below the gate oxide film 14 is formed slightly deeper than the formed channel depth and is formed of single crystal silicon. The lower layer portion immediately below the channel forming layer 16 is made of a SiGe alloy synthesized with the same composition ratio of 75% Si and 25% Si in the lower layer portion immediately below the channel forming layer 16. The energy of holes is lower than that of the channel formation layer 16 and is formed as a constant energy layer 17 in a constant energy state over the entire region.
【0033】次いで、主伝導キャリアである電子の挙動
を具体的に説明する。電子がn型ソース領域12からn
型ドレイン領域13に向かって、p型チャネル形成層1
6中のn型チャネルを走行し、n型ドレイン領域13近
傍で衝突イオン化を起こす。これにより生成した正孔
は、p型チャネル形成層16よりもエネルギの低い定エ
ネルギ層17に移動する。Next, the behavior of the electron, which is the main conduction carrier, will be specifically described. The electrons from the n-type source region 12 to n
Toward the drain region 13, the p-type channel forming layer 1
It travels in the n-type channel in 6 and causes collision ionization in the vicinity of the n-type drain region 13. The holes generated by this move to the constant energy layer 17 having lower energy than the p-type channel formation layer 16.
【0034】その結果、正孔がゲート酸化膜14に侵入
しにくくなり、トランジスタ特性の変動が抑制される。
従って、従来技術よりも高信頼性が得られることとな
る。As a result, holes are less likely to enter the gate oxide film 14 and variations in transistor characteristics are suppressed.
Therefore, higher reliability can be obtained than in the conventional technique.
【0035】また、正孔をチャネル形成層16中のチャ
ネルから離すことができるため、チャネル近傍で正孔が
蓄積するのを防止することができ、この点からもトラン
ジスタ特性の変動が抑制され、従来技術よりも高信頼性
を実現することができることとなる。Further, since the holes can be separated from the channel in the channel forming layer 16, it is possible to prevent the holes from accumulating in the vicinity of the channel, and from this point also, the fluctuation of the transistor characteristics is suppressed, It is possible to realize higher reliability than the conventional technology.
【0036】さらに、本実施例ではゲルマニウムを含ま
ないチャネル形成層16を素子層の最上層に形成した
が、これにはゲート酸化膜14との界面の界面準位の発
生をなるべく少なくする効果と、チャネル電流が流れる
この部分の禁制帯幅は大きいままにして、衝突イオン化
率の上昇を防ぐという効果がある。Further, in the present embodiment, the channel forming layer 16 containing no germanium is formed in the uppermost layer of the element layer, but this has the effect of reducing the occurrence of interface states at the interface with the gate oxide film 14 as much as possible. The effect of keeping the forbidden band width of this portion where the channel current flows large is to prevent the collision ionization rate from increasing.
【0037】図2は本発明の第2実施例に係るnチャネ
ルMOSトランジスタの構造を示すもので、定エネルギ
層に加え、チャネル形成層と定エネルギ層との間に、ゲ
ート酸化膜側から半導体基板側に向かって、つまり基板
の深さ方向にエネルギが低下する遷移層を備える構造と
したものである。FIG. 2 shows the structure of an n-channel MOS transistor according to the second embodiment of the present invention. In addition to the constant energy layer, a semiconductor is formed between the channel forming layer and the constant energy layer from the gate oxide film side. The structure is provided with a transition layer whose energy decreases toward the substrate side, that is, in the depth direction of the substrate.
【0038】この図において、21はp型シリコン基板
であり、素子部は、この基板21上に形成されており、
22はn+ 型ソース領域、23はn+ 型ドレイン領域、
24はゲート酸化膜、25はゲート電極である。In this figure, reference numeral 21 is a p-type silicon substrate, and the element portion is formed on this substrate 21,
22 is an n + type source region, 23 is an n + type drain region,
Reference numeral 24 is a gate oxide film, and 25 is a gate electrode.
【0039】基板21上における素子部のソース領域2
2及びドレイン領域23を除く半導体領域は3層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜24直下に位置する
上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深く形成
され且つ単結晶シリコンにより形成されてチャネル形成
層26とされおり、このチャネル形成層26直下に位置
する中間層はSiGe合金からなっており、そのシリコ
ン及びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)が100
%:0%から75%:25%まで基板21の深さ方向に
線形変化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板
21の深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層27と
して形成されている。この遷移層27直下の最下層部
は、シリコン及びゲルマニウムがその全域にわたり、S
iが75%、Geが25%の同組成比で合成されたSi
Ge合金からなる定エネルギ層28として形成されてい
る。The source region 2 of the element portion on the substrate 21
The semiconductor region other than 2 and the drain region 23 has a three-layer structure, of which the upper layer portion located directly under the gate oxide film 24 is formed slightly deeper than the formed channel depth and is formed of single crystal silicon. The channel forming layer 26 is formed. The intermediate layer located immediately below the channel forming layer 26 is made of a SiGe alloy, and the composition ratio (Si: Ge) of silicon and germanium is 100.
%: 0% to 75%: 25% linearly changes in the depth direction of the substrate 21, thereby forming the transition layer 27 in which the energy for holes gradually and continuously decreases in the depth direction of the substrate 21. ing. In the lowermost layer portion immediately below the transition layer 27, silicon and germanium are spread over the entire area and S
Si synthesized with the same composition ratio of i = 75% and Ge = 25%
It is formed as a constant energy layer 28 made of a Ge alloy.
【0040】このような構造を有する本実施例のFET
によれば、遷移層27中においては、チャネル形成層2
6から定エネルギ層28に向けて、正孔にとってのエネ
ルギが連続的に低くなっており、これによって、正孔を
基板21のより深部へ加速する疑似電界が生ずることと
なるため、上記第1の実施例に比べて高速に正孔がゲー
ト酸化膜24から離れる。したがって、第1の実施例よ
りも高信頼性が実現できる。The FET of this embodiment having such a structure
According to the description, in the transition layer 27, the channel forming layer 2
The energy for holes is continuously reduced from 6 toward the constant energy layer 28, which causes a pseudo electric field for accelerating holes to a deeper portion of the substrate 21. Holes are separated from the gate oxide film 24 at a higher speed than in the above embodiment. Therefore, higher reliability can be realized than in the first embodiment.
【0041】図3は本発明の第3実施例に係るnチャネ
ルMOSFETの構造を示すもので、図2に示すものか
らチャネル形成層を抜いたものに相当し、定エネルギ層
と深さ方向の遷移層とを備え、この遷移層によりチャネ
ル形成層を兼ねるようにしたものである。FIG. 3 shows the structure of an n-channel MOSFET according to the third embodiment of the present invention, which corresponds to the structure shown in FIG. 2 from which the channel forming layer is removed, and it corresponds to the constant energy layer and the depth direction. A transition layer is provided, and this transition layer also serves as a channel formation layer.
【0042】この図において、31はp型シリコン基板
であり、素子部は、32はこの基板31上に形成された
素子部のn+ 型ソース領域、33は同じくn+ 型ドレイ
ン領域、34はゲート酸化膜、35はゲート電極であ
る。In this figure, 31 is a p-type silicon substrate, and the element portion is such that 32 is an n + type source region of the element portion formed on this substrate 31, 33 is an n + type drain region, and 34 is A gate oxide film, 35 is a gate electrode.
【0043】基板31上の素子部におけるソース領域3
2及びドレイン領域33を除く半導体領域は2層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜34直下に位置する
上層部は、形成されるチャネル深さよりも十分深く形成
され且つSiGe合金からなっており、そのシリコン及
びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)が100%:0
%から75%:25%まで基板31の深さ方向に線形変
化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板31の
深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層36として形
成されている。この遷移層36直下の最下層部は、シリ
コン及びゲルマニウムがその全域にわたり、Siが75
%、Geが25%の同組成比で合成されたSiGe合金
からなる定エネルギ層37として形成されている。Source region 3 in the element portion on the substrate 31
The semiconductor region other than 2 and the drain region 33 has a two-layer structure, of which the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 34 is formed sufficiently deeper than the formed channel depth and is made of a SiGe alloy. The composition ratio (Si: Ge) of silicon and germanium is 100%: 0.
% To 75%: 25%, which linearly changes in the depth direction of the substrate 31, whereby the energy for holes is formed as a transition layer 36 in which the energy gradually decreases continuously in the depth direction of the substrate 31. In the lowermost layer portion immediately below the transition layer 36, silicon and germanium are spread over the entire area, and Si is 75
%, Ge is formed as the constant energy layer 37 made of a SiGe alloy synthesized with the same composition ratio of 25%.
【0044】このような構造を有する本実施例のFET
によれば、ゲート酸化膜34直下から前述したような類
似電界が発生するので、図2に示した第2の実施例より
も更に高速に正孔がゲート酸化膜34、そしてチャネル
形成領域から離れ、且つソース領域32から排出され
る。The FET of this embodiment having such a structure
According to this, since a similar electric field as described above is generated just below the gate oxide film 34, holes are separated from the gate oxide film 34 and the channel formation region at a higher speed than in the second embodiment shown in FIG. , And is discharged from the source region 32.
【0045】図4は本発明の第4実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、このもの
はSOI構造と図1に示す第1実施例の構造とを組合わ
せたものに相当する。FIG. 4 shows the structure of an SOI n-channel MOSFET according to the fourth embodiment of the present invention, which is a combination of the SOI structure and the structure of the first embodiment shown in FIG. Equivalent to.
【0046】この図において、41はp型シリコン基板
であり、この基板41上には基板41とその上層の素子
層とを電気的に絶縁分離し、SOI構造を提供する層間
分離酸化膜42が形成されている。43は、この基板4
1上に形成された素子部のn+ 型ソース領域、44は同
じくn+ 型ドレイン領域、45はゲート酸化膜、46は
ゲート電極である。In this figure, reference numeral 41 is a p-type silicon substrate, and an interlayer isolation oxide film 42 which electrically insulates and separates the substrate 41 and an element layer above it from the substrate 41 and provides an SOI structure. Has been formed. 43 is this substrate 4
1 is an n + type source region of the element portion formed above 1, 44 is also an n + type drain region, 45 is a gate oxide film, and 46 is a gate electrode.
【0047】基板41上の素子部におけるソース領域4
3及びドレイン領域44を除く半導体領域は2層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜45の直下に位置す
る上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深く形
成され且つ単結晶シリコンからなるチャネル形成層47
とされ、このチャネル形成層47の直下に位置する下層
部は、シリコン及びゲルマニウムがその全域にわたり、
Siが75%、Geが25%の同組成比で合成されたS
iGe合金からなる定エネルギ層48として形成されて
いる。Source region 4 in the element portion on the substrate 41
3 and the semiconductor region except the drain region 44 have a two-layer structure, of which the upper layer portion located directly below the gate oxide film 45 is formed to be slightly deeper than the formed channel depth and is made of single-crystal silicon. Formation layer 47
And silicon and germanium are present in the lower layer portion located immediately below the channel forming layer 47,
S synthesized with the same composition ratio of 75% Si and 25% Ge
It is formed as a constant energy layer 48 made of an iGe alloy.
【0048】本実施例によれば、分離酸化膜42上のチ
ャネル形成層47の不純物濃度をSOI構造を持たない
通常構造のMISトランジスタよりも低くできるので、
衝突イオン化で生成した正孔がチャネル形成領域側から
離れる方向に拡散し易く、通常構造のMISトランジス
タよりも高信頼性が実現できる。According to the present embodiment, the impurity concentration of the channel forming layer 47 on the isolation oxide film 42 can be made lower than that of the MIS transistor of the normal structure having no SOI structure.
The holes generated by the impact ionization are likely to diffuse in the direction away from the channel formation region side, and higher reliability than that of the MIS transistor having the normal structure can be realized.
【0049】図5は本発明の第5実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、このもの
はSOI構造と図2に示す第2実施例の構造とを組合わ
せたものに相当する。FIG. 5 shows the structure of an SOI n-channel MOSFET according to the fifth embodiment of the present invention, which is a combination of the SOI structure and the structure of the second embodiment shown in FIG. Equivalent to.
【0050】この図において、51はp型シリコン基板
であり、この基板51上には層間分離酸化膜52が形成
されており、53は、この酸化膜52上に形成された素
子部のn+ 型ソース領域、54は同じくn+ 型ドレイン
領域、55はゲート酸化膜、56はゲート電極である。In this figure, 51 is a p-type silicon substrate, an interlayer isolation oxide film 52 is formed on this substrate 51, and 53 is n + of the element portion formed on this oxide film 52. A type source region, 54 is an n + type drain region, 55 is a gate oxide film, and 56 is a gate electrode.
【0051】酸化膜52上の素子部におけるソース領域
53及びドレイン領域54を除く半導体領域は3層構造
となっており、そのうちゲート酸化膜55の直下に位置
する最上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深
く形成され且つ単結晶シリコンからなるチャネル形成層
57とされ、このチャネル形成層57の直下に位置する
中間層はSiGe合金からなっており、そのシリコン及
びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100%:0
%から75%:25%まで基板51の深さ方向に線形変
化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板51の
深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層57として形
成されている。この遷移層57直下の下層部は、シリコ
ン及びゲルマニウムがその全域にわたり、Siが75
%、Geが25%の同組成比で合成されたSiGe合金
からなる定エネルギ層58として形成されている。The semiconductor region except the source region 53 and the drain region 54 in the element portion on the oxide film 52 has a three-layer structure, of which the uppermost layer portion immediately below the gate oxide film 55 is the channel to be formed. The channel forming layer 57 is formed to be slightly deeper than the depth and is made of single crystal silicon. The intermediate layer located immediately below the channel forming layer 57 is made of SiGe alloy, and the composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100%: 0
% To 75%: 25%, which linearly changes in the depth direction of the substrate 51, whereby the energy for holes is formed as a transition layer 57 in which the energy gradually decreases continuously in the depth direction of the substrate 51. In the lower layer portion immediately below the transition layer 57, silicon and germanium are spread over the entire area, and Si is 75
%, Ge is formed as the constant energy layer 58 made of a SiGe alloy synthesized with the same composition ratio of 25%.
【0052】本実施例によれば、遷移層57の存在によ
り、図4に示す第4実施例よりも更に一層、衝突イオン
化で生成した正孔がチャネル形成領域から離れやすくな
る。According to the present embodiment, due to the presence of the transition layer 57, the holes generated by impact ionization are more likely to leave the channel formation region than in the fourth embodiment shown in FIG.
【0053】図6は本発明の第6実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、このもの
は、SOI構造と図3に示す第3実施例の構造とを合わ
せ持ったものに相当する。FIG. 6 shows the structure of an SOI n-channel MOSFET according to the sixth embodiment of the present invention, which has an SOI structure and the structure of the third embodiment shown in FIG. Equivalent to.
【0054】この図において、61はp型シリコン基
板、62はこの基板61上には層間分離酸化膜、63は
この酸化膜62上に形成された素子部のn+ 型ソース領
域、64は同じくn+ 型ドレイン領域、65はゲート酸
化膜、66はゲート電極である。In this figure, 61 is a p-type silicon substrate, 62 is an interlayer isolation oxide film on this substrate 61, 63 is an n + type source region of the element portion formed on this oxide film 62, and 64 is the same. An n + type drain region, 65 is a gate oxide film, and 66 is a gate electrode.
【0055】酸化膜62上の素子部におけるソース領域
63及びドレイン領域64を除く半導体領域は2層構造
となっており、そのうちゲート酸化膜65の直下に位置
する上層部は、形成されるチャネル深さよりも十分に深
く形成され且つSiGe合金からなっており、そのシリ
コン及びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100
%:0%から75%:25%まで基板61の深さ方向に
線形変化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板
61の深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層67と
して形成されている。この遷移層67直下の下層部は、
シリコン及びゲルマニウムがその全域にわたり、Siが
75%、Geが25%の同組成比で合成されたSiGe
合金からなる定エネルギ層68として形成されている。The semiconductor region except the source region 63 and the drain region 64 in the element portion on the oxide film 62 has a two-layer structure, of which the upper layer portion immediately below the gate oxide film 65 has a channel depth to be formed. And is made of SiGe alloy and has a composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) of 100.
%: 0% to 75%: 25% linearly changes in the depth direction of the substrate 61, whereby the energy for holes is formed as a transition layer 67 in which the energy gradually decreases continuously in the depth direction of the substrate 61. ing. The lower layer immediately below the transition layer 67 is
SiGe synthesized with the same composition ratio of 75% Si and 25% Ge over the entire area of silicon and germanium.
It is formed as a constant energy layer 68 made of an alloy.
【0056】よって、本実施例によれば、図5に示す第
5実施例よりも一層、衝突イオン化で生成した正孔がチ
ャネル形成領域から離れ易くなる。Therefore, according to the present embodiment, the holes generated by the impact ionization are more likely to leave the channel formation region than in the fifth embodiment shown in FIG.
【0057】図7は本発明の第7実施例に係るnチャネ
ルMOSFETの構造を示すものであり、この図に示す
ものは、図2に示す第2実施例のFETから定エネルギ
層を取去ったものに相当し、深さ方向の遷移層のみを備
える構造となっている。FIG. 7 shows the structure of an n-channel MOSFET according to the seventh embodiment of the present invention, which is obtained by removing the constant energy layer from the FET of the second embodiment shown in FIG. The structure has only a transition layer in the depth direction.
【0058】この図において、71はp型シリコン基
板、72はこの基板71上に形成された素子部のn+ 型
ソース領域、73は同じくn+ 型ドレイン領域、74は
ゲート酸化膜、75はゲート電極である。In this figure, 71 is a p-type silicon substrate, 72 is an n + type source region of an element portion formed on the substrate 71, 73 is also an n + type drain region, 74 is a gate oxide film, and 75 is It is a gate electrode.
【0059】基板71上の素子部におけるソース領域7
2及びドレイン領域73を除く半導体領域は基板71と
した基底層を含めて3層構造となっており、そのうちゲ
ート酸化膜74の直下に位置する上層部は、形成される
チャネル深さよりも若干に深く形成され且つ単結晶シリ
コンからなるチャネル形成層76とされており、その下
層部はSiGe合金からなっており、そのシリコン及び
ゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100%:0%
から75%:25%まで基板71の深さ方向に線形変化
して、正孔に対するエネルギが基板61の深さ方向に徐
々に連続的に低くなる遷移層77として形成されてい
る。The source region 7 in the element portion on the substrate 71
The semiconductor region except 2 and the drain region 73 has a three-layer structure including the base layer used as the substrate 71, of which the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 74 is slightly smaller than the formed channel depth. The channel forming layer 76 is formed deeply and is made of single crystal silicon, and the lower layer portion thereof is made of SiGe alloy, and the composition ratio (Si: Ge) of silicon and germanium is 100%: 0%.
To 75%: 25%, it is formed as a transition layer 77 that linearly changes in the depth direction of the substrate 71 and the energy for holes gradually and continuously decreases in the depth direction of the substrate 61.
【0060】本実施例によってもチャネル直下における
遷移層77の存在により、正孔がチャネル形成領域から
離れやすくすることができるとともに、SiGe層中に
正孔が蓄積されにくくなり、寄生バイポーラ効果を抑制
することができる。Also in this embodiment, due to the presence of the transition layer 77 immediately below the channel, the holes can be easily separated from the channel forming region, and the holes are less likely to be accumulated in the SiGe layer, so that the parasitic bipolar effect is suppressed. can do.
【0061】図8は本発明の第8実施例に係るnチャネ
ルMOSFETの構造を示すもので、ここでは、図3に
示す第3実施例のFETから定エネルギ層を取去り、遷
移層のみを有する構造としたものを示している。FIG. 8 shows the structure of an n-channel MOSFET according to the eighth embodiment of the present invention. Here, the constant energy layer is removed from the FET of the third embodiment shown in FIG. The structure is shown as having.
【0062】この図において、81はp型シリコン基
板、82はこの基板81上に形成された素子部のn+ 型
ソース領域、83は同じくn+ 型ドレイン領域、84は
ゲート酸化膜、85はゲート電極である。In this figure, 81 is a p-type silicon substrate, 82 is an n + type source region of the element portion formed on the substrate 81, 83 is also an n + type drain region, 84 is a gate oxide film, and 85 is It is a gate electrode.
【0063】基板81上の素子部におけるソース領域8
2及びドレイン領域83を除く半導体領域は基板81か
らなる基底層を含めて2層構造となっており、ゲート酸
化膜84の直下に位置する上層部は、形成されるチャネ
ル深さよりも深く形成され且つSiGe合金からなって
おり、そのシリコン及びゲルマニウムの組成比(Si:
Ge)は100%:0%から75%:25%まで基板8
1の深さ方向に線形変化して、正孔に対するエネルギが
基板81の深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層8
6として形成されている。The source region 8 in the element portion on the substrate 81
The semiconductor region except 2 and the drain region 83 has a two-layer structure including the base layer made of the substrate 81, and the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 84 is formed deeper than the formed channel depth. In addition, it is made of SiGe alloy, and its composition ratio of silicon and germanium (Si:
Ge) from 100%: 0% to 75%: 25% substrate 8
Transition layer 8 that linearly changes in the depth direction of 1 to gradually reduce the energy for holes gradually and continuously in the depth direction of the substrate 81.
It is formed as 6.
【0064】よって、本実施例によれば、図7に示す第
7実施例よりも一層の効果を期待できる。Therefore, according to the present embodiment, further effects can be expected as compared with the seventh embodiment shown in FIG.
【0065】図9は本発明の第9実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、この図に
示すものは、SOI構造と図7に示す構造とを組合わせ
たものに相当する。FIG. 9 shows the structure of an SOI n-channel MOSFET according to the ninth embodiment of the present invention. The structure shown in this figure corresponds to a combination of the SOI structure and the structure shown in FIG. To do.
【0066】この図において、91はp型シリコン基
板、92はこの基板91上に形成された層間分離酸化
膜、93はこの酸化膜92上に形成された素子部のn+
型ソース領域、94は同じくn+ 型ドレイン領域、95
はゲート酸化膜、96はゲート電極である。In this figure, 91 is a p-type silicon substrate, 92 is an interlayer isolation oxide film formed on this substrate 91, and 93 is an n + of the element portion formed on this oxide film 92.
Type source region, 94 is also an n + type drain region, 95
Is a gate oxide film, and 96 is a gate electrode.
【0067】酸化膜92上の素子部におけるソース領域
93及びドレイン領域94を除く半導体領域は2層構造
となっており、そのうちゲート酸化膜95の直下に位置
する上層部は、形成されるチャネル深さよりも深く形成
され且つ単結晶シリコンからなっていて、チャネル形成
層97とされており、このチャネル形成層97の下層側
の層はSiGe合金からなっており、そのシリコン及び
ゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100%:0%
から75%:25%まで基板91の深さ方向に線形変化
する遷移層98として形成されているものである。The semiconductor region in the element portion on the oxide film 92 except the source region 93 and the drain region 94 has a two-layer structure, of which the upper layer portion immediately below the gate oxide film 95 has a channel depth to be formed. The channel forming layer 97 is formed to be deeper than that and is made of single crystal silicon, and the lower layer of the channel forming layer 97 is made of a SiGe alloy, and the composition ratio of the silicon and germanium (Si : Ge) is 100%: 0%
To 75%: 25%, it is formed as a transition layer 98 that linearly changes in the depth direction of the substrate 91.
【0068】よって、本実施例によれば、SOI構造を
有することから図7に示す第7実施例よりも一層の効果
が期待され、かつSOI浮遊効果の抑制も可能となる。Therefore, according to the present embodiment, since it has the SOI structure, a further effect can be expected as compared with the seventh embodiment shown in FIG. 7, and the SOI floating effect can be suppressed.
【0069】図10は本発明の第10実施例に係るSO
I型nチャネルMOSFETの構造を示すもので、ここ
ではSOI構造と図8に示す構造とを組合わせた構造を
有するものが示されている。FIG. 10 shows an SO according to the tenth embodiment of the present invention.
This shows the structure of an I-type n-channel MOSFET, and here, a structure having a combination of the SOI structure and the structure shown in FIG. 8 is shown.
【0070】この図において、101はp型シリコン基
板、102はこの基板101上に形成された層間分離酸
化膜、103はこの酸化膜102上に形成された素子部
のn+ 型ソース領域、104は同じくn+ 型ドレイン領
域、105はゲート酸化膜、106はゲート電極であ
る。In this figure, 101 is a p-type silicon substrate, 102 is an interlayer isolation oxide film formed on this substrate 101, 103 is an n + type source region of an element portion formed on this oxide film 102, and 104. Is an n + type drain region, 105 is a gate oxide film, and 106 is a gate electrode.
【0071】酸化膜102上の素子部におけるソース領
域103及びドレイン領域104を除く半導体領域はそ
の全域に亘りチャネル形成層を兼任する遷移層107と
されている。この遷移層107も、上記と同様、SiG
e合金からなり、そのシリコン及びゲルマニウムの組成
比(Si:Ge)は100%:0%から75%:25%
まで基板101の深さ方向に線形変化するものとして形
成されている。The semiconductor region except the source region 103 and the drain region 104 in the element portion on the oxide film 102 is entirely formed as a transition layer 107 which also serves as a channel forming layer. This transition layer 107 is also made of SiG, as described above.
It is composed of an e-alloy, and its composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100%: 0% to 75%: 25%.
The substrate 101 is formed so as to change linearly in the depth direction.
【0072】よって、本実施例によれば、図9に示す第
9実施例よりも一層の効果を期待することができること
となる。Therefore, according to the present embodiment, it is possible to expect more effects than the ninth embodiment shown in FIG.
【0073】図11は本発明の第11実施例に係るSO
I型nチャネルMOSFETの構造を示すもので、その
特徴とするところは、主伝導キャリアとは逆極性の電荷
に対し、上記基板の深さ方向に加え、ドレイン領域から
ソース領域に向かう方向(以下、便宜上、横方向と略称
する。)の遷移を与えたことにある。FIG. 11 shows an SO according to the eleventh embodiment of the present invention.
1 shows the structure of an I-type n-channel MOSFET, which is characterized in that in addition to the depth direction of the substrate, the direction from the drain region to the source region (hereinafter , For convenience, is abbreviated as a horizontal direction.).
【0074】この図において、201はp型シリコン基
板であり、この基板201上にはSOI構造を与える層
間分離酸化膜202が形成されるとともに、素子形成領
域を囲むように素子間分離酸化膜203が形成されてい
る。In this figure, 201 is a p-type silicon substrate, on which an interlayer isolation oxide film 202 for providing an SOI structure is formed, and an element isolation oxide film 203 is provided so as to surround an element formation region. Are formed.
【0075】204は素子部のn+ 型ソース領域、20
5はn+ 型ドレイン領域、206はゲート酸化膜、20
7はゲート電極、208は素子層と配線層とを電気的に
絶縁分離する層間分離酸化膜、209はソース電極、2
10はドレイン電極である。Reference numeral 204 denotes an n + type source region of the element portion, 20
5 is an n + type drain region, 206 is a gate oxide film, 20
Reference numeral 7 is a gate electrode, 208 is an interlayer isolation oxide film for electrically insulating and separating the element layer and the wiring layer, 209 is a source electrode, 2
Reference numeral 10 is a drain electrode.
【0076】酸化膜202上における素子部のソース領
域204及びドレイン領域205を除く半導体領域は3
層構造となっており、そのうちゲート酸化膜206の直
下に位置する上層部は単結晶シリコンからなり且つチャ
ネルをカバーできる程度の深さを有するチャネル形成層
211として形成されている。このチャネル形成層21
1の下層はSiGe合金からなっており、そのシリコン
及びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100%:
0%から75%:25%まで深さ方向及び横方向に線形
に増大する遷移層212として形成されている。例え
ば、深さ方向に相当する図11におけるA−A′線に沿
った箇所の組成比(Si:Ge)は100%:0%から
80%:20%まで変化し、横方向に相当する図11中
のB−B′線に沿った箇所の組成比(Si:Ge)は9
5%:5%から85%:15%まで変化する。よって、
この遷移層212においては、酸化膜202に近付くほ
ど、そしてソース領域204に近付くほど、正孔に対す
るエネルギ状態が低くなる。遷移層212の下層は基底
層213とされ、基板201と同じ単結晶シリコンから
なっている。The semiconductor region except the source region 204 and the drain region 205 of the element portion on the oxide film 202 is 3
It has a layered structure, of which an upper layer portion located immediately below the gate oxide film 206 is formed of a single crystal silicon and is formed as a channel formation layer 211 having a depth enough to cover a channel. This channel forming layer 21
The lower layer of No. 1 is made of SiGe alloy, and the composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100%:
It is formed as a transition layer 212 that linearly increases in the depth direction and the lateral direction from 0% to 75%: 25%. For example, the composition ratio (Si: Ge) of the portion along the line AA ′ in FIG. 11 corresponding to the depth direction changes from 100%: 0% to 80%: 20%, and corresponds to the lateral direction. The composition ratio (Si: Ge) of the portion along the line BB ′ in 11 is 9
It varies from 5%: 5% to 85%: 15%. Therefore,
In this transition layer 212, the closer to the oxide film 202 and the closer to the source region 204, the lower the energy state for holes becomes. The lower layer of the transition layer 212 is a base layer 213 and is made of the same single crystal silicon as the substrate 201.
【0077】本実施例によれば、遷移層212において
は、酸化膜202に近付くほど、そしてソース領域20
4に近付くほど、正孔に対するエネルギ状態が低くなる
ため、SOI型nチャネルMOSFETの主要電流成分
である電子がドレイン付近で衝突イオン化により発生さ
せた過剰な正孔を、速やかにゲルマニウムの割合の高い
方、すなわち、素子領域におけるゲート酸化膜206側
とは反対側の深い方向に、それもソース領域204側に
導く役目を果たすため、深さ方向の遷移のみに比べ、過
剰な正孔をより速やかにソース電極から引き抜くことが
できることとなる。According to this embodiment, in the transition layer 212, the closer to the oxide film 202 is, the more the source region 20 is formed.
4, the energy state for holes becomes lower, so that excess holes generated by collision ionization of electrons, which is the main current component of the SOI n-channel MOSFET, near the drain rapidly increase the proportion of germanium. On the other hand, that is, since it plays a role of guiding to the source region 204 side in the deep direction on the side opposite to the gate oxide film 206 side in the element region, excess holes can be more rapidly generated than only the transition in the depth direction. Then, it can be extracted from the source electrode.
【0078】また、本実施例ではゲルマニウムを含まな
いチャネル形成層211をSOI素子層の最上層に形成
したが、これにはゲート酸化膜206との界面の界面準
位の発生をなるべく少なくする効果と、チャネル電流が
流れるこの部分の禁制帯幅は大きいままにして、衝突イ
オン化率の上昇を防ぐという効果がある。Further, in this embodiment, the channel forming layer 211 containing no germanium is formed in the uppermost layer of the SOI device layer, but this has the effect of reducing the occurrence of interface states at the interface with the gate oxide film 206 as much as possible. Then, the forbidden band width of this portion where the channel current flows is kept large, and there is an effect that the collision ionization rate is prevented from increasing.
【0079】ここにおいて、これまで述べてきたMOS
FETのうち図1、図4、図11の各図に示す実施例の
製法について図面を参照し以下に説明する。Here, the MOS described so far is used.
The manufacturing method of the embodiment shown in each of FIGS. 1, 4, and 11 among the FETs will be described below with reference to the drawings.
【0080】図12は図1に示す第1実施例のFET構
造を得るための製造プロセスを工程別素子断面によって
図解するものである。FIG. 12 illustrates the manufacturing process for obtaining the FET structure of the first embodiment shown in FIG.
【0081】まず、p型シリコン基板301上にSiG
e合金膜302と単結晶シリコン膜303とを、その順
に、UHV/CVD(Ultra High Vacuum /Chemical V
aporDeposition)またはMBE(Molecular Beam Epitax
y)を用いて形成する(図12(a))。なお、ここに
おいてSiGe合金膜302を形成するにあたり、それ
らの材料ガスの供給を制御することで、シリコンとゲル
マニウムとの組成比(Si:Ge=75%:25%)を
全域に亘り一定に維持したり、深さ方向や横方向に変化
させることが可能である。First, SiG is formed on the p-type silicon substrate 301.
The e-alloy film 302 and the single crystal silicon film 303 are formed in this order by UHV / CVD (Ultra High Vacuum / Chemical V).
apor Deposition) or MBE (Molecular Beam Epitax)
y) is used (FIG. 12A). Here, in forming the SiGe alloy film 302, by controlling the supply of those material gases, the composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge = 75%: 25%) is maintained constant over the entire area. It is possible to change the depth direction or the lateral direction.
【0082】次に、単結晶シリコン膜303上を熱酸化
して酸化膜304を形成し、この酸化膜304上に多結
晶シリコン膜305を、上記UHV/CVDまたはMB
E法により堆積させる(図12(b))。Next, the single crystal silicon film 303 is thermally oxidized to form an oxide film 304, and the polycrystalline silicon film 305 is formed on the oxide film 304 by the above UHV / CVD or MB.
It is deposited by the E method (FIG. 12B).
【0083】続いて、リソグラフィ技術により酸化膜3
04及び多結晶シリコン膜305をパターニングし、ゲ
ート酸化膜306とゲート電極307とを形成する(図
12(c))。Then, the oxide film 3 is formed by the lithography technique.
04 and the polycrystalline silicon film 305 are patterned to form a gate oxide film 306 and a gate electrode 307 (FIG. 12C).
【0084】そして、単結晶シリコン膜303側からS
iGe合金膜302に進入するに至る深さまで、ヒ素を
イオン注入することによって、n+ 型ソース領域308
とn+ 型ドレイン領域309を形成すると同時にSiG
e合金膜310を低エネルギ層310、単結晶シリコン
膜303をチャネル形成層311としてそれぞれ形成す
る(図12(d))。Then, from the single crystal silicon film 303 side, S
By implanting arsenic ions to a depth reaching the iGe alloy film 302, the n + -type source region 308 is formed.
And n + type drain region 309 are formed at the same time as SiG
The e-alloy film 310 is formed as the low energy layer 310, and the single crystal silicon film 303 is formed as the channel forming layer 311 (FIG. 12D).
【0085】以上の製造工程によれば、図1の第1の実
施例のMOSFET構造が得られる。なお、PECVD
またはMBEにおいて、ゲルマニウムの組成比を連続的
に変化させれば、第2(図2)、第3(図3)、第7
(図7)、第8(図8)の実施例の構造も同様の製造工
程で得られることとなる。According to the above manufacturing steps, the MOSFET structure of the first embodiment shown in FIG. 1 can be obtained. PECVD
Alternatively, in MBE, if the composition ratio of germanium is continuously changed, the second (FIG. 2), the third (FIG. 3), the seventh
(FIG. 7) and the structure of the eighth (FIG. 8) embodiment can be obtained by the same manufacturing process.
【0086】次に、図4の第4の実施例のSOI型nチ
ャネルMOSFET構造を得るための製造プロセスにつ
いて図13を参照しつつ説明する。Next, a manufacturing process for obtaining the SOI type n-channel MOSFET structure of the fourth embodiment of FIG. 4 will be described with reference to FIG.
【0087】まず、シリコン基板401上にLPCVD
(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)によって
酸化膜402を形成した後、SiGe合金膜403と単
結晶シリコン膜404とをUHV/CVDまたはMBE
によって形成する(図13(a))。First, LPCVD is performed on the silicon substrate 401.
After forming the oxide film 402 by (Low Pressure Chemical Vapor Deposition), the SiGe alloy film 403 and the single crystal silicon film 404 are subjected to UHV / CVD or MBE.
Are formed (FIG. 13A).
【0088】次いで、PECVDによって酸化膜405
を形成した後、n+ 型多結晶シリコン膜406を形成す
る(図13(b))。Then, an oxide film 405 is formed by PECVD.
Then, an n + type polycrystalline silicon film 406 is formed (FIG. 13B).
【0089】続いて、リソグラフィ技術により酸化膜4
05及び多結晶シリコン膜406をパターニングし、ゲ
ート酸化膜407とゲート電極408とを形成する(図
13(c))。Then, the oxide film 4 is formed by the lithography technique.
05 and the polycrystalline silicon film 406 are patterned to form a gate oxide film 407 and a gate electrode 408 (FIG. 13C).
【0090】そして、単結晶シリコン膜404側からS
iGe合金膜403に進入するに至る深さまで、ヒ素を
イオン注入することによって、n+ 型ソース領域409
とn+ ドレイン領域410とを形成すると同時に、両領
域409,410間におけるSiGe合金膜403を低
エネルギ層411、単結晶シリコン膜404をチャネル
形成層412としてそれぞれ形成する(図13
(d))。Then, from the single crystal silicon film 404 side, S
By implanting arsenic ions to a depth reaching the iGe alloy film 403, the n + -type source region 409 is formed.
And the n + drain region 410 are formed at the same time, the SiGe alloy film 403 and the single crystal silicon film 404 between the regions 409 and 410 are formed as the low energy layer 411 and the channel formation layer 412, respectively (FIG. 13).
(D)).
【0091】以上の製造工程によれば、図4の第4の実
施例のFET構造が得られる。なお、PECVDまたは
MBEにおいて、ゲルマニウムの組成比を連続的に変化
させれば、第5(図5)、第6(図6)、第9(図
9)、第10(図10)の実施例の構造も同様の製造工
程で得られる。According to the above manufacturing process, the FET structure of the fourth embodiment of FIG. 4 can be obtained. In PECVD or MBE, if the composition ratio of germanium is continuously changed, the fifth (FIG. 5), sixth (FIG. 6), ninth (FIG. 9), and tenth (FIG. 10) examples can be obtained. The structure of can be obtained by the same manufacturing process.
【0092】図14は図11に示すSOI型nチャネル
MOSFETの製造プロセスを工程別素子断面で図解す
るものである。FIG. 14 illustrates the manufacturing process of the SOI type n-channel MOSFET shown in FIG.
【0093】まず最初に、半導体基板501上にスパッ
タ法またはCVD法などによりシリコン酸化膜502を
全面に約1μmの厚みで形成し、ついでシリコン酸化膜
502上に多結晶シリコン膜を例えば6000オングス
トロームの厚みで形成する。ついで電子ビームアニール
法、あるいは、ヒータによるアニール法などを用いて上
記多結晶シリコン膜を単結晶化し、酸化性雰囲気中で酸
化してフッ化アンモニウムなどの溶液で酸化膜を除去、
あるいはRIEなどのドライエッチングによるエッチバ
ック法により約1000オングストロームの膜厚の単結
晶シリコン膜503を形成する(図14(a))。First, a silicon oxide film 502 having a thickness of about 1 μm is formed on the entire surface of a semiconductor substrate 501 by a sputtering method or a CVD method, and then a polycrystalline silicon film having a thickness of, for example, 6000 angstrom is formed on the silicon oxide film 502. Form with thickness. Then, the polycrystalline silicon film is single-crystallized using an electron beam annealing method or an annealing method using a heater, and is oxidized in an oxidizing atmosphere to remove the oxide film with a solution such as ammonium fluoride.
Alternatively, a single crystal silicon film 503 having a film thickness of about 1000 angstroms is formed by an etch-back method such as RIE using dry etching (FIG. 14A).
【0094】次いで、高真空CVD法あるいは分子線エ
ピタキシャル法などにより、単結晶シリコン膜503上
に1000オングストローム程度の膜厚のシリコン・ゲ
ルマニウム合金膜504を形成する。この際、ゲルマニ
ウムの割合が下層から上層に向かって上述した組成変化
でなだらかに減少するように原料ガスの供給を制御す
る。この後ドレイン側となる部分にレジスト等でマスク
をし、例えば45°の斜めイオン注入法により100K
evでGeイオンを注入しレジストを除去した後、例え
ば600℃で24時間アニールすることにより横方向に
Geの含有率に分布をもたせることができる。さらに、
連続してゲルマニウムを含まない単結晶シリコン膜50
5を例えば100オングストローム程度、SiGe合金
膜504上に形成する(図14(b))。ここで単結晶
シリコン膜505は1016cm-3以下の低濃度にp型の
不純物が導入されていることが望ましい。Then, a silicon-germanium alloy film 504 having a film thickness of about 1000 angstrom is formed on the single crystal silicon film 503 by high vacuum CVD method or molecular beam epitaxial method. At this time, the supply of the raw material gas is controlled so that the proportion of germanium gradually decreases from the lower layer to the upper layer due to the composition change described above. After that, the portion on the drain side is masked with a resist or the like, and 100 K is formed by, for example, a 45 ° oblique ion implantation method.
After the Ge ions are implanted by ev to remove the resist, the Ge content can be laterally distributed by annealing at, for example, 600 ° C. for 24 hours. further,
Continuous single-crystal silicon film 50 containing no germanium
5 is formed on the SiGe alloy film 504 with a thickness of, for example, about 100 angstrom (FIG. 14B). Here, it is desirable that the single crystal silicon film 505 be doped with p-type impurities at a low concentration of 10 16 cm −3 or less.
【0095】その後、単結晶シリコン膜505上に熱酸
化法またはCVD法などを用いて酸化膜を例えば200
オングストローム形成し、さらにこの酸化膜上にLPC
VD法などによりゲート電極となる多結晶シリコン膜を
例えば4000オングストローム形成し、これら酸化膜
及び多結晶シリコン膜を同時にパターニングしてゲート
酸化膜511及びゲート電極512を形成する。次に、
これらゲートの両側に自己整合的に、例えば1020cm
-3程度の高濃度のヒ素などのn型不純物をイオン注入し
て拡散し、nチャネルトランジスタのソース領域507
及びドレイン領域508となるn型拡散層を形成すると
同時に、これらの領域507,508以外の領域におけ
る単結晶シリコン膜503を基底層506、SiGe合
金膜504を遷移層509、単結晶シリコン膜505を
チャネル形成層510としてそれぞれ形成する(図14
(c))。After that, an oxide film, for example, 200 is formed on the single crystal silicon film 505 by using a thermal oxidation method or a CVD method.
Angstrom is formed and LPC is formed on this oxide film.
A polycrystalline silicon film to be a gate electrode is formed, for example, in a thickness of 4000 angstrom by the VD method or the like, and the oxide film and the polycrystalline silicon film are simultaneously patterned to form a gate oxide film 511 and a gate electrode 512. next,
Self-aligned on both sides of these gates, eg 10 20 cm
Source region 507 of the n-channel transistor by ion-implanting and diffusing an n-type impurity such as arsenic having a high concentration of about −3.
At the same time as forming the n-type diffusion layer to be the drain region 508, the single crystal silicon film 503 in the region other than these regions 507 and 508 is formed as the base layer 506, the SiGe alloy film 504 is formed as the transition layer 509, and the single crystal silicon film 505 is formed. Each is formed as a channel formation layer 510 (FIG. 14).
(C)).
【0096】その後、トレンチ用のホールを開孔し、そ
の状態でCVD法等によりシリコン酸化膜を全面に形成
した後、ソース・ドレイン領域507,508に達する
コンタクトホールをそれぞれ開孔して、素子間分離酸化
膜514及び層間分離酸化膜513として形成し、さら
に、このコンタクトホールに金属配線を埋込むことによ
り、ソース電極515及びドレイン電極516を形成し
て、本発明の一実施例である半導体装置が形成される
(図14(d))。この場合の電極515,516の材
料は、n型拡散層とオーミックなコンタクトをとれるも
のならば何でもよい。After that, a hole for a trench is opened, and in that state, a silicon oxide film is formed on the entire surface by a CVD method or the like, and then contact holes reaching the source / drain regions 507 and 508 are opened respectively, and the element is formed. A source electrode 515 and a drain electrode 516 are formed by forming an inter-separation oxide film 514 and an inter-layer separation oxide film 513, and further burying a metal wiring in this contact hole to form a semiconductor according to an embodiment of the present invention. The device is formed (FIG. 14 (d)). In this case, the electrodes 515 and 516 may be made of any material as long as they can make ohmic contact with the n-type diffusion layer.
【0097】なお、この実施例では、はじめにSOI用
の酸化膜502上に基底層506となる単結晶シリコン
膜503を形成するために、まず多結晶シリコン膜を堆
積し、これをアニールによって単結晶化したが、例えば
シリコン基板に酸素原子をイオン注入して埋込み酸化膜
を形成するSIMOX法などを用いてもよい。あるいは
絶縁膜の上に直接エピタキシャル成長を行っても構わな
い。In this embodiment, first, in order to form the single crystal silicon film 503 which becomes the base layer 506 on the oxide film 502 for SOI, first, a polycrystalline silicon film is deposited, and this is annealed to form a single crystal. However, for example, a SIMOX method in which oxygen atoms are ion-implanted into a silicon substrate to form a buried oxide film may be used. Alternatively, epitaxial growth may be performed directly on the insulating film.
【0098】また、ゲート電極512に多結晶シリコン
膜を用いたが、所望の閾値が得られるようなものなら、
他の半導体材料でも、シリサイド化合物でも、例えばア
ルミニウム、タングステンなどのような金属でもかまわ
ない。Although a polycrystalline silicon film is used for the gate electrode 512, if a desired threshold value can be obtained,
It may be another semiconductor material, a silicide compound, or a metal such as aluminum or tungsten.
【0099】さらに、上記の実施例では遷移層509中
の禁制帯を変化させる手段としてSiGe合金を用い
た。SiGe合金においては、ゲルマニウムの含有率を
20%程度にまですると禁制帯がシリコンよりも0.1
eV以上狭くなる。SiGe合金の場合にはこの禁制帯
の変化は主として価電子帯の変化によるものであり、伝
導帯を流れる電子はほとんど影響を受けないが、価電子
帯を流れる正孔は、ゲルマニウムの含有率を変化させた
ために生じる価電子帯の傾きにより、ゲルマニウムの割
合の高いほうに向かって、力を受ける。0.1eVの禁
制帯の差が1000オングストロームにあれば電界の強
さは10kV/cmになり、正孔をこの電界により流す
ことが可能である。したがって、nチャネルSOIMO
SFETの主要電流成分である電子がドレイン付近で衝
突イオン化により発生させた過剰な正孔を、速やかにゲ
ルマニウムの割合の高い方、すなわち、ゲートと反対の
深い方向に流し出す役目を果たす。SiGe合金以外で
も、禁制帯の滑らかな減少が可能で、かつ、その変化の
主な部分は価電子帯側の変化であるような物質であれば
よい。Further, in the above embodiment, the SiGe alloy was used as a means for changing the forbidden band in the transition layer 509. In the SiGe alloy, when the content ratio of germanium is set to about 20%, the forbidden band is 0.1 than that of silicon.
It becomes narrower than eV. In the case of a SiGe alloy, this change in the forbidden band is mainly due to the change in the valence band, and the electrons flowing in the conduction band are hardly affected, but the holes flowing in the valence band have a germanium content ratio. The tilt of the valence band caused by the change causes the force toward the higher germanium ratio. If the forbidden band difference of 0.1 eV is 1000 angstrom, the electric field strength is 10 kV / cm, and holes can be flowed by this electric field. Therefore, n-channel SOIMO
Electrons, which are the main current component of the SFET, play a role of promptly flowing out excess holes generated by collision ionization in the vicinity of the drain in a direction having a high germanium ratio, that is, in a deep direction opposite to the gate. Other than the SiGe alloy, any substance may be used as long as the forbidden band can be smoothly reduced and the main part of the change is the change on the valence band side.
【0100】また、禁制帯が狭いところでは、真性キャ
リア濃度が高くなるため、流れ込んだ正孔の再結合確率
が増す。また残留する場合も、従来の構造に比べて、ゲ
ートからの距離が遠いので、従来のSOI型MOSFE
Tのように基板の電位を変化させることなくドレイン電
流を安定にすることが可能になる。Also, since the intrinsic carrier concentration is high where the forbidden band is narrow, the recombination probability of holes that have flowed in increases. In addition, even if it remains, the distance from the gate is larger than that in the conventional structure.
It becomes possible to stabilize the drain current without changing the potential of the substrate like T.
【0101】さらに、pチャネルSOIMOSFETで
は、禁制帯の滑らかな減少が可能で、かつ、その変化の
主な部分は伝導帯側の変化であるような物質を用いれ
ば、上記のSOI型nチャネルMOSFETと同様の高
性能SOI型pチャネルMOSFETが可能である。Further, in the p-channel SOI MOSFET, if a material that can smoothly reduce the forbidden band is used and the main part of the change is the change on the conduction band side, the SOI n-channel MOSFET described above is used. A high performance SOI type p-channel MOSFET similar to the above is possible.
【0102】[0102]
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、チャネル形成層の表面部よりも基板側の
方が主伝導キャリアとは逆極性の電荷にとってエネルギ
が低く、ドレイン領域近傍で、衝突イオン化によって生
成した新生電荷は従来技術によるMISトランジスタよ
りも高速に基板側へ移動することとなるため、ゲート絶
縁膜に高エネルギの電荷が注入しにくく、ゲート絶縁膜
の膜質低下が抑制されることとなる。As is clear from the above description, according to the present invention, the energy on the substrate side of the channel forming layer is lower than that of the main conduction carriers on the substrate side, and the energy is lower in the vicinity of the drain region. Since the newly generated charges generated by the impact ionization move to the substrate side faster than the conventional MIS transistor, it is difficult to inject high-energy charges into the gate insulating film, and deterioration of the film quality of the gate insulating film is suppressed. Will be done.
【0103】また、チャネル形成領域下に当該新生電荷
が蓄積されにくくなるため、高いドレイン電圧まで安定
した電流−電圧特性を得ることができる。Further, since the newly-generated charges are less likely to be accumulated under the channel formation region, stable current-voltage characteristics can be obtained up to a high drain voltage.
【0104】さらに、ゲート絶縁膜側から半導体基板側
に向かってエネルギが低下する遷移層を備えることとす
れば、衝突イオン化で生じた電荷を速やかに下部に流出
させることができる。Furthermore, by providing a transition layer whose energy decreases from the gate insulating film side toward the semiconductor substrate side, the charges generated by impact ionization can be promptly flown to the lower part.
【0105】さらにまた、ドレイン領域側からソース領
域側に向かってエネルギが低下するようになっていれ
ば、衝突イオン化で生じた電荷は速やかにソース電極を
通して排出されることとなる。Furthermore, if the energy is reduced from the drain region side toward the source region side, the charges generated by impact ionization will be promptly discharged through the source electrode.
【0106】特にSOI型MISトランジスタでは、分
離酸化膜上のチャネル形成層の不純物濃度をSOI構造
を持たない通常構造のMISトランジスタよりも低くで
きるので、キャリア濃度が元来低く、衝突イオン化で生
成した電子または正孔がゲート絶縁膜から離れる方向に
拡散し易い。したがって、通常構造のMISトランジス
タよりも高信頼性が実現できる。Particularly, in the SOI type MIS transistor, the impurity concentration of the channel forming layer on the isolation oxide film can be made lower than that of the MIS transistor of the normal structure having no SOI structure. Therefore, the carrier concentration is originally low and it is generated by collision ionization. Electrons or holes easily diffuse in the direction away from the gate insulating film. Therefore, higher reliability can be realized as compared with the MIS transistor having the normal structure.
【図1】本発明の第1実施例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。FIG. 1 is an n-channel MOSF according to a first embodiment of the present invention.
The element sectional view showing the structure of ET.
【図2】本発明の第2実施例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。FIG. 2 is an n-channel MOSF according to a second embodiment of the present invention.
The element sectional view showing the structure of ET.
【図3】本発明の第3実施例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。FIG. 3 is an n-channel MOSF according to a third embodiment of the present invention.
The element sectional view showing the structure of ET.
【図4】本発明の第4実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。FIG. 4 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第5実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。FIG. 5 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a fifth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第6実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。FIG. 6 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a sixth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第7実施例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。FIG. 7 is an n-channel MOSF according to a seventh embodiment of the present invention.
The element sectional view showing the structure of ET.
【図8】本発明の第8実施例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。FIG. 8 is an n-channel MOSF according to an eighth embodiment of the present invention.
The element sectional view showing the structure of ET.
【図9】本発明の第9実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。FIG. 9 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a ninth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第10実施例に係るSOI型nチャ
ネルMOSFETの構造を示す素子断面図。FIG. 10 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a tenth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第11実施例に係るnチャネルMO
SFETの構造を示す素子断面図。FIG. 11 is an n-channel MO according to an eleventh embodiment of the present invention.
The element sectional view showing the structure of SFET.
【図12】図1に示すFET構造の製造プロセスを示す
工程別素子断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view of elements for each step showing a manufacturing process of the FET structure shown in FIG. 1.
【図13】図4に示すFET構造の製造プロセスを示す
工程別素子断面図。FIG. 13 is a sectional view of the element for each step showing the manufacturing process of the FET structure shown in FIG. 4;
【図14】図11に示すFET構造の製造プロセスを示
す工程別素子断面図。FIG. 14 is a sectional view of an element by step showing the manufacturing process of the FET structure shown in FIG. 11;
【図15】従来のnチャネルMOSFETの構造を示す
素子断面図。FIG. 15 is an element cross-sectional view showing the structure of a conventional n-channel MOSFET.
【図16】従来のSOI型nチャネルMOSFETの構
造を示す素子断面図。FIG. 16 is an element cross-sectional view showing the structure of a conventional SOI n-channel MOSFET.
【図17】従来のSOI型nチャネルMOSFETにお
ける電位分布を示す等電位線図。FIG. 17 is an equipotential diagram showing a potential distribution in a conventional SOI n-channel MOSFET.
【図18】図17に示すSOI型nチャネルMOSFE
TにおけるVD −ID 特性を示す曲線図。18 is an SOI n-channel MOSFE shown in FIG.
The curve diagram which shows the VD-ID characteristic in T.
11,21,31,41,51,61,71,81,9
1,101,201 p型シリコン基板 12,22,32,43,53,63,72,82,9
3,103,204 n+ 型ソース領域 13,23,33,44,54,64,73,83,9
4,104,205 n+ 型ドレイン領域 14,24,34,45,55,65,74,84,9
5,105,206 ゲート酸化膜 15,25,35,46,56,66,75,85,9
6,106,207 ゲート電極 16,26,47,57,76,97,211 チャネ
ル形成層 17,28,37,48,59,68 定エネルギ層 27,36,58,67,77,86,98,107,
212 遷移層 42,52,62,92,102,202 層間分離酸
化膜11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 9
1, 101, 201 p-type silicon substrate 12, 22, 32, 43, 53, 63, 72, 82, 9
3, 103, 204 n + type source region 13, 23, 33, 44, 54, 64, 73, 83, 9
4, 104, 205 n + type drain region 14, 24, 34, 45, 55, 65, 74, 84, 9
5,105,206 Gate oxide film 15, 25, 35, 46, 56, 66, 75, 85, 9
6, 106, 207 Gate electrode 16, 26, 47, 57, 76, 97, 211 Channel forming layer 17, 28, 37, 48, 59, 68 Constant energy layer 27, 36, 58, 67, 77, 86, 98 , 107,
212 transition layer 42, 52, 62, 92, 102, 202 interlayer isolation oxide film
Claims (5)
であって、 ゲート絶縁膜下に配設され、主伝導キャリアとは逆極性
の電荷について、前記ゲート絶縁膜より遠い側の方が該
ゲート絶縁膜に近い側よりも低くなるようにそのエネル
ギ状態が調整されているエネルギ状態調整層を備えてい
ることを特徴とする半導体装置。1. An insulated gate transistor, comprising: a gate insulating film, which is disposed below a gate insulating film and has a polarity opposite to that of a main conduction carrier, on a side farther from the gate insulating film. A semiconductor device comprising an energy state adjusting layer whose energy state is adjusted to be lower than that on the side closer to the film.
定のエネルギとされた定エネルギ層を備えていることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the energy state adjusting layer is provided with a constant energy layer having a constant energy over the entire area thereof.
半導体基板側に向かってエネルギが低下する遷移層を備
えていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the energy state adjusting layer includes a transition layer whose energy decreases from the gate insulating film side toward the semiconductor substrate side.
ソース領域側に向かってエネルギが低下する遷移層を備
えていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the energy state adjusting layer includes a transition layer whose energy decreases from the drain region side toward the source region side.
これら両者を電気的に絶縁分離する層間分離絶縁層を備
えていることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか
1項記載の半導体装置。5. An interlayer isolation insulating layer for electrically insulating and isolating the semiconductor substrate and the energy state adjusting layer from each other is provided between the semiconductor substrate and the energy state adjusting layer. Semiconductor device.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09232576A (en) * | 1995-06-16 | 1997-09-05 | Interuniv Micro Electro Centrum Vzw | Vertical misfet device, cmos process integration and ram application |
JP2002110586A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2005150217A (en) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
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US7642140B2 (en) | 2000-01-07 | 2010-01-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | CMOS integrated circuit devices and substrates having buried silicon germanium layers therein and method of forming same |
WO2011077605A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | パナソニック株式会社 | Semiconductor device and process for production thereof |
-
1992
- 1992-01-06 JP JP00028292A patent/JP3221901B2/en not_active Expired - Lifetime
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