JPH05251697A - Mosfet and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
にパンチスルーストッパーを有する埋込チャネル型Pチ
ャネルMOSFETの構造及びその製造方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure of a buried channel type P channel MOSFET having a punch through stopper and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、Takashi HORIand Kazum
i KURIMOTO, in IEDM Tech.
Dig.,pp394〜397(1988)に記載され
るものがあった。図3はかかる従来のMOSFETの製
造工程断面図である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique in such a field,
For example, Takashi HORIand Kazumi
i KURIMOTO, in IEDM Tech.
Dig. , Pp394-397 (1988). FIG. 3 is a cross-sectional view of a manufacturing process of such a conventional MOSFET.
【0003】以下、その説明を図3を参照しながら説明
する。まず、図3(a)に示すように、N型シリコン基
板(1,0,0)上またはNウェル(表面濃度〜1×1
016cm-3)1上に、10nmのゲート酸化膜2を形成
後、閾値制御のためイオン注入技術によりイオン種BF
2 を注入し、カウンター・ドーピング層3を形成し、そ
の後、N+ ポリシリコンゲート電極4をホトリソ・エッ
チング技術を用い形成する。The description will be given below with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, on an N-type silicon substrate (1, 0, 0) or N well (surface concentration ˜1 × 1).
0 16 cm −3 ) 1, a 10 nm gate oxide film 2 is formed, and ion species BF is applied by an ion implantation technique for threshold control.
2 is implanted to form the counter-doping layer 3, and then the N + polysilicon gate electrode 4 is formed by using the photolithographic etching technique.
【0004】次に、図3(b)に示すように、斜めイオ
ン注入技術を用い、イオン種31P+を、例えば2E13
ions/cm2 、注入エネルギーを、例えば90Ke
V、注入角度を、例えば25°で注入することにより、
N+ 打ち込み層5が形成される。その後、図3(c)に
示すように、イオン種BF2 を、40KeV,3E15
ions/cm2 の条件でイオン注入することにより、
ソース・ドレイン高濃度層6を形成する。次に、不純物
活性化のための熱処理、RTA(Rapid ther
mal annealing)1000℃,10秒を行
なう。その結果、ソース・ドレイン近傍にN+ 長さLn
+ が0.06μm、ピーク濃度1.5×1017cm-3の
パンチスルーストッパーN+ 拡散層7が形成される。Next, as shown in FIG. 3B, the oblique ion implantation technique is used to add the ion species 31 P + to, for example, 2E13.
ions / cm 2 , implantation energy, for example, 90 Ke
V, by injecting at an injection angle of, for example, 25 °,
The N + implantation layer 5 is formed. After that, as shown in FIG. 3C, the ion species BF 2 was changed to 40 KeV, 3E15.
By implanting ions under the condition of ions / cm 2 ,
The source / drain high concentration layer 6 is formed. Next, a heat treatment for activating impurities, RTA (Rapid ther)
Mal annealing) 1000 ° C., 10 seconds. As a result, N + length Ln near the source / drain
A punch-through stopper N + diffusion layer 7 having a + of 0.06 μm and a peak concentration of 1.5 × 10 17 cm −3 is formed.
【0005】上記のMOSFETにおいて、構造上の特
徴として、ソース・ドレイン高濃度層6の近傍に、パン
チスルーストッパー高濃度N型拡散層7が形成される点
があげられる。In the above MOSFET, a structural feature is that a punch-through stopper high-concentration N type diffusion layer 7 is formed near the source / drain high-concentration layer 6.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のMOSFETでは、パンチスルーストッパーN+ 拡
散層7領域がチャネル表面まで形成されていないため、
ゲート電極と基板との仕事関数差により生じる空乏層
が、ソース・ドレイン端からの多数キャリアの拡散によ
り減少し、その結果、実効的なチャネル長が減少すると
いう問題があった。However, in the MOSFET having the above structure, the punch-through stopper N + diffusion layer 7 region is not formed up to the channel surface.
The depletion layer caused by the work function difference between the gate electrode and the substrate is reduced by the diffusion of majority carriers from the source / drain ends, and as a result, the effective channel length is reduced.
【0007】本発明は、以上述べたソース・ドレインか
らの多数キャリアの拡散を抑制するため、ソース・ドレ
イン拡散層とチャネル・カウンター・ドーピング層との
間にN型不純物をイオン注入することにより、ゲート電
極が制御できる空間電荷を増加させ、ソース・ドレイン
からチャネルへの多数キャリアの拡散を効果的に抑制し
得るMOSFET及びその製造方法を提供することを目
的としている。The present invention suppresses the diffusion of majority carriers from the source / drain described above by ion-implanting N-type impurities between the source / drain diffusion layer and the channel / counter / doping layer. It is an object of the present invention to provide a MOSFET capable of increasing the space charge that can be controlled by a gate electrode and effectively suppressing the diffusion of majority carriers from a source / drain to a channel, and a manufacturing method thereof.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、埋込チャネル型PチャネルMOSFET
において、半導体基体上に形成されるNウェル層と、該
Nウェル層上に形成されるP型カウンター・ドーピング
層と、該P型カウンター・ドーピング層の両側に形成さ
れるソース・ドレイン拡散層と、該ソース・ドレイン拡
散層と前記P型カウンター・ドーピング層との間に前記
P型カウンター・ドーピング層よりも低濃度のソース・
ドレインと同一導伝型の不純物層を形成するようにした
ものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a buried channel type P channel MOSFET.
In an N-well layer formed on a semiconductor substrate, a P-type counter doping layer formed on the N-well layer, and source / drain diffusion layers formed on both sides of the P-type counter doping layer. A source layer having a lower concentration than the P-type counter doping layer between the source / drain diffusion layer and the P-type counter doping layer;
An impurity layer having the same conductivity type as the drain is formed.
【0009】また、埋込チャネル型PチャネルMOSF
ETの製造方法において、ゲート電極形成後、斜めイオ
ン注入技術を用い、ゲート電極側壁からP型カウンター
・ドーピング層へN型不純物を注入し、前記P型カウン
ター・ドーピング層とソース・ドレイン拡散層の間のP
型不純物濃度を実質的に低下させる層を形成するように
したものである。A buried channel type P channel MOSF
In the ET manufacturing method, after forming the gate electrode, an oblique ion implantation technique is used to implant an N-type impurity from the side wall of the gate electrode into the P-type counter-doping layer to form the P-type counter-doping layer and the source / drain diffusion layer. Between P
A layer is formed so as to substantially reduce the type impurity concentration.
【0010】[0010]
【作用】従来型の埋め込みチャネルMOSFETの場合
は、図4に示すように、トランジスタオフ時の空乏層
は、MOSにより形成される領域3−bとNウェル1と
カウンター・ドーピング層3及びソース・ドレイン領域
で形成される領域3−aによって構成され、ソース及び
ドレインからチャネルへホールのわき出し領域3−cが
形成され、実効的なチャネル長が減少していたが、本発
明によれば、図5に示すように、前記図4に示すわき出
し領域3−cにN型不純物を注入しているため、ホール
のわき出しが抑制され、実効的なチャネル長の減少を抑
えることができる。In the case of the conventional buried channel MOSFET, as shown in FIG. 4, the depletion layer when the transistor is off is the region 3-b formed by the MOS, the N well 1, the counter doping layer 3 and the source. According to the present invention, the effective channel length is reduced by the region 3-a formed by the drain region and the hole-exposed region 3-c formed from the source and drain to the channel. As shown in FIG. 5, since the N-type impurities are implanted into the exposed region 3-c shown in FIG. 4, the holes are prevented from being exposed and the effective channel length can be prevented from decreasing.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示すM
OSFETの断面図である。図中、11はNウェル、1
2はゲート酸化膜、13は高濃度カウンター・ドーピイ
ング層(P--型)、14はN+ ポリシリコンゲート電
極、17はサイドウォール、18はソース・ドレイン高
濃度拡散層、19は低濃度カウンター・ドーピイング層
(P--- 型)、20はソース・ドレインLDD低濃度拡
散層(P- 型)、21はパンチスルーストッパーN+ 拡
散層である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment M of the present invention.
It is sectional drawing of OSFET. In the figure, 11 is an N well, 1
2 is a gate oxide film, 13 is a high-concentration counter-doping layer (P -- type), 14 is an N + polysilicon gate electrode, 17 is a sidewall, 18 is a source / drain high-concentration diffusion layer, and 19 is a low-concentration counter. · Dopiingu layer (P --- type), 20 source and drain LDD low concentration diffusion layer (P - type), 21 is a punch-through stopper N + diffusion layer.
【0012】この図に示すように、ソース・ドレインL
DD低濃度拡散層20と高濃度カウンター・ドーピング
層13の間に、低濃度カウンター・ドーピング層19が
存在し、その下方基板部にパンチスルーストッパーN+
拡散層21を有する構造である。次いで、図2を用いて
本発明の実施例を示すMOSFETの製造方法について
説明する。As shown in this figure, the source / drain L
There is a low-concentration counter-doping layer 19 between the DD low-concentration diffusion layer 20 and the high-concentration counter-doping layer 13, and a punch-through stopper N + is provided below the substrate.
This is a structure having a diffusion layer 21. Next, a method of manufacturing a MOSFET showing an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0013】まず、図2(a)に示すように、シリコン
基板にNウェル〔7E16/cm3 〕11を形成後、10
0Å程度のゲート酸化膜12を形成する。イオン注入技
術により、カウンター・ドープイオン注入を、例えば、
49BF2 + で、30KeV、2.0E12〔ions/
cm2 〕の条件で行ない、高濃度カウンター・ドーピング
層(P層)13を形成する。更に、N型ポリシリコンゲ
ート電極14をホトリソ・エッチング技術により形成
し、その後、ゲート電極14をマスクとしてP-LDD
イオン注入を例えば、4.0E13〔ions/c
m2 〕、30KeV、49BF2 + の条件で行ない、P-
LDD層15を形成する。First, as shown in FIG. 2A, after forming an N well [7E16 / cm 3 ] 11 on a silicon substrate, 10
A gate oxide film 12 of about 0 Å is formed. With the ion implantation technique, counter-doped ion implantation can be performed, for example,
49 BF 2 + , 30 KeV, 2.0E12 [ions /
cm 2 ], and the high-concentration counter doping layer (P layer) 13 is formed. Further, the N-type polysilicon gate electrode 14 is formed by the photolithographic etching technique, and then the P - LDD is used with the gate electrode 14 as a mask.
Ion implantation is performed, for example, with 4.0E13 [ions / c
m 2 ], 30 KeV, 49 BF 2 + , P −
The LDD layer 15 is formed.
【0014】次いで、図2(b)に示すように、斜めイ
オン注入技術を使用し、例えば、注入角度θ=45°、
31P+ 、注入エネルギー170KeV,1.0E12
〔ions/cm2 〕の条件で不純物を注入する。その結
果、不純物の打ち込み層16が形成される。次に、図2
(c)に示すように、サイドウォール17を形成し、こ
れをマスクとしてイオン注入技術により、例えば、49B
F2 + 、50KeV、4.0E15ions/cm2 の条
件でイオン注入を行なうことにより、P+ 高濃度層18
が形成される。その後の熱処理、例えば、N2 雰囲気中
900℃、15分で、P- - - 型不純物低濃度層19、
ソース・ドレインLDD(P- 型)低濃度拡散層20、
パンチスルーストッパーN+ 拡散層21がそれぞれ形成
される。Then, as shown in FIG. 2B, an oblique ion implantation technique is used, for example, an implantation angle θ = 45 °,
31 P + , implantation energy 170 KeV, 1.0E12
Impurities are implanted under the condition of [ions / cm 2 ]. As a result, the impurity-implanted layer 16 is formed. Next, FIG.
As shown in (c), a sidewall 17 is formed, and using this as a mask, an ion implantation technique is used to form, for example, 49 B
By performing ion implantation under the conditions of F 2 + , 50 KeV, 4.0E15 ions / cm 2 , the P + high concentration layer 18
Is formed. Subsequent heat treatment, for example, 900 ° C. in N 2 atmosphere for 15 minutes, the P − − − low concentration impurity layer 19,
Source / drain LDD (P − type) low concentration diffusion layer 20,
Punch through stoppers N + diffusion layers 21 are formed respectively.
【0015】従来型の埋め込みチャネルMOSFETの
場合は、図4に示すように、トランジスタオフ時の空乏
層はMOSにより形成される領域3−bとNウェル1と
カウンター・ドーピング層3及びソース・ドレイン領域
で形成される領域3−aによって構成される。その結
果、ソース及びドレインからチャネルへホールのわき出
し領域3−cが形成され、実効的なチャネル長が減少す
る。In the case of the conventional buried channel MOSFET, as shown in FIG. 4, the depletion layer when the transistor is off is the region 3-b formed by the MOS, the N well 1, the counter doping layer 3 and the source / drain. It is constituted by a region 3-a formed by the region. As a result, hole-exposed regions 3-c are formed from the source and drain to the channel, and the effective channel length is reduced.
【0016】しかしながら、本発明によれば、図5に示
すように、前記図4に示すわき出し領域3−cにN型不
純物を注入しているため、ホールのわき出しが抑制さ
れ、実効的なチャネル長の減少が抑えられている。な
お、図4及び図5において、2,12はゲート酸化膜、
4,14はN+ 型ポリシリコンゲート電極、6,18は
P+ 高濃度層である。However, according to the present invention, as shown in FIG. 5, the N-type impurity is implanted into the exposed region 3-c shown in FIG. The reduction of the long channel length is suppressed. 4 and 5, 2 and 12 are gate oxide films,
4, 14 are N + type polysilicon gate electrodes, and 6 and 18 are P + high concentration layers.
【0017】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but various modifications can be made within the scope of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、ソース及びドレインからチャネルへホールのわ
き出し領域にN型不純物を注入しているため、ホールの
わき出しが抑制され、実効的なチャネル長の減少を抑え
ることができる。従って、本発明により短チャネル効果
の影響の少ないMOSFETを得ることができる。As described above in detail, according to the present invention, since the N-type impurity is injected from the source and drain to the channel exposed region from the source and drain, the channel exposure is suppressed. It is possible to suppress an effective decrease in channel length. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a MOSFET which is less affected by the short channel effect.
【図1】本発明の実施例を示すMOSFETの断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view of a MOSFET showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例を示すMOSFETの製造工程
断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a MOSFET manufacturing process showing an embodiment of the present invention.
【図3】従来のMOSFETの製造工程断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional MOSFET manufacturing process.
【図4】従来技術の問題点を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a problem of the conventional technique.
【図5】本発明の効果を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the effect of the present invention.
11 Nウェル 12 ゲート酸化膜 13 高濃度カウンター・ドーピング層 14 N+ ポリシリコンゲート電極 15 P- LDD層 16 不純物の打ち込み層 17 サイドウォール 18 P+ 高濃度層(ソース・ドレイン高濃度拡散
層) 19 P--- 型不純物低濃度層(低濃度カウンター・
ドーピング層) 20 ソース・ドレインLDD低濃度拡散層 21 パンチスルーストッパーN+ 拡散層11 N-well 12 Gate oxide film 13 High-concentration counter-doping layer 14 N + polysilicon gate electrode 15 P - LDD layer 16 Impurity implantation layer 17 Sidewall 18 P + high-concentration layer (source / drain high-concentration diffusion layer) 19 P --- type impurity low concentration layer (low concentration counter
Doping layer) 20 Source / drain LDD low concentration diffusion layer 21 Punch through stopper N + diffusion layer
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Claims (2)
において、 (a)半導体基体上に形成されるNウェル層と、 (b)該Nウェル層上に形成されるP型カウンター・ド
ーピング層と、 (c)該P型カウンター・ドーピング層の両側に形成さ
れるソース・ドレイン拡散層と、 (d)該ソース・ドレイン拡散層と前記P型カウンター
・ドーピング層との間に前記P型カウンター・ドーピン
グ層よりも低濃度のソース・ドレインと同一導伝型の不
純物層を有することを特徴とするMOSFET。1. A buried channel type P channel MOSFET.
In (a) an N well layer formed on a semiconductor substrate, (b) a P-type counter doping layer formed on the N well layer, and (c) on both sides of the P type counter doping layer. A source / drain diffusion layer to be formed, and (d) a source / drain having a lower concentration than the P-type counter-doping layer and having the same conductivity between the source / drain diffusion layer and the P-type counter-doping layer. MOSFET having a type impurity layer.
の製造方法において、 (a)ゲート電極形成後、斜めイオン注入技術を用い、
ゲート電極側壁からP型カウンター・ドーピング層へN
型不純物を注入し、 (b)前記P型カウンター・ドーピング層とソース・ド
レイン拡散層の間のP型不純物濃度を実質的に低下させ
る層を形成することを特徴とするMOSFETの製造方
法。2. A buried channel type P channel MOSFET.
(A) After forming the gate electrode, a diagonal ion implantation technique is used,
From gate electrode side wall to P-type counter doping layer N
A method of manufacturing a MOSFET, comprising implanting a type impurity, and (b) forming a layer that substantially reduces the concentration of the P type impurity between the P type counter doping layer and the source / drain diffusion layer.
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JP27436091A JPH05251697A (en) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Mosfet and its manufacture |
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JPH05251697A true JPH05251697A (en) | 1993-09-28 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27436091A Pending JPH05251697A (en) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Mosfet and its manufacture |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH05251697A (en) |
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1991
- 1991-10-23 JP JP27436091A patent/JPH05251697A/en active Pending
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