JPH0594999A - Ldd type field effect transistor and manufacture thereof - Google Patents
Ldd type field effect transistor and manufacture thereofInfo
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- JPH0594999A JPH0594999A JP25493191A JP25493191A JPH0594999A JP H0594999 A JPH0594999 A JP H0594999A JP 25493191 A JP25493191 A JP 25493191A JP 25493191 A JP25493191 A JP 25493191A JP H0594999 A JPH0594999 A JP H0594999A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジス
タ、特にLDD(Lightly DopedDrai
n)構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly to an LDD (Lightly Doped Drai).
n) Concerning the structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】DRAM,SRAM等に代表される超L
SIは3年に4倍の割合で容量が増大しており、このよ
うな限られたチップ面積内での集積度の向上は、集積回
路を構成する各素子の微細化によりもたらされたもので
ある。しかし、微細化の進行に伴い、トランジスタサイ
ズの縮小に伴うトランジスタ内部電界の増大に起因する
耐圧の低下、ホットエレクトロンによる素子特性劣化及
び短チャネル効果等の問題点が生じていた。特にドレイ
ン近傍では、非常に高電界となるため、該ドレイン近傍
での電界抑制を目的としたトランジスタ構造の提案及び
実用化が進められている。2. Description of the Related Art Ultra L typified by DRAM, SRAM, etc.
The capacity of SI has increased fourfold in three years, and such an improvement in the degree of integration within a limited chip area was brought about by the miniaturization of each element forming the integrated circuit. Is. However, with the progress of miniaturization, there have been problems such as a decrease in breakdown voltage due to an increase in electric field inside the transistor due to a reduction in transistor size, deterioration of element characteristics due to hot electrons, and a short channel effect. In particular, since a very high electric field is generated near the drain, a proposal and practical application of a transistor structure aiming at suppressing the electric field near the drain are being made.
【0003】LDD構造トランジスタは、その代表的な
一例であり、図3に該LDD型トランジスタの断面図を
示す。1はP型シリコン基板、2はゲート絶縁膜、11
はゲート電極、5は比較的低濃度のn- 領域、7はソー
ス又はドレイン領域、8は保護絶縁膜、9はコンタクト
部、10は金属配線、12はサイドウォールを示す。The LDD structure transistor is a typical example thereof, and FIG. 3 shows a sectional view of the LDD type transistor. 1 is a P-type silicon substrate, 2 is a gate insulating film, 11
Is a gate electrode, 5 is a relatively low concentration n − region, 7 is a source or drain region, 8 is a protective insulating film, 9 is a contact portion, 10 is a metal wiring, and 12 is a sidewall.
【0004】LDD型トランジスタの拡散層形成工程
は、ゲート電極11をマスクとして低濃度のリンのイオ
ン注入によりn- 領域5を形成した後、ゲート電極11
の側面にサイドウォール12を形成し、これをマスクと
して高濃度のヒ素のイオン注入を行い、ソース又はドレ
イン領域7を形成することにより行われる。In the process of forming the diffusion layer of the LDD type transistor, the gate electrode 11 is used as a mask to form the n − region 5 by ion implantation of low-concentration phosphorus, and then the gate electrode 11 is formed.
A side wall 12 is formed on the side surface of the substrate, and using this as a mask, high-concentration arsenic ion implantation is performed to form the source or drain region 7.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記に示したn- 領域
5は抵抗として働くが、より高い耐圧を得るには、その
抵抗値をより高くする必要がある。しかし、逆にトラン
ジスタがオンのときは、このn- 領域5が直列抵抗とし
て働き、オン電流の低下及び伝達コンダクタンスの低下
を招くため、抵抗値の増加には限度があり、最適値を選
択する必要がある。しかし、トランジスタの微細化が進
むと、n- 領域5の抵抗の最適化のみでは伝達特性を維
持したまま高い耐圧を得ることは困難である。また、n
- 領域5には比較的高い電界がかかっているため、ホッ
トエレクトロンが発生し、ゲート電極下にないサイドウ
ォール3への注入捕獲現象が起こり、このホットエレク
トロンがn- 領域5を空乏化し、その抵抗値を増大する
ため、伝達特性が劣化するLDD構造特有の問題を有し
ている。Although the n − region 5 shown above functions as a resistance, it is necessary to increase its resistance value in order to obtain a higher breakdown voltage. However, conversely, when the transistor is on, this n − region 5 acts as a series resistance, which causes a decrease in on-current and a decrease in transfer conductance. Therefore, there is a limit to increase the resistance value, and the optimum value is selected. There is a need. However, as miniaturization of the transistor progresses, it is difficult to obtain a high breakdown voltage while maintaining the transfer characteristic only by optimizing the resistance of the n − region 5. Also, n
- since that affects a relatively high electric field in the region 5, and hot electrons are generated, occur infusion trapping phenomenon to no side wall 3 below the gate electrode, hot electrons the n - turned into a region 5 depletion, the Since the resistance value is increased, there is a problem peculiar to the LDD structure in which the transfer characteristic is deteriorated.
【0006】本発明は、上記注入捕獲現象を防止するこ
とにより、良好な伝達特性を有するLDD型トランジス
タを提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an LDD type transistor having good transfer characteristics by preventing the above injection trapping phenomenon.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
LDDが電界効果トランジスタは、ソース領域及びドレ
イン領域の不純物濃度より低い不純物濃度を有する領域
をソース領域及びドレイン領域近傍のチャネル端に設け
たLDD構造を有する電界効果トランジスタにおいて、
少なくとも第1ゲート電極の側面に、前記ソース領域及
びドレイン領域の不純物濃度より低い不純物濃度を有す
る領域を覆う様に、第2ゲート電極を設けたことを特徴
とする。According to another aspect of the present invention, there is provided an LDD field effect transistor in which a region having an impurity concentration lower than that of a source region and a drain region is provided at a channel end near the source region and the drain region. In the field effect transistor having the provided LDD structure,
A second gate electrode is provided on at least a side surface of the first gate electrode so as to cover a region having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region.
【0008】また請求項2記載の本発明のLDD型電界
効果トランジスタの製造方法は、前記請求項1記載のL
DD型電界効果トランジスタの製造方法であり、半導体
基板上にシリコン酸化膜を形成した後、ポリシリコン膜
を形成する工程と、フォトエッチング工程により、ポリ
シリコンよりなる第1ゲート電極を形成する工程と、該
第1ゲート電極をマスクとしてイオン注入法により第1
拡散層を形成する工程と、減圧CVD法により、少なく
とも第1ゲート電極の側面にタングステン,タングステ
ンシリサイド又はポリシリコンを第2ゲート電極として
形成する工程と、前記第1及び第2ゲート電極をマスク
としてイオン注入法により、前記第1拡散層より不純物
濃度の高い、ソース領域及びドレイン領域となる第2拡
散層を形成する工程とを有することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an LDD type field effect transistor according to the first aspect of the present invention.
A method for manufacturing a DD-type field effect transistor, comprising a step of forming a polysilicon film after forming a silicon oxide film on a semiconductor substrate, and a step of forming a first gate electrode made of polysilicon by a photoetching step. , Using the first gate electrode as a mask,
A step of forming a diffusion layer, a step of forming tungsten, tungsten silicide or polysilicon as a second gate electrode on at least a side surface of the first gate electrode by a low pressure CVD method, and using the first and second gate electrodes as a mask And a second diffusion layer having a higher impurity concentration than the first diffusion layer and serving as a source region and a drain region, is formed by an ion implantation method.
【0009】[0009]
【作用】上記本発明のLDD型トランジスタにおいて、
n- 領域の上部にゲート電極が存在するため、前記n-
領域とゲート電極との間に、基板に対して垂直方向に電
界が働き、n- 領域の抵抗が低減され、また、ホットエ
レクトロンの注入捕獲を抑制される。In the LDD type transistor of the present invention,
Since the gate electrode is present above the n − region, the n −
An electric field acts between the region and the gate electrode in the direction perpendicular to the substrate, the resistance of the n − region is reduced, and the injection trap of hot electrons is suppressed.
【0010】[0010]
【実施例】以下、一実施例に基づいて本発明について詳
細に説明する。The present invention will be described in detail below based on an example.
【0011】図1は請求項1記載の本発明の一実施例の
構造断面図を示し、図2は請求項2記載の本発明の一実
施例の製造工程図を示す。1はP型シリコン基板、2は
ゲート絶縁膜、3は第1ゲート電極、4はレジスト、5
は比較的低抵抗であるn- 領域、6は第2ゲートであ
る、7はソース又はドレイン領域、8は層間絶縁膜、9
はコンタクト部、10は金属配線を示す。本発明の特徴
は、図1に示す様に、比較的低抵抗であるn- 領域の上
部に第1ゲート電極3及び第2ゲート電極6が形成され
ていることである。FIG. 1 shows a structural sectional view of an embodiment of the present invention described in claim 1, and FIG. 2 shows a manufacturing process drawing of an embodiment of the present invention described in claim 2. 1 is a P-type silicon substrate, 2 is a gate insulating film, 3 is a first gate electrode, 4 is a resist, 5
Is a relatively low resistance n − region, 6 is a second gate, 7 is a source or drain region, 8 is an interlayer insulating film, 9
Indicates a contact portion, and 10 indicates a metal wiring. A feature of the present invention is that, as shown in FIG. 1, the first gate electrode 3 and the second gate electrode 6 are formed on the n − region having a relatively low resistance.
【0012】次に、図2に基づいて、請求項2記載の本
発明の製造工程を説明する。Next, the manufacturing process of the present invention according to claim 2 will be described with reference to FIG.
【0013】まず、P型シリコン基板1表面に熱酸化法
により、ゲート酸化膜2を80〜120Å形成した後、
減圧CVD法を用いて第1ゲート電極3であるポリシリ
コン膜を1000〜3000Å堆積させ、従来技術によ
り、前記ポリシリコン膜にN型不純物であるリンを高濃
度に拡散させる(図2(a))。First, a gate oxide film 2 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 by a thermal oxidation method to a thickness of 80 to 120 Å,
A polysilicon film which is the first gate electrode 3 is deposited by 1000 to 3000 Å by using the low pressure CVD method, and phosphorus which is an N-type impurity is diffused into the polysilicon film at a high concentration by the conventional technique (FIG. 2A). ).
【0014】次に、フォトリソグラフィ工程により形成
したレジストパターン4をマスクとしてポリシリコン膜
3をRIE法等により加工し、その後、前記ポリシリコ
ン膜3をマスクとしてシリコン基板1にN型不純物であ
るリンをイオン注入法により添加しn- 領域5を形成す
る(図2(b))。このとき添加されたリンの濃度は
1.5〜5×1017cm-3とした。Next, the polysilicon film 3 is processed by the RIE method or the like by using the resist pattern 4 formed by the photolithography process as a mask, and then the polysilicon film 3 is used as a mask by which the silicon substrate 1 is doped with phosphorus which is an N-type impurity. Is added by an ion implantation method to form an n − region 5 (FIG. 2B). The concentration of phosphorus added at this time was 1.5 to 5 × 10 17 cm −3 .
【0015】次に、レジストパターン4を除去した後、
WF6 及びSiH4 を原料ガスとして用いる減圧CVD
法により第2ゲート電極6としてのタングステン膜を形
成する。この場合、ゲート絶縁膜2であるシリコン酸化
膜上にはタングステンは堆積されず、ポリシリコン膜3
の上部及び側面にタングステン層6が選択的に形成され
る(図2(c))。上記減圧CVD法による堆積条件
は、WF6 を30ccm、SiH4 を18sccmの流
量で圧力0.1Torr、温度280℃であり、堆積膜
厚は600〜1500Å程度である。ここで用いた減圧
CVD法によるタングステン膜の選択成長は当該分野で
公知のもので実施されるものでよい。また、第2ゲート
電極6の材料として、ポリシリコン及びタングステンシ
リサイドも使用可能である。Next, after removing the resist pattern 4,
Low pressure CVD using WF 6 and SiH 4 as source gas
A tungsten film as the second gate electrode 6 is formed by the method. In this case, tungsten is not deposited on the silicon oxide film which is the gate insulating film 2, and the polysilicon film 3
A tungsten layer 6 is selectively formed on the upper and side surfaces of the substrate (FIG. 2C). The deposition conditions by the low pressure CVD method are as follows: WF 6 is 30 ccm, SiH 4 is 18 sccm, the pressure is 0.1 Torr, the temperature is 280 ° C., and the deposited film thickness is about 600 to 1500Å. The selective growth of the tungsten film by the low pressure CVD method used here may be performed by a known method in the art. Moreover, polysilicon and tungsten silicide can be used as the material of the second gate electrode 6.
【0016】次に、第1ゲート電極3であるポリシリコ
ン及び第2ゲート電極6であるタングステン膜をマスク
として、シリコン基板1にイオン注入法を用いて高濃度
にヒ素を注入すれば、高濃度のソース又はドレイン領域
7が形成される。以上の工程により、高濃度のドレイン
領域7に接続する、比較的低濃度のn- 領域5を第2導
電層6であるタングステン膜が覆う構造となる(図2
(d))。Next, when arsenic is implanted at a high concentration into the silicon substrate 1 by using the ion implantation method with the polysilicon as the first gate electrode 3 and the tungsten film as the second gate electrode 6 as a mask, a high concentration is obtained. A source or drain region 7 is formed. Through the above steps, a relatively low concentration n − region 5 connected to the high concentration drain region 7 is covered with the tungsten film which is the second conductive layer 6 (FIG. 2).
(D)).
【0017】次に、層間絶縁膜8の堆積、ソース又はド
レイン領域7へのコンタクト9の間口及び金属配線10
を従来技術により行う(図2(e))。Next, the deposition of the interlayer insulating film 8, the frontage of the contact 9 to the source or drain region 7 and the metal wiring 10.
Is performed by a conventional technique (FIG. 2 (e)).
【0018】上記実施例において、第1ゲート電極3の
上部及び側面に第2ゲート電極6を形成したが、n- 領
域5の上部に第2ゲート電極6が存在すればよく、第1
ゲート電極3の側面のみに第2ゲート電極6を形成した
構成としてもよい。Although the second gate electrode 6 is formed on the upper and side surfaces of the first gate electrode 3 in the above embodiment, it is sufficient that the second gate electrode 6 is present on the upper part of the n − region 5.
The second gate electrode 6 may be formed only on the side surface of the gate electrode 3.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明を用い
ることにより、トランジスタの動作時において、n- 領
域の上部にゲート電極の一部より垂直方向に電界が働
き、n-領域の抵抗は低減されるため、高い伝達タング
ステン及びイオン電流が確保でき、また、n- 領域上部
をゲート電極で覆うため、LDD構造で問題となるサイ
ドウォールへのホットエレクトロンの注入、捕獲現象も
抑制して、高い信頼性を得ることができる。As described [Effect Invention above in detail, by using the present invention, during operation of the transistor, n - field acts in the vertical direction from a portion of the upper gate electrode region, n - regions of the resistor Therefore, high transmission tungsten and ion current can be secured, and since the upper part of the n − region is covered with the gate electrode, the injection and trapping phenomenon of hot electrons into the sidewall, which is a problem in the LDD structure, is suppressed. , High reliability can be obtained.
【0020】さらに、本発明において、第2ゲート電極
としてタングステン又はタングステンシリサイドを用い
た場合、ポリシリコンのみでゲート電極を形成する場合
に比べ、はるかにその配線抵抗が低減するため、回路の
動作速度の向上が図られる。また、上記実施例に示した
製造方法では、ゲート電極を2層構造とするため、堆積
及び加工の工程の追加が必要であるが1回のリソグラフ
ィ工程により総て自己整合的に形成可能なため、従来の
プロセス技術を用いて十分に対応可能である。Further, in the present invention, when tungsten or tungsten silicide is used as the second gate electrode, its wiring resistance is much reduced as compared with the case where the gate electrode is formed of only polysilicon, and therefore the operating speed of the circuit. Is improved. Further, in the manufacturing method shown in the above embodiment, since the gate electrode has a two-layer structure, additional steps of deposition and processing are required, but all can be formed in a self-aligned manner by one lithography process. , It is possible to deal with it sufficiently by using the conventional process technology.
【0021】以上より、微細化の進む半導体集積回路の
主要部を構成する、高性能かつ信頼性の高い電界効果ト
ランジスタを比較的容易に提供することが可能である。As described above, it is possible to relatively easily provide a high-performance and highly-reliable field-effect transistor which constitutes a main part of a semiconductor integrated circuit which is being miniaturized.
【図1】本発明の一実施例の構成断面図である。FIG. 1 is a configuration cross-sectional view of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例の製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of an example of the present invention.
【図3】従来のLDD型トランジスタの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional LDD type transistor.
1 P型シリコン基板 2 ゲート絶縁膜 3 第1導電層 4 レジストパターン 5 n- 領域 6 第2導電層 7 ソース又はドレイン領域 8 層間絶縁膜 9 コンタクト部 10 金属配線DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type silicon substrate 2 Gate insulating film 3 1st conductive layer 4 Resist pattern 5 n - region 6 2nd conductive layer 7 Source or drain region 8 Interlayer insulating film 9 Contact part 10 Metal wiring
Claims (2)
度より低い不純物濃度を有する領域をソース領域及びド
レイン領域近傍のチャネル端に設けたLDD構造を有す
る電界効果トランジスタにおいて、少なくとも第1ゲー
ト電極の側面に、前記ソース領域及びドレイン領域の不
純物濃度より低い不純物濃度を有する領域を覆うよう
に、第2ゲート電極を設けたことを特徴とするLDD型
電界効果トランジスタ。1. In a field effect transistor having an LDD structure in which a region having an impurity concentration lower than that of a source region and a drain region is provided at a channel end near the source region and the drain region, at least on a side surface of a first gate electrode. An LDD field effect transistor, wherein a second gate electrode is provided so as to cover a region having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region.
た後、ポリシリコン膜を形成する工程と、 フォトエッチング工程により、前記ポリシリコンよりな
る第1ゲート電極を形成する工程と、 該第1ゲート電極をマスクとしてイオン注入法により第
1拡散層を形成する工程と、 減圧CVD法により、少なくとも第1ゲート電極の側面
にタングステン,タングステンシリサイド又はポリシリ
コンを第2ゲート電極として形成する工程と、 前記第1及び第2ゲート電極をマスクとしてイオン注入
法により、前記第1拡散層より不純物濃度の高い、ソー
ス領域及びドレイン領域となる第2拡散層を形成する工
程とを有することを特徴とする、前記請求項1記載のL
DD型電界効果トランジスタの製造方法。2. A step of forming a polysilicon film after forming a silicon oxide film on a semiconductor substrate, a step of forming a first gate electrode made of the polysilicon by a photoetching step, and a step of forming the first gate. Forming a first diffusion layer by an ion implantation method using the electrode as a mask; forming tungsten, tungsten silicide or polysilicon as a second gate electrode on at least a side surface of the first gate electrode by a low pressure CVD method; Forming a second diffusion layer to be a source region and a drain region, which has a higher impurity concentration than the first diffusion layer, by an ion implantation method using the first and second gate electrodes as a mask. L according to claim 1
Method for manufacturing DD type field effect transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25493191A JPH0594999A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Ldd type field effect transistor and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25493191A JPH0594999A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Ldd type field effect transistor and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0594999A true JPH0594999A (en) | 1993-04-16 |
Family
ID=17271849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25493191A Pending JPH0594999A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Ldd type field effect transistor and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0594999A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11990415B2 (en) * | 2019-08-13 | 2024-05-21 | Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation | Semiconductor device and method for forming the same |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP25493191A patent/JPH0594999A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11990415B2 (en) * | 2019-08-13 | 2024-05-21 | Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation | Semiconductor device and method for forming the same |
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