JPH06151835A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH06151835A
JPH06151835A JP30528392A JP30528392A JPH06151835A JP H06151835 A JPH06151835 A JP H06151835A JP 30528392 A JP30528392 A JP 30528392A JP 30528392 A JP30528392 A JP 30528392A JP H06151835 A JPH06151835 A JP H06151835A
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JP
Japan
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region
channel
type
channel region
mosfet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP30528392A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuichi Oda
秀一 尾田
Masayoshi Shirahata
正芳 白畑
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP30528392A priority Critical patent/JPH06151835A/ja
Publication of JPH06151835A publication Critical patent/JPH06151835A/ja
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 埋込みチャネル型MOSFETに生じやすい
パンチスルー電流などを低減し、短チャネル効果を防止
する。 【構成】 埋込みチャネル型のpチャネルMOSFET
8において、p- 型のチャネル領域5の下方であって、
p型のソース領域3およびドレイン領域4の双方の近傍
に、n+ 型のバリア領域9,10を形成し、チャネル領
域5内における主たる電流経路を表面側にシフトさせる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特
に、埋込みチャネル型電界効果トランジスタの構造に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置を高密度に集積させた
大規模集積回路(LSI)が多数提供されているが、こ
の半導体装置の1つとしてMOS型の電界効果トランジ
スタ(MOSFET;Metal Oxide Semiconductor Fiel
d Effect Transistor )がある。
【0003】MOSFETはその動作時の電流経路によ
って、表面チャネル型MOSFETと埋込みチャネル型
MOSFETとに分類される。また、MOSFETはp
型のシリコン基板にn型のチャネル領域を形成したnチ
ャネルMOSFETと、n型のシリコン基板にp型のチ
ャネル領域を形成したpチャネルMOSFETとに分類
される。一般に、nチャネルMOSFETには表面チャ
ネル型が用いられ、pチャネルMOSFETには埋込み
チャネル型が用いられている。
【0004】図4は、従来の埋込みチャネル型のpチャ
ネルMOSFETの一例を示す断面模式図である。同図
に示すように、従来の埋込みチャネル型のpチャネルM
OSFET1は、半導体基板であるn型のシリコン基板
2と、p型のソース領域3およびp型のドレイン領域4
と、p- 型のチャネル領域5と、ゲート電極6とから構
成されている。
【0005】ここで、ソース領域3およびドレイン領域
4は、シリコン基板2の主表面に互いに間隔をおいて形
成されている。また、チャネル領域5は、ソース領域3
およびドレイン領域4の間に形成されている。さらに、
ゲート電極6は、チャネル領域5上に絶縁膜であるシリ
コン酸化膜7を介在させて形成されている。
【0006】一般に、ゲート電極6はn型のポリシリコ
ンで形成されるため、ゲート電極6の仕事関数は+0.
5〜1.0Vになる。このため、ゲート電極6に印加さ
れる電圧VG が0Vのときであっても、ゲート電極6の
電位はシリコン基板2のフェルミレベルよりもこの仕事
関数分だけ高い状態にある。その結果、チャネル領域5
の表面側の電位は引上げられ、シリコン基板2内の深さ
方向における電位分布は、図5に示すように、チャネル
領域5の深さ方向における中央付近で最低電位を形成す
るような形状となる。したがって、チャネル領域5内に
おいて多数キャリアとなる正孔の濃度は、この電位分布
の最低電位付近で最も高くなり、主たる電流経路を形成
している。このように、主たる電流経路がシリコン基板
2の表面付近ではなく、その内部に形成されているた
め、このようなMOSFET1は埋込みチャネル型と呼
ばれているのである。
【0007】このpチャネルMOSFET1の場合、ゲ
ート電極6には負のゲート電圧VGを印加するが、図5
に示すように、ゲート電圧VG の絶対値が大きくなるに
従ってチャネル領域5内の電位は徐々に低くなる。した
がって、このゲート電圧VGを制御することによって、
チャネル領域5内に流れるドレイン電流を制御すること
ができるのである。
【0008】なお、ゲート電圧VG の絶対値が十分に大
きくなった場合には、チャネル領域5内の電位よりもチ
ャネル領域5の表面側の電位の方が低くなり、その表面
付近に流れる電流の方が大きくなることもある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】一般に、MOSFET
は微細化されるに従って、リーク電流が流れやすくなる
など、いわゆる短チャネル効果が現われるようになる
が、特に、上述した埋込みチャネル型MOSFET1の
場合は、シリコン基板2の内部に電流経路があるため、
ゲート電圧VG によって制御することができないパンチ
スルー電流が流れやすくなるなど、単チャネル効果が顕
著に現われるようになる。また、これらp型の領域3,
4,5はボロンを不純物として拡散させて形成するのが
通常であるが、ボロンの拡散係数が大きいため、ソース
領域3とドレイン領域4との距離が短くなったり、チャ
ネル領域5が必要以上に深くなったりすることがある。
このため、特にpチャネルMOSFETの場合は、微細
化されるに従って顕著に短チャネル効果が現われるよう
になる。
【0010】本発明はこのような問題を解消するために
なされたもので、埋込みチャネル型MOSFETの短チ
ャネル効果を防止し、さらなる微細化を可能にすること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に従った半導体装
置は、主表面を有する第1導電型の半導体基板と、この
半導体基板の主表面に互いに間隔をおいて形成された第
2導電型のソース領域およびドレイン領域と、これらソ
ースおよびドレイン領域の間に形成された第2導電型の
チャネル領域と、このチャネル領域上に絶縁膜を介在さ
せて形成されたゲート電極と、上記チャネル領域の下方
であって、上記ソース領域およびドレイン領域の少なく
とも一方の近傍に形成された第1導電型のバリア領域と
を備えている。
【0012】
【作用】この半導体装置によれば、バリア領域から第2
導電型のチャネル領域に向かってバリア領域における多
数キャリアが拡散するため、このバリア領域において電
位障壁が形成されることになる。これにより、チャネル
領域内における最低電位は半導体基板の主表面側にシフ
トさせられ、主たる電流経路は半導体基板の主表面から
浅い位置に形成される。このため、パンチスルー電流な
どのリーク電流が低減されるとともに、ゲート電圧によ
ってチャネル領域内に流れるドレイン電流を容易に制御
できるようになる。
【0013】
【実施例】次に、本発明に従った半導体装置の実施例に
ついて図面を参照して詳しく説明する。
【0014】図1は、本発明に従った半導体装置の一実
施例を示す断面模式図である。同図に示すように、本発
明に従った半導体装置である埋込みチャネル型のpチャ
ネルMOSFET8は、n型のシリコン基板2と、p型
のソース領域3およびドレイン領域4と、p- 型のチャ
ネル領域5と、ゲート電極6とから構成され、さらに、
チャネル領域5の下方であって、ソース領域3およびド
レイン領域4の双方の近傍にn+ 型のバリア領域9,1
0が形成されている。
【0015】ここで、シリコン基板2は主表面を有し、
所定濃度のドナを含有している。また、ソース領域3お
よびドレイン領域4は、シリコン基板2の主表面に所定
濃度のボロンなどがアクセプタとして拡散されることに
よって、互いに間隔をおいて形成されている。また、チ
ャネル領域5は、比較的低濃度のアクセプタが拡散され
ることによって、ソース領域3およびドレイン領域4の
間に形成されている。さらに、ゲート電極6は、n型の
ポリシリコンからなり、チャネル領域5上に絶縁膜であ
る酸化シリコン膜7を介在させて形成されている。そし
て、本発明の最大の特徴であるバリア領域9,10は、
チャネル領域5のアクセプタ濃度に比べて極めて高濃度
のドナが拡散されることによって、シリコン基板2内に
形成されているチャネル領域5の境界面にまたがって形
成されている。
【0016】なお、このようにシリコン基板2の内部に
バリア領域9,10を形成するには、たとえばドナをシ
リコン基板2の主表面に対して斜め方向に打ち込んだ
り、あるいは通常どおりドナをシリコン基板2に拡散さ
せた後、その拡散させられた領域の一部とオーバーラッ
プするようにアクセプタを拡散させればよい。
【0017】図2は、このような構成のシリコン基板2
内の深さ方向における電位分布を表わすグラフである。
なお、このグラフ中において、実線は図1に示したA−
A線上の電位分布を表わし、点線はB−B線上の電位分
布を表わすものである。
【0018】このグラフから明らかなように、本発明に
従ったpチャネルMOSFET8によれば、それぞれの
バリア領域9,10からチャネル領域5の方に向かって
バリア領域9,10における多数キャリアである電子が
拡散し、これらのバリア領域9,10において電位障壁
が形成されることになる。これにより、チャネル領域5
内における電位は、その下方側から引上げられ、チャネ
ル領域5内における最低電位は、チャネル領域5の上方
であるシリコン基板2の主表面側にシフトさせられる。
このため、主たる電流経路はシリコン基板2の主表面か
ら浅い位置に形成され、ゲート電極6に近づくことにな
る。したがって、表面チャネル型MOSFETの動作に
近くなり、ゲート電圧VG によってチャネル領域5内に
流れるドレイン電流を容易に制御ができるようになる。
また、本来ならばパンチスルー電流が生じやすい、ソー
ス領域3およびドレイン領域4の曲率半径が最も小さく
なる界面付近にバリア領域9,10が形成されることに
よって、電位障壁が形成されているので、パンチスルー
電流などのリーク電流が低減されることになる。
【0019】このように、本発明に従った埋込みチャネ
ル型のMOSFET8には、n+ 型のバリア領域9,1
0が形成されているため、埋込みチャネル型のMOSF
ETに生じやすい短チャネル効果を有効に防止すること
ができるとともに、ゲート電圧VG によってドレイン電
流を容易に制御することができる。
【0020】以上、本発明の一実施例を詳述したが、本
発明は上述の実施例に限定されることなく、その他の態
様でも実施し得るものである。
【0021】たとえば、図3は、本発明に従った半導体
装置の他の実施例を示す断面模式図である。同図に示す
ように、バリア領域9,10は、チャネル領域11内に
突出することなく、シリコン基板2内だけに納まるよう
に形成されていてもよい。このような構成のpチャネル
MOSFET12は、チャネル領域11を比較的浅く形
成することができる場合に特に有効である。
【0022】また図示は省略するが、チャネル領域が非
常に深い場合には、バリア領域がそのチャネル領域内だ
けに納まるように形成してもよい。
【0023】これらの例から明らかなように、バリア領
域はチャネル領域の境界面にまたがって形成されている
必要は必ずしもない。すなわち、チャネル領域内にある
電流経路をその表面側に近づけることができさえすれ
ば、チャネル領域の下方であって、ソース領域およびド
レイン領域の近傍のどの位置に形成されていてもよい。
【0024】また、バリア領域はソース領域の近傍だけ
に形成されていてもよく、あるいはドレイン領域の近傍
だけに形成されていてもよい。すなわち、バリア領域は
ソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方の近傍
に形成されていれば足りる。
【0025】また、バリア領域におけるドナ濃度は、他
の領域における不純物濃度よりも高めになっている方が
望ましいが、これらの不純物濃度は特に限定されるもの
ではない。
【0026】さらに、埋込みチャネル型のMOSFET
は、一般にpチャネル型に構成されるが、nチャネル型
に構成することも可能で、この場合は、前述したp型の
領域をn型に変更し、n型の領域をp型に変更すればよ
い。
【0027】その他、本発明はゲート電極を2つ備えた
デュアルゲート型のMOSFETなどにも適用し得るも
のであるなど、種々なる改良、変形を加えた態様で実施
し得るものである。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明に従った半導体装
置は、チャネル領域の下方であって、ソース領域および
ドレイン領域の少なくとも一方の近傍に第1導電型のバ
リア領域が形成されているため、パンチスルー電流など
のリーク電流を低減することができるなど、短チャネル
効果を有効に防止することができる。このため、さらに
半導体装置を微細化することができる。また、チャネル
領域内における主たる電流経路がその表面側に近づくた
め、ゲート電圧によってドレイン電流を容易に制御でき
るなど、本発明は種々の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従った半導体装置の一実施例を示す断
面模式図である。
【図2】図1に示したシリコン基板内の深さ方向におけ
る電位分布を表わすグラフである。
【図3】本発明に従った半導体装置の他の実施例を示す
断面模式図である。
【図4】従来の半導体装置の一例を示す断面模式図であ
る。
【図5】図4に示したシリコン基板内の深さ方向におけ
る電位分布を表わすグラフである。
【符号の説明】
2 n型シリコン基板 3 p型ソース領域 4 p型ドレイン領域 5,11 p- 型チャネル領域 6 ゲート電極 7 シリコン酸化膜 8,12 pチャネルMOSFET 9,10 n+ 型バリア領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主表面を有する第1導電型の半導体基板
    と、 前記半導体基板の主表面に互いに間隔をおいて形成され
    た第2導電型のソース領域およびドレイン領域と、 前記ソース領域およびドレイン領域の間に形成された第
    2導電型のチャネル領域と、 前記チャネル領域上に絶縁膜を介在させて形成されたゲ
    ート電極と、 前記チャネル領域の下方であって、前記ソース領域およ
    びドレイン領域の少なくとも一方の近傍に形成された第
    1導電型のバリア領域と、を備えた半導体装置。
JP30528392A 1992-11-16 1992-11-16 半導体装置 Withdrawn JPH06151835A (ja)

Priority Applications (1)

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JP30528392A JPH06151835A (ja) 1992-11-16 1992-11-16 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP30528392A JPH06151835A (ja) 1992-11-16 1992-11-16 半導体装置

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JPH06151835A true JPH06151835A (ja) 1994-05-31

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ID=17943237

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JP30528392A Withdrawn JPH06151835A (ja) 1992-11-16 1992-11-16 半導体装置

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JP (1) JPH06151835A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023029258A1 (zh) * 2021-09-06 2023-03-09 苏州大学 场效应晶体管器件

Cited By (1)

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000201