JPH0621441A - Mosトランジスタ - Google Patents

Mosトランジスタ

Info

Publication number
JPH0621441A
JPH0621441A JP17511992A JP17511992A JPH0621441A JP H0621441 A JPH0621441 A JP H0621441A JP 17511992 A JP17511992 A JP 17511992A JP 17511992 A JP17511992 A JP 17511992A JP H0621441 A JPH0621441 A JP H0621441A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
drain
channel
source
mos transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17511992A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Fukuma
雅夫 福間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP17511992A priority Critical patent/JPH0621441A/ja
Publication of JPH0621441A publication Critical patent/JPH0621441A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ホットキャリアの発生を有効に抑制しながら、
オン電流が大きく取れるMOSトランジスタを提供す
る。 【構成】n型のソース104aとn型のドレイン105
aとの間のチャネルの導電型は、ソース104a側では
ボロン拡散層108aによりp型となり、ドレイン10
5a側ではリン拡散層109aによりn型になってい
る。p型の不純物濃度とn型の不純物濃度とはそれぞれ
ソース104a端とドレイン105a端とで最も高く、
それぞれ単調に変化している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOSトランジスタに関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化は急速に
進み、開発レベルでは0.5μm以下のデザインルール
が使われ始めようとしている。MOSトランジスタの微
細化においての最大の課題は、オン電流などデバイスの
基本特性を損なわずにいかにホットキャリア効果を抑制
するかという点にある。
【0003】デバイスの微細化は必然的に内部の電界を
高めることになり、特にドレイン端で発生する高電界に
よってキャリア温度は高くなり、容易に界面準位を発生
させたりゲート絶縁膜中にキャリアが注入されたりして
デバイス特性が劣化するようになる。これを防ぐために
はドレイン端での電界を緩和させるデバイス構造の工夫
が必要である。
【0004】MOSトランジスタの断面図である図4を
参照すると、ホットキャリア効果を抑制する最も一般的
なLDD型のMOSトランジスタは、p型の半導体基板
201上に設けられたゲート絶縁膜202を介してゲー
ト電極203と、ゲート電極203の側面に設けられた
サイドウォール210と、サイドウォール210に自己
整合的に半導体基板201表面に設けられた一対の低濃
度のn型のLDD219と、それぞれゲート電極203
に自己整合的に半導体基板201表面に設けられた高濃
度のn型のソース204a,および高濃度のn型のドレ
イン205aとから構成される。ホットキャリア効果の
抑制には、ドレイン205a端の先にLDD219を付
加することが重要である。この場合、一般には動作上の
対称性を確保するためにソース204a側にもLDD2
19を設ける。LDD219は、通常サイドウォール2
10の形成前にイオン注入により形成され、イオン注入
量,注入エネルギー,サイドウォール210幅などが設
計パラメータとなる。このような構造でホットキャリア
の発生を単に抑えようとするだけならば、サイドウォー
ル210の幅(=LDD219の長さ)を十分長くし、
必要なバイアス条件でLDD219の領域を空乏化する
ようにLDD219中の不純物濃度を低く設定すればよ
い。しかしこの場合にはLDD219の寄生抵抗によっ
てオン電流が低減してしまうので、無闇にLDD219
の長さを長くすることも不純物濃度を低くすることをで
きない。すなわち、ホットキャリアの抑制効果とオン電
流とはトレードオフの関係にある。
【0005】ホットキャリアの抑制と高いオン電流とを
同時に実現するには、理想的にはどのような動作状態に
あってもチャネル内の横方向電界を均一にすることであ
る。すなわち、オン状態においてはチャネルの全ての領
域でキャリアの面密度ができるだけ一定であることが理
想的である。これはチャネルに沿って局所的にしきい電
圧を変化させることにより、キャリアの面密度が一定に
することができる。LDD型MOSトランジスタは通常
のドレインを有するMOSトランジスタに較べるとチャ
ネル内の横方向電界の均一性には貢献しているが、図5
(b)に示すように、ドレイン端近傍で極大となって均
一性が崩れ、必ずしも十分とはいえない。これは、図5
(a)に示すように、チャネルが形成される基板表面の
不純物濃度やLDD中の濃度がそれぞれ横方向で一定だ
からである。
【0006】MOSトランジスタの断面図である図6を
参照すると、別の構造によりホットキャリア効果を抑制
するDSA型のMOSトランジスタは、p型の半導体基
板201上に設けられたゲート絶縁膜202を介してゲ
ート電極203と、それぞれゲート電極203に自己整
合的に半導体基板201表面に設けられた高濃度のn型
のソース204b,および高濃度のn型のドレイン20
5bと、ソース204bを自己整合的に内包して半導体
基板201表面に設けられた(DSA構造)の低濃度の
p型のベース218とから構成される。ゲート電極20
3は層間絶縁膜206により覆われている。このような
構造によりディープサブミクロンのMOSトランジスタ
を形成すると、ベース218により、チャネルの全ての
領域で基板表面濃度を変えることができるので(ソース
204b側のp型の不純物濃度を高く、ドレイン205
b側のp型の不純物濃度を低くする)、LDD型のMO
Sトランジスタに比べるとチャネル内の横方向電界の均
一性はより進む。しかしながら、ソース204b端で基
板表面濃度はMOSトランジスタのしきい電圧を決める
ので無闇に高くすることができず、従ってドレイン20
5b端での基板表面濃度が仮に真性半導体のそれ程度に
薄くできても、チャネルに沿った局所的なしきい電圧の
ダイナミックレンジを広く取ることはできない。このた
め、オフ状態での横方向電界の均一性にはDSA構造は
かなり有効であるが、オン状態での均一化にはまだ不十
分であるといえる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術ではチャネルに沿った局所的なしきい電圧を連続
的かつ広い範囲で変化させることはできず、従ってチャ
ネル内の横方向電界の均一化は不十分であった。このた
め、高いホットキャリア抑制効果と、高いオン電流とを
同時に実現できないという問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のMOSトランジ
スタは、半導体基板の表面における一導電型のソースと
一導電型のドレインとに挟まれているチャネルの導電型
がソース側では逆導電型,ドレイン側では一導電型であ
り、かつ、ソース端で最も高濃度の逆導電型,ドレイン
端で最も高濃度の一導電型であることと、チャネルの全
ての領域で逆導電型の不純物濃度,および一導電型の不
純物濃度がそれぞれ単調に変化してチャネルの途中で真
性となることを特徴としている。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。説明の便宜上nチャネルMOSトランジスタを例に
するが、pチャネルMOSトランジスタに関しても本発
明は適用できる。
【0010】nチャネルMOSトランジスタの製造方法
を説明するための工程順の断面図である図1を参照する
と、本発明の第1の実施例は、まず、真性のシリコン基
板からなる半導体基板101の表面に膜厚9nmのシリ
コン酸化膜からなるゲート絶縁膜102を形成し、この
ゲート絶縁膜102上にゲート長0.4μmのゲート電
極103を形成する〔図1(a)〕。次に、それぞれフ
ォトレジスト膜(図示せず)をマスクにして、ソース形
成予定領域の側にはボロン,ドレイン形成予定領域の側
にはリンをそれぞれ1×1014cm-2程度半導体基板1
01の表面に対して概略垂直にイオン注入し、1000
℃,約1時間の熱処理を行ない、ボロン拡散層108
a,リン拡散層109aを形成する〔図1(b)〕。そ
の後、通常の砒素のイオン注入を行ない、高濃度のn型
のソース104a,および高濃度のn型のドレイン10
5aを形成する〔図1(c)〕。この後、層間絶縁膜1
06の堆積,および開口を行ない、金属配線107を形
成し、nチャネルMOSトランジスタが完成する〔図1
(d)〕。
【0011】上記第1の実施例では、ソース104aと
ドレイン105aとに挟まれたチャネルが形成されるべ
き半導体基板101の表面の不純物分布は、上記ボロン
拡散層108aと上記リン拡散層109aとに支配さ
れ、図2(a)に示すような分布になる。すなわちチャ
ネルのソース104a側ではp型でソース104a端が
最も濃度が高くドレイン105aに向かうに従い徐々に
低くなり、チャネルの途中で真性になり、さらにn型に
反転し、ドレイン105aに近ずくに従いn型不純物濃
度は徐々に高くなり、ドレイン105a端でチャネル中
のn型不純物濃度は最も高濃度となる。
【0012】このような構造では、チャネルに沿って局
所的にしきい電圧を変化させることができ、ソース10
4a端で通常回路が必要とする値(Vts)からドレイ
ン105a端で必要とされる大きな負の値まで広範囲に
連続的に変化させることができる。従って、MOSトラ
ンジスタがオン状態にあるとき、すなわちゲート電極1
03にもドレイン105aにも正の電圧が印加されてい
るとき、図2(b)に示すように、チャネル領域におけ
る横方向電界は概略均一となる。つまり、局所的な高電
界によるホットキャリアの発生を妨げると同時に、高い
オン電流を得ることができる。また、チャネル中でボロ
ン拡散層108aとリン拡散層109aとが接している
ところでは、図2(a)に示すとうり表面濃度は低いの
で、オフ状態でのドレイン電圧はここで吸収され無闇に
電界が高まることはない。
【0013】本実施例に沿って実際に試作したMOSト
ランジスタでは、通常のMOSトランジスタに比べてオ
ン電流は約30%増加し、ホットキャリアの発生の指標
となる基板電流は約1/10に低下した。
【0014】nチャネルMOSトランジスタの製造方法
を説明するための工程順の断面図である図3を参照する
と、本発明の第2の実施例は、ゲート電極103までは
上記第1の実施例と同様に形成し、その後、ドレイン形
成予定領域を覆うフォトレジスト膜111aを形成し、
このフォトレジスト膜111aをマスクにしたボロンの
回転斜めイオン注入によりボロン拡散層108bを形成
する〔図3(a)〕。このフォトレジスト膜111aを
除去した後、ソース形成予定領域を覆うフォトレジスト
膜111bを形成し、このフォトレジスト膜111bを
マスクにしたリンの回転斜めイオン注入によりリン拡散
層109bを形成する〔図3(b)〕。拡散層108
b,109bを活性化するための熱処理は、例えば90
0℃,10分間程度である。その後、砒素の垂直イオン
注入により、高濃度のn型のソース104b,および高
濃度のn型のドレイン105bを形成する〔図3
(c)〕。以降の工程は、上記第1の実施例と同じであ
る。
【0015】上記第2の実施例は、第1の実施例に比べ
て、拡散層108b,109bを活性化するための熱処
理の温度が低く,かつ時間が短かいため、ゲート絶縁膜
102に対する信頼性が優れている。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明のMOSトラ
ンジスタは、オン状態においてもチャネル領域における
横方向電界は概略均一となり、局所的な高電界によるホ
ットキャリアの発生を妨げると同時に、高いオン電流を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための工程順
の断面図である。
【図2】上記第1の実施例の効果を説明するための図で
あり、チャネル領域における不純物濃度分布,横方向電
界を示す模式図である。
【図3】本発明の第2の実施例を説明するための工程順
の断面図である。
【図4】従来のLDD型MOSトランジスタの断面図で
ある。
【図5】上記従来のLDD型MOSトランジスタの問題
点を説明するための図であり、チャネル領域における不
純物濃度分布,横方向電界を示す模式図である。
【図6】従来のDSA型MOSトランジスタの断面図で
ある。
【符号の説明】
101,201 半導体基板 102,202 ゲート絶縁膜 103,203 ゲート電極 104a,104b,204a,204b n型のソ
ース 105a,105b,205a,205b n型のド
レイン 106,206 層間絶縁膜 107 金属配線 108a,108b ボロン拡散層 109a,109b リン拡散層 110,210 サイドウォール 111a,111b フォトレジスト膜 218 ベース 219 n型のLDD

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面における一導電型のソ
    ースと一導電型のドレインとに挟まれているチャネルの
    導電型が前記ソース側では逆導電型,前記ドレイン側で
    は一導電型であり、かつ、前記ソース端で最も高濃度の
    逆導電型,前記ドレイン端で最も高濃度の一導電型であ
    ることと、 前記チャネルの全ての領域で前記逆導電型の不純物濃
    度,および前記一導電型の不純物濃度がそれぞれ単調に
    変化して前記チャネルの途中で真性となることを特徴と
    するMOSトランジスタ。
JP17511992A 1992-07-02 1992-07-02 Mosトランジスタ Pending JPH0621441A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17511992A JPH0621441A (ja) 1992-07-02 1992-07-02 Mosトランジスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17511992A JPH0621441A (ja) 1992-07-02 1992-07-02 Mosトランジスタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0621441A true JPH0621441A (ja) 1994-01-28

Family

ID=15990613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17511992A Pending JPH0621441A (ja) 1992-07-02 1992-07-02 Mosトランジスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0621441A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003021685A1 (fr) * 2001-08-30 2003-03-13 Sony Corporation Dispositif semi-conducteur et son procede de production
US7067878B2 (en) 2001-03-08 2006-06-27 Hitachi, Ltd. Field effect transistor
US8552511B2 (en) 2008-08-26 2013-10-08 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device and manufacturing method thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7067878B2 (en) 2001-03-08 2006-06-27 Hitachi, Ltd. Field effect transistor
WO2003021685A1 (fr) * 2001-08-30 2003-03-13 Sony Corporation Dispositif semi-conducteur et son procede de production
US6869847B2 (en) 2001-08-30 2005-03-22 Sony Corporation Semiconductor device manufacturing method thereof
US7122861B2 (en) 2001-08-30 2006-10-17 Sony Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN1312777C (zh) * 2001-08-30 2007-04-25 索尼株式会社 半导体器件及其制造方法
US8552511B2 (en) 2008-08-26 2013-10-08 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5381989B2 (ja) * 2008-08-26 2014-01-08 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置の製造方法
US8846478B2 (en) 2008-08-26 2014-09-30 Fujitsu Semiconductor Limited Manufacturing method of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5885886A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5804858A (en) Body contacted SOI MOSFET
US5341028A (en) Semiconductor device and a method of manufacturing thereof
US6955972B2 (en) Methods of fabricating integrated circuit devices having trench isolation structures
JPH0846201A (ja) 半導体素子及びその製造方法
JPH081957B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS58210678A (ja) パワ−mosfet構成体及びその製造方法
JPH10150195A (ja) Mosfet及びその製造方法
US7196375B2 (en) High-voltage MOS transistor
US5903013A (en) Thin film transistor and method of manufacturing the same
KR900008153B1 (ko) 고신뢰성 반도체 장치와 그 제조 방법
US5861329A (en) Method of fabricating metal-oxide semiconductor (MOS) transistors with reduced level of degradation caused by hot carriers
JPH0621441A (ja) Mosトランジスタ
KR0154306B1 (ko) 모스 트랜지스터의 제조방법
JPH09135029A (ja) Mis型半導体装置及びその製造方法
JPH11121757A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPS6025028B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2623902B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2757491B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH02196434A (ja) Mosトランジスタの製造方法
JP2506947B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH08186252A (ja) 半導体装置
KR960003863B1 (ko) 불순물이 도프된 매입영역을 가진 반도체장치 및 그 제조방법
JPH09199716A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH0778979A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980825