JPH0656855B2 - Insulated gate type field effect transistor - Google Patents

Insulated gate type field effect transistor

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JPH0656855B2
JPH0656855B2 JP60097304A JP9730485A JPH0656855B2 JP H0656855 B2 JPH0656855 B2 JP H0656855B2 JP 60097304 A JP60097304 A JP 60097304A JP 9730485 A JP9730485 A JP 9730485A JP H0656855 B2 JPH0656855 B2 JP H0656855B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタに係り、特
にドレイン領域内のゲート電極近傍に低不純物濃度層を
持つトランジスタ構造に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an insulated gate field effect transistor, and more particularly to a transistor structure having a low impurity concentration layer near a gate electrode in a drain region.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

近年の半導体集積回路の高集積化、素子の微細化は目覚
ましいものがある。絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
(以下、単にMOSトランジスタと略称する)を用いた
集積回路では特に素子の微細化が進み、このため、素子
内部の電界強度が非常に大きいものとなっている。この
様なMOSトランジスタにおいては、チャネルでのキャ
リアは強電界により加速され、これによりドレイン領域
近傍で高エネルギー・キャリアが生成され、これがゲー
ト絶縁膜中に捕獲されるとしきい値電圧や相互コンダク
タンスが変化してしまう。これは、ホット・キャリヤ効
果と呼ばれている、この効果により、素子特性、引いて
はこの様な素子を用いた集積回路の特性が著しく損われ
る。
In recent years, high integration of semiconductor integrated circuits and miniaturization of elements have been remarkable. In an integrated circuit using an insulated gate field effect transistor (hereinafter, simply referred to as a MOS transistor), the element is particularly miniaturized, so that the electric field strength inside the element is very large. In such a MOS transistor, carriers in the channel are accelerated by a strong electric field, and high energy carriers are generated in the vicinity of the drain region, and trapped in the gate insulating film, the threshold voltage and transconductance are increased. It will change. This effect, called the hot carrier effect, significantly impairs the device characteristics, and thus the characteristics of integrated circuits using such devices.

このホット・キャリア効果に対する対策として、ドレイ
ン領域のゲート電極近傍に低不純物濃度層を設けるトラ
ンジスタ構造が提案されている。その一つとして、いわ
ゆるLDD(Lightly Doped Drain)構造がある。
このLDD構造を用いると、ドレイン領域端部の低不純
物濃度層の存在により、ドレイン領域近傍の強電界が緩
和され、この結果ホット・キャリアの生成が抑制され
る。
As a countermeasure against this hot carrier effect, a transistor structure has been proposed in which a low impurity concentration layer is provided in the drain region near the gate electrode. One of them is a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure.
When this LDD structure is used, the strong electric field in the vicinity of the drain region is relaxed due to the existence of the low impurity concentration layer at the end of the drain region, and as a result, the generation of hot carriers is suppressed.

しかしこのLDD構造のMOSトランジスタは、ホット
・キャリア効果の抑制によりしきい値電圧の変化をある
程度小さくすることはできるが、相互コンダクタンスの
変化量を抑制する効果が余り認められない。これは、ド
レイン近傍で発生したホット・キャリアがゲート電極側
壁部の絶縁膜中に捕獲されると、その静電気力によりチ
ャネル電流が基板下法に押しやられて、実効的な直列抵
抗が大きくなるためである。
However, in this MOS transistor having the LDD structure, the change in threshold voltage can be reduced to some extent by suppressing the hot carrier effect, but the effect of suppressing the amount of change in transconductance is not recognized so much. This is because when hot carriers generated near the drain are trapped in the insulating film on the side wall of the gate electrode, the electrostatic current pushes the channel current downward to the substrate, increasing the effective series resistance. Is.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上記した点に鑑みなされたもので、ホット・キ
ャリア効果による相互コンダクタンスの低下を抑制でき
るようにした高信頼性のMOSトランジスタを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a highly reliable MOS transistor capable of suppressing a decrease in mutual conductance due to a hot carrier effect.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明にかかるMOSトランジスタは、ドレイン領域の
ゲート電極近傍に低不純物濃度層を有する絶縁ゲート型
電界効果トランジスタにおいて、前記低不純物濃度層か
らその外側の前記ドレイン領域にまたがる領域上の前記
ゲート電極近傍の絶縁膜内に、ホット・キャリア効果に
より前記絶縁膜中に注入される電荷を拡散させる導電層
を設けたことを特徴とする。
A MOS transistor according to the present invention is an insulated gate field effect transistor having a low impurity concentration layer in the vicinity of a gate electrode in a drain region, in the vicinity of the gate electrode on a region extending from the low impurity concentration layer to the drain region outside thereof. In the insulating film, a conductive layer for diffusing charges injected into the insulating film by the hot carrier effect is provided.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によるMOSトランジスタでは、少なくともドレ
イン領域のゲート電極近傍にある低不純物濃度層上に低
抵抗の導電層を設けたことにより、ホット・キャリア効
果による注入電荷がゲート電極近傍に局在するのが防止
され、しきい値の変化が小さくなると共に、相互コンダ
クタンスの低下が抑制される。
In the MOS transistor according to the present invention, since the low resistance conductive layer is provided on the low impurity concentration layer at least near the gate electrode in the drain region, the injected charges due to the hot carrier effect are localized near the gate electrode. As a result, the change in the threshold value is reduced and the decrease in the mutual conductance is suppressed.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

第1図は一実施例のLDD構造MOSトランジスタであ
る。11はp型Si基板であり、この基板上にゲート絶
縁膜12を介して多結晶シリコン膜によるゲート電極1
3が形成されている。ソース,ドレイン領域は、ゲート
電極13をマスクとして浅く拡散形成された低不純物濃
度層であるn型層14,15と、ゲート電極13の側
壁に残した絶縁膜19をマスクとして拡散形成された高
不純物濃度のn型層16,17とにより構成されてい
る。
FIG. 1 shows an LDD structure MOS transistor according to an embodiment. Reference numeral 11 denotes a p-type Si substrate, on which a gate electrode 1 made of a polycrystalline silicon film with a gate insulating film 12 interposed therebetween.
3 is formed. The source / drain regions are diffused by using the n type layers 14 and 15 which are low impurity concentration layers formed by shallow diffusion using the gate electrode 13 as a mask, and the insulating film 19 left on the sidewalls of the gate electrode 13 as a mask. It is composed of n + type layers 16 and 17 having a high impurity concentration.

このようなLDD構造において本実施例では、少なくと
もドレイン側のn型層15表面からn型層17表面
に渡って連続的に、これらに接して導電層18を設けて
いる。この導電層18はn型層14,15より低抵抗
の層、例えばタングステン(W)膜である。
In such an LDD structure, in this embodiment, the conductive layer 18 is continuously provided in contact with at least the surface of the n type layer 15 on the drain side to the surface of the n + type layer 17. The conductive layer 18 is a layer having a lower resistance than the n type layers 14 and 15, for example, a tungsten (W) film.

第2図(a)〜(e)はこの様な構造を得るための製造
工程例である。p型Si基板11に、周知の工程に従っ
て熱酸化によるゲート酸化膜12を介して多結晶シリコ
ン膜によるゲート電極13を形成し、ゲート電極13を
マスクとしてイオン注入を行なってゲート電極13に自
己整合された浅いn型層14,15を形成する
((a))。次に選択CVD法により導電層18を形成
する((b))。この導電層18は、この実施例ではW
膜である。CVDによるW膜はその条件により選択的に
Si表面に成長し、絶縁膜上には成長しない。従って図
示のようにソース,ドレイン領域上のW膜とゲート電極
13表面のW膜とは自動的に分離される。この後全面に
CVD法によりシリコン酸化膜19を堆積する
((c))。そしてRIEなどの異方性エッチング法に
よりシリコン酸化膜19とW膜18の積層膜を全面エッ
チングし、これをゲート電極13の側壁部にのみ残す
((d))。この後、ゲート電極13とその側壁のシリ
コン酸化膜19をマスクとしてイオン注入を行なってソ
ース,ドレイン領域に高不純物濃度のn型層16,1
7を形成する((e))。
FIGS. 2A to 2E are examples of manufacturing steps for obtaining such a structure. A gate electrode 13 made of a polycrystalline silicon film is formed on a p-type Si substrate 11 through a gate oxide film 12 formed by thermal oxidation according to a well-known process, and ion implantation is performed using the gate electrode 13 as a mask to self-align with the gate electrode 13. The shallow n type layers 14 and 15 thus formed are formed ((a)). Next, the conductive layer 18 is formed by the selective CVD method ((b)). The conductive layer 18 is W in this embodiment.
It is a film. The W film formed by CVD selectively grows on the Si surface depending on the conditions and does not grow on the insulating film. Therefore, as shown in the drawing, the W film on the source / drain regions and the W film on the surface of the gate electrode 13 are automatically separated. After that, a silicon oxide film 19 is deposited on the entire surface by the CVD method ((c)). Then, the laminated film of the silicon oxide film 19 and the W film 18 is entirely etched by an anisotropic etching method such as RIE, and this is left only on the side wall of the gate electrode 13 ((d)). After that, ion implantation is performed using the gate electrode 13 and the silicon oxide film 19 on the side wall thereof as a mask to perform high-impurity concentration n + -type layers 16 and 1 in the source and drain regions.
7 is formed ((e)).

この製造工程によれば、ドレイン側だけでなく、ソース
側にも対照的に導電層18が形成される。ソース側では
高電界がかからないので、ソース側の導電層は本質的に
は無用であるが、このように両方に導電層を設けておけ
ば、集積回路内でいずれをソース,ドレインとして用い
る場合にも有効である、という利点がある。
According to this manufacturing process, the conductive layer 18 is formed not only on the drain side but also on the source side. Since a high electric field is not applied to the source side, the conductive layer on the source side is essentially useless. However, if conductive layers are provided on both sides in this way, whichever is used as the source or drain in the integrated circuit Is also effective.

この実施例のMOSトランジスタでは、ドレイン側のn
型層15上に設けた導電層18により、ホット・エレ
クトロン効果によりゲート電極13近傍の絶縁膜中に捕
獲される電荷がそこに止まることなく、拡散してn
層17に逃がされる。したがって相互コンダクタンスの
低下が抑制され、微細化した場合の信頼性向上が図られ
る。
In the MOS transistor of this embodiment, the drain side n
Due to the conductive layer 18 provided on the type layer 15, the charges trapped in the insulating film near the gate electrode 13 due to the hot electron effect do not stop there, but diffuse and escape to the n + type layer 17. Therefore, the decrease of the mutual conductance is suppressed, and the reliability in the case of miniaturization is improved.

第3図は本発明の別の実施例のLDD構造MOSトラン
ジスタである。基本的な構造は第1図のものと同じであ
り、従って第1図と対応する部分には第1図と同じ符号
を付してある。第1図のものと異なる点は、第1図では
導電層18がn型層表面に接して形成されているのに
対して、この実施例では薄い絶縁膜20を介して導電層
18が形成されていることである。
FIG. 3 shows an LDD structure MOS transistor according to another embodiment of the present invention. The basic structure is the same as that of FIG. 1, and therefore the parts corresponding to those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 is different from that of FIG. 1 in that the conductive layer 18 is formed in contact with the surface of the n type layer in FIG. 1, whereas in this embodiment, the conductive layer 18 is formed via a thin insulating film 20. Is being formed.

第4図(a)〜(e)はこのMOSトランジスタの製造
工程例である。この製造工程も基本的に先の実施例の第
2図(a)〜(e)と同じであり、従って第2図(a)
〜(e)と対応する部分にはこれと同じ符号を付して詳
細な説明は省略する。先の製造工程と異なる点は、第4
図(b)において導電層18を形成する前に薄い絶縁膜
として予め熱酸化等によるシリコン酸化膜20を形成し
ていることである。また絶縁膜上には選択CVDによる
W膜を形成することはできないので、蒸着法またはスパ
ッタ法によりW膜等の導電層を形成する。
4A to 4E show an example of the manufacturing process of this MOS transistor. This manufacturing process is also basically the same as that of FIGS. 2 (a) to 2 (e) of the previous embodiment, and therefore FIG.
Parts corresponding to (e) are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof are omitted. The difference from the previous manufacturing process is the fourth
In FIG. 6B, the silicon oxide film 20 is previously formed as a thin insulating film by thermal oxidation or the like before the conductive layer 18 is formed. Moreover, since a W film cannot be formed by selective CVD on the insulating film, a conductive layer such as a W film is formed by a vapor deposition method or a sputtering method.

この実施例によっても、導電層18の存在により、ホッ
ト・キャリア効果により絶縁膜中に注入される電荷が局
在することなく分散されるため、先の実施例と同様の効
果が得られる。
Also in this embodiment, due to the presence of the conductive layer 18, the charges injected into the insulating film are dispersed without being localized due to the hot carrier effect, so that the same effect as the previous embodiment can be obtained.

本発明は上記した実施例に限られない。例えば導電層と
してW膜の他、n型層より低抵抗の他の金属膜等を用
いることができる。
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, as the conductive layer, other than the W film, another metal film having a lower resistance than the n type layer can be used.

また実施例ではLDD構造の場合を説明したが、ドレイ
ン近傍に低不純物濃度層を有する他の構造例えば GD
D(Graded and Diffused Drain)構造のMOS
トランジスタ等にも同様に本発明を適用することができ
る。また本発明は、ゲート電極近傍の低不純物濃度層が
その外側の高不純物濃度層より浅い場合に限られない。
Although the LDD structure has been described in the embodiment, another structure having a low impurity concentration layer near the drain, for example, GD
MOS with D (Graded and Diffused Drain) structure
The present invention can be similarly applied to transistors and the like. Further, the present invention is not limited to the case where the low impurity concentration layer near the gate electrode is shallower than the high impurity concentration layer outside thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例のMOSトランジスタを示す
図、第2図(a)〜(e)はその製造工程例を示す図、
第3図は他の実施例のMOSトランジスタを示す図、第
4図(a)〜(e)はその製造工程例を示す図である。 11……p型Si基板、12……ゲート絶縁膜、13…
…ゲート電極、14,15……n型層(低不純物濃度
層)、16,17……n型層(高不純物濃度層)、1
8……導電層(タングステン膜)、19,20……シリ
コン酸化膜。
FIG. 1 is a diagram showing a MOS transistor according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (e) are diagrams showing an example of its manufacturing process.
FIG. 3 is a diagram showing a MOS transistor of another embodiment, and FIGS. 4 (a) to 4 (e) are diagrams showing an example of the manufacturing process thereof. 11 ... p-type Si substrate, 12 ... gate insulating film, 13 ...
... Gate electrode, 14, 15 ... n - type layer (low impurity concentration layer), 16,17 ... n + type layer (high impurity concentration layer), 1
8 ... Conductive layer (tungsten film), 19, 20 ... Silicon oxide film.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ドレイン領域のゲート電極近傍に低不純物
濃度層を有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタにお
いて、前記低不純物濃度層からその外側の前記ドレイン
領域にまたがる領域上の前記ゲート電極近傍の絶縁膜内
に、ホット・キャリア効果により前記絶縁膜中に注入さ
れる電荷を拡散させる導電層を設けたことを特徴とする
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
1. In an insulated gate field effect transistor having a low impurity concentration layer near a gate electrode in a drain region, an insulating film near the gate electrode on a region extending from the low impurity concentration layer to the drain region outside thereof. An insulated gate field effect transistor characterized in that a conductive layer for diffusing charges injected into the insulating film by a hot carrier effect is provided therein.
【請求項2】前記導電層は前記低不純物濃度層より低抵
抗でかつ前記低不純物濃度層表面に接して設けられてい
る特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲート型効果トラン
ジスタ。
2. The insulated gate effect transistor according to claim 1, wherein the conductive layer has a resistance lower than that of the low impurity concentration layer and is provided in contact with the surface of the low impurity concentration layer.
【請求項3】前記導電層は前記低不純物濃度層より低抵
抗でかつ前記低不純物濃度層表面に薄い絶縁膜を介して
設けられている特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲート
型電界効果トランジスタ。
3. The insulated gate field effect according to claim 1, wherein the conductive layer has a resistance lower than that of the low impurity concentration layer and is provided on the surface of the low impurity concentration layer through a thin insulating film. Transistor.
【請求項4】前記導電層は選択CVDによる金属膜であ
る特許請求の範囲第2項記載の絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ。
4. The insulated gate field effect transistor according to claim 2, wherein the conductive layer is a metal film formed by selective CVD.
【請求項5】前記導電層は蒸着法またはスパッタ法によ
り形成された金属膜である特許請求の範囲第3項記載の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
5. The insulated gate field effect transistor according to claim 3, wherein the conductive layer is a metal film formed by a vapor deposition method or a sputtering method.
【請求項6】前記導電層はタングステンからなることを
特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか
に記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
6. The insulated gate field effect transistor according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive layer is made of tungsten.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0834310B2 (en) * 1987-03-26 1996-03-29 沖電気工業株式会社 Method for manufacturing semiconductor device
JPH01179364A (en) * 1987-12-29 1989-07-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Mis transistor and its manufacture
JP2537940B2 (en) * 1988-01-08 1996-09-25 松下電器産業株式会社 Method for manufacturing MOS semiconductor device
US5281841A (en) * 1990-04-06 1994-01-25 U.S. Philips Corporation ESD protection element for CMOS integrated circuit
JP2657588B2 (en) * 1991-01-11 1997-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
US5235203A (en) * 1991-06-27 1993-08-10 Motorola, Inc. Insulated gate field effect transistor having vertically layered elevated source/drain structure
JPH1079506A (en) * 1996-02-07 1998-03-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6136975A (en) * 1984-07-30 1986-02-21 Matsushita Electronics Corp Semiconductor device
JPS61214474A (en) * 1985-03-19 1986-09-24 Sony Corp Field-effect type transistor

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