JPH07122740A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07122740A
JPH07122740A JP26279893A JP26279893A JPH07122740A JP H07122740 A JPH07122740 A JP H07122740A JP 26279893 A JP26279893 A JP 26279893A JP 26279893 A JP26279893 A JP 26279893A JP H07122740 A JPH07122740 A JP H07122740A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
semiconductor device
semiconductor substrate
drain region
drain
Prior art date
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Pending
Application number
JP26279893A
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English (en)
Inventor
Motoaki Tanizawa
元昭 谷沢
Kiyohiko Sakakibara
清彦 榊原
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホットキャリアに起因するドレイン領域近傍
やソース領域近傍の界面準位の発生を抑制し信頼性を向
上させることができる半導体装置を提供する。 【構成】 半導体基板1と、この半導体基板1に形成さ
れソース領域2、ドレイン領域3及びチャネル領域6を
有するMOSトランジスタとを備え、ドレイン領域3の
ソース領域2に対向する側の端部近傍、またはソース領
域2のドレイン領域3に対向する側の端部近傍のいずれ
か一方に、この端部近傍に近接する前記領域3及び半導
体基板1と異なる不純物濃度の緩衝領域11を形成した
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、MOSトランジスタ
を備えた半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10は従来の半導体装置を示す部分断
面図であり、図において、1はp型のシリコンからなる
半導体基板、2はn+ 層からなるソース領域、3はn+
層からなるドレイン領域、4は二酸化ケイ素(SiO
2 )からなるゲート絶縁膜、5はゲート電極、6はn型
のチャネル領域である。上記ソース領域2〜ゲート電極
5によりn型のMOSトランジスタ(n−MOS−FE
T)が構成されている。
【0003】次に動作について説明する。このMOS−
FETでは、ゲート電極5に正の電圧を印加することに
よりソース領域2とドレイン領域3との間にチャネル領
域6が形成され、ドレイン領域3に正の電圧を印加する
と、多数キャリアがソース領域2からチャネル領域6を
通ってドレイン領域3に流れる。ここでゲート電極5に
加える電圧を変化させるとチャネル領域6のコンダクタ
ンスが変化し、多数キャリアの流れを制御することがで
きる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、ドレイン領域3に正の
電圧を印加するとこのドレイン領域3とチャネル領域6
との界面近傍に高電界が発生し、この高電界により加速
されたキャリアが衝突電離を引き起こしホットキャリア
を生成するために半導体装置の信頼性が低下するという
問題点があった。その理由は、このホットキャリアがド
レイン領域3の近傍でゲート絶縁膜4に注入されること
により、チャネル領域6との境界に界面準位が発生し、
この界面準位がキャリアの移動度を低下させるためであ
る。
【0005】ここで、界面準位密度をNitとしたきのキ
ャリアの移動度μは、 μ=μ0 /(1+KNit) ・・・・・(1) で表わされる。ただし、μ0 は界面準位が無い場合のキ
ャリアの移動度、Kは定数である。したがって、移動度
μの低下を抑制し半導体素子の信頼性を向上させるため
には、界面準位密度Nitが高くなる一因となるホットキ
ャリアの発生を抑制する必要がある。
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ドレイン領域近傍やソース領域
近傍における界面準位の発生を抑制し、信頼性を向上さ
せることができる半導体装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この請求項1の発明に係
る半導体装置は、半導体基板に形成されたドレイン領域
の外方のソース領域に対向する側の端部近傍、または前
記ソース領域の外方の前記ドレイン領域に対向する側の
端部近傍のいずれか一方に、この端部近傍に近接する前
記領域及び前記半導体基板と異なる不純物濃度の緩衝領
域を形成したものである。
【0008】また、請求項2の発明に係る半導体装置
は、半導体基板に形成されたドレイン領域の外方の前記
ソース領域に対向する側の端部近傍に、前記ドレイン領
域及び前記半導体基板と異なる不純物濃度の第1の緩衝
領域を形成し、前記ソース領域の外方の前記ドレイン領
域に対向する側の端部近傍に、前記ソース領域及び前記
半導体基板と異なる不純物濃度の第2の緩衝領域を形成
したものである。
【0009】また、請求項3の発明に係る半導体装置
は、前記端部近傍を埋め込みチャネル型としたものであ
る。
【0010】
【作用】この請求項1の発明における半導体装置は、ド
レイン領域のソース領域に対向する側の端部近傍、また
は前記ソース領域の前記ドレイン領域に対向する側の端
部近傍のいずれか一方に、この端部近傍に近接する前記
領域及び前記半導体基板と異なる不純物濃度の緩衝領域
を形成したことにより、この端部近傍に発生するホット
キャリアがゲート絶縁膜に注入されるのを抑制し、界面
準位の発生を抑制する。したがって、半導体装置が劣化
し難くなり信頼性が向上する。
【0011】また、請求項2の発明における半導体装置
は、ドレイン領域のソース領域に対向する側の端部近傍
に、前記ドレイン領域及び前記半導体基板と異なる不純
物濃度の第1の緩衝領域を形成し、前記ソース領域の前
記ドレイン領域に対向する側の端部近傍に、前記ソース
領域及び前記半導体基板と異なる不純物濃度の緩衝領域
を形成したことにより、これら端部近傍に発生するホッ
トキャリアがゲート絶縁膜に注入されるのを抑制し、界
面準位の発生を抑制する。したがって、半導体装置が劣
化し難くなり、信頼性が向上する。
【0012】また、請求項3の発明における半導体装置
は、前記端部近傍を埋め込みチャネル型としたことによ
り、前記端部近傍の高電界領域が埋め込みチャネル型と
なり、パンチスルーが生じ難くなり、ノーマリオフ型の
MOSトランジスタ構造となる。
【0013】
【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図1において、11はn-層12及び
- 層13からなる第1の緩衝領域、14は埋め込みチ
ャネルを形成するためのサイドウェールである。この半
導体装置の各部分の寸法の一例を下記に示す。 (1)半導体基板1の厚み 〜数μm (2)ソース領域2の深さ 〜0.2μm (3)ドレイン領域3の深さ 〜0.2μm (4)緩衝領域11の深さ 〜0.1μm (5)ゲート絶縁膜4の厚み 〜100オングスト
ローム (6)ゲート電極5の厚み 3000〜5000
オングストローム
【0014】また、各領域の不純物濃度の一例を下記に
示す。 (1)ソース領域2(n+ ) 〜1020/cm3 (2)ドレイン領域3(n+ ) 〜1020/cm3 (3)緩衝領域11 n- 層12 1016〜1017
cm3- 層13 1016〜1017cm3 (4)半導体基板1 (p) 〜1016/cm
【0015】この半導体装置では、ドレイン領域3のソ
ース領域2側の端部に隣接して第1の緩衝領域11を形
成したことにより、ドレイン領域3端部近傍が埋め込み
チャネル型となり、この第1の緩衝領域11以外のチャ
ネル領域6が表面チャネル型となる。この第1の緩衝領
域11においては発生するホットキャリアがゲート絶縁
膜4に注入されるのを抑制し、このホットキャリアがゲ
ート絶縁膜4の界面でSiの結合を断ち不対電子(ボン
ド)を発生させることにより生じる界面準位を抑制す
る。
【0016】また、ドレイン領域3の端部近傍を埋め込
みチャネル型、チャネル領域6を表面チャネル型とする
ことにより、チャネル全体を埋め込みチャネル型とした
場合に問題となるパンチスルーが起こり易く、電圧V
th調整のためにゲート電極5の材料を変更する必要が
ある等の欠点が生じるおそれがなくなる。
【0017】次に、図2に基づき前記半導体装置の製造
方法について説明する。まず、CVD法等により半導体
基板1上に酸化膜21を形成する(同図(a))。次
に、ホトリソグラフィにより酸化膜21をパターニング
し、この酸化膜21aをマスクとして半導体基板1に、
この半導体基板1と異なる導電型の不純物、例えばp型
の半導体基板1に対してはリン(P)を注入し補償する
ことによりp- 層13を形成する(同図(b))。さら
に上記不純物をp- 層13に注入し、p- 層13上部に
- 層12を形成する(同図(c))。
【0018】次に、酸化膜21aを所定の形状にエッチ
ングしてゲート絶縁膜4とし、このゲート絶縁膜4の両
側にサイドウォール14,14を形成し、その後、リン
(P)またはヒ素(As)を注入してドライブイン処理
を行い、ソース領域2及びドレイン領域3を形成する
(同図(d))。最後に、CVD法等によりゲート絶縁
膜4上にポリシリコン(多結晶Si)を堆積し、ゲート
電極5とする(同図(e))。以上によりMOSトラン
ジスタを有する半導体装置を製造することができる。
【0019】以上のように、この実施例によれば、ドレ
イン領域3のソース領域2側の端部に隣接して第1の緩
衝領域11を形成するように構成したので、ドレイン領
域3近傍の界面準位の発生を抑制することができる。し
たがって、半導体装置の劣化を防止し、信頼性を向上さ
せることができる。また、第1の緩衝領域11以外のチ
ャネル領域6を表面チャネル型としたので、パンチスル
ーの発生を防止することができ、従来のようにゲート電
極5の材料を変更する必要がないという効果がある。
【0020】実施例2.なお、上記実施例1の第1の緩
衝領域11は、図3に示すように、p- 層13をドレイ
ン領域3の底部に回り込ませる構造としてもよく、上記
実施例1と同様の効果を奏する。
【0021】実施例3.図4に示すように、第1の緩衝
領域11のn- 層12及びp- 層13をドレイン領域3
の底部に回り込ませる構造としてもよく、上記実施例
1,2と同様の効果を奏する。
【0022】実施例4.図5に示すように、p- 層13
の厚みを増加させてこのp- 層13の底部とドレイン領
域3の底部とを一致させた構造としてもよく、上記各実
施例と同様の効果を奏する。
【0023】実施例5.図6に示すように、実施例4の
第1の緩衝領域11をソース領域2にも形成し第2の緩
衝領域31としてもよい。この半導体装置によれば、ソ
ース領域2にも第2の緩衝領域31を形成するように構
成したので、ソース領域2近傍の界面準位の発生を抑制
することができ、したがって半導体装置の劣化を防止し
信頼性を向上させることができる。
【0024】実施例6.図7に示すように、実施例2の
第1の緩衝領域11をソース領域2にも形成し第2の緩
衝領域31としてもよく、上記実施例5と同様の効果を
奏する。
【0025】実施例7.図8に示すように、実施例3の
第1の緩衝領域11をソース領域2にも形成し、第2の
緩衝領域31としてもよく、上記実施例5,6と同様の
効果を奏する。
【0026】実施例8.図9に示すように、第1の緩衝
領域11及び第2の緩衝領域31各々のp- 層13の底
部とソース領域2及びドレイン領域3の底部とを一致さ
せた構造としてもよく、上記実施例5〜7と同様の効果
を奏する。
【0027】なお、上記各実施例では、p型の半導体基
板1にn+ のソース領域2、n+ のドレイン領域3、n
型のチャネル領域6を有するnチャネル型のMOSトラ
ンジスタを形成したが、n型の半導体基板にp+ のソー
ス領域、p+ のドレイン領域、p型のチャネル領域を有
するpチャネル型のMOSトランジスタを形成する構成
としても同様の効果を奏することができる。この場合、
緩衝領域はp- 層をn- 層に、n- 層をp- 層に各々変
更すればよい。
【0028】また上記実施例では、ドレイン領域3の端
部に第1の緩衝領域11を形成した構成としたが、ソー
ス領域2のドレイン領域3側の端部近傍のみに第2の緩
衝領域31を形成した構成としても同様の効果を奏する
ことができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように、この請求項1の発明によ
れば、ドレイン領域のソース領域に対向する側の端部近
傍、または前記ソース領域の前記ドレイン領域に対向す
る側の端部近傍のいずれか一方に、この端部近傍に近接
する前記領域及び前記半導体基板と異なる不純物濃度の
緩衝領域を形成するように構成したので、前記端部近傍
においてホットキャリアに起因する界面準位の発生を抑
制することができ、したがって半導体装置の劣化を防止
し、信頼性を向上させる効果がある。
【0030】また、請求項2の発明によれば、ドレイン
領域のソース領域に対向する側の端部近傍に、前記ドレ
イン領域及び前記半導体基板と異なる不純物濃度の第1
の緩衝領域を形成し、前記ソース領域の前記ドレイン領
域に対向する側の端部近傍に、前記ソース領域及び前記
半導体基板と異なる不純物濃度の第2の緩衝領域を形成
するように構成したので、これらの端部近傍においてホ
ットキャリアに起因する界面準位の発生を抑制すること
ができる。したがって、半導体装置の劣化を防止し、信
頼性を向上させる効果がある。
【0031】また、請求項3の発明によれば、前記端部
近傍を埋め込みチャネル型とするように構成したので、
パンチスルーの発生を防止することができ、従来のよう
にゲート電極の材料を変更する必要がないという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図2】この発明の実施例1による半導体装置の製造方
法を示す過程図である。
【図3】この発明の実施例2による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図4】この発明の実施例3による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図5】この発明の実施例4による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図6】この発明の実施例5による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図7】この発明の実施例6による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図8】この発明の実施例7による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図9】この発明の実施例8による半導体装置を示す部
分断面側面図である。
【図10】従来の半導体装置を示す部分断面側面図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 ソース領域 3 ドレイン領域 6 チャネル領域 11 第1の緩衝領域(緩衝領域) 31 第2の緩衝領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、この半導体基板に形成さ
    れソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を有する
    MOSトランジスタとを備え、前記ドレイン領域の前記
    ソース領域に対向する側の端部近傍、または前記ソース
    領域の前記ドレイン領域に対向する側の端部近傍のいず
    れか一方に、この端部近傍に近接する前記領域及び前記
    半導体基板と異なる不純物濃度の緩衝領域を形成したこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板と、この半導体基板に形成さ
    れソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を有する
    MOSトランジスタとを備え、前記ドレイン領域の前記
    ソース領域に対向する側の端部近傍に、前記ドレイン領
    域及び前記半導体基板と異なる不純物濃度の第1の緩衝
    領域を形成し、前記ソース領域の前記ドレイン領域に対
    向する側の端部近傍に、前記ソース領域及び前記半導体
    基板と異なる不純物濃度の第2の緩衝領域を形成したこ
    とを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記端部近傍を埋め込みチャネル型とし
    たことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項記
    載の半導体装置。
JP26279893A 1993-10-20 1993-10-20 半導体装置 Pending JPH07122740A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09181307A (ja) * 1995-12-25 1997-07-11 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2008235933A (ja) * 2004-10-29 2008-10-02 Toshiba Corp 半導体装置
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