JPH08186253A - Low-noise semiconductor device and its production - Google Patents

Low-noise semiconductor device and its production

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JPH08186253A
JPH08186253A JP32635994A JP32635994A JPH08186253A JP H08186253 A JPH08186253 A JP H08186253A JP 32635994 A JP32635994 A JP 32635994A JP 32635994 A JP32635994 A JP 32635994A JP H08186253 A JPH08186253 A JP H08186253A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
region
gate electrode
channel
forming
Prior art date
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Application number
JP32635994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayasu Ishiko
雅康 石子
Hiroshi Tadano
博 只野
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor device which can sufficiently reduce 1/f noise even when it is refined. CONSTITUTION: Impurity diffusion lumps 14a and 15a are formed apart from the surface of a silicon substrate 10 and the lumps 14a and 15a are used as source area 14 and drain area 15, respectively. A carrier is conducted between the areas 14 and 15 while it is not in contact with a gate insulation film 16, so 1/f noise can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばセンサの初段増
幅器に使用される半導体装置に関し、特に、ゲート電極
に印加されるゲート電圧を調整することによってソース
領域およびドレイン領域間の電流量を制御する半導体装
置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used, for example, in a first stage amplifier of a sensor, and more particularly, it controls the amount of current between a source region and a drain region by adjusting a gate voltage applied to a gate electrode. And a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、MOS電界効果トランジスタ
(以下「MOSFET」という。)は、図6に示すよう
に、例えば第1導電型のn型半導体基板101を備え
る。半導体基板101は、素子分離用酸化膜102によ
って複数の領域に分割され、分割された領域に、半導体
基板101内でキャリアを伝導するためのチャネル10
3を形成するチャネル領域104と、このチャネル領域
104を挟んで半導体基板101内に形成される第2導
電型のp型ソース領域105およびp型ドレイン領域1
06とが形成されている。チャネル領域104の表面に
は、ゲート酸化膜107を介してゲート電極108が設
けられる。チャネル領域104では、半導体基板101
の表面、すなわち、ゲート酸化膜107との界面に接す
るようにチャネル103が形成され、このチャネル10
3によってソース領域105およびドレイン領域106
間を電流が流れる。
2. Description of the Related Art Generally, a MOS field effect transistor (hereinafter referred to as "MOSFET") includes, for example, an n-type semiconductor substrate 101 of a first conductivity type, as shown in FIG. The semiconductor substrate 101 is divided into a plurality of regions by the element isolation oxide film 102, and the channels 10 for conducting carriers in the semiconductor substrate 101 are divided into the divided regions.
3 and a second conductivity type p-type source region 105 and p-type drain region 1 formed in the semiconductor substrate 101 with the channel region 104 interposed therebetween.
06 are formed. A gate electrode 108 is provided on the surface of the channel region 104 via a gate oxide film 107. In the channel region 104, the semiconductor substrate 101
The channel 103 is formed so as to come into contact with the surface of the gate oxide film 107, that is, the interface with the gate oxide film 107.
3 by the source region 105 and the drain region 106
An electric current flows between them.

【0003】このMOSFETを用いてセンサの初段増
幅器を構成すると、大きな1/fノイズが発生すること
が知られている。センサが低い周波数の信号を高感度に
検知する必要がある場合、センサの初段増幅器にはS/
N比(信号対ノイズ比)の向上が求められる。したがっ
て、MOSFETの1/fを低減する必要がある。しか
も、半導体装置を高集積化すべくMOSFETを微細化
すると、一般に1/fノイズが増大する。すなわち、セ
ンサとその信号処理回路を高集積化したセンサデバイス
を実現するには、初段増幅器を構成するトランジスタの
低ノイズ化が極めて重要な技術となりつつある。
It is known that a large 1 / f noise is generated when a first stage amplifier of a sensor is constructed by using this MOSFET. When the sensor needs to detect a low frequency signal with high sensitivity, the first stage amplifier of the sensor must be S /
Improvement of N ratio (signal to noise ratio) is required. Therefore, it is necessary to reduce 1 / f of MOSFET. Moreover, if the MOSFET is miniaturized to highly integrate the semiconductor device, 1 / f noise is generally increased. In other words, in order to realize a sensor device in which the sensor and its signal processing circuit are highly integrated, it is becoming extremely important to reduce the noise of the transistor forming the first-stage amplifier.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】1/fノイズは、半導
体基板表面にゲート酸化膜を形成する際などに発生する
半導体基板表面の乱れに起因すると考えられている。こ
のため、MOSFETの1/fノイズを低減すべく、チ
ャネルを半導体基板表面から引き離す試みが行われてい
るが、いずれの方法にも問題がある。
The 1 / f noise is considered to be caused by the disorder of the semiconductor substrate surface which occurs when a gate oxide film is formed on the semiconductor substrate surface. Therefore, attempts have been made to separate the channel from the surface of the semiconductor substrate in order to reduce the 1 / f noise of the MOSFET, but there is a problem in any method.

【0005】例えば、ゲート電極に一定電圧を印加し
て、半導体基板におけるゲート酸化膜との界面付近を空
乏化する方法があるが、この方法では、ゲートに印加す
る電圧を新設しなければならず、回路構成や動作条件が
複雑となる。したがって、半導体装置の高集積化、製造
コストの低減化の観点から好ましくない。
For example, there is a method of depleting the vicinity of the interface with the gate oxide film in the semiconductor substrate by applying a constant voltage to the gate electrode. In this method, the voltage applied to the gate must be newly established. The circuit configuration and operating conditions become complicated. Therefore, it is not preferable from the viewpoint of high integration of the semiconductor device and reduction of manufacturing cost.

【0006】また、図7に示すように、チャネル領域1
04に半導体基板101とは反対導電型のp型埋め込み
層109を形成し、ゲート電極108および埋め込み層
109間に生じるビルトインポテンシャルによってゲー
ト酸化膜107との界面付近を空乏化する方法がある。
ところが、この方法を採用する場合、ゲート電極108
をマスクに用いて不純物をイオン注入することによって
ソース領域105およびドレイン領域106を形成して
いることから、不純物の横方向への拡散のために、ゲー
ト酸化膜107と、ソース領域105やドレイン領域1
06とが接触する部分105a、106aが必然的に生
じてしまう。この接触部分105a、106aにはキャ
リアが集中するため、1/fノイズの発生を防止するこ
とは困難であった。特に、高集積化のためにMOSFE
Tを微細化する際には、ソース領域105およびドレイ
ン領域106間のキャリアの経路におけるかかる接触部
分105a、106aの割合が大きくなり、1/fノイ
ズの影響を受けやすくなる。
Further, as shown in FIG. 7, the channel region 1
There is a method of forming a p-type buried layer 109 having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 101 in 04, and depleting the vicinity of the interface with the gate oxide film 107 by a built-in potential generated between the gate electrode 108 and the buried layer 109.
However, when this method is adopted, the gate electrode 108
Since the source region 105 and the drain region 106 are formed by ion-implanting impurities using the mask as a mask, the gate oxide film 107, the source region 105, and the drain region are diffused in order to diffuse the impurities in the lateral direction. 1
Inevitably, the portions 105a and 106a in contact with 06 are generated. Since carriers concentrate on these contact portions 105a and 106a, it is difficult to prevent the generation of 1 / f noise. Especially for high integration, MOSFE
When T is miniaturized, the ratio of such contact portions 105a and 106a in the carrier path between the source region 105 and the drain region 106 becomes large, and it becomes easy to be influenced by 1 / f noise.

【0007】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、微細化によっても十分に1/fノイズを低減するこ
とのできる半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of sufficiently reducing 1 / f noise even by miniaturization.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1発明によれば、第1導電型を有する半導体基板
と、この半導体基板内でキャリアを伝導するためのチャ
ネルを形成するチャネル領域と、このチャネル領域を挟
んで半導体基板内に形成される第2導電型のソース領域
およびドレイン領域と、チャネル領域の表面にゲート絶
縁膜を介して設けられるゲート電極とを備え、ゲート電
極に印加されるゲート電圧を調整することによってソー
ス領域およびドレイン領域間の電流量を制御する半導体
装置において、前記ソース領域およびドレイン領域は、
半導体基板表面から離れて形成された不純物拡散塊を含
むことを特徴とする低雑音半導体装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the first invention, a semiconductor substrate having a first conductivity type and a channel forming a channel for conducting carriers in the semiconductor substrate are provided. A region, a source region and a drain region of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate with the channel region sandwiched therebetween, and a gate electrode provided on the surface of the channel region via a gate insulating film. In a semiconductor device in which the amount of current between the source region and the drain region is controlled by adjusting the applied gate voltage, the source region and the drain region are:
There is provided a low noise semiconductor device including an impurity diffusion mass formed away from a surface of a semiconductor substrate.

【0009】また、第2発明によれば、ソース領域およ
びドレイン領域の不純物拡散塊間には、半導体基板表面
から離れてチャネルの形成を誘導する第2導電型の埋め
込み層が形成される。
According to the second aspect of the present invention, a buried layer of the second conductivity type is formed between the impurity diffusion blocks of the source region and the drain region so as to separate from the surface of the semiconductor substrate and induce formation of a channel.

【0010】さらに、第3発明によれば、第1導電型を
有する半導体基板と、この半導体基板内でキャリアを伝
導するためのチャネルを形成するチャネル領域と、この
チャネル領域を挟んで半導体基板内に形成される第2導
電型のソース領域およびドレイン領域と、チャネル領域
の表面にゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電極と
を備え、ゲート電極に印加されるゲート電圧を調整する
ことによってソース領域およびドレイン領域間の電流量
を制御する半導体装置を製造する半導体製造方法におい
て、半導体基板上に、所定の形状のゲート電極を形成す
る工程と、ゲート電極をマスクに用いてイオン注入を行
い、半導体基板表面から離れて、ソース領域およびドレ
イン領域となるべき不純物拡散塊を形成する工程とを有
することを特徴とする半導体製造方法が提供される。
Further, according to the third invention, a semiconductor substrate having the first conductivity type, a channel region for forming a channel for conducting carriers in the semiconductor substrate, and a semiconductor substrate in the semiconductor substrate with the channel region sandwiched therebetween. A source region and a drain region of the second conductivity type formed in the channel region, and a gate electrode provided on the surface of the channel region with a gate insulating film interposed therebetween, and the source region is adjusted by adjusting the gate voltage applied to the gate electrode. And a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor device for controlling a current amount between drain regions, a step of forming a gate electrode of a predetermined shape on a semiconductor substrate, and ion implantation using a gate electrode as a mask Forming an impurity diffusion mass to be a source region and a drain region away from the substrate surface. That the semiconductor manufacturing process is provided.

【0011】さらにまた、第4発明によれば、第3発明
の特徴に係る半導体製造方法は、ゲート電極を覆う層間
絶縁膜をマスクに用いてイオン注入を行い、半導体基板
表面と不純物拡散塊との間を結ぶ導電路を形成する工程
と、半導体基板表面に、導電路に接続されるソース電極
およびドレイン電極を形成する工程とを含むことを特徴
とする。
Further, according to the fourth invention, in the semiconductor manufacturing method according to the feature of the third invention, ion implantation is performed using the interlayer insulating film covering the gate electrode as a mask, and the semiconductor substrate surface and the impurity diffusion mass are formed. The method is characterized by including a step of forming a conductive path connecting the two and a step of forming a source electrode and a drain electrode connected to the conductive path on the surface of the semiconductor substrate.

【0012】さらにまた、第5発明によれば、第1導電
型を有する半導体基板と、この半導体基板内でキャリア
を伝導するためのチャネルを形成するチャネル領域と、
このチャネル領域を挟んで半導体基板内に形成される第
2導電型のソース領域およびドレイン領域と、チャネル
領域の表面にゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電
極とを備え、ゲート電極に印加されるゲート電圧を調整
することによってソース領域およびドレイン領域間の電
流量を制御する半導体装置を製造する半導体製造方法に
おいて、半導体基板上に、所定の形状にゲート電極を形
成する工程と、ゲート電極の両側で半導体基板の表面か
ら電極用溝を形成する工程と、電極用溝の深部にイオン
注入を行い、半導体基板表面下に、前記深部から広がっ
てソース領域およびドレイン領域となるべき不純物拡散
塊を形成する工程とを有することを特徴とする半導体製
造方法が提供される。
Furthermore, according to the fifth invention, a semiconductor substrate having the first conductivity type, and a channel region for forming a channel for conducting carriers in the semiconductor substrate,
A source region and a drain region of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate with the channel region sandwiched therebetween, and a gate electrode provided on the surface of the channel region via a gate insulating film are applied to the gate electrode. In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor device in which a current amount between a source region and a drain region is controlled by adjusting a gate voltage, a step of forming a gate electrode in a predetermined shape on a semiconductor substrate; And the step of forming an electrode groove from the surface of the semiconductor substrate, and ion implantation is performed in the deep part of the electrode groove to form an impurity diffused mass under the surface of the semiconductor substrate that spreads from the deep part and becomes a source region and a drain region. A method for manufacturing a semiconductor is provided.

【0013】[0013]

【作用】第1発明の構成によれば、ソース領域およびド
レイン領域間で電流が流れる場合、半導体基板表面から
離れた不純物拡散塊間でチャネルが形成される。このチ
ャネルは、チャネル領域表面のゲート絶縁膜と接するこ
とはない。
According to the structure of the first aspect of the invention, when a current flows between the source region and the drain region, a channel is formed between the impurity diffusion masses separated from the surface of the semiconductor substrate. This channel does not contact the gate insulating film on the surface of the channel region.

【0014】また、第2発明の構成によれば、ソース領
域およびドレイン領域間で電流が流れる場合、埋め込み
層にチャネルが形成される。このチャネルは、チャネル
領域表面のゲート絶縁膜と接することはない。
Further, according to the structure of the second invention, when a current flows between the source region and the drain region, a channel is formed in the buried layer. This channel does not contact the gate insulating film on the surface of the channel region.

【0015】さらに、第3発明の構成によれば、ゲート
電極をマスクに用いてイオン注入を行うことによって、
半導体基板の内部に、半導体基板表面から離れた不純物
拡散塊が形成される。この不純物拡散塊はゲート電極と
は接触することはない。したがって、この不純物拡散塊
をソース領域およびドレイン領域として使用した半導体
装置では、1/fノイズが著しく低減される。
Further, according to the structure of the third invention, by performing ion implantation using the gate electrode as a mask,
An impurity diffused mass is formed inside the semiconductor substrate, away from the surface of the semiconductor substrate. The impurity diffused mass does not come into contact with the gate electrode. Therefore, 1 / f noise is significantly reduced in the semiconductor device using the impurity diffused mass as the source region and the drain region.

【0016】さらにまた、第4発明の構成によれば、イ
オン注入によってゲート電極から離れた位置に導電路が
形成される。この導電路によって不純物拡散塊およびソ
ース電極またはドレイン電極とが接続される。
Further, according to the structure of the fourth invention, the conductive path is formed at a position separated from the gate electrode by the ion implantation. The conductive path connects the impurity diffused mass and the source or drain electrode.

【0017】さらにまた、第5発明の構成によれば、ゲ
ート電極両側の電極用溝の深部にイオン注入を行うこと
によって、半導体基板の内部に、半導体基板表面から離
れた不純物拡散塊が形成される。この不純物拡散塊はゲ
ート電極とは接触することはない。したがって、この不
純物拡散塊をソース領域およびドレイン領域として使用
した半導体装置では、1/fノイズが著しく低減され
る。
Further, according to the structure of the fifth invention, by implanting ions into the deep portions of the electrode trenches on both sides of the gate electrode, an impurity diffused mass separated from the surface of the semiconductor substrate is formed inside the semiconductor substrate. It The impurity diffused mass does not come into contact with the gate electrode. Therefore, 1 / f noise is significantly reduced in the semiconductor device using the impurity diffused mass as the source region and the drain region.

【0018】[0018]

【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施例
を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0019】図1は本発明の第1実施例に係る半導体装
置、いわゆるp型MOSFETの構造を示す。このMO
SFETは、第1導電型を有する半導体基板としてのn
型シリコン基板10を備え、このシリコン基板10上
に、素子分離用酸化膜11によって素子領域10aが形
成されている。この素子領域10aには、シリコン基板
10内でキャリアを伝導するためのチャネル12を形成
するチャネル領域13と、このチャネル領域13を挟ん
でシリコン基板10内に形成されるp型(第2導電型)
のソース領域14およびドレイン領域15とが設けられ
る。
FIG. 1 shows the structure of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, a so-called p-type MOSFET. This MO
The SFET is an n-type semiconductor substrate having a first conductivity type.
A silicon substrate 10 is provided, and an element region 10a is formed on the silicon substrate 10 by an element isolation oxide film 11. In the element region 10a, a channel region 13 forming a channel 12 for conducting carriers in the silicon substrate 10 and a p-type (second conductivity type) formed in the silicon substrate 10 with the channel region 13 interposed therebetween. )
Source region 14 and drain region 15 are provided.

【0020】チャネル領域13の表面には、ゲート絶縁
膜としてのゲート酸化膜16と、n型ポリシリコンから
成るゲート電極17とが重ねて形成され、これらの表面
を層間絶縁膜18が覆っている。
On the surface of the channel region 13, a gate oxide film 16 as a gate insulating film and a gate electrode 17 made of n-type polysilicon are formed so as to overlap each other, and an interlayer insulating film 18 covers these surfaces. .

【0021】ソース領域14およびドレイン領域15
は、それぞれ、シリコン基板10表面から離れて形成さ
れた不純物拡散塊14a、15aと、シリコン基板10
表面と不純物拡散塊14a、15aとの間を結ぶ導電路
14b、15bとを含んでいる。ソース領域14とドレ
イン領域15との間には、チャネル12を形成するキャ
リアを誘導するためのp型埋め込み層19が形成され
る。この埋め込み層19の深さは、5〜20nm程度で
ある。この埋め込み層19によって、シリコン基板10
の表面付近は空乏化した状態となる。
Source region 14 and drain region 15
Are impurity diffusion blocks 14a and 15a formed away from the surface of the silicon substrate 10 and the silicon substrate 10 respectively.
Conductive paths 14b and 15b connecting the surface and the impurity diffused masses 14a and 15a are included. A p-type buried layer 19 for inducing carriers forming the channel 12 is formed between the source region 14 and the drain region 15. The buried layer 19 has a depth of about 5 to 20 nm. The buried layer 19 allows the silicon substrate 10
The vicinity of the surface of is in a depleted state.

【0022】導電路14b、15bの末端、すなわち、
ソース領域14およびドレイン領域15の基板10表面
には、金属製のソース電極20およびドレイン電極21
が形成される。ソース電極20およびドレイン電極21
間の電流量は、ゲート電極17に印加されるゲート電圧
を調整することによって制御される。
The ends of the conductive paths 14b and 15b, that is,
A source electrode 20 and a drain electrode 21 made of metal are formed on the surface of the substrate 10 in the source region 14 and the drain region 15.
Is formed. Source electrode 20 and drain electrode 21
The amount of current in between is controlled by adjusting the gate voltage applied to the gate electrode 17.

【0023】このMOSFETによれば、ソース領域1
4およびドレイン領域15の各不純物拡散塊14a、1
5aの間でチャネル12が形成されるので、キャリアの
流れがゲート酸化膜16に接触することがなく、1/f
ノイズが従来のものに比べ100Hz前後で約20〜3
0%低減されることが実証された。また、埋め込み層1
9の深さを浅くしてゲート酸化膜16に近づけても、ソ
ース領域14およびドレイン領域15ではゲート酸化膜
16との接触がないので、チャネル12が基板10表面
に近づくことによる相互コンダクタンスの向上(従来に
比べ10%程度)と、1/fノイズ抑制とを同時に達成
することができる。
According to this MOSFET, the source region 1
4 and the impurity diffusion masses 14a, 1 of the drain region 15
Since the channel 12 is formed between 5a, the carrier flow does not come into contact with the gate oxide film 16 and 1 / f
The noise is about 20 to 3 at around 100Hz compared to the conventional one.
It was demonstrated to be reduced by 0%. In addition, the buried layer 1
Since the source region 14 and the drain region 15 do not come into contact with the gate oxide film 16 even when the depth of 9 is reduced to approach the gate oxide film 16, the mutual conductance is improved by the channel 12 approaching the surface of the substrate 10. (About 10% of the conventional level) and 1 / f noise suppression can be achieved at the same time.

【0024】次に、このMOSFETの製造方法を説明
する。図2(A)に示すように、シリコン基板10上に
LOCOS法によって素子分離用酸化膜11を形成す
る。続いて、素子分離用酸化膜11によって仕切られた
素子領域10aに酸化膜22を形成した後、イオン注入
を行ってp型埋め込み層19を形成する。このとき、イ
オン注入の加速エネルギ(イオン加速電圧)およびドー
ズ量は、埋め込み層19の深さおよび拡散濃度を決定す
る。例えば、不純物としてボロンB+ を使用した場合、
加速エネルギは30keVに、ドーズ量は1012atoms/
cm2 程度に設定される。これによって、深さ5〜20n
m程度の埋め込み層19が形成され、この埋め込み層1
9の上部から基板10表面にかけてn型層が残存する。
Next, a method of manufacturing this MOSFET will be described. As shown in FIG. 2A, the element isolation oxide film 11 is formed on the silicon substrate 10 by the LOCOS method. Then, after forming an oxide film 22 in the element region 10a partitioned by the element isolation oxide film 11, ion implantation is performed to form a p-type buried layer 19. At this time, the acceleration energy (ion acceleration voltage) of ion implantation and the dose amount determine the depth and diffusion concentration of the buried layer 19. For example, when boron B + is used as an impurity,
The acceleration energy is 30 keV and the dose is 10 12 atoms /
It is set to about cm 2 . This allows depths of 5-20n
A buried layer 19 having a thickness of about m is formed.
The n-type layer remains from the upper part of 9 to the surface of the substrate 10.

【0025】図2(B)に示すように、酸化膜22上に
ポリシリコン23を堆積した後、レジスト24のパター
ンをマスクに用いてRIE(イオン反応エッチング)に
より堆積したポリシリコン23をゲート電極17の形状
に加工する。続いて、ゲート電極17をマスクに用いて
再びイオン注入を行い、p型埋め込み層19の両端に、
シリコン基板10表面から離れた一対のp型不純物拡散
塊14a、15aを形成する(図2(C)参照)。この
とき、イオン注入は、ボロンB+ を用い、加速エネル
ギ:50keV、ドーズ量:1014atoms/cm2 程度の条
件の下で行われる。このイオン注入によれば、不純物拡
散塊14a、15aと基板10表面との間の層が低抵抗
化しない。
As shown in FIG. 2B, after the polysilicon 23 is deposited on the oxide film 22, the polysilicon 23 deposited by RIE (ion reaction etching) using the resist 24 pattern as a mask is used as a gate electrode. Process into 17 shapes. Then, using the gate electrode 17 as a mask, ion implantation is performed again, and at both ends of the p-type buried layer 19,
A pair of p-type impurity diffusion masses 14a and 15a separated from the surface of the silicon substrate 10 are formed (see FIG. 2C). At this time, the ion implantation is performed using boron B + under the conditions of an acceleration energy of 50 keV and a dose of about 10 14 atoms / cm 2 . This ion implantation does not reduce the resistance of the layer between the impurity diffusion blocks 14a and 15a and the surface of the substrate 10.

【0026】レジスト24を外して酸化膜22にソース
電極20およびドレイン電極21のためのコンタクト穴
25を形成する。これによってゲート酸化膜16が所定
の形状に加工される(図3(A)参照)。その後、図3
(B)に示すように、ゲート酸化膜16およびゲート電
極17を覆うように層間絶縁膜18を形成する。この層
間絶縁膜18をマスクに用いてイオン注入を行い、シリ
コン基板10表面と不純物拡散塊14a、15aとの間
を結ぶ導電路14b、15bを形成する。最後に、コン
タクト穴25に金属製のソース電極20およびドレイン
電極21を形成し、ゲート電極17用の金属製電極を形
成して、図1に示すMOSFETが得られる。
The resist 24 is removed, and contact holes 25 for the source electrode 20 and the drain electrode 21 are formed in the oxide film 22. As a result, the gate oxide film 16 is processed into a predetermined shape (see FIG. 3A). After that, FIG.
As shown in (B), an interlayer insulating film 18 is formed so as to cover the gate oxide film 16 and the gate electrode 17. Ion implantation is performed using this interlayer insulating film 18 as a mask to form conductive paths 14b and 15b connecting the surface of the silicon substrate 10 and the impurity diffused masses 14a and 15a. Finally, the source electrode 20 and the drain electrode 21 made of metal are formed in the contact hole 25, and the metal electrode for the gate electrode 17 is formed to obtain the MOSFET shown in FIG.

【0027】なお、半導体基板をp型にし、ソース領
域、ドレイン領域および埋め込み層をn型にすれば、n
型MOSFETを得ることができる。MOSFETをn
型とした場合でも、得られる効果はp型の場合と同様で
ある。
When the semiconductor substrate is p-type and the source region, drain region and buried layer are n-type, n
Type MOSFET can be obtained. N MOSFET
Even in the case of the p-type, the obtained effect is similar to that of the p-type.

【0028】また、前述のように、半導体基板表面と不
純物拡散塊との間を導電路で結ぶ工程を経る代わりに、
半導体基板表面に不純物拡散塊まで達する溝を形成する
工程を経て、この溝にソース電極およびドレイン電極を
形成してもよい。
Further, as described above, instead of going through the step of connecting the semiconductor substrate surface and the impurity diffused mass with a conductive path,
A source electrode and a drain electrode may be formed in the groove through a step of forming a groove reaching the impurity diffusion mass on the surface of the semiconductor substrate.

【0029】図4は本発明の第2実施例に係る半導体装
置、いわゆるn型MOSFETの構造を示す。このMO
SFETは、第1導電型を有する半導体装置としてのp
型シリコン基板30を備える。MOSFETは、前述の
第1実施例とほぼ同様の構成を備え、シリコン基板30
には、チャネルを形成するチャネル領域31と、このチ
ャネル領域31を挟んで形成される第2導電型のn型ソ
ース領域32およびドレイン領域33とが形成されてい
る。
FIG. 4 shows the structure of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, a so-called n-type MOSFET. This MO
The SFET is a p-type semiconductor device having the first conductivity type.
A mold silicon substrate 30 is provided. The MOSFET has a configuration similar to that of the first embodiment described above, and the silicon substrate 30
A channel region 31 that forms a channel, and an n-type source region 32 and a drain region 33 of the second conductivity type that are formed so as to sandwich the channel region 31 are formed therein.

【0030】この第2実施例で特徴的なことは、このM
OSFETにおける不純物拡散塊32a、33aが、ゲ
ート電極34の両側でシリコン基板30表面から電極用
溝を形成する工程と、リンP+ 等の不純物を用いて電極
用溝の深部にイオン注入を行う工程とを経て形成される
点にある。
The characteristic feature of this second embodiment is that this M
A step of forming electrode trenches from the surface of the silicon substrate 30 on both sides of the gate electrode 34 by the impurity diffusion blocks 32a and 33a in the OSFET, and a step of implanting ions into the deep portions of the electrode trenches using impurities such as phosphorus P +. The point is that it is formed through.

【0031】このMOSFETの製造方法を詳述する
と、まず、前述の第1実施例の場合と同様に、素子分離
用酸化膜35による素子領域の形成、ゲート絶縁膜用酸
化膜(厚さ25nm)の堆積や、埋め込み層36の形成
を行う(図2(A)参照)。埋め込み層36の形成は、
シリコン基板30の表面濃度を4×1016atoms/cm2
度とした場合、不純物としてリンP+ を用い、加速エネ
ルギ:160keV、ドーズ量:2.5×1012atoms/
cm2 の条件下、イオン注入によって行われる。これによ
って、ピーク濃度1017atoms/cm3 程度のn型埋め込み
層36(ゲート酸化膜からの深さ10nm程度)が形成
される。
The method of manufacturing this MOSFET will be described in detail. First, as in the case of the above-described first embodiment, the element region is formed by the oxide film 35 for element isolation, and the oxide film for the gate insulating film (thickness 25 nm). Is deposited and the buried layer 36 is formed (see FIG. 2A). The buried layer 36 is formed by
When the surface concentration of the silicon substrate 30 is about 4 × 10 16 atoms / cm 2 , phosphorus P + is used as an impurity, the acceleration energy is 160 keV, and the dose is 2.5 × 10 12 atoms / cm 2.
Ion implantation is performed under the condition of cm 2 . As a result, the n-type buried layer 36 (depth of about 10 nm from the gate oxide film) having a peak concentration of about 10 17 atoms / cm 3 is formed.

【0032】続いて図2(B)と同様に、p型ポリシリ
コンを堆積した後、レジスト37のパターンをマスクに
用いてRIEにより堆積したポリシリコンをゲート電極
34の形状に加工する。引き続き、同じレジスト37を
用いて、ゲート酸化膜39をゲート電極34と対応する
形状に加工するとともに、RIEを用いてシリコン基板
30の表面から約0.1μmほどシリコン基板30を削
り、電極用溝40を形成する(図5(A)参照)。
Then, similarly to FIG. 2B, after p-type polysilicon is deposited, the polysilicon deposited by RIE is processed into the shape of the gate electrode 34 by using the pattern of the resist 37 as a mask. Subsequently, the same resist 37 is used to process the gate oxide film 39 into a shape corresponding to the gate electrode 34, and the RIE is used to grind the silicon substrate 30 from the surface of the silicon substrate 30 by about 0.1 μm to form electrode grooves. 40 is formed (see FIG. 5A).

【0033】図5(B)に示すように、シリコン基板3
0表面にレジスト37を被せたまま、再びイオン注入を
行う。イオン注入は、例えば、不純物としてリンP+
用い、加速エネルギ:100keV、ドーズ量:5×1
14atoms/cm2 の条件下で行われる。このイオン注入に
よって、電極用溝40の深部から不純物が拡散し、シリ
コン基板30表面下にn型不純物拡散塊32a、33a
が形成される。その際、不純物の横方向の拡散によって
も不純物拡散塊32a、33aの広がりはゲート酸化膜
39までは達しない。
As shown in FIG. 5B, the silicon substrate 3
Ion implantation is performed again with the surface 37 covered with the resist 37. For the ion implantation, for example, phosphorus P + is used as an impurity, the acceleration energy is 100 keV, and the dose amount is 5 × 1.
It is performed under the condition of 0 14 atoms / cm 2 . By this ion implantation, impurities are diffused from the deep portion of the electrode groove 40, and n-type impurity diffusion blocks 32a and 33a are formed below the surface of the silicon substrate 30.
Is formed. At this time, even if the impurities are diffused in the lateral direction, the diffusion of the impurity diffusion blocks 32a and 33a does not reach the gate oxide film 39.

【0034】その後、レジスト37を外して、図5
(C)に示すように、500nm程度層間絶縁膜41を
堆積し、ゲート酸化膜39、ゲート電極34や、2つの
コンタクト穴40に挟まれたシリコン基板30の表面を
層間絶縁膜41によって覆う。
After that, the resist 37 is removed, and FIG.
As shown in (C), an interlayer insulating film 41 is deposited to a thickness of about 500 nm, and the gate oxide film 39, the gate electrode 34, and the surface of the silicon substrate 30 sandwiched between the two contact holes 40 are covered with the interlayer insulating film 41.

【0035】最後に、コンタクト穴40に金属製のソー
ス電極42およびドレイン電極43を形成し、ゲート電
極34用の金属製電極を形成して、図4に示すMOSF
ETが得られる。
Finally, the source electrode 42 and the drain electrode 43 made of metal are formed in the contact hole 40, and the metal electrode for the gate electrode 34 is formed, and the MOSF shown in FIG. 4 is formed.
ET is obtained.

【0036】こうして得られたMOSFETでは、キャ
リアの流れがゲート酸化膜39に接触することがなく、
1/fノイズが従来のものに比べ100Hz前後で約2
0〜30%低減されることが実証された。また、埋め込
み層36の深さを浅くしてゲート酸化膜39に近づけて
も、ソース領域32およびドレイン領域33ではゲート
酸化膜39との接触がないので、チャネルが基板30表
面に近づくことによる相互コンダクタンスの向上(従来
に比べ10%程度)と、1/fノイズ抑制とを同時に達
成することができる。
In the MOSFET thus obtained, the flow of carriers does not contact the gate oxide film 39,
The 1 / f noise is about 2 at around 100Hz compared to the conventional one.
It was demonstrated that the reduction was 0 to 30%. Further, even if the buried layer 36 is made shallow to approach the gate oxide film 39, there is no contact with the gate oxide film 39 in the source region 32 and the drain region 33. It is possible to simultaneously improve the conductance (about 10% as compared with the conventional one) and suppress 1 / f noise.

【0037】なお、半導体基板をn型にし、ソース領
域、ドレイン領域および埋め込み層をp型にすれば、p
型MOSFETを得ることができる。MOSFETをp
型とした場合でも、得られる効果はn型の場合と同様で
ある。
If the semiconductor substrate is n-type and the source region, drain region and buried layer are p-type, p
Type MOSFET can be obtained. MOSFET is p
Even in the case of the n-type, the obtained effect is similar to that of the n-type.

【0038】また、いずれの実施例においても、最初の
イオン注入工程においてイオン注入の条件を適当に変化
させると、ノーマリ・オンやノーマリ・オフといった素
子が得られる。この場合、素子のタイプに拘わらず従来
の素子に比べて1/fノイズは減少する。
Further, in any of the embodiments, by appropriately changing the ion implantation conditions in the first ion implantation step, a normally-on or normally-off element can be obtained. In this case, 1 / f noise is reduced as compared with the conventional element regardless of the element type.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように第1発明によれば、チャネ
ルがゲート絶縁膜を接することがないので1/fノイズ
が著しく低減される。特に、高集積化のために半導体装
置を微細化する場合でも、チャネルおよびゲート絶縁膜
間の接触が回避され、1/fノイズの影響が減少する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the channel does not contact the gate insulating film, 1 / f noise is significantly reduced. In particular, even when the semiconductor device is miniaturized for high integration, contact between the channel and the gate insulating film is avoided, and the influence of 1 / f noise is reduced.

【0040】また、第2発明によれば、第2導電型の埋
め込み層によって、半導体基板表面から離れたチャネル
を確実に形成することができる。
According to the second aspect of the invention, the second conductive type buried layer can surely form a channel apart from the surface of the semiconductor substrate.

【0041】さらに、第3発明によれば、第1発明に係
る半導体装置を容易に製造することが可能となる。
Further, according to the third invention, the semiconductor device according to the first invention can be easily manufactured.

【0042】さらにまた、第4発明によれば、ゲート電
極から離れた導電路によって不純物拡散塊およびソース
電極またはドレイン電極が接続されるので、キャリアが
ゲート電極に全く接触することがない。したがって、1
/fノイズが低減される。
Furthermore, according to the fourth aspect of the invention, since the impurity diffusion mass and the source or drain electrode are connected by the conductive path away from the gate electrode, the carrier never contacts the gate electrode. Therefore, 1
/ F noise is reduced.

【0043】さらにまた、第5発明によれば、第1発明
に係る半導体装置を容易に製造することが可能となる。
Furthermore, according to the fifth invention, the semiconductor device according to the first invention can be easily manufactured.

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

【図1】 本発明の第1実施例に係るMOSFETの構
造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a MOSFET according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1のMOSFETの製造方法を説明するた
めの工程図である。
FIG. 2 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the MOSFET of FIG.

【図3】 図1のMOSFETの製造方法を説明するた
めの工程図である。
FIG. 3 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the MOSFET in FIG. 1.

【図4】 本発明の第2実施例に係るMOSFETの構
造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a MOSFET according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4のMOSFETの製造方法を説明するた
めの工程図である。
FIG. 5 is a process chart for explaining the manufacturing method of the MOSFET in FIG.

【図6】 従来のMOSFETの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional MOSFET.

【図7】 従来のMOSFETの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,30 半導体基板としてのシリコン基板、12
チャネル、13,31チャネル領域、14,32 ソー
ス領域、14a,15a,32a,33a不純物拡散
塊、14b,15b 導電路、15,33 ドレイン領
域、16,39 ゲート絶縁膜としてのゲート酸化膜、
17,34 ゲート電極、40 電極用溝。
10, 30 Silicon substrate as semiconductor substrate, 12
Channel, 13, 31 channel region, 14, 32 source region, 14a, 15a, 32a, 33a impurity diffusion mass, 14b, 15b conductive path, 15, 33 drain region, 16, 39 gate oxide film as gate insulating film,
17, 34 Gate electrodes, 40 Grooves for electrodes.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型を有する半導体基板と、この
半導体基板内でキャリアを伝導するためのチャネルを形
成するチャネル領域と、このチャネル領域を挟んで半導
体基板内に形成される第2導電型のソース領域およびド
レイン領域と、チャネル領域の表面にゲート絶縁膜を介
して設けられるゲート電極とを備え、ゲート電極に印加
されるゲート電圧を調整することによってソース領域お
よびドレイン領域間の電流量を制御する半導体装置にお
いて、 前記ソース領域およびドレイン領域は、半導体基板表面
から離れて形成された不純物拡散塊を含むことを特徴と
する低雑音半導体装置。
1. A semiconductor substrate having a first conductivity type, a channel region for forming a channel for conducting carriers in the semiconductor substrate, and a second conductivity formed in the semiconductor substrate with the channel region interposed therebetween. Type source region and drain region, and a gate electrode provided on the surface of the channel region through a gate insulating film, and adjusting the gate voltage applied to the gate electrode, the amount of current between the source region and the drain region. The low noise semiconductor device according to claim 1, wherein the source region and the drain region include an impurity diffusion mass formed apart from the surface of the semiconductor substrate.
【請求項2】 前記ソース領域およびドレイン領域の不
純物拡散塊間には、半導体基板表面から離れてチャネル
の形成を誘導する第2導電型の埋め込み層が形成される
ことを特徴とする請求項1記載の低雑音半導体装置。
2. A buried layer of the second conductivity type is formed between the impurity diffusion blocks of the source region and the drain region, the buried layer being away from the surface of the semiconductor substrate and inducing the formation of a channel. The low-noise semiconductor device described.
【請求項3】 第1導電型を有する半導体基板と、この
半導体基板内でキャリアを伝導するためのチャネルを形
成するチャネル領域と、このチャネル領域を挟んで半導
体基板内に形成される第2導電型のソース領域およびド
レイン領域と、チャネル領域の表面にゲート絶縁膜を介
して設けられるゲート電極とを備え、ゲート電極に印加
されるゲート電圧を調整することによってソース領域お
よびドレイン領域間の電流量を制御する半導体装置を製
造する半導体製造方法において、 半導体基板上に、所定の形状にゲート電極を形成する工
程と、 ゲート電極をマスクに用いてイオン注入を行い、半導体
基板表面から離れて、ソース領域およびドレイン領域と
なるべき不純物拡散塊を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体製造方法。
3. A semiconductor substrate having a first conductivity type, a channel region for forming a channel for conducting carriers in the semiconductor substrate, and a second conductivity formed in the semiconductor substrate with the channel region interposed therebetween. Type source region and drain region, and a gate electrode provided on the surface of the channel region through a gate insulating film, and adjusting the gate voltage applied to the gate electrode, the amount of current between the source region and the drain region. In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor device for controlling a semiconductor device, a step of forming a gate electrode in a predetermined shape on a semiconductor substrate, ion implantation using a gate electrode as a mask And a step of forming an impurity diffusion mass to be a region and a drain region.
【請求項4】 ゲート電極を覆う層間絶縁膜をマスクに
用いてイオン注入を行い、半導体基板表面と不純物拡散
塊との間を結ぶ導電路を形成する工程と、半導体基板表
面に、導電路に接続されるソース電極およびドレイン電
極を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項3記
載の半導体製造方法。
4. A step of forming a conductive path connecting between the semiconductor substrate surface and the impurity diffusion mass by performing ion implantation using an interlayer insulating film covering the gate electrode as a mask, and forming a conductive path on the semiconductor substrate surface. 4. The method of manufacturing a semiconductor according to claim 3, further comprising the step of forming a source electrode and a drain electrode that are connected to each other.
【請求項5】 第1導電型を有する半導体基板と、この
半導体基板内でキャリアを伝導するためのチャネルを形
成するチャネル領域と、このチャネル領域を挟んで半導
体基板内に形成される第2導電型のソース領域およびド
レイン領域と、チャネル領域の表面にゲート絶縁膜を介
して設けられるゲート電極とを備え、ゲート電極に印加
されるゲート電圧を調整することによってソース領域お
よびドレイン領域間の電流量を制御する半導体装置を製
造する半導体製造方法において、 半導体基板上に、所定の形状にゲート電極を形成する工
程と、 ゲート電極の両側で半導体基板の表面から電極用溝を形
成する工程と、 電極用溝の深部にイオン注入を行い、半導体基板表面下
に、前記深部から広がってソース領域およびドレイン領
域となるべき不純物拡散塊を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする半導体製造方法。
5. A semiconductor substrate having a first conductivity type, a channel region for forming a channel for conducting carriers in the semiconductor substrate, and a second conductivity formed in the semiconductor substrate with the channel region sandwiched therebetween. Type source region and drain region, and a gate electrode provided on the surface of the channel region through a gate insulating film, and adjusting the gate voltage applied to the gate electrode, the amount of current between the source region and the drain region. In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor device for controlling a semiconductor device, a step of forming a gate electrode in a predetermined shape on a semiconductor substrate, a step of forming an electrode groove from the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, Impurities are implanted below the surface of the semiconductor substrate by ion implantation to extend from the deep portion to form source and drain regions. And a step of forming a substance diffusion mass.
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