JPH08250726A - 絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPH08250726A
JPH08250726A JP7055991A JP5599195A JPH08250726A JP H08250726 A JPH08250726 A JP H08250726A JP 7055991 A JP7055991 A JP 7055991A JP 5599195 A JP5599195 A JP 5599195A JP H08250726 A JPH08250726 A JP H08250726A
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JP
Japan
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region
layer
gate electrode
semiconductor region
insulating film
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JP7055991A
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Yoshiki Okumura
喜紀 奥村
Masayoshi Shirahata
正芳 白畑
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁ゲート型電界効果トランジスタの微細化
と信頼性の向上を図る。 【構成】 ソース領域8aの周りにPウェル2cの他の
部分に比べて不純物濃度の薄いP-領域15aを設け
る。ドレイン領域8bの周りにPウェル2cの他の部分
に比べて不純物濃度の薄いP-領域15bを設ける。 【効果】 チャネル領域とドレイン領域8bの界面付近
の電界を緩和して、ホットキャリアの発生を抑えるとと
もに、ソース領域8aとドレイン領域8bとがP-領域
15a,15bでPウェル2cと接するため接合リーク
電流及び接合容量を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁ゲート型電界効
果トランジスタおよびその製造方法に関し、特に集積化
されるCMOSトランジスタの微細化と信頼性向上とを
同時に実現するための絶縁ゲート型電界効果トランジス
タおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からMOSトランジスタのチャネル
構造には、表面チャネル構造と埋め込みチャネル構造が
知られている。説明を明瞭に行うために以下では、表面
チャネル構造のトランジスタとしてはNチャネルトラン
ジスタを記述し、埋め込みチャネル構造のトランジスタ
としてはPチャネルトランジスタを記述することにす
る。一般的に、表面チャネルトランジスタ及び埋め込み
チャネルトランジスタの双方にNチャネル及びPチャネ
ルトランジスタがそれぞれ存在することは周知のことで
ある。
【0003】まず、表面チャネル構造トランジスタにつ
いて説明する。図39に従来の絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタの一例としてLDD構造を有するNチャネル
MOSトランジスタの断面図を示す。図39において、
1はP型シリコン半導体基板、2aは半導体基板上1に
形成され半導体基板1より高濃度の不純物濃度(1017
〜1018atm/cm3程度)を有するPウェル、3は
Pウエル2aの主面つまり半導体基板1の主面に選択酸
化法(以下LOCOS法という)により形成された素子
分離領域(フィールド酸化膜)、4は素子分離領域3に
囲まれているPウエル2aの主面上に形成されたゲート
絶縁膜、5はゲート絶縁膜4上に形成されたゲート電
極、6a,6bはゲート電極5の両側の端部からゲート
電極5の下の領域にかけてPウェル2aの表面に形成さ
れた1016〜1017atm/cm3程度の不純物濃度を
有するN-層、7はゲート電極5の側面に形成されたサ
イドウォール、8a,8bはそれぞれゲート電極5の両
側のN-層6a,6bに続けて形成された1017〜10
18atm/cm3程度の不純物濃度を有するN+層からな
るソース領域及びドレイン領域、9はNチャネルMOS
トランジスタを配線等から絶縁するとともに保護するた
めに半導体基板1上に形成された層間絶縁膜、10はN
チャネルMOSトランジスタの電極と配線を接続するた
めのコンタクトホール、11はアルミニウムやタングス
テンなどで形成されコンタクトホール10を介してソー
ス領域8aやドレイン領域8b等に接続される金属配線
からなる導電層である。
【0004】このように、ゲート電極5の下に不純物濃
度の低いN-層6a,6bを設けることによって、最大
電界を緩和してチャネル長の微細化に伴い引き起こされ
るホットキャリアによる閾値電圧の経時変化や相互コン
ダクタンスの劣化を防ぐことができる。
【0005】なお、この明細書中において、不純物濃度
というときは、アクセプタ濃度とドナー濃度の差の絶対
値を表しているものとする。
【0006】次に、図39に示したNチャネルMOSト
ランジスタの製造方法について説明する。まず、P型シ
リコン半導体基板1の主面にLOCOS法により、選択
的に図40に示す素子分離領域3を形成し、その後、素
子分離領域3を通してボロンイオンなどのP型イオンを
注入することによってP型半導体基板1よりも不純物濃
度の濃いPウェル2aを形成する。矢印70は注入され
るP型イオンの軌跡を示している。
【0007】ゲート絶縁膜となる酸化膜71を熱酸化な
どの方法により形成し、酸化膜71上にMOSトランジ
スタのゲート電極となるN型不純物イオンがドープされ
たポリシリコンなどの導電材質からなる電極層をCVD
法により堆積する。そして、この電極層上に写真製版に
よりレジストを形成し、このレジストとをマスクとして
電極層を異方性エッチィングすることにより、ゲート電
極5を形成する。図41に示すように、このゲート電極
5をマスクとして比較的低ドーズ量のヒ素イオンまたは
リンイオン(N型のイオン)を垂直注入あるいは斜め
(回転)注入することによって、NチャネルMOSトラ
ンジスタのソース領域及びドレイン領域に隣接するN-
型の拡散層領域72を形成する。図41に示した矢印7
3はN-型の拡散領域72を形成するために注入される
イオンの軌跡を示している。
【0008】CVD法などにより酸化膜を全面に堆積し
た後、堆積した酸化膜をエッチバックすることによっ
て、ゲート電極5の側面に図42に示されているサイド
ウォール7を形成する。図42に示すように、このサイ
ドウォール7をマスクとして、N-型の拡散層領域6に
比べ高ドーズのヒ素イオンをNチャネルMOSトランジ
スタが形成される領域に注入して、N+型の拡散層領域
を形成することで、このNチャネルMOSトランジスタ
のソース領域8a、ドレイン領域8b及びN-層6a,
6bを形成する。以上の工程を経ることによって、LD
D構造が形成される。なお、図42において、矢印74
はソース領域8aやドレイン領域8bを形成するために
注入されるヒ素イオンの軌跡を示している。
【0009】続いて、絶縁膜をCVD法などにより半導
体基板1の全面に堆積し、ソース領域8a,8b上にコ
ンタクトホールを形成する。最後に、図39に示すよう
に、層間絶縁膜9上に、コンタクトホール10を介して
ソース領域8a,ドレイン領域8bに接続されるアルミ
ニウムやタングステンなどの金属配線からなる導電層1
1を形成する。
【0010】次に、埋め込みチャネル構造トランジスタ
について説明する。図43に従来の埋め込みチャネル構
造を有するトランジスタとしてPチャネルMOSトラン
ジスタの断面図を示す。図43において、1はP型シリ
コン半導体基板、2bは半導体基板1上に形成され10
17〜1018atm/cm3程度の不純物濃度を有するN
ウェル、3はNウエル2bの主面つまり半導体基板1の
主面にLOCOS法により形成された素子分離領域(フ
ィールド酸化膜)、4は素子分離領域3に囲まれている
Nウエル2bの主面上に形成されたゲート絶縁膜、12
はゲート絶縁膜4の下の半導体基板1の表面に形成され
た表面層としての埋め込みチャネル層、7はゲート電極
5の側面に形成されたサイドウォール、8c,8dは埋
め込みチャネル層12の両側に形成された1019〜10
20atm/cm3程度の不純物濃度を有するP+層からな
るソース領域及びドレイン領域、9はPチャネルMOS
トランジスタを配線等から絶縁するとともに保護するた
めに半導体基板1上に形成された層間絶縁膜、10はP
チャネルMOSトランジスタの電極と配線とを接続する
ためのコンタクトホール、11はアルミニウムやタング
ステンなどで形成されコンタクトホール10を介してソ
ース領域8cやドレイン領域8d等に接続された金属配
線からなる導電層である。
【0011】トランジスタの構造を図43に示したよう
な埋め込みチャネル型にすることによって、半導体表面
に存在する原子の未結合手(キャリアのトラップ)等を
避けてキャリアを走行させることができ、移動度の低下
を防ぐことができる。
【0012】次に、図43に示したPチャネルMOSト
ランジスタの製造方法について説明する。まず、P型半
導体基板1の主面にLOCOS法により、選択的に素子
分離領域3を形成し、その後素子分離領域3を通してリ
ンイオンなどのN型イオンを注入することによってNウ
ェル2bを形成する。図44に示すように、素子分離領
域3をマスクとして、ボロンイオンあるいはBF2イオ
ンなどのP型イオンをMOSトランジスタが形成される
領域に注入することによって、Nウェル2bの表面に埋
め込みチャネル層となるP層76を形成する。図44に
おいて、矢印77はボロンイオンあるいはBF2イオン
などの注入されるP型イオンの軌跡を示している。
【0013】続いて、ゲート絶縁膜となる酸化膜78を
熱酸化などの方法により形成し、酸化膜78上にMOS
トランジスタのゲート電極となるN型不純物イオンがド
ープされたポリシリコンなどの導電材質からなる電極層
をCVD法により堆積する。そして、この電極層上に写
真製版によりレジストを形成し、そのレジストをマスク
として電極層を異方性エッチィングすることにより、図
45に示すように、ゲート電極5を形成する。
【0014】続いて、CVD法などにより酸化膜を半導
体基板1の全面に堆積し、その酸化膜をエッチバックす
ることによってゲート電極5の側面に図46に示されて
いるサイドウォール7を形成する。このサイドウォール
7をマスクとして、高ドーズのボロンイオンあるいはB
2イオン(P型のイオン)をPチャネルMOSトラン
ジスタが形成される領域に注入して、P+の拡散層領域
を形成することで、図46に示すように、このPチャネ
ルMOSトランジスタのソース領域8c及びドレイン8
dを埋め込みチャネル層12の両側に形成する。以上の
工程を経てサイドウォール7を形成してから一度の拡散
で作成されるシングルドレイン構造が完成する。なお、
矢印79はソース領域8c及びドレイン領域8dを形成
するために注入するP型イオンの軌跡を示している。
【0015】CVD法などにより絶縁膜を全面に堆積
し、ソース領域8c及びドレイン領域8d上に図43に
示したようなコンタクトホール10を形成する。最後
に、コンタクトホール10を介してソース領域8c及び
ドレイン8dに接続されるアルミニウムやタングステン
などの金属配線からなる導電層11を層間絶縁膜9上に
形成することで、図43に示したPチャネルMOSトラ
ンジスタが得られる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】従来の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタは以上のように構成されており、例
えば図39に示されたNチャネルMOSトランジスタに
おいては、デバイスの高集積化に伴うゲート長の微細化
によるパンチスルー耐性の劣化を補償するために、Pウ
ェル2aの不純物濃度を濃くしなければならない。不純
物濃度を濃くすると、ゲート長の微細化とともに、N+
層であるソース領域8a及びドレイン領域8bとPウェ
ル2aとの間の接合リーク電流及び接合容量の増加を来
す。その結果、これらトランジスタを多数用いるデバイ
スの高集積化に伴ない、特に、これらのトランジスタに
接続する周辺回路の遅延時間が増加することによってデ
バイスの高速動作が妨げられ、さらに、デバイスのスタ
ンバイ電流が増加してしまうという問題が生じる。
【0017】また、図39に示したようなLDD構造を
有するトランジスタは、ゲートエッジ近傍にホットキャ
リア信頼性を確保するために必要とされるN-層6a,
6bを備えているが、このN-層6a,6bが高抵抗体
であるために、ホットキャリア信頼性を向上することと
のトレードオフとして電流駆動能力が犠牲となる。これ
によっても、やはり、デバイスの高速動作が妨げられ
る。
【0018】また、図43に示されたPチャネルMOS
トランジスタにおいては、ボロンイオンあるいはBF2
イオンの熱拡散係数が相対的に大きいため、P+層であ
るソース領域8c及びドレイン領域8dがN+層である
ソース領域8a及びドレイン領域8bよりも深くなるた
め、デバイスの高集積化に伴うゲート長の微細化によっ
て、パンチスルー耐性が著しく劣化してしまう。そのよ
うな欠点を防止することを目的としてパンチスルー耐性
を保証してしまうと、デバイスの高集積化が困難とな
る。
【0019】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、デバイスの高集積化に伴いゲー
ト長が微細化されていっても、表面チャネル構造を有す
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいては、ホッ
トキャリア信頼性を確保しつつ、例えばN+層とPウェ
ル間の接合リーク電流及び接合容量の増加を防止して、
電流駆動能力の劣化を防止することを目的としており、
また、埋め込みチャネル構造を有する絶縁ゲート型電界
効果トランジスタにおいては、パンチスルー耐性の劣化
を防止することを目的としており、これらの絶縁ゲート
型電界効果トランジスタを半導体集積回路等のデバイス
に用いることによって、デバイスの高速動作、低消費電
力化あるいは高信頼性を確保しつつ、高集積化を容易に
することを目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタは、チャネルが形成される
チャネル領域を有する第1導電型の第1の半導体領域
と、前記第1の半導体領域の前記チャネル領域上に形成
されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成さ
れ、前記第1の半導体領域と絶縁されたゲート電極と、
前記第1の半導体領域に前記チャネル領域を挟んで互い
に独立に設けられた第2導電型のソース領域及びドレイ
ン領域と、前記第1の半導体領域に前記ソース領域を取
り囲むように、かつ前記第1の半導体領域よりも不純物
濃度が薄くなるように形成された第1導電型の第2の半
導体領域と、前記第2の半導体領域と独立に設けられ、
前記第1の半導体領域に前記ドレイン領域を取り囲むよ
うに、かつ前記第1の半導体領域よりも不純物濃度が薄
くなるように形成された第1導電型の第3の半導体領域
とを備えて構成される。
【0021】第2の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第1の発明の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタにおいて、前記ソース領域の端部が、前記ゲー
ト電極の第1の端部と揃うように形成され、前記ドレイ
ン領域の端部が、前記第1の端部と対向する前記ゲート
電極の第2の端部と揃うように形成されていることを特
徴とする。
【0022】第3の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第1または第2の発明の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタにおいて、前記第1の半導体領域の
不純物濃度は、1018〜1019atm/cm3の範囲に
あり、前記第2の半導体領域及び前記第3の半導体領域
の不純物濃度は、1016〜1017atm/cm3の範囲
にあることを特徴とする。
【0023】第4の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第1、第2または第3の発明の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極
は、第2導電型にドープされた導体で形成されているこ
とを特徴とする。
【0024】第5の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第1導電型の第1の半導体領域と、前記
第1の半導体領域の表面に設けられ前記チャネル領域と
して働く第2導電型の表面層と、前記表面層上に設けら
れたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられ、
前記表面層から絶縁されたゲート電極と、前記第1の半
導体領域に前記表面層を挟んで互いに独立に設けられた
第2導電型のソース領域及びドレイン領域とを備え、前
記ソース領域は、前記表面層に接している第1の層及び
該第1の層を挟んで前記表面層の反対側に前記第1の層
に続いて設けられ該第1の層よりも深い第2の層を有
し、前記ドレイン領域は、前記表面層に接している第3
の層及び該第3の層を挟んで前記表面層の反対側に前記
第3の層に続いて設けられ該第3の層よりも深い第4の
層を有することを特徴とする。
【0025】第6の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第5の発明の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタにおいて、前記ソース領域の前記第1の層の端
部が、前記ゲート電極の第1の端部と揃うように形成さ
れ、前記ドレイン領域の前記第3の層の端部が、前記第
1の端部と対向する前記ゲート電極の第2の端部と揃う
ように形成されていることを特徴とする。
【0026】第7の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第5または第6の発明の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタにおいて、前記第1の層及び前記第
3の層並びに前記第2の層が前記第1の半導体領域と接
する領域及び前記第4の層が前記第1の半導体領域と接
する領域の不純物濃度は、ほぼ同一で、1019〜1020
atm/cm3の範囲にあることを特徴とする。
【0027】第8の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタは、第5、第6または第7の発明の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極
は、第1導電型にドープされた導体で形成されているこ
とを特徴とする。
【0028】第9の発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタの製造方法は、第1導電型の不純物がドープ
された第1導電型の第1の半導体領域を準備する工程
と、前記第1の半導体領域の表面に絶縁膜を形成する絶
縁膜形成工程と、前記絶縁膜上にゲート電極を形成する
ゲート電極形成工程と、前記ゲート電極をマスクとして
前記絶縁膜を介して前記第1の半導体領域の前記表面に
対して斜めから第2導電型の不純物を注入することによ
って、前記第1の半導体領域の前記ゲート電極の片側の
領域及び前記片側の領域に続く前記ゲート電極の下の領
域の一部を含む第2の半導体領域と、前記第1の半導体
領域の前記ゲート電極を挟んで前記片側と対向する反対
側の領域及び前記反対側の領域に続く前記ゲート電極の
下の領域の一部を含む第3の半導体領域との第1導電型
の不純物濃度を、前記第1の半導体領域の不純物濃度よ
り薄くするための第1の不純物注入工程と、前記ゲート
電極をマスクとして前記絶縁膜を介して前記第1の半導
体領域の前記表面に対してほぼ垂直に前記第1の不純物
注入工程よりも浅く第2導電型の不純物を注入すること
によって、前記第2の半導体領域に囲まれたソース領域
と、前記第3の半導体領域に囲まれたドレイン領域とを
形成する第2の不純物注入工程とを備えて構成される。
【0029】第10発明に係る絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタの製造方法は、第1導電型の不純物がドープ
された第1導電型の第1の半導体領域を形成する工程
と、前記第1の半導体領域の表面に第2導電型の不純物
を拡散することによって、第2導電型の表面層を形成す
る表面層形成工程と、前記第1の半導体領域の前記表面
上に第1の絶縁膜を形成する第1の絶縁膜形成工程と、
前記第1の絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極
形成工程と、前記ゲート電極及び前記第1の絶縁膜上に
第2の絶縁膜を形成する第2の絶縁膜形成工程と、前記
ゲート電極をマスクとして前記第1の絶縁膜と前記第2
の絶縁膜とを介して前記ゲート電極を挟んで前記ゲート
電極の両側に、それぞれソース領域及びドレイン領域の
一部を構成する互いに独立した第2導電型の第1及び第
2の層を形成する第1のソース・ドレイン形成工程と、
前記第2の絶縁膜上に前記第2の絶縁膜と同じ材質の第
3の絶縁膜を形成する第3の絶縁膜形成工程と、少なく
とも前記第2の絶縁膜及び前記第3の絶縁膜を同時にエ
ッチングすることによって、前記ゲート電極の側面にサ
イドウォールを形成するサイドウォール形成工程と、前
記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして前
記ゲート電極及び前記サイドウォールを挟んで前記ゲー
ト電極及び前記サイドウォールの両側に、それぞれ前記
ソース領域及びドレイン領域の残りの部分を構成する互
いに独立し前記第1の層及び前記第2の層よりも深い第
3の層及び第4の層を形成する第2のソース・ドレイン
形成工程とを備えて構成される。
【0030】
【作用】第1の発明におけるソース領域及びドレイン領
域の周囲に形成された第2及び第3の半導体領域は、第
1の半導体領域よりも不純物濃度が薄いため、電界強度
を弱める働きがある。そのため、絶縁ゲート型電界効果
トランジスタでのホットキャリアの発生を抑制できる。
また、第2及び第3の半導体領域を介して、ソース領域
及びドレイン領域と第1の半導体領域とが接しているの
で、接合リーク電流及び接合容量を低減することができ
る。
【0031】第2の発明におけるソース領域及びドレイ
ン領域は、ゲート電極の第1及び第2の端部の下の第1
の半導体領域まで存在するように設けることによって、
第2及び第3の半導体領域がある場合でもチャネル領域
とソース領域及びドレイン領域が適切に接するように形
成することができる。
【0032】第3の発明における第1の半導体領域の不
純物濃度を、従来の第1の半導体領域の不純物濃度(1
17〜1018atm/cm3)よりも濃い1018〜10
19atm/cm3の範囲に、第2の半導体領域及び第3
の半導体領域の不純物濃度を、従来の第1の半導体領域
の不純物濃度より薄い1016〜1017atm/cm3
範囲に設定することで、チャネル領域の中の第1の半導
体領域において、チャネル中央部の不純物濃度が従来よ
りも濃いため、パンチスルー耐性を向上するとともに、
第2及び第3の半導体領域によって、ホットキャリアの
発生を抑制できる。
【0033】第4の発明におけるゲート電極は、第2導
電型にドープするため仕事関数を所望の値に設定して、
例えば閾値電圧を変えるなど、用途に応じた適当なトラ
ンジスタの特性を得ることができる。
【0034】第5の発明におけるソース領域及びドレイ
ン領域は、表面層と比較的浅い第1の層及び第3の層で
接しているため、パンチスルー耐性を向上させることに
よって電流駆動能力を上げることができる。
【0035】第6の発明におけるソース領域の第1の層
及びドレイン領域の第3の層は、ゲート電極の第1及び
第2の端部の下の第1の半導体領域まで存在するように
設けることによって、第1の層及び第3の層が浅い場合
でもチャネル領域とソース領域及びドレイン領域が適切
に接するように形成することができる。
【0036】第7の発明における第1の層及び第3の層
並びに第2の層が第1の半導体領域と接する領域及び第
4の層が第1の半導体領域と接する領域の不純物濃度
は、ほぼ同一で、1019〜1020atm/cm3の範囲
にあることにより、接合リーク電流の増加を抑制するこ
とができる。
【0037】第8の発明におけるゲート電極は、第1導
電型にドープするため仕事関数を所望の値に設定して、
例えば閾値電圧を変えるなど、用途に応じた適当なトラ
ンジスタの特性を得ることができる。
【0038】第9の発明における第1の不純物注入工程
は、ソース領域及びドレイン領域の周囲に第2導電型の
不純物を注入することで、ソース領域及びドレイン領域
の周囲だけ第1導電型の不純物濃度を薄くする。
【0039】第10の発明における第1のソース・ドレ
イン形成工程によって、ソース領域及びドレイン領域を
構成する、表面層に接する比較的浅い第1及び第2の層
を形成する。そして、第2のソース・ドレイン形成工程
によって、それぞれ第1及び第2の層に続く比較的深い
第3及び第4の層を形成する。
【0040】
【実施例】
実施例1.以下この発明の第1実施例による絶縁ゲート
型電界効果トランジスタについて図1に基づいて説明す
る。図1はこの発明の第1実施例による絶縁ゲート型電
界効果トランジスタで構成されたN+シングルゲートC
MOS回路の構造を示す部分断面図である。図1におい
て、1はP型シリコンからなる半導体基板、2cは半導
体基板1上に形成され半導体基板1の不純物濃度よりも
濃い1018〜1019atm/cm3程度の不純物濃度を
有するPウェル、2bは半導体基板1上にPウェル2a
と隣り合わせになるように形成された1017〜1018
tm/cm3程度の不純物濃度を有するNウェル、3は
半導体基板1の主面にLOCOS法により選択的に形成
された素子分離領域(フィールド酸化膜)、4a,4b
はPウェル2aとNウェル2bの主面上にそれぞれ形成
されたゲート絶縁膜、5a,5bはゲート絶縁膜4a,
4b上にそれぞれ形成されN型不純物がドープされたポ
リシリコンなどの導電材よりN+型のゲート電極、7
a,7bはそれぞれゲート電極5a,5bの側面に形成
されたサイドウォール、8a,8bはゲート電極5aの
端部と素子分離領域3との間の領域にゲート電極5aを
挟んで形成され1019〜1020atm/cm3程度の不
純物濃度を有する単一のN+層からなるソース領域及び
ドレイン領域、8e,8fはゲート電極5bの端部と素
子分離領域3との間の領域にゲート電極5bを挟んで2
重拡散で形成され1019〜1020atm/cm3程度の
不純物濃度を有しゲート電極5bの端部の付近に比較的
浅い領域13を持つP+層からなるソース領域及びドレ
イン領域、9はNチャネル及びPチャネルMOSトラン
ジスタを配線等から絶縁するとともに保護するために半
導体基板1上に形成された層間絶縁膜、10はNチャネ
ル及びPチャネルトランジスタの電極と配線とを接続す
るためのコンタクトホール、11はアルミニウムやタン
グステンなどで形成されコンタクトホール10を介して
ソース領域8a,8e及びドレイン領域8b,8f等に
接続される金属配線を含む導電層、12はゲート絶縁膜
4bの下の半導体基板1の表面にソース領域8eとドレ
イン領域8fに挟まれるように形成された表面層として
の埋め込みチャネル層、15a,15bはソース領域8
a及びドレイン領域8bを取り囲むようにゲート電極5
aの下の領域まで延びるように形成されPウェル2cの
不純物濃度よりも低い1016〜1017atm/cm3
度の不純物濃度を有するP-領域である。
【0041】単一のN+拡散層からなるソース領域8a
及びドレイン領域8bの抵抗値を、ソース領域8aとド
レイン領域8bとの間のチャネル領域にN-層6a,6
bが設けられている図39に示したLDD構造を有する
トランジスタと比較する。図39に示したトランジスタ
は、N-拡散層に起因するシート抵抗を有している。そ
のため、図1に示す表面チャネルのNチャネルMOSト
ランジスタは、シート抵抗分だけLDD構造のトランジ
スタより低抵抗となり、その結果、図1のトランジスタ
は、電流駆動能力が従来に比べて向上する。
【0042】しかし、図1に示したNチャネルMOSト
ランジスタのドレイン領域8bは、N-拡散層に起因す
るドレイン端での電界緩和効果を有していない。図1に
示したNチャネルMOSトランジスタにおいては、これ
を補償するため、ソース領域8a及びドレイン領域8b
をそれぞれ取り囲むように形成されたP-拡散層からな
る領域15a,15bが設けられている。図1に示した
NチャネルMOSトランジスタは、P-領域15bによ
って、ドレイン領域8bのチャネル領域側にある端部の
電界を緩和することができ、ホットエレクトロンの発生
を抑制することができる。
【0043】また、一般に、絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタは、微細化、高集積化するに伴い、ウェルの不
純物濃度を高くしていかなければならない。Pウェル2
cの不純物濃度を高くしても、N+層であるソース領域
8a及びドレイン領域8bをそれぞれ取り囲むようにP
-領域15a,15bが形成されているので、ソース領
域8a及びドレイン領域8bとP-領域15a,15b
とで形成されるPN接合では、接合界面近傍の不純物濃
度の濃度差が小さくなり、接合リーク電流及び接合容量
を低減できる。
【0044】さらに、図1に示したN+層であるソース
領域8a及びドレイン領域8bを取り囲むようにP-
域15a,15b(1016〜1017atm/cm3程度
の不純物濃度を有する。)が形成されているので、ソー
ス領域8a及びドレイン領域8b近傍から空乏層が伸び
やすくなり、パンチスルー耐性の劣化が心配される。し
かしながら、図1に示したNチャネルMOSトランジス
タのチャネル中央部のPウェル2cの不純物濃度(10
18〜1019atm/cm3程度の不純物濃度を有す
る。)が従来(1017〜1018atm/cm3程度の不
純物濃度を有する。)のよりも濃いため、図1に示した
トランジスタはチャネル中央部でパンチスルーを抑制す
ることができる。
【0045】また、ゲート電極に仕事関数の高いN型不
純物がドープされたポリシリコンを用いることによっ
て、トランジスタの閾値電圧を変えることができ、トラ
ンジスタのようとが広がる。N型不純物がドープされた
ポリシリコンのほかに、MoSi2等を用いてもよく、
P型不純物がドープされたポリシリコンを用いてもよ
い。これはNチャネル及びPチャネルトランジスタ並び
に埋め込みチャネル及び表面チャネルのいずにも適用で
きる。
【0046】また、ゲート電極5a,5bの端部の直下
にソース領域8a及びドレイン領域8bの端を合わせる
かゲート電極5a,5bの下には入り込むようにするこ
とによってオン抵抗を低く抑えることができるなどP-
領域15a,15bを有する場合に良好な特性を得るこ
とができる。
【0047】図1に示したPチャネルMOSトランジス
タは、二重拡散によるP+層からなるソース領域8e及
びドレイン領域8fにおいては、比較的浅いP+領域1
3によりパンチスルー耐性向上が図られる。また、この
PチャネルMOSトランジスタは、ソース領域8e及び
ドレイン領域8fの領域13以外の深い領域において、
浅い領域13の拡散層抵抗の増加を拡散層抵抗低減効果
によって補償することで、総じて電流駆動能力の劣化を
抑制することができる。これは、換言すれば、図1に示
したPチャネルMOSトランジスタにおいて、パンチス
ルー耐性を従来と同程度に揃えれば、電流駆動能力を向
上させることができるということである。
【0048】次に、以上のように構成された第1実施例
によるシングルゲートCMOS回路の製造方法について
図2から図16に基づき説明する。図2から図16はこ
の発明の第1実施例による絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタの製造工程を示す部分断面図である。
【0049】まず、P型シリコンからなる半導体基板を
準備する。そして、図2に示すように、P型シリコンか
らなる半導体基板1の主面にLOCOS法により選択的
に素子分離領域3を形成する。続いて、写真製版により
NチャネルMOSトランジスタが形成される領域上に図
3に示すレジスト17を形成し、その後このレジスト1
7をマスクとしてリンイオンなどのN型イオンをPチャ
ネルMOSトランジスタが形成される領域に注入するこ
とによって半導体基板1にNウェル2bを形成する。さ
らに、図3に示すように、ボロンやBF2イオンなどの
P型イオンをPチャネルMOSトランジスタが形成され
るNウェル2bの表面に注入し埋め込みチャネル層とな
るP層18を形成する。なお、図3に示した矢印19は
P層18を形成するために打ち込むイオンの軌跡を示し
ている。
【0050】続いて、レジスト17を除去し、写真製版
によりPチャネルMOSトランジスタが形成されるNウ
ェル2b上に図4に示すレジスト20を形成する。この
レジスト20をマスクとして、図4に示すように、ボロ
ンイオンなどのP型イオンをNチャネルMOSトランジ
スタが形成される領域に注入することによって半導体基
板1よりも不純物濃度の高いPウェル2cを形成する。
なお、図4に示し矢印21はPウェル2cを形成するた
めに打ち込まれるイオンの軌跡である。
【0051】続いて、レジスト20を除去し、半導体基
板1の主面上に図5に示すゲート絶縁膜となる酸化膜2
2を熱酸化法などにより形成する。酸化膜22上にMO
Sトランジスタのゲート電極となる電極層23をCVD
法などにより堆積する。電極層23は、N型不純物イオ
ンがドープされたポリシリコンなどの導電材料からな
る。そして、図5に示すように、この電極層23上に写
真製版によりレジスト24を形成する。レジスト24を
マスクとして電極層23を異方性エッチングする。図6
に示すように、ゲート電極5a、5bを形成した後、レ
ジスト24を除去する。そして、図7に示すように、C
VD法などにより酸化膜25を半導体基板1の主面の全
面に堆積する。
【0052】続いて、図8に示すように、写真製版によ
りPチャネルトランジスタが形成されるNウェル2b上
にレジスト26を形成する。このレジスト26及びゲー
ト電極5aをマスクにしてリンや砒素などのN型のイオ
ンを斜め注入して、Pウェル2cの不純物濃度よりも不
純物濃度の低いP-領域15a,15bをゲート電極5
aの下の領域まで入り込むようにゲート電極5aの両側
に形成する。図8において、矢印27はP-領域15
a,15bを形成するために打ち込まれるイオンの軌跡
を示している。さらに、図9に示すように、レジスト2
6及びゲート電極5aをマスクにして高ドーズのリンや
砒素などのN型のイオンを注入して、NチャネルMOS
トランジスタのN+ソース領域8a及びドレイン領域8
bを形成する。図9において、矢印28はソース領域8
a及びドレイン領域8bを形成するために打ち込まれる
リンや砒素などのイオンの軌跡を示している。そして、
図10に示すように、写真製版によりNチャネルトラン
ジスタが形成されるPウェル2b上にレジスト29を形
成する。このレジスト29及びゲート電極5bをマスク
にして高ドーズのボロンやBF2などのP型のイオンを
低エネルギーで注入して、PチャネルMOSトランジス
タの浅いP+ソース領域及びドレイン領域になるP+層3
0a,30bを形成する。図10において、矢印31は
+領域30a,30bを形成するために打ち込まれる
P型イオンの軌跡を示している。
【0053】レジスト29を除去した後、図11に示す
ように、CVD法などにより酸化膜32を半導体基板1
の全面に堆積する。このとき、例えば、半導体基板1及
びゲート電極5a,5bを熱酸化して形成することもで
きる。そして、図12に示すように、酸化膜22,2
5,32を同時にエッチバックすることによりゲート電
極5a,5bの側面にサイドウォール7a,7bを形成
する。そして、写真製版によりNチャネルトランジスタ
が形成されるPウェル2c上にレジスト33を形成す
る。図12に示すように、このレジスト33、ゲート電
極5b及びサイドウォール7bをマスクにして高ドーズ
のボロンやBF2などのP型のイオンを高エネルギーで
注入して、PチャネルMOSトランジスタのP+ソース
領域8e及びドレイン8fの深い部分を形成する。図1
3において矢印34はソース領域8e及びドレイン領域
8fの深い部分を形成するために注入されるP型イオン
の軌跡を示している。
【0054】レジスト33を除去した後、図14に示す
ように、半導体基板1の全面に単層あるいは多層の絶縁
膜35をCVD法などに堆積する。次に、この絶縁膜3
5上にソース領域8a,8e及びドレイン領域8b,8
f等コンタクトをとる必要のある領域の上の部分を除い
て写真製版によりレジストを形成する。そして、このレ
ジストをマスクとして絶縁膜35を異方性エッチィング
し、図15に示すように、コンタクトホール10を開口
して層間絶縁膜9を形成する。さらに、図16に示すよ
うに、アルミニウムやタングステンなどの金属配線から
なる導電層をスパッタ法やCVD法などによって半導体
基板1の全面に堆積し、写真製版により所定の配線パタ
ーに対応してレジストを形成する。このレジストをマス
クとしてアルミニウムやタングステンなどの金属配線か
らなる導電層を異方性エッチィングすることにより、コ
ンタクトホール10を通してソース領域8a及びドレイ
ン領域8b並びにソース領域8eの深い部分及びドレイ
ン領域8fの深い部分に接続される金属配線11が形成
される。
【0055】実施例2.次に、この発明の第2実施例に
よる絶縁ゲート型電界効果トランジスタについて図17
に基づいて説明する。図17はこの発明の第2実施例に
よる絶縁ゲート型トランジスタで構成されたデュアルゲ
ートCMOS回路の構成を示す部分断面図である。図1
7において、1はP型シリコンからなる半導体基板、2
cは半導体基板1上に形成され半導体基板1の不純物濃
度よりも濃い1018〜1019atm/cm3程度の不純
物濃度を有するPウェル、2dは半導体基板1上に形成
され半導体基板1の不純物濃度よりも濃い1018〜10
19atm/cm3程度の不純物濃度を有するNウェル、
3は半導体基板1の主面にLOCOS法により選択的に
形成された素子分離酸化膜、4a,4cはそれぞれトラ
ンジスタ形成領域であるNウェル2c及びPウェル2d
の表面に熱酸化法などによって形成されたゲート酸化
膜、5aはN型不純物をドープされたポリシリコンなど
の導電材により形成されたN+ゲート電極、5cはP型
不純物をドープされたポリシリコンなどの導電材により
形成されたP+ゲート電極、7a,7cはそれぞれゲー
ト電極5a,5cの側面に形成されたサイドウォール、
8a,8bはそれぞれゲート電極5aの端部と素子分離
領域3との間の領域にゲート電極5aを挟んで形成され
1019〜1020atm/cm3程度の不純物濃度を有す
る単一のN+層からなるソース領域及びドレイン領域、
8g,8hはそれぞれゲート電極5cの端部と素子分離
領域3との間の領域にゲート電極5cを挟んで形成され
1019〜1020atm/cm3程度の不純物濃度を有す
る単一のP+層からなるソース領域及びドレイン領域、
9はNチャネル及びPチャネルMOSトランジスタを配
線等から絶縁するとともに保護するために半導体基板1
上に形成された層間絶縁膜、10はNチャネル及びPチ
ャネルトランジスタの電極と配線とを接続するためのコ
ンタクトホール、11はアルミニウムやタングステンな
どで形成されコンタクトホール10を介してソース領域
8a,8e及びドレイン領域8b,8f等に接続される
金属配線を含む導電層、15a,15bはソース領域8
a及びドレイン領域8bを取り囲むようにゲート電極5
aの下の領域まで延びるように形成されPウェル2cの
不純物濃度よりも低い1016〜1017atm/cm3
度の不純物濃度を有するP-領域、15c,15dはソ
ース領域8g及びドレイン領域8hを取り囲むようにゲ
ート電極5cの下の領域まで延びるように形成されNウ
ェル2dの不純物濃度よりも低い1016〜1017atm
/cm3程度の不純物濃度を有するN-領域である。
【0056】次に、この第2実施例によるデュアルゲー
トCMOS回路の製造方法について、図2及び図18乃
至図34に基づき説明する。まず、P型シリコンからな
る半導体基板1を準備する。そして、図2に示すように
LOCOS法により半導体基板1の主面に選択的に素子
分離領域3を形成する。続いて、写真製版によりNチャ
ネルMOSトランジスタが形成される領域上に図18に
示すレジスト40を形成する。図18に示すように、こ
のレジスト40をマスクとしてリンイオンなどのN型イ
オンをPチャネルMOSトランジスタが形成される領域
に注入することによって半導体基板1にNウェル2dを
形成する。図18において矢印41は注入されるイオン
の軌跡を示している。そして、レジスト40を除去した
後、写真製版によりPチャネルMOSトランジスタが形
成される領域上にレジスト42を形成する。図19に示
すように、このレジスト42をマスクとしてボロンイオ
ンなどのP型イオンをNチャネルMOSトランジスタが
形成される領域に注入することによって半導体基板1よ
りも不純物濃度の高いPウェル2cを形成する。図19
において矢印43は注入されるボロンイオンなどのP型
イオンの軌跡を示している。
【0057】続いて、レジスト42を除去した後、図2
0に示すゲート絶縁膜となる酸化膜44を熱酸化法など
により形成する。図20に示すように、酸化膜44上に
MOSトランジスタのゲート電極となる不純物イオンが
ドープされていないポリシリコンなどの導電材料からな
る電極層45をCVD法などにより堆積する。そして、
図21に示すように、写真製版によりPチャネルMOS
トランジスタが形成されるNウェル2d上の電極層45
の上にレジスト46を形成し、このレジスト46をマス
クとしてリンや砒素イオンなどのN型イオンをNチャネ
ルMOSトランジスタが形成される領域の電極層45に
注入することにより、NチャネルMOSトランジスタが
形成されるPウェル2c上の電極層45の導電性のみを
+型にする。
【0058】レジスト46を除去した後、図21の工程
と同様に、写真製版によりNチャネルMOSトランジス
タが形成されるPウェル2c上の電極層45上にレジス
ト47を形成し、このレジスト47をマスクとしてボロ
ンイオンなどのP型イオンをPチャネルMOSトランジ
スタが形成される領域の電極層45に注入することによ
り、PチャネルMOSトランジスタが形成されるNウェ
ル2d上の電極層45の導電性のみをP+型にする。
【0059】レジスト47を除去した後、図23に示す
ように、Pウェル2c及びNウェル2d上の電極層45
上に写真製版によりそれぞれレジスト48を形成する。
続いて、レジスト48をマスクとして電極層45を異方
性エッチィングする。図24に示すように、異方性エッ
チング後にレジスト48を除去して、N+型の導電性を
有するゲート電極5a、及びP+型の導電性を有するゲ
ート電極5cを形成する。続いて、図25に示すよう
に、CVD法などにより酸化膜49を半導体基板1の全
面に堆積する。
【0060】写真製版により、Pチャネルトランジスタ
が形成されるNウェル上に、図26に示すレジスト50
を形成する。図26に示すように、このレジスト50及
びゲート電極5aをマスクにしてリンや砒素などのN型
のイオンを斜め注入し、Pウェル2cの不純物濃度より
も不純物濃度が低いP-領域15a,15bを形成す
る。P-領域15a,15bはゲート電極5aを挟んで
独立に形成され、P-領域15a,15bはゲート電極
5aの下の領域まで侵入している。矢印51は斜めに注
入されるN型のイオンの軌跡を示している。さらに、図
27に示すように、レジスト50をマスクにして高ドー
ズのリンや砒素などのN型のイオンを浅く注入して、N
チャネルMOSトランジスタのN+ソース領域8a及び
ドレイン8bを形成する。続いて、レジスト50を除去
して、写真製版によりNチャネルトランジスタが形成さ
れるPウェル2cの上の領域にレジスト53を形成す
る。このレジスト53をマスクにして、図28に示すよ
うに、ボロンやBF2などのP型のイオンを斜め注入し
て、Nウェル2dの不純物濃度よりも不純物濃度が低い
-領域15c,15dを形成する。N-領域15c,1
5dはゲート電極5cを挟んで独立に形成され、N-
域15c,15dはゲート電極5cの下の領域まで侵入
している。矢印54は斜めに注入されるP型のイオンの
軌跡を示している。
【0061】図29に示すように、CVD法などにより
酸化膜55を全面に堆積する。図30に示すように、酸
化膜44,49,55を同時にエッチバックすることに
よりサイドウォール7a,7c及びゲート絶縁膜4a,
4cを形成する。続いて、写真製版によりNチャネルト
ランジスタが形成される領域に図31に示すレジスト5
6を形成する。図31に示すように、このレジスト56
及びゲート絶縁膜5cをマスクにして高ドーズのボロン
やBF2などのP型のイオンを高エネルギーで注入し
て、PチャネルMOSトランジスタのP+ソース領域8
g及びドレイン領域8hを形成する。図において、矢印
57はソース領域8g及びドレイン領域8hを形成する
ために注入するイオンの軌跡を示している。
【0062】レジスト56を除去した後、図32に示す
ように、半導体基板1の全面に単層あるいは多層の絶縁
膜58をCVD法などにより堆積する。次に、配線と接
続するソース領域8a,8g及びドレイン領域8b,8
hの上を除く絶縁膜58上の所定の部分に写真製版によ
りレジストを形成する。そして、このレジストをマスク
として絶縁膜58を異方性エッチィングし、図33に示
すように、コンタクトホール10を形成する。さらに、
アルミニウムやタングステンなどの金属配線からなる導
電層をスパッタ法やCVD法などによって全面に堆積す
る。図34に示すように、写真製版によりレジストを形
成し、このレジストをマスクとしてアルミニウムやタン
グステンなどの金属配線からなる導電層を異方性エッチ
ィングすることにより、コンタクトホール10を介して
Nチャネル及びPチャネルMOSトランジスタのソース
及びドレインに接続されるアルミニウムやタングステン
などの金属配線11が形成される。
【0063】絶縁膜49を薄くしておくことにより、ソ
ース及びドレイン並びにそれらソースやドレインの周り
のP-層15a,15b及びN-層15c,15dの形成
のためのイオンの注入を容易にする。
【0064】実施例3.次に、この発明の第3実施例に
よるデュアルゲートCMOS回路の製造方法について、
図35乃至図38に基づき説明する。
【0065】第2実施例のデュアルゲートCMOS回路
の形成における図24までの工程と同様の工程を経て、
Pウェル2c及びNウェル2dの表面に形成された酸化
膜44上にゲート電極5a,5c形成する(図24参
照)。
【0066】写真製版によりPチャネルトランジスタが
形成されるNウェル2d上にレジスト60を形成する。
図35に示すように、このレジスト60及びゲート電極
5aをマスクにしてリンや砒素などのN型のイオンを斜
め注入して、Pウェルの不純物濃度よりも不純物濃度の
低いP-領域15a,15bを形成する。図35におけ
る矢印61はイオンの軌跡を示している。
【0067】図36に示すように、レジスト60及びゲ
ート電極5aをマスクにしてリンや砒素などのN型のイ
オンをドーズ量が多くなるように注入して、Nチャネル
MOSトランジスタのN+ソース領域8a及びドレイン
8bを形成する。図35において矢印62は注入される
イオンの軌跡を示している。そして、レジスト60を除
去して、写真製版によりNチャネルトランジスタが形成
されるPウェル2c上に図37に示すレジスト63を形
成する。図37に示すように、このレジスト63をマス
クにしてボロンやBF2などのP型のイオンを斜め注入
して、Nウェルの不純物濃度よりも不純物濃度の低いN
-領域15a,15bを形成する。続いて、図38に示
すように、熱酸化法により、N+型導電性を有するゲー
ト電極5a、P+型導電性を有するゲート電極5c及び
半導体基板1が露出した活性領域全面に、酸化膜65を
形成する。
【0068】第2実施例の図29に示した酸化膜49の
上に酸化膜55を堆積したように、CVD法などにより
酸化膜65の上に酸化膜を全面に堆積し、図30から図
34と同様の工程を経て、図17に示したようなデュア
ルゲートCMOS回路を形成する。
【0069】上記各実施例では、プレーナ型の絶縁ゲー
トが電界効果トランジスタについて説明したが、他の形
状のトランジスタであってもよく、ソース及びドレイン
の周囲のウェルの不純物濃度を薄くすることによって上
記実施例と同様の効果を奏する。
【0070】
【発明の効果】請求項1記載の発明の絶縁ゲート型電界
効果トランジスタによれば、第1の半導体領域に、チャ
ネル領域を挟んで互いに独立に設けられた第2導電型の
ソース領域及びドレイン領域を取り囲むように、かつ第
1の半導体領域よりも不純物濃度が薄くなるように形成
された第1導電型の第2及び第3の半導体領域を備えて
構成されているので、動作時のソース領域及びドレイン
領域とチャネル領域との界面付近の電界を緩和すること
ができ、ホットキャリアの発生の抑制並びに接合リーク
電流及び接合容量の低減を行うことによって、微細化や
高集積化が容易な絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
得ることができるという効果がある。
【0071】請求項2記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタによれば、ソース領域及びドレイン領域
の端部は、それぞれゲート電極の第1及び第2の端部と
揃うように形成され、チャネル領域と適切に接するの
で、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのオン抵抗を低
くすることができるなどトランジスタの特性を良好にす
ることができるという効果がある。
【0072】請求項3記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタによれば、第1の半導体領域の不純物濃
度を、1018〜1019atm/cm3の範囲に、第2の
半導体領域及び第3の半導体領域の不純物濃度を、10
16〜1017atm/cm3の範囲になるように構成され
ているので、チャネル領域の中の第1の半導体領域にお
いて、パンチスルー耐性を向上するとともに、第2及び
第3の半導体領域によって、ホットキャリアの発生を抑
制でき、微細化及び集積化が容易な絶縁ゲート型電界効
果トランジスタが得られるという効果がある。
【0073】請求項4記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタによれば、第2導電型にドープされた導
体で形成されたゲート電極を備えて構成されているの
で、ゲート電極の仕事関数を所望の値に設定することが
でき、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの用途を広げ
ることができるという効果がある。
【0074】請求項5記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタによれば、ソース領域及びドレイン領域
が、それぞれ、チャネル領域として働く第2導電型の表
面層に接している第1の層及び表面層に接している第3
の層を備えて構成されているので、パンチスルー耐性を
向上させることによって電流駆動能力を上げることがで
き、信頼性を損なうことなく特性が向上した絶縁ゲート
型電界効果トランジスタを得ることができるという効果
がある。
【0075】請求項6記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタによれば、ソース領域の第1の層及びド
レイン領域の第3の層の端部は、それぞれゲート電極の
第1及び第2の端部と揃うように形成され、チャネル領
域と適切に接するので、絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタのオン抵抗を低くすることができるなど、トランジ
スタの特性を良好にすることができるという効果があ
る。
【0076】請求項7記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタによれば、接合リーク電流の増加を抑制
することができ、微細化、集積化が容易で、かつ良好な
特性の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを得ることが
できるという効果がある。
【0077】請求項8記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタによれば、第1導電型にドープされた導
体で形成されたゲート電極を備えて構成されているの
で、ゲート電極の仕事関数を所望の値に設定することが
でき、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの用途を拡大
することができるという効果がある。
【0078】請求項9記載の発明の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタの製造方法によれば、第1の不純物注入
工程において、ゲート電極をマスクとして少なくとも絶
縁膜を介して第1の半導体領域の表面に対して斜めから
第2導電型の不純物を注入することによって、第1の半
導体領域のゲート電極の片側の領域及び片側の領域に続
くゲート電極の下の領域の一部を含む第2の半導体領域
と、第1の半導体領域のゲート電極を挟んで片側と対向
する反対側の領域及び反対側の領域に続くゲート電極の
下の領域の一部を含む第3の半導体領域との第1導電型
の不純物濃度を、第1の半導体領域の不純物濃度より薄
くするように構成されているので、ソース領域及びドレ
イン領域の周囲だけ第1導電型の不純物濃度を薄くする
ことができ、ホットキャリアの発生の抑制並びに接合リ
ーク電流及び接合容量の低減を行うことができる絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタを容易に形成することがで
きるという効果がある。
【0079】請求項10記載の発明の絶縁ゲート型電界
効果トランジスタの製造方法によれば、ゲート電極をマ
スクとして第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とを介してゲー
ト電極を挟んでゲート電極の両側に、それぞれソース領
域及びドレイン領域の一部を構成する互いに独立した第
2導電型の第1及び第2の層を形成する第1のソース・
ドレイン形成工程と、ゲート電極及びサイドウォールを
マスクとしてゲート電極及びサイドウォールを挟んでゲ
ート電極及びサイドウォールの両側に、それぞれソース
領域及びドレイン領域の残りの部分を構成する互いに独
立し前記第1の層及び前記第2の層よりも深い第3の層
及び第4の層を形成する第2のソース・ドレイン形成工
程とを備えて構成されているので、信頼性を損なうこと
なく電流駆動能力など特性の向上した絶縁ゲート型電界
効果トランジスタを容易に形成することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例によるシングルゲート
CMOS回路が形成された素子の構造を示す部分断面図
である。
【図2】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の一工程を説明するための素子の部分断面図
である。
【図3】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断面
図である。
【図4】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断面
図である。
【図5】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断面
図である。
【図6】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断面
図である。
【図7】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断面
図である。
【図8】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断面
図である。
【図9】 図1に示したシングルゲートCMOS回路の
一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断面
図である。
【図10】 図1に示したシングルゲートCMOS回路
の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図11】 図1に示したシングルゲートCMOS回路
の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図12】 図1に示したシングルゲートCMOS回路
の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図13】 図1に示したシングルゲートCMOS回路
の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図14】 図1に示したシングルゲートCMOS回路
の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図15】 図1に示したシングルゲートCMOS回路
の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図16】 図1に示したシングルゲートCMOS回路
の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図17】 この発明の第2実施例によるデュアルゲー
トCMOS回路の構成を示す部分断面図である。
【図18】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の一工程を説明するための素子の部分断
面図である。
【図19】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図20】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図21】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図22】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図23】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図24】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図25】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図26】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図27】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図28】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図29】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図30】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図31】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図32】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図33】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図34】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の一製造方法の他の工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図35】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の他の製造方法の一工程を説明するための素子の部分
断面図である。
【図36】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の他の製造方法の他の工程を説明するための素子の部
分断面図である。
【図37】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の他の製造方法の他の工程を説明するための素子の部
分断面図である。
【図38】 図17に示したデュアルゲートCMOS回
路の他の製造方法の他の工程を説明するための素子の部
分断面図である。
【図39】 従来のLDD構造を有するNMOSトラン
ジスタの構造を示す断面図である。
【図40】 図39に示した従来のNMOSトランジス
タの一製造方法の一工程を示す断面図である。
【図41】 図39に示した従来のNMOSトランジス
タの一製造方法の他の工程を示す断面図である。
【図42】 図39に示した従来のNMOSトランジス
タの一製造方法の他の工程を示す断面図である。
【図43】 従来の埋め込みチャネル型のPMOSトラ
ンジスタの構造を示す断面図である。
【図44】 図43に示した従来のPMOSトランジス
タの一製造方法の一工程を示す断面図である。
【図45】 図43に示した従来のPMOSトランジス
タの一製造方法の他の工程を示す断面図である。
【図46】 図43に示した従来のPMOSトランジス
タの一製造方法の他の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、2b,2d Nウェル、2c Pウェ
ル、3 素子分離領域、4a〜4c ゲート酸化膜、5
a〜5c ゲート電極、7a〜7c サイドウォール、
8a,8e,8g ソース領域、8b,8f,8h ド
レイン領域、15a,15b P-領域、15e,15
d N-領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャネルが形成されるチャネル領域を有
    する第1導電型の第1の半導体領域と、 前記第1の半導体領域の前記チャネル領域上に形成され
    たゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記第1の半導体領域
    と絶縁されたゲート電極と、 前記第1の半導体領域に前記チャネル領域を挟んで互い
    に独立に設けられた第2導電型のソース領域及びドレイ
    ン領域と、 前記第1の半導体領域に前記ソース領域を取り囲むよう
    に、かつ前記第1の半導体領域よりも不純物濃度が薄く
    なるように形成された第1導電型の第2の半導体領域
    と、 前記第2の半導体領域と独立に設けられ、前記第1の半
    導体領域に前記ドレイン領域を取り囲むように、かつ前
    記第1の半導体領域よりも不純物濃度が薄くなるように
    形成された第1導電型の第3の半導体領域とを備える、
    絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記ソース領域の端部が、前記ゲート電
    極の第1の端部と揃うように形成され、 前記ドレイン領域の端部が、前記第1の端部と対向する
    前記ゲート電極の第2の端部と揃うように形成されてい
    ることを特徴とする、請求項1記載の絶縁ゲート型電界
    効果トランジスタ。
  3. 【請求項3】 前記第1の半導体領域の不純物濃度は、
    1018〜1019atm/cm3の範囲にあり、 前記第2の半導体領域及び前記第3の半導体領域の不純
    物濃度は、1016〜1017atm/cm3の範囲にある
    ことを特徴とする、請求項1または請求項2記載の絶縁
    ゲート型電界効果トランジスタ。
  4. 【請求項4】 前記ゲート電極は、第2導電型にドープ
    された導体で形成されていることを特徴とする、請求項
    1ないし請求項3のいずれか一項に記載された絶縁ゲー
    ト型電界効果トランジスタ。
  5. 【請求項5】 第1導電型の第1の半導体領域と、 前記第1の半導体領域の表面に設けられチャネル領域と
    して働く第2導電型の表面層と、 前記表面層上に設けられたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に設けられ、前記表面層から絶縁さ
    れたゲート電極と、 前記第1の半導体領域に前記表面層を挟んで互いに独立
    に設けられた第2導電型のソース領域及びドレイン領域
    とを備え、 前記ソース領域は、前記表面層に接している第1の層及
    び該第1の層を挟んで前記表面層の反対側に前記第1の
    層に続いて設けられ該第1の層よりも深い第2の層を有
    し、 前記ドレイン領域は、前記表面層に接している第3の層
    及び該第3の層を挟んで前記表面層の反対側に前記第3
    の層に続いて設けられ該第3の層よりも深い第4の層を
    有することを特徴とする、絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタ。
  6. 【請求項6】 前記ソース領域の前記第1の層の端部
    が、前記ゲート電極の第1の端部と揃うように形成さ
    れ、 前記ドレイン領域の前記第3の層の端部が、前記第1の
    端部と対向する前記ゲート電極の第2の端部と揃うよう
    に形成されていることを特徴とする、請求項5記載の絶
    縁ゲート型電界効果トランジスタ。
  7. 【請求項7】 前記第1の層及び前記第3の層並びに前
    記第2の層が前記第1の半導体領域と接する領域及び前
    記第4の層が前記第1の半導体領域と接する領域の不純
    物濃度は、ほぼ同一で、1019〜1020atm/cm3
    の範囲にあることを特徴とする、請求項5または請求項
    6記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
  8. 【請求項8】 前記ゲート電極は、第1導電型にドープ
    された導体で形成されていることを特徴とする、請求項
    5ないし請求項7のいずれか一項に記載された絶縁ゲー
    ト型電界効果トランジスタ。
  9. 【請求項9】 第1導電型の不純物がドープされた第1
    導電型の第1の半導体領域を準備する工程と、 前記第1の半導体領域の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜
    形成工程と、 前記絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極形成工
    程と、 前記ゲート電極をマスクとして前記絶縁膜を介して前記
    第1の半導体領域の前記表面に対して斜めから第2導電
    型の不純物を注入することによって、前記第1の半導体
    領域の前記ゲート電極の片側の領域及び前記片側の領域
    に続く前記ゲート電極の下の領域の一部を含む第2の半
    導体領域と、前記第1の半導体領域の前記ゲート電極を
    挟んで前記片側と対向する反対側の領域及び前記反対側
    の領域に続く前記ゲート電極の下の領域の一部を含む第
    3の半導体領域との第1導電型の不純物濃度を、前記第
    1の半導体領域の不純物濃度より薄くするための第1の
    不純物注入工程と、 前記ゲート電極をマスクとして前記絶縁膜を介して前記
    第1の半導体領域の前記表面に対してほぼ垂直に前記第
    1の不純物注入工程よりも浅く第2導電型の不純物を注
    入することによって、前記第2の半導体領域に囲まれた
    ソース領域と、前記第3の半導体領域に囲まれたドレイ
    ン領域とを形成する第2の不純物注入工程とを備える、
    絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法。
  10. 【請求項10】 第1導電型の不純物がドープされた第
    1導電型の第1の半導体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体領域の表面に第2導電型の不純物を拡
    散することによって、第2導電型の表面層を形成する表
    面層形成工程と、 前記第1の半導体領域の前記表面上に第1の絶縁膜を形
    成する第1の絶縁膜形成工程と、 前記第1の絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極
    形成工程と、 前記ゲート電極及び前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜
    を形成する第2の絶縁膜形成工程と、 前記ゲート電極をマスクとして前記第1の絶縁膜及び前
    記第2の絶縁膜を介して前記ゲート電極を挟んで前記ゲ
    ート電極の両側に、それぞれソース領域及びドレイン領
    域の一部を構成する互いに独立した第2導電型の第1及
    び第2の層を形成する第1のソース・ドレイン形成工程
    と、 前記第2の絶縁膜上に前記第2の絶縁膜と同じ材質の第
    3の絶縁膜を形成する第3の絶縁膜形成工程と、 少なくとも前記第2の絶縁膜及び前記第3の絶縁膜を同
    時にエッチングすることによって、前記ゲート電極の側
    面にサイドウォールを形成するサイドウォール形成工程
    と、 前記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして
    前記ゲート電極及び前記サイドウォールを挟んで前記ゲ
    ート電極及び前記サイドウォールの両側に、それぞれソ
    ース領域及びドレイン領域の残りの部分を構成する互い
    に独立し前記第1の層及び前記第2の層よりも深い第3
    の層及び第4の層を形成する第2のソース・ドレイン形
    成工程とを備える、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
    の製造方法。
JP7055991A 1995-03-15 1995-03-15 絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよびその製造方法 Pending JPH08250726A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012134284A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
CN112151598A (zh) * 2019-06-27 2020-12-29 株式会社电装 半导体装置

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JP2012134284A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
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