JPH08316464A - Mosトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Mosトランジスタおよびその製造方法

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JPH08316464A
JPH08316464A JP14417995A JP14417995A JPH08316464A JP H08316464 A JPH08316464 A JP H08316464A JP 14417995 A JP14417995 A JP 14417995A JP 14417995 A JP14417995 A JP 14417995A JP H08316464 A JPH08316464 A JP H08316464A
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JP
Japan
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impurity diffusion
region
diffusion region
drain
conductive layer
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JP14417995A
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English (en)
Inventor
Kazuto Ikemoto
和人 池本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 極めて簡易な構造によってホットキャリアの
問題を解消することができるMOSトランジスタおよび
その製造方法を提供する。 【構成】 ゲート電極としてのポリシリコン層13に隣
接したシリコン基体11の表面近傍に、高濃度のn++
純物拡散領域14(ドレイン)とn++不純物拡散領域1
5(ソース)とが形成されている。n++不純物拡散領域
14,15のうちシリコン基体11との境界近傍領域
は、比較的不純物濃度の低い領域(n+ 不純物拡散領域
18,19)となっており、その一部はポリシリコン層
13の下部にまで入り込んでいる。n++不純物拡散領域
14,15のうち、ポリシリコン層13の下のゲート酸
化膜12に接する一部領域には、酸化シリコンからなる
絶縁領域16,17が形成されている。これらの絶縁領
域16,17は、ほぼ、低濃度不純物領域であるn+
純物拡散領域18,19に達する深さを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板表面にゲート
酸化膜を介して形成されたゲート電極と、このゲート電
極の両側の半導体基板表面近傍に形成されたソース・ド
レインとしての不純物拡散層とを備えたMOS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、この種のMOSトランジスタは、
例えば図8に示すような構造を有していた。この図はN
MOS型のトランジスタの断面を表すもので、P型のシ
リコン基体11上の素子活性領域に、シリコン酸化膜で
あるゲート酸化膜12を介してゲート電極としてのポリ
シリコン(多結晶シリコン)層13が形成され、さらに
このポリシリコン層13に隣接して、シリコン基体11
の表面近傍に、ソースまたはドレイン領域としての高濃
度の不純物拡散領域(n++不純物拡散領域)14,15
が形成されている。
【0003】このようなMOSトランジスタでは、ドレ
イン近傍(n++不純物拡散領域14の左端領域)におい
て不純物の濃度変化が急峻であるため、ドレインバイア
スが高くなるに従って電界強度が強くなり、いわゆるホ
ットキャリアの問題が生じる。この問題を解決するた
め、一般に、いわゆるLDD (Lightly-Doped-Drain)構
造が採用されている。これは、図9に示すように、ドレ
イン領域(n++不純物拡散領域14)およびソース領域
(n++不純物拡散領域15)とゲート直下のチャネル領
域との境界部分に、ドレイン・ソース領域に比較して低
濃度の不純物拡散領域(n+ 不純物拡散領域14a,1
5a)を形成したものである。このような構造にするこ
とで、ドレインバイアスが高くなった場合のドレイン近
傍での電界強度を弱めてホットキャリアの発生を抑制す
ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなMOSトランジスタは、構造が複雑であり、LDD
構造の製造に多くの工程が必要である。また、特に素子
の微細化を図る上でも、このような複雑な構造は好まし
いものではなかった。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、極めて簡易な構造によってホットキ
ャリアの問題を解消することができ、素子の微細化・高
集積化の要求にも応えることができるMOSトランジス
タおよびその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るMOSトラ
ンジスタは、第1導電型の半導体基板と、この半導体基
板上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極とし
ての導電層と、前記半導体基板の表面近傍に前記導電層
に隣接して形成されたソースまたはドレインとしての第
2導電型の不純物拡散領域と、この不純物拡散領域のう
ち前記導電層に隣接する一部に、前記不純物拡散領域の
深さより浅く形成された絶縁領域とを備えている。この
絶縁領域は、ドレインとなる不純物拡散領域にのみ形成
するようにしてもよい。
【0007】請求項3記載のMOSトランジスタは、第
1導電型の半導体基板上に、ゲート酸化膜を介して、ゲ
ート電極としての導電層を形成する工程と、前記半導体
基板の表面近傍に、前記導電層に隣接して、ソースまた
はドレインとしての第2導電型の不純物拡散領域を形成
する工程と、前記不純物拡散領域の形成後、この不純物
拡散領域のうち前記導電層に隣接する一部に、前記不純
物拡散領域の深さより浅く絶縁領域を形成する工程とを
含んでいる。すなわち、本発明は不純物拡散領域の形成
後に絶縁領域を形成するものである。
【0008】請求項4記載のMOSトランジスタは、第
1導電型の半導体基板上に、ゲート酸化膜を介して、ゲ
ート電極としての導電層を形成する工程と、前記半導体
基板の表面近傍の前記導電層に隣接する一部に、所定の
深さの絶縁領域を形成する工程と、前記絶縁領域の形成
後、前記半導体基板の表面近傍に前記導電層に隣接し前
記絶縁領域を包含する領域に、ソースまたはドレインと
しての第2導電型の不純物拡散領域を、前記絶縁領域よ
り深く形成する工程とを含んでいる。すなわち、本発明
は絶縁領域の形成後に不純物拡散領域を形成するもので
ある。
【0009】
【作用】本発明に係るMOSトランジスタまたはその製
造方法では、不純物拡散領域のうち、ゲート電極に隣接
した一部に絶縁領域を不純物拡散領域より浅く形成する
ことにより、不純物拡散領域のうちの不純物濃度の低い
領域のみが残される。これにより、ドレイン領域のゲー
ト近傍における電界強度が強くなることが防止され、ホ
ットキャリアの発生が回避される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例に係るMOSトラ
ンジスタの要部の断面構成を表すものである。ここで
は、NMOSトランジスタを例にとって説明する。な
お、従来例(図8,図9)と同一構成要素には同一の符
号を付する。この図に示すように、P型のシリコン基体
11上の図示しない素子間分離膜によって区画された素
子活性領域には、シリコン酸化膜であるゲート酸化膜1
2が選択的に形成され、さらにこのゲート酸化膜12の
上にはゲート電極としてのポリシリコン層13が形成さ
れている。ポリシリコン層13に隣接したシリコン基体
11の表面近傍には、ドレイン領域としての高濃度のn
++不純物拡散領域14とソース領域としてのn++不純物
拡散領域15とが形成されている。n++不純物拡散領域
14,15のうちシリコン基体11との境界近傍領域
は、比較的不純物濃度の低い領域(n+不純物拡散領域
18,19)となっており、その一部はポリシリコン層
13の下部にまで入り込んでいる。n++不純物拡散領域
14のうち、ポリシリコン層13下のゲート酸化膜12
に接する一部領域には、酸化シリコンからなる絶縁領域
16が形成され、同様にn++不純物拡散領域15のう
ち、ポリシリコン層13下のゲート酸化膜12に接する
一部領域には、酸化シリコンからなる絶縁領域17が形
成されている。これらの絶縁領域16,17は、ほぼ、
低濃度不純物領域であるn+ 不純物拡散領域18,19
に達する深さを有している。
【0012】なお、図示はしないが、以上の各素子部は
シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜で覆われ、この層間
絶縁膜に設けられた開口によりn++不純物拡散領域1
4,15と配線層(図示せず)との間にコンタクトが形
成されるようになっている。
【0013】以上のような構成のMOSトランジスタで
は、オン状態においてキャリア(ここでは電子)は、図
2の矢印21で示す経路を流れる。すなわち、ソース領
域のうちの不純物濃度が低くなっているn+ 不純物拡散
領域19をPN接合面(n+不純物拡散領域19とシリ
コン基体11との境界面)に沿って流れ、ゲート(ポリ
シリコン層13)直下のチャネル領域を経て、さらにド
レイン領域のうちの不純物濃度が低くなっているn+
純物拡散領域18をPN接合面(n+ 不純物拡散領域1
8とシリコン基体11との境界面)に沿って流れる。結
局、キャリアは不純物濃度の低い領域を長い路程で流れ
ることとなる。また、ゲートに隣接した領域に形成され
た絶縁領域16,17は酸化シリコンで構成され、これ
はシリコンに比べて低い比誘電率を有している。これら
のことから、ドレイン領域のゲート近傍領域22(図
2)の電界は強くならず、ドレイン領域のゲート近傍に
おけるホットキャリアの発生が抑制される。
【0014】なお、本実施例では、ドレインおよびソー
ス領域の双方に絶縁領域16,17を形成するようにし
たが、図3に示すように、ドレイン領域(n++不純物拡
散領域14)にのみ絶縁領域16を形成するようにして
もよい。
【0015】次に、図4ないし図7を参照して、以上の
ような構成のNMOSトランジスタの製造方法を説明す
る。
【0016】まず、図4に示すように、P型のシリコン
基体11の素子活性領域表面にシリコン酸化膜であるゲ
ート絶縁膜12を形成したのち、CVD(Chemical Vap
or Deposition)法やスパッタリング法等によってポリシ
リコン層13を堆積させ、これらをパターニングしてN
MOSトランジスタのゲート電極を形成する。
【0017】次に、図5に示すように、ゲート電極と自
己整合的に、例えば砒素(AS )をイオンインプランテ
ーションにより打ち込み、ドレイン領域としてのn++
純物拡散領域14とソース領域としてのn++不純物拡散
領域15とを形成する。
【0018】次に、図6に示すように、ドレインおよび
ソース領域のゲートに接する一部領域に、エッチングに
より、n+ 不純物拡散領域18,19を残すように凹部
24,25を形成する。
【0019】次に、図7に示すように、CVD等により
凹部24,25を酸化シリコンで埋めて、絶縁領域1
6,17を形成する。
【0020】これ以降は通常のMOSプロセス工程を行
う。すなわち、図示しないシリコン酸化膜等の層間絶縁
膜を全面に形成し、この層間絶縁膜にドレイン・ソース
領域(n++不純物拡散領域14,15)に達する開口を
あけ、これをアルミニウムで埋めて図示しないアルミニ
ウム配線層とのコンタクトを形成し、さらにコンタクト
を安定化するためのシンタリング熱処理を行う。
【0021】なお、上記説明では、凹部24,25を酸
化シリコンで埋める工程と、その後の層間絶縁膜の形成
工程とを別工程として発明したが、これらを一時に行う
ようにしてもよい。
【0022】また、本実施例では、ドレイン・ソース領
域形成後に絶縁領域16,17を形成することとした
が、絶縁領域16,17を先に形成してからドレイン・
ソース領域を形成するようにしてもよい。
【0023】また、本実施例ではNMOSトランジスタ
について説明したが、PMOSトランジスタにも適用で
きるのはもちろんである。この場合には、シリコン基体
をn型とし、ソース・ドレイン領域をp++不純物拡散領
域とすればよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るMO
Sトランジスタおよびその製造方法によれば、ソース・
ドレイン領域としての不純物拡散領域のうち、ゲート電
極に隣接した一部に絶縁領域を不純物拡散領域より浅く
形成して、不純物拡散領域のうちの不純物濃度の低い領
域のみを残すようにしたので、ドレイン領域のゲート近
傍における電界強度が強くなることが防止され、ホット
キャリアの発生が回避される。すなわち、従来のLDD
構造のような複雑な構造でなく、極めて簡易な構造であ
るにもかかわらず、LDD構造が有する優れた特性を得
ることができる。このため、高集積化および微細化が容
易となる効果がある。また、LDD構造を作成する必要
がないため、LDDイオン注入工程を削減でき、このた
め製造に要する期間を短縮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】本発明の一実施例に係るMOSトランジスタの
構造を表す断面図である。
【図2】このMOSトランジスタの動作を説明するため
の断面図である。
【図3】本発明の他の実施例に係るMOSトランジスタ
の構造を表す断面図である。
【図4】図1のMOSトランジスタの製造方法を表す断
面図である。
【図5】図4に続く工程を説明するための断面図であ
る。
【図6】図5に続く工程を説明するための断面図であ
る。
【図7】図6に続く工程を説明するための断面図であ
る。
【図8】従来のMOSトランジスタの構造を表す断面図
である。
【図9】従来の他のMOSトランジスタの構造を表す断
面図である。
【符号の説明】
11 シリコン基体(シリコン基板) 12 ゲート酸化膜 13 ポリシリコン層(ゲート電極) 14 n++不純物拡散領域(ドレイン) 15 n++不純物拡散領域(ソース) 16,17 絶縁領域(酸化シリコン) 18,19 n+ 不純物拡散領域 24,25 凹部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 この半導体基板上にゲート酸化膜を介して形成されたゲ
    ート電極としての導電層と、 前記半導体基板の表面近傍に前記導電層に隣接して形成
    されたソースまたはドレインとしての第2導電型の不純
    物拡散領域と、 この不純物拡散領域のうち前記導電層に隣接する一部
    に、前記不純物拡散領域の深さより浅く形成された絶縁
    領域とを備えたことを特徴とするMOSトランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記絶縁領域は、ドレインとなる不純物
    拡散領域にのみ形成されていることを特徴とする請求項
    1記載のMOSトランジスタ。
  3. 【請求項3】 第1導電型の半導体基板上に、ゲート酸
    化膜を介して、ゲート電極としての導電層を形成する工
    程と、 前記半導体基板の表面近傍に、前記導電層に隣接して、
    ソースまたはドレインとしての第2導電型の不純物拡散
    領域を形成する工程と、 前記不純物拡散領域の形成後、この不純物拡散領域のう
    ち前記導電層に隣接する一部に、前記不純物拡散領域の
    深さより浅く絶縁領域を形成する工程とを含むことを特
    徴とするMOSトランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 第1導電型の半導体基板上に、ゲート酸
    化膜を介して、ゲート電極としての導電層を形成する工
    程と、 前記半導体基板の表面近傍の前記導電層に隣接する一部
    に、所定の深さの絶縁領域を形成する工程と、 前記絶縁領域の形成後、前記半導体基板の表面近傍に前
    記導電層に隣接し前記絶縁領域を包含する領域に、ソー
    スまたはドレインとしての第2導電型の不純物拡散領域
    を、前記絶縁領域より深く形成する工程とを含むことを
    特徴とするMOSトランジスタの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005150331A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005150331A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法

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