JPH1012870A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH1012870A
JPH1012870A JP15983496A JP15983496A JPH1012870A JP H1012870 A JPH1012870 A JP H1012870A JP 15983496 A JP15983496 A JP 15983496A JP 15983496 A JP15983496 A JP 15983496A JP H1012870 A JPH1012870 A JP H1012870A
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JP
Japan
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concentration layer
gate electrode
gate
type semiconductor
low
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Application number
JP15983496A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Kurimoto
一実 栗本
Toru Suyama
徹 須山
Takaaki Shimazaki
隆章 嶋崎
Akio Miyajima
明夫 宮島
Yoshiaki Kato
義明 加藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH1012870A publication Critical patent/JPH1012870A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To keep the suppression effect for channel field intensity in a micro MOS type transistor with conventional LDD(lightly doped drain) structure or LATID(large-angle-tilt implanted drain) structure and to increase drain saturation current. SOLUTION: A gate electrode 3 is formed on the main surface of a P type silicon substrate 1 with a gate insulation film 2 in between, and an N type lightly doped layer 4 is formed through large-angle-tilted ion implantation of arcenic in a manner that it may overlap both end parts of the gate electrode 3 sufficiently. Next, an N type first heavily doped layer 5 is formed through small-angle-tilt ion implantation of arcenic in a manner that it may be more shallow than the layer 4 and overlap both end parts of the electrode 3 slightly. Then, after a gate side-wall insulation film 6 is formed, a N type second heavily doped layer 7 constituting the main part of the source/drain area is formed through small-angle-tilted ion implantation of arcenic in a manner that it may be deeper than the layer 4 and may not overlap the electrode 3.

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、MIS型トランジスタ
等の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a MIS transistor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、素子の微細化による半導体装置の
高集積、高性能化の要求が高まっている。ところが、電
源電圧を一定にしてMOS型トランジスタを微細化して
いくと、ゲート長(チャネル長)の減少により短チャネ
ル効果やホットキャリア効果と呼ばれる不都合な現象が
起り、トランジスタ特性に重大な障害が生じることが知
られている。つまり、ゲート長の減少に応じてドレイン
端近傍のチャネル電界強度が増大する結果、しきい値電
圧が変動する。また、ドレイン端近傍のチャネル電界強
度の増大は、ホットキャリアを発生させる。ホットキャ
リアは、ドレイン端近傍においてゲート酸化膜にトラッ
プされる傾向にある。その結果、トランジスタのしきい
値電圧や相互コンダクタンスの変動が引き起される。
2. Description of the Related Art In recent years, demands for higher integration and higher performance of semiconductor devices by miniaturization of elements have been increasing. However, when a MOS transistor is miniaturized with a constant power supply voltage, an inconvenient phenomenon called a short channel effect or a hot carrier effect occurs due to a decrease in a gate length (channel length), and a serious obstacle occurs in transistor characteristics. It is known. That is, as the gate electric field intensity increases near the drain end in accordance with the decrease in the gate length, the threshold voltage fluctuates. Also, an increase in the channel electric field intensity near the drain end generates hot carriers. Hot carriers tend to be trapped in the gate oxide film near the drain end. As a result, variations in the threshold voltage and transconductance of the transistor are caused.

【0003】短チャネル効果やホットキャリア効果の軽
減対策の1つとして、LDD(Lightly Doped Drain )
構造が知られている。図6は、従来のLDD構造を有す
るNチャネル型MOSトランジスタを示す。図6によれ
ば、P型シリコン(Si)基板1の主面上にゲート絶縁
膜(酸化膜)2が形成され、かつ該ゲート絶縁膜2の上
にポリシリコンからなるゲート電極3が形成される。そ
して、ゲート電極3をマスクとした基板主面へのリン
(P)のイオン注入によって、ゲート絶縁膜2を介して
ゲート電極3の両端部にオーバーラップするように、ソ
ース・ドレイン領域の一部を構成するN型の低濃度層4
が形成される。次に、低温形成の絶縁膜(酸化膜)でウ
エハ全体を覆い、該絶縁膜に異方性ドライエッチングを
施すことにより、ゲート電極3の両側部において基板主
面上にゲート側壁絶縁膜(サイドウォールスペーサ)6
が形成される。そして、ゲート電極3とゲート側壁絶縁
膜6とをマスクとした基板主面へのヒ素(As)のイオ
ン注入によって、低濃度層4よりも深く、かつゲート電
極3とオーバーラップしないように、ソース・ドレイン
領域の主要部分を構成するN型の高濃度層7が形成され
る。つまり、図6のトランジスタのドレイン領域は、ゲ
ート絶縁膜2を介してゲート電極3の両端部にオーバー
ラップするように形成された低濃度層4と、ゲート電極
3とオーバーラップしないように形成された高濃度層7
とで形成された不純物濃度のなだらかな傾斜を有する。
したがって、ゲート長が減少してもドレイン端近傍のチ
ャネル電界強度が緩和される結果、上記短チャネル効果
やホットキャリア効果が軽減される。
As one of measures to reduce the short channel effect and the hot carrier effect, an LDD (Lightly Doped Drain) is used.
The structure is known. FIG. 6 shows a conventional N-channel MOS transistor having an LDD structure. According to FIG. 6, a gate insulating film (oxide film) 2 is formed on a main surface of a P-type silicon (Si) substrate 1, and a gate electrode 3 made of polysilicon is formed on the gate insulating film 2. You. Then, a portion of the source / drain region is overlapped with both ends of the gate electrode 3 via the gate insulating film 2 by ion implantation of phosphorus (P) into the main surface of the substrate using the gate electrode 3 as a mask. N-type low concentration layer 4 constituting
Is formed. Next, the entire wafer is covered with an insulating film (oxide film) formed at a low temperature, and the insulating film is subjected to anisotropic dry etching, so that the gate sidewall insulating film (side surface) is formed on both sides of the gate electrode 3 on the main surface of the substrate. Wall spacer) 6
Is formed. Then, the arsenic (As) ions are implanted into the main surface of the substrate using the gate electrode 3 and the gate sidewall insulating film 6 as masks, so that the source is deeper than the low concentration layer 4 and does not overlap with the gate electrode 3. An N-type high concentration layer 7 that forms a main part of the drain region is formed. In other words, the drain region of the transistor of FIG. 6 is formed so as to overlap with both ends of the gate electrode 3 via the gate insulating film 2 so as not to overlap with the gate electrode 3. High concentration layer 7
And has a gentle slope of the impurity concentration formed.
Therefore, even if the gate length is reduced, the channel electric field intensity near the drain end is reduced, so that the short channel effect and the hot carrier effect are reduced.

【0004】特開平6−13401号公報等には、LA
TID(Large-Angle-Tilt Implanted Drain)構造のM
OS型トランジスタが開示されている。LATID構造
によれば、ゲート電極をマスクとした不純物の大傾角イ
オン注入によって、ゲート絶縁膜を介してゲート電極の
両端部に十分にオーバーラップするように低濃度層が形
成される。そして、薄いゲート側壁絶縁膜の形成後に、
ゲート電極とゲート側壁絶縁膜とをマスクとした不純物
の小傾角イオン注入によって、低濃度層よりも深く、か
つゲート絶縁膜を介してゲート電極の両端部にわずかに
オーバーラップするように、高濃度層が形成される。こ
の場合にも、低濃度層の存在によりチャネル電界強度が
緩和される。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-13401 discloses LA
M with TID (Large-Angle-Tilt Implanted Drain) structure
An OS transistor is disclosed. According to the LATID structure, a low-concentration layer is formed so as to sufficiently overlap both ends of the gate electrode via the gate insulating film by ion implantation of the impurity using the gate electrode as a mask. Then, after forming the thin gate sidewall insulating film,
High-density ion implantation of impurities using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as a mask, so as to be deeper than the low-concentration layer and to slightly overlap both ends of the gate electrode via the gate insulating film. A layer is formed. Also in this case, the presence of the low concentration layer reduces the channel electric field intensity.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記LDD構造やLA
TID構造は、ドレイン端近傍のチャネル電界強度を緩
和するための低濃度層がソース・ドレイン間に寄生抵抗
として挿入されるため、高ドレイン飽和電流が得られな
い問題があった。
The above-mentioned LDD structure and LA
The TID structure has a problem that a high drain saturation current cannot be obtained because a low concentration layer for relaxing the channel electric field strength near the drain end is inserted as a parasitic resistance between the source and the drain.

【0006】本発明の目的は、チャネル電界強度の緩和
効果を維持しながら電流駆動能力を向上させた半導体装
置とその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having improved current drivability while maintaining a moderating effect of channel electric field intensity, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、従来の低濃度層及び高濃度層の各々の
形成のためのイオン注入工程に加えて、付加的なイオン
注入工程を採用することにより、低濃度層よりも浅く、
かつゲート電極の両端部に該低濃度層よりも小さくオー
バーラップするように、付加的な高濃度層を形成するこ
ととしたものである。具体的には、本発明に係る半導体
装置は、第1導電型半導体の主面上に形成されたゲート
絶縁膜と、該ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極
と、該ゲート電極をマスクとした大傾角イオン注入によ
ってゲート電極の両端部に十分にオーバーラップするよ
うに形成された第2導電型半導体の低濃度層と、ゲート
電極をマスクとした小傾角イオン注入によって前記低濃
度層よりも浅くかつゲート電極の両端部に前記低濃度層
よりも小さくオーバーラップするように形成された第2
導電型半導体の第1高濃度層と、ゲート電極の両側部に
形成されたゲート側壁絶縁膜と、ゲート電極とゲート側
壁絶縁膜とをマスクとした小傾角イオン注入によって前
記低濃度層よりも深くかつゲート電極とオーバーラップ
しないように形成された第2導電型半導体の第2高濃度
層とを備えた構成を採用したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an ion implantation step for forming each of a low concentration layer and a high concentration layer. By adopting the process, it is shallower than the low concentration layer,
In addition, an additional high-concentration layer is formed at both ends of the gate electrode so as to overlap smaller than the low-concentration layer. Specifically, a semiconductor device according to the present invention includes a gate insulating film formed on a main surface of a first conductivity type semiconductor, a gate electrode formed on the gate insulating film, and a mask that masks the gate electrode. A low-concentration layer of the second conductivity type semiconductor formed so as to sufficiently overlap both ends of the gate electrode by the large-angle ion implantation, and a low-concentration layer formed by the small-angle ion implantation using the gate electrode as a mask. And a second shallow portion formed at both ends of the gate electrode so as to be smaller than the low-concentration layer.
A first high-concentration layer of a conductive type semiconductor, a gate sidewall insulating film formed on both sides of the gate electrode, and a deeper ion implantation using the gate electrode and the gate sidewall insulating film as masks; In addition, a configuration having a second high-concentration layer of a second conductivity type semiconductor formed so as not to overlap with the gate electrode is adopted.

【0008】上記本発明に係る半導体装置によれば、低
濃度層がドレイン端近傍のチャネル電界強度を緩和す
る。しかも、該低濃度層によるソース・ドレイン間の寄
生抵抗が第1高濃度層(付加的な高濃度層)により低減
されるので、高ドレイン飽和電流が得られる。
According to the semiconductor device of the present invention, the low-concentration layer reduces the channel electric field intensity near the drain end. In addition, since the parasitic resistance between the source and the drain due to the low concentration layer is reduced by the first high concentration layer (additional high concentration layer), a high drain saturation current can be obtained.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体例について、
図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings.

【0010】図1は、本発明に係る半導体装置の製造方
法の例を工程順に示している。まず、図1(a)に示す
ように、P型シリコン(Si)基板1の主面上に厚さ9
nmのゲート絶縁膜(酸化膜)2を形成し、該ゲート絶
縁膜2の上にポリシリコンからなるゲート電極3を形成
する。そして、ゲート電極3をマスクとした基板主面へ
のN型不純物の大傾角イオン注入によって、ゲート絶縁
膜2を介してゲート電極3の両端部に十分にオーバーラ
ップするように、ソース・ドレイン領域の一部を構成す
るN型の低濃度層4を形成する。例えば、イオン種をヒ
素(As)とし、注入エネルギーを80keVとし、P
型シリコン基板1の主面の法線方向に対する注入傾角を
25°とし、注入ドーズ量を8.8×1012cm-2(4
方向)とする。このようなヒ素(As)の大傾角イオン
注入により、熱拡散工程なしに、ゲート電極3の両端部
にゲート絶縁膜2を介して低濃度層4を十分にオーバー
ラップさせることができる。
FIG. 1 shows an example of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention in the order of steps. First, as shown in FIG. 1A, a 9-mm thick P-type silicon (Si) substrate
A gate insulating film (oxide film) 2 of nm is formed, and a gate electrode 3 made of polysilicon is formed on the gate insulating film 2. Then, the source / drain regions are sufficiently overlapped with both ends of the gate electrode 3 via the gate insulating film 2 by the large-angle ion implantation of the N-type impurity into the main surface of the substrate using the gate electrode 3 as a mask. Is formed, forming an N-type low concentration layer 4 which constitutes a part of. For example, the ion species is arsenic (As), the implantation energy is 80 keV, and P
The implantation tilt angle with respect to the normal direction of the main surface of the silicon substrate 1 is 25 °, and the implantation dose is 8.8 × 10 12 cm −2 (4
Direction). By such a large-tilt ion implantation of arsenic (As), the low-concentration layer 4 can be sufficiently overlapped with both ends of the gate electrode 3 via the gate insulating film 2 without a thermal diffusion step.

【0011】続いて、図1(b)に示すように、ゲート
電極3をマスクとした基板主面へのN型不純物の小傾角
(10°以下)イオン注入によって、低濃度層4よりも
浅く、かつゲート絶縁膜2を介してゲート電極3の両端
部に低濃度層4よりも小さくオーバーラップするよう
に、ソース・ドレイン領域の他の一部を構成するN型の
第1高濃度層5を形成する。例えば、イオン種をヒ素
(As)とし、注入エネルギーを50keVとし、第1
高濃度層5の不純物ピーク濃度が5×1018cm-3以上
になるようにする。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, the gate electrode 3 is used as a mask to implant N-type impurities into the main surface of the substrate at a small inclination angle (10 ° or less) so as to be shallower than the low concentration layer 4. And an N-type first high-concentration layer 5 constituting another part of the source / drain region so as to overlap both ends of the gate electrode 3 via the gate insulating film 2 so as to be smaller than the low-concentration layer 4. To form For example, the ion species is arsenic (As), the implantation energy is 50 keV, and the first
The impurity concentration of the high concentration layer 5 is set to 5 × 10 18 cm −3 or more.

【0012】次に、図1(c)に示すように、ゲート電
極3の両側部において基板主面の上に幅150nm程度
のゲート側壁絶縁膜(サイドウォールスペーサ)6を形
成したうえ、ゲート電極3とゲート側壁絶縁膜6とをマ
スクとした基板主面へのN型不純物の小傾角(10°以
下)イオン注入によって、低濃度層4よりも深く、かつ
ゲート電極3とオーバーラップしないように、ソース・
ドレイン領域の主要部分を構成するN型の第2高濃度層
7を形成する。ゲート側壁絶縁膜6の形成にあたって
は、低温形成の絶縁膜(酸化膜又は窒化膜)でウエハ全
体を覆ったうえ、該絶縁膜に異方性ドライエッチングを
施す。この際、低温形成の絶縁膜として、TEOS[S
i(OC2 5 4 ]を用いたSiO2 膜を採用でき
る。第2高濃度層7の形成の際のイオン種は、例えばヒ
素(As)である。第2高濃度層7の深さは、例えば1
50nm程度である。
Next, as shown in FIG. 1C, a gate sidewall insulating film (sidewall spacer) 6 having a width of about 150 nm is formed on the main surface of the substrate on both sides of the gate electrode 3, and then the gate electrode 3 is formed. By implanting a small tilt angle (10 ° or less) of an N-type impurity into the main surface of the substrate using the mask 3 and the gate sidewall insulating film 6 as a mask, the N-type impurity is deeper than the low concentration layer 4 and does not overlap with the gate electrode 3. ,Source·
An N-type second high-concentration layer 7 constituting a main part of the drain region is formed. In forming the gate sidewall insulating film 6, the entire wafer is covered with an insulating film (oxide film or nitride film) formed at a low temperature, and the insulating film is subjected to anisotropic dry etching. At this time, TEOS [S
i (OC 2 H 5) 4 ] can be adopted SiO 2 film was used. The ion species at the time of forming the second high concentration layer 7 is, for example, arsenic (As). The depth of the second high concentration layer 7 is, for example, 1
It is about 50 nm.

【0013】以上の工程により、図2に示すような構造
を持つNチャネル型MOSトランジスタが得られる。図
3に示すように、低濃度層4の中の深い位置において第
1高濃度層5が不純物ピーク濃度を有するようにしても
よい。上記の例では、低濃度層4と、第1高濃度層5
と、第2高濃度層7とのN型不純物注入のイオン種は、
いずれもヒ素(As)である。ヒ素(As)とリン
(P)のような相互拡散がない複数のイオン種を用いて
もよい。
Through the above steps, an N-channel MOS transistor having a structure as shown in FIG. 2 is obtained. As shown in FIG. 3, the first high concentration layer 5 may have an impurity peak concentration at a deep position in the low concentration layer 4. In the above example, the low concentration layer 4 and the first high concentration layer 5
And the ion species of the N-type impurity implantation with the second high concentration layer 7 are as follows:
All are arsenic (As). A plurality of ionic species having no interdiffusion such as arsenic (As) and phosphorus (P) may be used.

【0014】図2及び図3のNチャネル型MOSトラン
ジスタによれば、ゲート長が減少してもドレイン端近傍
のチャネル電界強度が低濃度層4により緩和される結
果、短チャネル効果やホットキャリア効果が軽減され
る。しかも、低濃度層4によるソース・ドレイン間の寄
生抵抗が第1高濃度層5により低減されるので、高ドレ
イン飽和電流が得られる。
According to the N-channel MOS transistors shown in FIGS. 2 and 3, even if the gate length is reduced, the channel electric field intensity near the drain end is reduced by the low concentration layer 4, resulting in a short channel effect and a hot carrier effect. Is reduced. In addition, since the parasitic resistance between the source and the drain due to the low concentration layer 4 is reduced by the first high concentration layer 5, a high drain saturation current can be obtained.

【0015】なお、上記の例ではP型シリコン基板1の
主面上にNチャネル型MOSトランジスタを形成するこ
ととしたが、Pウェルの上に同様のNチャネル型MOS
トランジスタを形成してもよい。N型シリコン基板の主
面上又はNウェルの上にPチャネル型MOSトランジス
タを形成する場合にも、同様のプロセスを採用できる。
CMOS型の半導体装置の場合には、Nチャネル型MO
Sトランジスタ用のゲート側壁絶縁膜6の幅と、Pチャ
ネル型MOSトランジスタ用のゲート側壁絶縁膜の幅と
を同じ幅に設定すればよい。Nチャネル型MOSトラン
ジスタの中に不純物として導入されるヒ素(As)と、
Pチャネル型MOSトランジスタの中に不純物として導
入されるホウ素(B)との間には拡散速度の差がある
が、上記プロセスによれば、ヒ素(As)とホウ素
(B)との拡散速度の差が問題を生じることはないから
である。更に、基板1、ゲート絶縁膜2、ゲート電極3
及びゲート側壁絶縁膜6の各々の材質及び寸法は、上記
の例に限らない。すなわち、本発明は任意のMIS型ト
ランジスタに適用可能である。
In the above example, an N-channel MOS transistor is formed on the main surface of the P-type silicon substrate 1, but a similar N-channel MOS transistor is formed on the P well.
A transistor may be formed. A similar process can be employed when forming a P-channel MOS transistor on the main surface of an N-type silicon substrate or on an N-well.
In the case of a CMOS semiconductor device, an N-channel MO
The width of the gate sidewall insulating film 6 for the S transistor and the width of the gate sidewall insulating film for the P-channel MOS transistor may be set to the same width. Arsenic (As) introduced as an impurity into an N-channel MOS transistor;
Although there is a difference in the diffusion rate between boron (B) introduced as an impurity in the P-channel MOS transistor, according to the above process, the diffusion rate between arsenic (As) and boron (B) is low. The difference does not cause a problem. Further, a substrate 1, a gate insulating film 2, a gate electrode 3
The material and dimensions of each of the gate sidewall insulating films 6 are not limited to the above examples. That is, the present invention is applicable to any MIS transistor.

【0016】図4は、第1高濃度層5を形成するための
小傾角イオン注入(As追加注入)のドーズ量を変化さ
せたときの、Nチャネル型MOSトランジスタのゲート
長に対するしきい値電圧の依存性を示している。ここ
で、低濃度層4の形成のための大傾角イオン注入では、
イオン種をヒ素(As)とし、注入エネルギーを80k
eVとし、注入傾角を25°とし、注入ドーズ量を8.
0×1012cm-2(4方向)とした。また、第1高濃度
層5の形成のための小傾角イオン注入では、イオン種を
ヒ素(As)とし、注入エネルギーを50keVとし、
注入傾角を7°とした。ゲート幅は10μmであり、ド
レイン電圧3.3Vの条件でしきい値電圧を測定した。
図4から、As追加注入のドーズ量が0〜2.5×10
13cm-2(4方向)の範囲で変化しても、しきい値電圧
のゲート長依存性が全く変化しないことがわかる。つま
り、第1高濃度層5は低濃度層4による短チャネル効果
の軽減を阻害しない。
FIG. 4 shows the threshold voltage with respect to the gate length of the N-channel MOS transistor when the dose of the small angle ion implantation (As additional implantation) for forming the first high concentration layer 5 is changed. Dependencies are shown. Here, in the large-angle ion implantation for forming the low concentration layer 4,
The ion species is arsenic (As) and the implantation energy is 80k
7. eV, the implantation tilt angle is 25 °, and the implantation dose is 8.
0 × 10 12 cm −2 (4 directions). In the small-angle ion implantation for forming the first high-concentration layer 5, the ion species is arsenic (As), the implantation energy is 50 keV,
The injection tilt angle was 7 °. The threshold voltage was measured under the condition that the gate width was 10 μm and the drain voltage was 3.3 V.
FIG. 4 shows that the dose of the additional As implantation is 0 to 2.5 × 10
It can be seen that the gate length dependence of the threshold voltage does not change at all even if it changes in the range of 13 cm -2 (4 directions). That is, the first high-concentration layer 5 does not inhibit the reduction of the short channel effect by the low-concentration layer 4.

【0017】図5は、第1高濃度層5を形成するための
小傾角イオン注入(As追加注入)のドーズ量に対する
Nチャネル型MOSトランジスタのドレイン飽和電流の
依存性を示している。ここで、低濃度層4の形成のため
の大傾角イオン注入では、イオン種をヒ素(As)と
し、注入エネルギーを80keVとし、注入傾角を25
°とし、注入ドーズ量を8.8×1012cm-2(4方
向)とした。また、第1高濃度層5の形成のための小傾
角イオン注入では、イオン種をヒ素(As)とし、注入
エネルギーを50keVとし、注入傾角を7°とした。
ゲート幅は10μm、ゲート長は0.4μmであり、ド
レイン電圧3.3V、ゲート電圧3.3Vの条件でドレ
イン飽和電流を測定した。図5から、ドーズ量1.4×
1013cm-2で第1高濃度層5を形成すれば、第1高濃
度層5を形成しない場合に比べてドレイン飽和電流が1
2%も上昇することがわかる。
FIG. 5 shows the dependency of the drain saturation current of the N-channel MOS transistor on the dose of the small tilt ion implantation (As additional implantation) for forming the first high concentration layer 5. Here, in the large-angle ion implantation for forming the low-concentration layer 4, the ion species is arsenic (As), the implantation energy is 80 keV, and the implantation angle is 25.
° and an implantation dose of 8.8 × 10 12 cm −2 (4 directions). In the small-angle tilt ion implantation for forming the first high-concentration layer 5, the ion species was arsenic (As), the implantation energy was 50 keV, and the implantation tilt angle was 7 °.
The drain width was 10 μm, the gate length was 0.4 μm, and the drain saturation current was measured under the conditions of a drain voltage of 3.3 V and a gate voltage of 3.3 V. From FIG. 5, the dose amount is 1.4 ×
If the first high-concentration layer 5 is formed at 10 13 cm −2 , the drain saturation current becomes 1 compared with the case where the first high-concentration layer 5 is not formed.
It turns out that it increases by 2%.

【0018】なお、本発明によれば、低濃度層4の形成
に続いて直ちに第1高濃度層5の形成を実施できるの
で、プロセスが簡略化され、プロセスコストの増加が最
小限に抑えられる。第1高濃度層5の不純物ピーク濃度
を1×1019cm-3以上に設定してもよい。第1高濃度
層5の形成のための小傾角イオン注入のドーズ量は、
1.0×1013cm-2以上に設定すればよい。
According to the present invention, the formation of the first high-concentration layer 5 can be carried out immediately after the formation of the low-concentration layer 4, so that the process is simplified and the increase in the process cost is minimized. . The impurity peak concentration of the first high concentration layer 5 may be set to 1 × 10 19 cm −3 or more. The dose of the small tilt ion implantation for forming the first high concentration layer 5 is:
It may be set to 1.0 × 10 13 cm −2 or more.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明によれ
ば、従来の低濃度層及び高濃度層の各々の形成のための
イオン注入工程に加えて、低濃度層よりも浅く、かつゲ
ート電極の両端部に該低濃度層よりも小さくオーバーラ
ップするように付加的な高濃度層を形成するためのイオ
ン注入工程を追加することとしたので、低濃度層による
チャネル電界強度の緩和効果を維持しながら、半導体装
置の電流駆動能力を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, in addition to the conventional ion implantation process for forming each of the low-concentration layer and the high-concentration layer, the gate electrode is shallower than the low-concentration layer and the gate electrode. An ion implantation process for forming an additional high-concentration layer is added to both ends of the layer so as to overlap smaller than the low-concentration layer, so that the effect of reducing the channel electric field strength by the low-concentration layer is maintained. Meanwhile, the current driving capability of the semiconductor device can be improved.

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

【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の例を示す
プロセス工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体装置の構成例を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明に係る半導体装置の他の構成例を示す断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing another configuration example of the semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明に係る半導体装置において第1高濃度層
がトランジスタの短チャネル効果の軽減を阻害しないこ
とを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing that the first high-concentration layer does not inhibit reduction of the short-channel effect of the transistor in the semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明に係る半導体装置において第1高濃度層
がトランジスタのドレイン飽和電流を増大させることを
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing that the first high-concentration layer increases the drain saturation current of the transistor in the semiconductor device according to the present invention.

【図6】LDD構造を有する従来の半導体装置の例を示
す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional semiconductor device having an LDD structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 ゲート絶縁膜 3 ゲート電極 4 N型の低濃度層 5 N型の第1高濃度層 6 ゲート側壁絶縁膜 7 N型の第2高濃度層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type silicon substrate 2 Gate insulating film 3 Gate electrode 4 N-type low concentration layer 5 N-type first high concentration layer 6 Gate side wall insulating film 7 N-type second high concentration layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 明夫 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 加藤 義明 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akio Miyajima 1-1, Yukicho, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Kato 1-1-1, Yukicho, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Inside the corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体の主面上に形成された
ゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極をマスクとした前記主面への不純物の大
傾角イオン注入によって、前記ゲート絶縁膜を介して前
記ゲート電極の両端部に十分にオーバーラップするよう
に形成された第2導電型半導体の低濃度層と、 前記ゲート電極をマスクとした前記主面への不純物の小
傾角イオン注入によって、前記低濃度層よりも浅く、か
つ前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極の両端部に
前記低濃度層よりも小さくオーバーラップするように形
成された第2導電型半導体の第1高濃度層と、 前記ゲート電極の両側部において前記主面の上に形成さ
れたゲート側壁絶縁膜と、 前記ゲート電極と前記ゲート側壁絶縁膜とをマスクとし
た前記主面への不純物の小傾角イオン注入によって、前
記低濃度層よりも深く、かつ前記ゲート電極とオーバー
ラップしないように形成された第2導電型半導体の第2
高濃度層とを備えたことを特徴とする半導体装置。
A gate insulating film formed on the main surface of the first conductivity type semiconductor; a gate electrode formed on the gate insulating film; and impurities on the main surface using the gate electrode as a mask. A low-concentration layer of the second conductivity type semiconductor formed so as to sufficiently overlap both ends of the gate electrode via the gate insulating film by the large-angle ion implantation, and using the gate electrode as a mask It is formed so as to be shallower than the low-concentration layer and to overlap with both ends of the gate electrode via the gate insulating film so as to be smaller than the low-concentration layer by small-angle ion implantation of impurities into the main surface. A first high-concentration layer of a second conductivity type semiconductor, a gate sidewall insulating film formed on the main surface on both sides of the gate electrode, and a gate electrode and the gate sidewall insulating film. And the small angle ion implantation of impurities into the main surface of the said low concentration deeper than layer, and the gate electrode and the second second conductivity type semiconductor formed so as not to overlap
A semiconductor device comprising a high concentration layer.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記第2導電型半導体の低濃度層と、第1高濃度層と、
第2高濃度層との不純物注入のイオン種が同一であるこ
とを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a low concentration layer of the second conductivity type semiconductor, a first high concentration layer,
A semiconductor device, wherein the ion species of the impurity implantation for the second high concentration layer is the same as that of the second high concentration layer.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記第1導電型半導体がP型半導体であり、前記第2導
電型半導体がN型半導体であり、かつ前記第2導電型半
導体の低濃度層と、第1高濃度層と、第2高濃度層との
不純物注入のイオン種がいずれもヒ素であることを特徴
とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first conductivity type semiconductor is a P-type semiconductor, said second conductivity type semiconductor is an N-type semiconductor, and said second conductivity type semiconductor has a low concentration. A semiconductor device, wherein the ion species for impurity implantation of the layer, the first high-concentration layer, and the second high-concentration layer are all arsenic.
【請求項4】 第1導電型半導体の主面上にゲート絶縁
膜を形成し、かつ該ゲート絶縁膜の上にゲート電極を形
成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとした前記主面への不純物の大
傾角イオン注入によって、前記ゲート絶縁膜を介して前
記ゲート電極の両端部に十分にオーバーラップするよう
に第2導電型半導体の低濃度層を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとした前記主面への不純物の小
傾角イオン注入によって、前記低濃度層よりも浅く、か
つ前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極の両端部に
前記低濃度層よりも小さくオーバーラップするように第
2導電型半導体の第1高濃度層を形成する工程と、 前記ゲート電極の両側部において前記主面の上にゲート
側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート電極と前記ゲート側壁絶縁膜とをマスクとし
た前記主面への不純物の小傾角イオン注入によって、前
記低濃度層よりも深く、かつ前記ゲート電極とオーバー
ラップしないように第2導電型半導体の第2高濃度層を
形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
4. A step of forming a gate insulating film on the main surface of the first conductivity type semiconductor and forming a gate electrode on the gate insulating film, and forming the gate electrode on the main surface using the gate electrode as a mask. Forming a low-concentration layer of a second conductivity-type semiconductor so as to sufficiently overlap both ends of the gate electrode via the gate insulating film by ion implantation of a large angle of impurities; and The low-concentration ion implantation of impurities into the main surface is shallower than the low-concentration layer, and overlaps both ends of the gate electrode via the gate insulating film so as to be smaller than the low-concentration layer. Forming a first high-concentration layer of a two-conductivity type semiconductor; forming gate sidewall insulating films on the main surface on both sides of the gate electrode; the gate electrode and the gate sidewall The second high-concentration layer of the second conductivity type semiconductor is deeper than the low-concentration layer and is not overlapped with the gate electrode by small-angle ion implantation of impurities into the main surface using the edge film as a mask. Forming a semiconductor device.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第2導電型半導体の低濃度層と、第1高濃度層と、
第2高濃度層との不純物注入のイオン種が同一であるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein: a low concentration layer of the second conductivity type semiconductor; a first high concentration layer;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the ion species of impurity implantation for the second high concentration layer is the same.
【請求項6】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1導電型半導体がP型半導体であり、前記第2導
電型半導体がN型半導体であり、かつ前記第2導電型半
導体の低濃度層と、第1高濃度層と、第2高濃度層との
不純物注入のイオン種がいずれもヒ素であることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein said first conductivity type semiconductor is a P-type semiconductor, said second conductivity type semiconductor is an N-type semiconductor, and said second conductivity type semiconductor. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the ion species for impurity implantation of the low concentration layer, the first high concentration layer, and the second high concentration layer are all arsenic.
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