JPH1154526A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH1154526A
JPH1154526A JP20894097A JP20894097A JPH1154526A JP H1154526 A JPH1154526 A JP H1154526A JP 20894097 A JP20894097 A JP 20894097A JP 20894097 A JP20894097 A JP 20894097A JP H1154526 A JPH1154526 A JP H1154526A
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JP
Japan
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layer
region
forming
conductivity type
source region
Prior art date
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Application number
JP20894097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Yamane
康朗 山根
Kimiyoshi Yamazaki
王義 山崎
Masami Tokumitsu
雅美 徳光
Kiyomitsu Onodera
清光 小野寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH1154526A publication Critical patent/JPH1154526A/en
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a high-speed performance by suppressing the short channel effect which a caused when a gate length is made short, and decreasing the gate capacitance. SOLUTION: In a semiconductor substrate 1 lower than an n-type active layer 3, a p-type embedded p layer 2b is formed in contact with the n-type active layer 3. A p-type embedded p layer 2a is formed along the boundary of an n' layer 5 so as to overlap with a part of the embedded p layer 2b. A p-type embedded p layer 2c is formed along the boundary of an n' layer 6 so as to overlap with a part of the embedded p layer 26. Furthermore, when the active layer 3 is made to be the p type, the conducting type of the other layer become reverse to the above described type.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、短チャネル効果を
抑制して高速動作を図った半導体装置およびその製造方
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 which operates at a high speed by suppressing a short channel effect, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、GaAs基板等に作成されたME
SFET(MEtal Semiconductor FET)は、短チャネル
効果を抑制するため、LDD構造(Lightly Doped Drai
n Structure) を有し、さらにこのLDD構造の下には
埋め込みp層が設けられていた。 このような従来例に
ついて図を用いて詳細に説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ME formed on a GaAs substrate or the like has been known.
The SFET (MEtal Semiconductor FET) has an LDD structure (Lightly Doped Drai) to suppress the short channel effect.
n Structure), and a buried p-layer was provided under the LDD structure. Such a conventional example will be described in detail with reference to the drawings.

【0003】図8は、埋め込みp層を有する従来の半導
体装置の断面図である。同図において、GaAs等によ
って形成された半導体基板1には、その表面にゲート電
極8,ゲート電極8上のゲート金属9,ソース電極1
0,ドレイン電極11が形成されている。そして、これ
らの電極直下の半導体基板1中には、同一導電型の複数
の不純物層が形成され、LDD構造が作られている。
FIG. 8 is a sectional view of a conventional semiconductor device having a buried p-layer. In the figure, a semiconductor substrate 1 made of GaAs or the like has a gate electrode 8, a gate metal 9 on the gate electrode 8, a source electrode 1
0, a drain electrode 11 is formed. Then, a plurality of impurity layers of the same conductivity type are formed in the semiconductor substrate 1 immediately below these electrodes, thereby forming an LDD structure.

【0004】すなわち、ゲート電極8の下にはチャネル
領域であるn型活性層3が形成され、ゲート電極8とソ
ース電極10との間の半導体基板1中には第1のソース
領域であるn’層5が形成され、ソース電極10の下に
は第2のソース領域であるn+ 層4が形成されている。
That is, an n-type active layer 3 serving as a channel region is formed under the gate electrode 8, and an n-type active layer 3 serving as a first source region is provided in the semiconductor substrate 1 between the gate electrode 8 and the source electrode 10. A layer 5 is formed, and an n + layer 4 as a second source region is formed below the source electrode 10.

【0005】同様に、ゲート電極8とドレイン電極11
との間の半導体基板1中には第1のドレイン領域である
n’層6が形成され、ドレイン電極11の下には第2の
ドレイン領域であるn+ 層7が形成されている。
Similarly, the gate electrode 8 and the drain electrode 11
An n ′ layer 6 serving as a first drain region is formed in the semiconductor substrate 1 between the semiconductor device 1 and an n + layer 7 serving as a second drain region is formed below the drain electrode 11.

【0006】さらに、これらn型活性層3、n’層5,
6、n+ 層4,7の下部には、これらの層を覆うように
して1個の埋め込みp層2が形成され、全体としてME
SFETを構成している。
Further, these n-type active layer 3, n 'layer 5,
6, one buried p layer 2 is formed below the n + layers 4 and 7 so as to cover these layers.
This constitutes an SFET.

【0007】また、上記のように1個の埋め込みp層を
持つものだけでなく、複数の埋め込みp層を有するME
SFETも従来からあった。図9は埋め込みp層を有す
るその他の従来例を示す断面図である。同図に示すよう
に、n型活性層3およびn’層5,6の下には1個の埋
め込みp層2jが形成され、n+ 層4,7の下には新た
に埋め込みp層2iおよび2kが形成されている。この
場合、2種類3個の埋め込みp層を有することになる。
[0007] In addition to an ME having a single buried p-layer as described above, an ME having a plurality of buried p-layers may be used.
There has also been an SFET in the past. FIG. 9 is a sectional view showing another conventional example having a buried p-layer. As shown in the figure, one buried p layer 2j is formed below the n-type active layer 3 and the n 'layers 5 and 6, and a new buried p layer 2i is formed below the n + layers 4 and 7. And 2k are formed. In this case, there are two types and three buried p layers.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来技術では、以下のような不具合があった。例
えば、図8に示す1種類の埋め込みp層2を有する場
合、n型活性層3の厚さとn+ 層4,7の厚さとの差が
大きくなると、1種類の埋め込みp層でこれら3種類の
n型不純物層の下部を覆うためには、埋め込みp層にお
ける不純物濃度を高くする必要がある。その結果、空乏
化しない中性領域が増加して容量が増大してしまうとい
う問題点がある。
However, the above prior arts have the following disadvantages. For example, in the case where one type of buried p layer 2 shown in FIG. 8 is provided, if the difference between the thickness of the n-type active layer 3 and the thickness of the n + layers 4 and 7 becomes large, these three types of buried p layer are In order to cover the lower part of the n-type impurity layer, it is necessary to increase the impurity concentration in the buried p-layer. As a result, there is a problem that the neutral region that is not depleted increases and the capacity increases.

【0009】図10は、図8における埋め込みp層に発
生した容量を模式的に示した断面図である。同図に示す
ように、n型活性層3、n’層5,6、n+ 層4,7と
埋め込みp層2との間には、それぞれpn接合が形成さ
れて空乏層22が発生する。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the capacitance generated in the buried p-layer in FIG. As shown in the figure, a pn junction is formed between each of the n-type active layers 3, n 'layers 5, 6, and n + layers 4, 7 and the buried p layer 2, and a depletion layer 22 is generated. .

【0010】しかし、埋め込みp層2における不純物濃
度が高いと中性p型層32がゲート電極直下に残り、p
n接合容量を生じる。すると、このpn接合容量は、半
導体素子のスイッチング時に充放電を行うため、このよ
うな従来例においては、スイッチング動作を遅くして高
速動作の実現を困難なものとしていた。一方、中性p型
層が生じないように埋め込みp層における不純物濃度を
低下させると、短チャネル効果の抑制が十分でなくなる
という問題点もあった。
However, if the impurity concentration in the buried p-layer 2 is high, the neutral p-type layer 32 remains immediately below the gate electrode,
This produces an n-junction capacitance. Then, since the pn junction capacitance is charged and discharged at the time of switching of the semiconductor element, in such a conventional example, it has been difficult to realize a high-speed operation by slowing down the switching operation. On the other hand, if the impurity concentration in the buried p-layer is reduced so that a neutral p-type layer is not generated, there is a problem that the short channel effect is not sufficiently suppressed.

【0011】そこで、このような図8に係る問題点を解
決するため、図9に示すように2種類の埋め込みp層を
形成し、3種類5個のn型不純物層を下部から包み込ん
だ構造が提案されている。しかし、図9においては図1
1に示すように、埋め込みp層中の中性p型層33,3
4,35とn型不純物層との間に空乏層23,24,2
5が生じるため、これら中性p型層の電気的接続が十分
でなくなるという問題点がある。
Therefore, in order to solve the problem of FIG. 8, two types of buried p-layers are formed as shown in FIG. 9, and three types of five n-type impurity layers are wrapped from below. Has been proposed. However, in FIG.
As shown in FIG. 1, the neutral p-type layers 33, 3 in the buried p-layer
Depletion layers 23, 24, 2 between 4, 35 and the n-type impurity layer
5, there is a problem that the electrical connection of these neutral p-type layers becomes insufficient.

【0012】したがって、このような場合、中性p型層
34においては電位が十分に定まらず、電気的に不安定
な状況となる。また、図8においては、イオン注入によ
って埋め込みp層2i,2j,2kをつなげることは困
難であるため電気的に安定せず、孤立した埋め込みp層
の電位変動による容量や短チャネル効果を抑制する効果
を劣化させることがあった。
Therefore, in such a case, the potential is not sufficiently determined in the neutral p-type layer 34, and the neutral p-type layer 34 becomes electrically unstable. Further, in FIG. 8, since it is difficult to connect the buried p layers 2i, 2j, and 2k by ion implantation, the buried p layers 2i, 2j, and 2k are not electrically stable, and the capacitance and the short channel effect due to the potential fluctuation of the isolated buried p layer are suppressed. The effect was sometimes deteriorated.

【0013】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、ゲート長を短くしたときに生じる短チャ
ネル効果を抑制し、かつ、ゲート容量を低減することに
よって高速性能を向上させた半導体装置およびその製造
方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and has reduced the short-channel effect caused when the gate length is shortened, and improved the high-speed performance by reducing the gate capacitance. It is an object to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る半導体装置は、上記チャネル領
域よりも下の上記半導体基板中に、上記チャネル領域と
接して第2の導電型の第1の不純物層が形成され、上記
第1のソース領域の境界に沿うとともに、上記第1の不
純物層の一部と重なり合って、第2の導電型の第2の不
純物層が形成され、上記第1のドレイン領域の境界に沿
うとともに、上記第1の不純物層の一部と重なり合っ
て、第2の導電型の第3の不純物層が形成されている。
このように構成することにより、本発明に係る半導体装
置は、短チャネル効果を抑制するとともに高速動作を実
現することができる。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is provided in a semiconductor substrate below the above-mentioned channel region, in contact with the above-mentioned channel region and a second conductive film. A first impurity layer of a second conductivity type is formed along a boundary of the first source region and overlapping a part of the first impurity layer. A third impurity layer of the second conductivity type is formed along the boundary of the first drain region and overlapping a part of the first impurity layer.
With such a configuration, the semiconductor device according to the present invention can achieve high-speed operation while suppressing the short-channel effect.

【0015】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板に所望のパタンの第1のレジストマスク
を形成する工程と、上記第1のレジストマスクから露出
した上記半導体基板の主表面に、第1の導電型の不純物
をイオン注入してチャネル領域を形成する工程と、上記
第1のレジストマスクをマスクとして第2の導電型の不
純物をイオン注入し、上記チャネル領域の下に上記チャ
ネル領域と接するようにして第1の不純物層を形成する
工程と、上記第1のレジストマスクを除去してから、上
記チャネル領域にショットキー接合させてゲート電極を
形成する工程と、上記ゲート電極の側面にサイドウォー
ルを形成する工程と、上記ゲート電極の周囲に上記第2
のソース領域および第2のドレイン領域を作成するため
の第2のレジストマスクを形成する工程と、上記ゲート
電極と上記サイドウォールと上記第2のレジストマスク
とをマスクとして第1の導電型の不純物をイオン注入
し、上記第2のソース領域および第2のドレイン領域と
を形成する工程と、上記サイドウォールを除去してか
ら、上記ゲート電極と上記第2のレジストマスクとをマ
スクとして第1の導電型の不純物をイオン注入し、上記
第2のソース領域および上記第2のドレイン領域よりも
浅い位置まで第1のソース領域と第1のドレイン領域と
を形成する工程と、上記ゲート電極と上記第2のレジス
トマスクとをマスクとして第2の導電型の不純物をイオ
ン注入し、上記第1のソース領域の下に第2の不純物層
を形成するとともに上記第1のドレイン領域の下に第3
の不純物層を形成する工程と、上記第2のレジストマス
クを除去した後に熱処理を行う工程と、上記第2のソー
ス領域と上記第2のドレイン領域とに、それぞれソース
電極とドレイン電極とをオーミック接合する工程とを有
する。したがって、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、短チャネル効果を抑制するとともに高速動作を実現
することができる半導体装置を製造することができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a first resist mask having a desired pattern on a semiconductor substrate and a step of forming a first resist mask on the main surface of the semiconductor substrate exposed from the first resist mask are performed. Forming a channel region by ion-implanting an impurity of a first conductivity type; and ion-implanting an impurity of a second conductivity type using the first resist mask as a mask to form the channel under the channel region. Forming a first impurity layer in contact with the region, removing the first resist mask, and forming a gate electrode by Schottky junction with the channel region; Forming a side wall on the side surface; and forming the second side around the gate electrode.
Forming a second resist mask for forming a source region and a second drain region, and using the gate electrode, the sidewall, and the second resist mask as a mask to form a first conductive type impurity. Ion-implanting to form the second source region and the second drain region, and removing the side wall, and then using the gate electrode and the second resist mask as a mask to form a first Ion-implanting a conductive impurity to form a first source region and a first drain region to a position shallower than the second source region and the second drain region; Using the second resist mask as a mask, ions of a second conductivity type are ion-implanted to form a second impurity layer below the first source region and to form an upper layer. The below the first drain region 3
Forming an impurity layer, performing a heat treatment after removing the second resist mask, and forming an ohmic contact with the source electrode and the drain electrode in the second source region and the second drain region, respectively. Joining. Therefore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can manufacture a semiconductor device capable of suppressing a short-channel effect and realizing high-speed operation.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。図1は、本発明の一つの
実施の形態を示す断面図である。同図において、図8と
同一符号のものは同一または同等のものを示し、図8と
比べて大きく異なる点は、n型活性層3およびn’層
5,6の下にそれぞれ埋め込みp層2a,2b,2cを
設けている点にある。
Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the present invention. 8, the same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same or equivalent elements, and the point that is significantly different from FIG. 8 is that the buried p-layer 2a is provided below the n-type active layer 3 and the n ′ layers 5, 6. , 2b, and 2c.

【0017】すなわち、n型活性層3の下には、n型活
性層3と接して埋め込みp層2bが形成され、n’層
5,6の側面から下部にかけては、それぞれ埋め込みp
層2a,2cが形成されている。
That is, under the n-type active layer 3, a buried p-layer 2b is formed in contact with the n-type active layer 3, and the buried p-layer 2b extends from the side surface to the lower part of the n 'layers 5 and 6, respectively.
Layers 2a and 2c are formed.

【0018】このように、n’層5,6およびn型活性
層3にそれぞれ個別に埋め込みp層を設けたことによ
り、ゲート電極直下における埋め込みp層2bは図8の
ものよりも薄くなる。そのため、ゲート電極直下に発生
する中性領域の大きさを極めて小さくすることができ、
その様子は図3に示すとおりである。
As described above, since the buried p layers are individually provided in the n 'layers 5, 6 and the n-type active layer 3, the buried p layer 2b immediately below the gate electrode is thinner than that of FIG. Therefore, the size of the neutral region generated directly below the gate electrode can be extremely reduced,
The situation is as shown in FIG.

【0019】図3は、図1に係る埋め込みp層に発生し
た空乏層20と中性p型層30とを示す断面図である。
同図に示すように、中性p型層の厚さは従来例よりも薄
いことがわかる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a depletion layer 20 and a neutral p-type layer 30 generated in the buried p-layer shown in FIG.
As shown in the figure, it can be seen that the thickness of the neutral p-type layer is smaller than that of the conventional example.

【0020】なお、図1においてはゲート長を短くする
ため、ゲート電極8の幅はn型活性層3の幅よりも短く
なっているが、互いに同じ長さであったり逆にゲート電
極8の方を長くしたりしても構わない。
In FIG. 1, the width of the gate electrode 8 is shorter than the width of the n-type active layer 3 in order to shorten the gate length. You can make it longer.

【0021】また、以下の説明においては、ゲート電極
8の下の活性層が、n型である場合について説明する
が、p型である場合は上記各層の導電型をそれぞれ逆の
導電型にしてやれば、本発明に係る技術をそのまま適用
することができる。
In the following description, the case where the active layer below the gate electrode 8 is n-type will be described. However, when the active layer is p-type, the conductivity types of the respective layers may be reversed. If so, the technology according to the present invention can be applied as it is.

【0022】次に、本発明のその他の実施の形態につい
て説明する。図2は、本発明のその他の実施の形態を示
す断面図である。同図において、図1と同一符号のもの
は同一のものを示し、図1と同様にn型活性層3および
n’層5,6の下にそれぞれ埋め込みp層2e,2f,
2gを設け、さらにn+ 層4,7の下に埋め込みp層2
d,2hを新たに設けている点に本発明の特徴がある。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention. 1, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components, and buried p-layers 2e, 2f, and 2b under the n-type active layer 3 and the n 'layers 5, 6, respectively, as in FIG.
2g, and buried p layer 2 under n + layers 4 and 7
The feature of the present invention resides in that d and 2h are newly provided.

【0023】すなわち、n型活性層3の下には、このn
型活性層3に接して埋め込みp層2fが形成され、n’
層5,6の側面から下部にかけては、それぞれ埋め込み
p層2e,2gが形成されている。そしてさらに、n+
層4,7には、その側面から下部にかけて埋め込みp層
2d,2hが形成されているため、ソース−ドレイン間
のリークを確実に防止することができ、図1よりも効果
的であるといえる。
That is, below the n-type active layer 3,
A buried p layer 2f is formed in contact with type active layer 3, and n ′
Buried p-layers 2e and 2g are formed from the side surfaces to the lower portions of the layers 5 and 6, respectively. And furthermore, n +
Since the buried p-layers 2d and 2h are formed in the layers 4 and 7 from the side surface to the lower part, leakage between the source and the drain can be surely prevented, and it can be said that this is more effective than FIG. .

【0024】ここで、図2に係る半導体装置の製造工程
について図を用いて詳細に説明する。図5,6,7は、
図2に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
ステップ(a)において、半絶縁性のGaAs等の半導
体基板1にレジストを塗布してから所望のパタンのレジ
ストマスク40を形成する。その後、レジストマスク4
0から露出した基板面に、n型不純物としてSiイオン
等を注入してn型活性層3を形成する。
Here, the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to the drawings. Figures 5, 6, and 7
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to FIG. 2.
In step (a), a resist is applied to the semi-insulating semiconductor substrate 1 such as GaAs, and then a resist mask 40 having a desired pattern is formed. After that, the resist mask 4
An n-type active layer 3 is formed by implanting Si ions or the like as n-type impurities into the substrate surface exposed from zero.

【0025】ステップ(b)において、n型活性層3の
作成時に使われたのと同じレジストマスク40を使い、
p型の不純物としてBeまたはMg等のイオンを注入す
る。その結果、n型活性層3に接するとともにその下に
は、埋め込みp層2fが形成される。なお、上記のn型
活性層3と埋め込みp層2fとは、イオン注入の代わり
にエピタキシャル成長によって形成してもよい。
In step (b), using the same resist mask 40 used when forming the n-type active layer 3,
Ions such as Be or Mg are implanted as p-type impurities. As a result, a buried p-layer 2f is formed below and in contact with the n-type active layer 3. The n-type active layer 3 and the buried p-layer 2f may be formed by epitaxial growth instead of ion implantation.

【0026】ステップ(c)において、レジストマスク
40を除去した後、半導体基板1の主表面全体に亘って
WSiN等をスパッタ法によって堆積する。そして、図
示しないレジストマスクやSiO2 等の絶縁膜を加工マ
スクとして、この堆積された金属の形状を加工し、ゲー
ト電極8をn型活性層3上にショットキー接合させて形
成する。
In step (c), after removing the resist mask 40, WSiN or the like is deposited over the entire main surface of the semiconductor substrate 1 by a sputtering method. Then, by using a resist mask (not shown) or an insulating film such as SiO 2 as a processing mask, the shape of the deposited metal is processed, and the gate electrode 8 is formed on the n-type active layer 3 by Schottky junction.

【0027】ステップ(d)において、ゲート電極8を
含む半導体基板1の主表面全体を、CVD法を用いてS
iO2 等の絶縁膜41を堆積させる。ステップ(e)に
おいて、異方性エッチングによって絶縁膜41を膜厚分
だけ除去し、ゲート電極8の側壁にサイドウォール42
を形成する。
In the step (d), the entire main surface of the semiconductor substrate 1 including the gate electrode 8 is removed by CVD using the CVD method.
An insulating film 41 such as iO 2 is deposited. In step (e), the insulating film 41 is removed by anisotropic etching by the thickness of the insulating film 41, and the side wall 42 is formed on the side wall of the gate electrode 8.
To form

【0028】ステップ(f)において、半導体基板1上
に形成された図示しない複数の素子間をレジストで覆
い、その後所望のパタンのレジストマスク43を形成
し、このレジストマスク43から露出した基板面にSi
等のn型不純物をイオン注入する。その結果、半導体基
板1上には第2のソース領域であるn+ 層4と第2のド
レイン領域であるn+ 層7とが形成される。
In step (f), a plurality of elements (not shown) formed on the semiconductor substrate 1 are covered with a resist, and thereafter a resist mask 43 having a desired pattern is formed. Si
Are ion-implanted. As a result, an n + layer 4 as a second source region and an n + layer 7 as a second drain region are formed on the semiconductor substrate 1.

【0029】ステップ(g)において、n+ 層4,7の
形成時に使用されたのと同じレジストマスク43を使用
し、Be,Mg等のp型不純物をイオン注入する。その
結果、n+ 層4の下には埋め込みp層2dが形成され、
+ 層7の下には埋め込みp層2hが形成される。
In step (g), p-type impurities such as Be and Mg are ion-implanted using the same resist mask 43 used when forming the n + layers 4 and 7. As a result, a buried p layer 2d is formed under the n + layer 4,
A buried p layer 2h is formed below n + layer 7.

【0030】なお、埋め込みp層2d,2hを形成する
深さは、次のようにして決定する。すなわち、n型不純
物層におけるイオン注入の際に注入飛程をRpとしたの
であれば、埋め込みp層におけるイオン注入の際にはこ
のRpよりわずかに大きくしてRp+dRpの注入エネ
ルギーとする。その結果、n型不純物層と接するととも
にその下に埋め込みp層を形成することができる。
The depth at which the buried p layers 2d and 2h are formed is determined as follows. That is, if the implantation range is set to Rp at the time of ion implantation in the n-type impurity layer, the implantation energy of Rp + dRp is set slightly larger than Rp at the time of ion implantation to the buried p layer. As a result, a buried p-layer can be formed in contact with and under the n-type impurity layer.

【0031】また、注入エネルギーは、以下のように決
定するとより効果的なものとなる。すなわち、活性化率
を考慮し、ドレイン側においては内蔵拡散電位と動作時
におけるドレイン電圧との和で埋め込みp層が完全に空
乏化するように濃度および注入エネルギーを設定し、ソ
ース側においては内蔵拡散電位だけでは完全に空乏化し
ないような濃度および注入エネルギーとする。
Further, the implantation energy becomes more effective if it is determined as follows. That is, in consideration of the activation rate, the concentration and implantation energy are set such that the buried p-layer is completely depleted by the sum of the built-in diffusion potential and the drain voltage during operation on the drain side, and is built-in on the source side. The concentration and the implantation energy are such that the diffusion potential alone does not completely deplete.

【0032】その結果、ドレイン側の埋め込みp層2h
においては、動作時おけるドレイン電圧とpn接合によ
る内部電位とによって完全に空乏化し、ドレイン電極か
らの電気力線は遠く基板の深い準位や、ソース側のまだ
空乏化していないpn接合のp層で終端されることにな
る。
As a result, the drain side buried p layer 2h
Is completely depleted by the drain voltage during operation and the internal potential due to the pn junction, and the electric field lines from the drain electrode are far away from the deep level of the substrate and the p-layer of the pn junction on the source side that has not yet been depleted. At the end.

【0033】また、このときの空乏層幅は、図4に示さ
れるように非常に大きいため、容量は小さなものとな
り、またこの容量はドレイン電極が電極の一方であるた
め、等価回路定数ではCgdまたはCdsとして見え、
FET全体としては低Cgd構造および低Cds構造と
なる。
The width of the depletion layer at this time is very large as shown in FIG. 4, so that the capacitance is small. Further, since the drain electrode is one of the electrodes, the equivalent circuit constant is Cgd. Or as Cds,
The FET as a whole has a low Cgd structure and a low Cds structure.

【0034】次に、ステップ(h)において、ウェット
エッチングによってサイドウォール42を除去する。ス
テップ(i)において、ゲート電極8とレジストマスク
43をマスクとしてSi等のn型不純物をイオン注入
し、第1のソース領域であるn’層5と第1のドレイン
領域6であるn’層6を形成する。
Next, in a step (h), the side wall 42 is removed by wet etching. In step (i), an n-type impurity such as Si is ion-implanted using the gate electrode 8 and the resist mask 43 as a mask, and the n ′ layer 5 as the first source region and the n ′ layer as the first drain region 6 are formed. 6 is formed.

【0035】ステップ(j)において、同様にゲート電
極8とレジストマスク43をマスクとしてBe,Mg等
のp型不純物をイオン注入し、埋め込みp層2e,2g
を形成する。ここで、これら埋め込みp層2e,2gを
作成する際の注入エネルギーを、ステップ(g)のとき
と同じように制御してやればより効果的なものとなる。
In step (j), similarly, p-type impurities such as Be and Mg are ion-implanted using the gate electrode 8 and the resist mask 43 as a mask, and the buried p-layers 2e and 2g are implanted.
To form Here, it is more effective to control the implantation energy for forming these buried p layers 2e and 2g in the same manner as in step (g).

【0036】ステップ(k)において、レジストマスク
43を除去した後、図示しない保護膜を半導体基板1の
表裏両面の全体に亘って形成してから熱処理を行い、上
記イオン注入された不純物の活性化を行う。
In step (k), after removing the resist mask 43, a protective film (not shown) is formed over the entire front and back surfaces of the semiconductor substrate 1, and then heat treatment is performed to activate the ion-implanted impurities. I do.

【0037】その後、n+ 層4の上にAuGe/Niを
堆積するとともにオーミック接合してソース電極10を
形成し、同様に、n+ 層7の上にAuGe/Niをオー
ミック接合してドレイン電極11を形成する。
Thereafter, AuGe / Ni is deposited on the n + layer 4 and ohmic-joined to form a source electrode 10. Similarly, AuGe / Ni is ohmic-joined on the n + layer 7 to form a drain electrode. 11 is formed.

【0038】さらにその後、ゲート電極8の上にはAu
を堆積してゲート金属9を形成すれば、本発明に係る電
界効果型トランジスタが完成し、この完成した図2に係
る半導体装置において、ドレイン電圧を印可すると、図
4に示すように埋め込みp層には空乏層21と中性p型
層31とが形成される。
Thereafter, Au is formed on the gate electrode 8.
Is deposited to form a gate metal 9, a field-effect transistor according to the present invention is completed. In the completed semiconductor device according to FIG. 2, when a drain voltage is applied, a buried p-layer is formed as shown in FIG. , A depletion layer 21 and a neutral p-type layer 31 are formed.

【0039】なお、ステップ(g),(j)において、
イオン注入する際にレジストマスクをレジストシュリン
クする等してパタンを大きくしておけば、より確実に埋
め込みp層を形成することができる。もちろん、このよ
うにして埋め込みp層を形成しても上記効果が損なわれ
ることはない。また、当然のことではあるが、ステップ
(g)において埋め込みp層2d,2hを作成しなけれ
ば、図1に係る半導体装置が作成される。
In steps (g) and (j),
If the pattern is enlarged by performing resist shrink on the resist mask during ion implantation, the buried p-layer can be formed more reliably. Of course, even if the buried p-layer is formed in this way, the above effect is not impaired. Also, needless to say, if the buried p-layers 2d and 2h are not created in step (g), the semiconductor device according to FIG. 1 is created.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、チャネル
領域,第1のソースおよびドレイン領域,第2のソース
およびドレイン領域に対して個別に埋め込み層を形成し
たため、埋め込み層の厚さが薄くなってゲート直下に中
性領域が形成されず、ゲート容量を下げることができ
る。そのため、従来のものと比べて高速動作を実現する
ことができる。また、ドレイン側の埋め込み層を内蔵拡
散電位とドレイン電圧とで完全に空乏化させることによ
り、ゲート電極直下の埋め込み層にもソース側から電位
が供給されやすくなる。その結果、ゲート電極直下の埋
め込み層はソース側とのみ電気的に結合されて電気的に
安定となる。さらに、ドレイン側との結合がないため、
速度性能に大きな影響を及ぼすCgdが発生せず、短チ
ャネル効果の抑制に効果的である。
As described above, according to the present invention, the buried layers are individually formed in the channel region, the first source and drain regions, and the second source and drain regions. As a result, a neutral region is not formed immediately below the gate, and the gate capacitance can be reduced. Therefore, a high-speed operation can be realized as compared with the conventional one. Further, by completely depleting the buried layer on the drain side with the built-in diffusion potential and the drain voltage, the potential is easily supplied from the source side to the buried layer immediately below the gate electrode. As a result, the buried layer immediately below the gate electrode is electrically coupled only to the source side and becomes electrically stable. Furthermore, since there is no coupling with the drain side,
Cgd, which greatly affects the speed performance, does not occur, which is effective in suppressing the short channel effect.

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

【図1】 本発明の一つの実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明のその他の実施の形態を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図3】 図1における埋め込みp層に発生した容量を
示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a capacitance generated in a buried p-layer in FIG.

【図4】 図2における埋め込みp層に発生した容量を
示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a capacitance generated in a buried p-layer in FIG. 2;

【図5】 図2に係る半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to FIG. 2;

【図6】 図2に係る半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to FIG. 2;

【図7】 図2に係る半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to FIG. 2;

【図8】 従来例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional example.

【図9】 従来例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a conventional example.

【図10】 図8における埋め込みp層に発生した容量
を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a capacitance generated in a buried p-layer in FIG.

【図11】 図9における埋め込みp層に発生した容量
を示す断面図である。
11 is a cross-sectional view showing a capacitance generated in a buried p-layer in FIG.

【符号の説明】 1…半導体基板、2,2a,2b,2c…埋め込みp
層、3…n型活性層、4,7…n+ 層、5,6…n’
層、8…ゲート電極、9…ゲート金属、10…ソース電
極、11…ドレイン電極。
[Description of Signs] 1 ... Semiconductor substrate, 2, 2a, 2b, 2c ... Embedded p
Layer, 3 ... n-type active layer, 4,7 ... n + layer, 5,6 ... n '
Layer: 8 gate electrode, 9 gate metal, 10 source electrode, 11 drain electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野寺 清光 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kiyomitsu Onodera 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主表面にゲート電極とソー
ス電極とドレイン電極とが形成され、 このゲート電極の下の前記半導体基板中に第1の導電型
のチャネル領域が形成され、 このチャネル領域と接するとともに、前記ソース電極と
前記ゲート電極との間の前記半導体基板中に、第1の導
電型の第1のソース領域が形成され、 この第1のソース領域と接するとともに、前記ソース電
極の下の前記半導体基板中に、前記第1のソース領域と
同一導電型であって前記第1のソース領域よりも深い位
置まで第2のソース領域が形成され、 前記チャネル領域と接するとともに、前記ドレイン電極
と前記ゲート電極との間の前記半導体基板中に、第1の
導電型の第1のドレイン領域が形成され、 この第1のドレイン領域に接するとともに、前記ドレイ
ン電極の下の前記半導体基板中に、前記第1のドレイン
領域と同一導電型であって前記第1のドレイン領域より
も深い位置まで第2のドレイン領域が形成された電界効
果型トランジスタにおいて、 前記チャネル領域よりも下の前記半導体基板中に、前記
チャネル領域と接して第2の導電型の第1の不純物層が
形成され、 前記第1のソース領域の境界に沿うとともに、前記第1
の不純物層の一部と重なり合って、第2の導電型の第2
の不純物層が形成され、 前記第1のドレイン領域の境界に沿うとともに、前記第
1の不純物層の一部と重なり合って、第2の導電型の第
3の不純物層が形成されていることを特徴とする半導体
装置。
A gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are formed on a main surface of the semiconductor substrate; a channel region of a first conductivity type is formed in the semiconductor substrate below the gate electrode; And a first source region of a first conductivity type is formed in the semiconductor substrate between the source electrode and the gate electrode. The first source region is in contact with the first source region, and A second source region is formed in the lower semiconductor substrate to the same conductivity type as the first source region and deeper than the first source region. A first drain region of a first conductivity type is formed in the semiconductor substrate between the electrode and the gate electrode; A field effect transistor in which a second drain region of the same conductivity type as the first drain region and deeper than the first drain region is formed in the semiconductor substrate below the drain electrode; A first impurity layer of a second conductivity type is formed in the semiconductor substrate below the channel region in contact with the channel region, along a boundary of the first source region, and
And a part of the second conductive type second layer.
And a third impurity layer of the second conductivity type is formed along the boundary of the first drain region and overlapping a part of the first impurity layer. Characteristic semiconductor device.
【請求項2】 請求項1において、 前記第2のソース領域の境界に沿うとともに、前記第2
の不純物層の一部と重なり合って、第2の導電型の第4
の不純物層が形成され、 前記第2のドレイン領域の境界に沿うとともに、前記第
3の不純物層の一部と重なり合って、第2の導電型の第
5の不純物層が形成されていることを特徴とする半導体
装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second source region extends along a boundary thereof and said second source region extends along a boundary thereof.
And a part of the impurity layer of the second conductivity type.
And a fifth impurity layer of the second conductivity type is formed along the boundary of the second drain region and overlapping part of the third impurity layer. Characteristic semiconductor device.
【請求項3】 請求項1において、 前記第3の不純物層は、前記ドレイン電極に印可された
動作電圧によって完全に空乏化することを特徴とする半
導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the third impurity layer is completely depleted by an operation voltage applied to the drain electrode.
【請求項4】 請求項2において、 前記第3および第5の不純物層の両方または何れか一方
は、前記ドレイン電極に印可された動作電圧によって完
全に空乏化することを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein at least one of the third and fifth impurity layers is completely depleted by an operation voltage applied to the drain electrode.
【請求項5】 半導体基板に所望のパタンの第1のレジ
ストマスクを形成する工程と、 前記第1のレジストマスクから露出した前記半導体基板
の主表面に、第1の導電型の不純物をイオン注入してチ
ャネル領域を形成する工程と、 前記第1のレジストマスクをマスクとして第2の導電型
の不純物をイオン注入し、前記チャネル領域の下に前記
チャネル領域と接するようにして第1の不純物層を形成
する工程と、 前記第1のレジストマスクを除去してから、前記チャネ
ル領域にショットキー接合させてゲート電極を形成する
工程と、 前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程
と、 前記ゲート電極の周囲に前記第2のソース領域および第
2のドレイン領域を作成するための第2のレジストマス
クを形成する工程と、 前記ゲート電極と前記サイドウォールと前記第2のレジ
ストマスクとをマスクとして第1の導電型の不純物をイ
オン注入し、前記第2のソース領域および第2のドレイ
ン領域とを形成する工程と、 前記サイドウォールを除去してから、前記ゲート電極と
前記第2のレジストマスクとをマスクとして第1の導電
型の不純物をイオン注入し、前記第2のソース領域およ
び前記第2のドレイン領域よりも浅い位置まで第1のソ
ース領域と第1のドレイン領域とを形成する工程と、 前記ゲート電極と前記第2のレジストマスクとをマスク
として第2の導電型の不純物をイオン注入し、前記第1
のソース領域の下に第2の不純物層を形成するとともに
前記第1のドレイン領域の下に第3の不純物層を形成す
る工程と、 前記第2のレジストマスクを除去した後に熱処理を行う
工程と、 前記第2のソース領域と前記第2のドレイン領域とに、
それぞれソース電極とドレイン電極とをオーミック接合
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. A step of forming a first resist mask of a desired pattern on a semiconductor substrate, and ion-implanting a first conductivity type impurity into a main surface of the semiconductor substrate exposed from the first resist mask. Forming a channel region by performing ion implantation of impurities of a second conductivity type using the first resist mask as a mask, and forming a first impurity layer under the channel region so as to be in contact with the channel region. Forming a gate electrode by Schottky bonding to the channel region after removing the first resist mask; forming a sidewall on a side surface of the gate electrode; Forming a second resist mask for creating the second source region and the second drain region around a gate electrode; Forming a second source region and a second drain region by ion-implanting an impurity of a first conductivity type using the side wall and the second resist mask as a mask; After the removal, the impurity of the first conductivity type is ion-implanted using the gate electrode and the second resist mask as masks, and the impurity is ion-implanted to a position shallower than the second source region and the second drain region. Forming a first source region and a first drain region, and ion-implanting a second conductivity type impurity using the gate electrode and the second resist mask as a mask;
Forming a second impurity layer below the source region and forming a third impurity layer below the first drain region; and performing a heat treatment after removing the second resist mask. The second source region and the second drain region,
Forming a ohmic junction between the source electrode and the drain electrode.
【請求項6】 請求項5において、 前記第2のソース領域および前記第2のドレイン領域と
を形成する工程の後に、 前記ゲート電極と前記サイドウォールと前記第2のレジ
ストマスクとをマスクとして第2の導電型の不純物をイ
オン注入し、前記第2のソース領域の下に第4の不純物
層を形成し、前記第2のドレイン領域の下に第5の不純
物層を形成する工程をさらに有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein after the step of forming the second source region and the second drain region, the step of forming the second source region and the second drain region is performed using the gate electrode, the sidewall, and the second resist mask as masks. Implanting an impurity of a second conductivity type, forming a fourth impurity layer below the second source region, and forming a fifth impurity layer below the second drain region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007311495A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Mitsubishi Electric Corp Method for manufacturing semiconductor device

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