JPS59198763A - Mos形電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
Mos形電界効果トランジスタおよびその製造方法Info
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- JPS59198763A JPS59198763A JP58072842A JP7284283A JPS59198763A JP S59198763 A JPS59198763 A JP S59198763A JP 58072842 A JP58072842 A JP 58072842A JP 7284283 A JP7284283 A JP 7284283A JP S59198763 A JPS59198763 A JP S59198763A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路を構成するNチャネルMO8
形電界効果トランジスタおよびその製造方法に関するも
のである。
形電界効果トランジスタおよびその製造方法に関するも
のである。
近年半導体集積回路の分野では、VLSI指向に伴って
それを構成するNチャネルMO8形11)弁効果トラン
ジスタ(MOS FET)のショート−チャネル化が進
むにつれ、そのしきい値電圧vthがますます小さくな
り、外部条件や製造プロセス条件のわずかな変化によっ
てもvthの絶対値が大きく変動する傾向が生じている
。さらに、ショート・チャネル化はンースφドレイン間
の電界強度を高めることから、その電界によって加速さ
れた電流担体が高いエネルギーをもってゲート絶縁膜に
注入・捕獲されるようになり、ますますvthの変動を
生じやすくしている。NチャネルMO8FETでは電流
担体は電子であシ、この現象は、ドレイン接合表面の電
界によシミ子がドレイン領域接合近傍のゲート絶縁膜中
に注入・捕獲され、その結果vthの変動が起こる”ホ
ット・エレクトロンによるvthの不安定性”として知
られている(S。
それを構成するNチャネルMO8形11)弁効果トラン
ジスタ(MOS FET)のショート−チャネル化が進
むにつれ、そのしきい値電圧vthがますます小さくな
り、外部条件や製造プロセス条件のわずかな変化によっ
てもvthの絶対値が大きく変動する傾向が生じている
。さらに、ショート・チャネル化はンースφドレイン間
の電界強度を高めることから、その電界によって加速さ
れた電流担体が高いエネルギーをもってゲート絶縁膜に
注入・捕獲されるようになり、ますますvthの変動を
生じやすくしている。NチャネルMO8FETでは電流
担体は電子であシ、この現象は、ドレイン接合表面の電
界によシミ子がドレイン領域接合近傍のゲート絶縁膜中
に注入・捕獲され、その結果vthの変動が起こる”ホ
ット・エレクトロンによるvthの不安定性”として知
られている(S。
A、Abbas et al、”Hot−carr
ier 1nstabilityin IG FET
’S ” 、 Appl 、 Phys、1I7ett
、、27..1471975;P、E、Cottrel
l et al 、”Hot−electr!;!
r+emission in N−channel I
GFET’S” IE8Trans、ED−24,5
20,1979)。
ier 1nstabilityin IG FET
’S ” 、 Appl 、 Phys、1I7ett
、、27..1471975;P、E、Cottrel
l et al 、”Hot−electr!;!
r+emission in N−channel I
GFET’S” IE8Trans、ED−24,5
20,1979)。
このようなホット・エレクトロン効果を減少する方策と
して、従来次の2つのアプローチがなされている。その
1つは、不純物分布をモディファイして接合表面の電界
強度を下げようとする試みであシ、他の1つはドレイン
領域上のパッシベーション膜を改良してホット・エレク
トロンの注入があってもvthの変動に対する影響を軽
減しようというものである。前者については、第1図(
a)のようにドレイン領域りを通常のN+槽構造らN+
N−の2重拡散構造としたものや同図(1))のように
ゲート層Gの側のドレイン領域DKN一層を設けたもの
があり、いずれも空乏層が基板を構成するP層とN一層
の両側に延びるために全体として空乏層幅が大きくなり
、その結果N”層が無い場合に比較して電界強度が軽減
されることを利用したものである( S 、Ogura
et at、 ”Design andcharac
teristics of the hight
ly dopedDrain 5ource(LDD)
IG FET”、IE Trans。
して、従来次の2つのアプローチがなされている。その
1つは、不純物分布をモディファイして接合表面の電界
強度を下げようとする試みであシ、他の1つはドレイン
領域上のパッシベーション膜を改良してホット・エレク
トロンの注入があってもvthの変動に対する影響を軽
減しようというものである。前者については、第1図(
a)のようにドレイン領域りを通常のN+槽構造らN+
N−の2重拡散構造としたものや同図(1))のように
ゲート層Gの側のドレイン領域DKN一層を設けたもの
があり、いずれも空乏層が基板を構成するP層とN一層
の両側に延びるために全体として空乏層幅が大きくなり
、その結果N”層が無い場合に比較して電界強度が軽減
されることを利用したものである( S 、Ogura
et at、 ”Design andcharac
teristics of the hight
ly dopedDrain 5ource(LDD)
IG FET”、IE Trans。
ED−27、1359、1980;B、Takeda
et al 。
et al 。
” An As −P(N+−N−) double
diffused DrainMO8−FET fo
r VL8IS、 1981 VLSI sympo
siundigest paper 、 p 22 )
。 なお、図においてSはソース領域を示す。また後者
については、ドレイン上のパッシベーション膜として水
素H2を含まない絶縁膜、例えばプラズマ8 i0z膜
等を用いると、生成プロセスにおいて水素ガスを使用す
るプラズマ81gN4膜を用いた場合よりもホット・エ
レクトロン効果が少ないことが知られている。
diffused DrainMO8−FET fo
r VL8IS、 1981 VLSI sympo
siundigest paper 、 p 22 )
。 なお、図においてSはソース領域を示す。また後者
については、ドレイン上のパッシベーション膜として水
素H2を含まない絶縁膜、例えばプラズマ8 i0z膜
等を用いると、生成プロセスにおいて水素ガスを使用す
るプラズマ81gN4膜を用いた場合よりもホット・エ
レクトロン効果が少ないことが知られている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであジ、
その目的は、NチャネルMO8FETにおいてドレイン
領域の表面における電界強度を低下させ、ホット・エレ
クトロン効果を軽減する新たなアプローチを提供するこ
とにある。
その目的は、NチャネルMO8FETにおいてドレイン
領域の表面における電界強度を低下させ、ホット・エレ
クトロン効果を軽減する新たなアプローチを提供するこ
とにある。
このような目的を達成するために、本発明は、Nチャネ
ルMO8FE!rのソース・ドレイン領域の不純物ドー
ピングプロファイルを、ゲート層に面する端部において
ポジティブ・ベベル構造としたものである。才だ、この
ような構造を形成するために、下層に対して上層がオー
バーハングした構造のゲート層を形成し、これをマスク
とした斜め方向のイオンインプランテーションによりソ
ース・ドレイン領域を形成するものである。
ルMO8FE!rのソース・ドレイン領域の不純物ドー
ピングプロファイルを、ゲート層に面する端部において
ポジティブ・ベベル構造としたものである。才だ、この
ような構造を形成するために、下層に対して上層がオー
バーハングした構造のゲート層を形成し、これをマスク
とした斜め方向のイオンインプランテーションによりソ
ース・ドレイン領域を形成するものである。
一般に、PN接合の電界強度は、その不純物ドーピング
プロファイル、接合深さなどの他に、PN接合表面がバ
ルク接合面に対して成す角度αによる影響を強く受け、
第2図(a)に示すようなこの角度αが90°を越える
場合(この構造をポジティア” @ ベベル、 pos
itive bevel構造という)の方が、同図中)
に示すような90°以下の場合(この構造をネガティブ
・ベベル negative bevel構造という)
に比べて接合表面の電界強度が低いことが知られておp
(R,L、Davies et al 。
プロファイル、接合深さなどの他に、PN接合表面がバ
ルク接合面に対して成す角度αによる影響を強く受け、
第2図(a)に示すようなこの角度αが90°を越える
場合(この構造をポジティア” @ ベベル、 pos
itive bevel構造という)の方が、同図中)
に示すような90°以下の場合(この構造をネガティブ
・ベベル negative bevel構造という)
に比べて接合表面の電界強度が低いことが知られておp
(R,L、Davies et al 。
Control of Electric Field
at the 5urfaceof PNjunct
ions、” 、Ig ’Frans El)−11
。
at the 5urfaceof PNjunct
ions、” 、Ig ’Frans El)−11
。
313、1964 )、Si整流器、8CR,Siパワ
ーTR8等のディスクリート半導体素子に採用されてい
る。これは、前者においては破線で示すようにP層への
空乏層21の延び(幅)dlがバルク(基体)よシも表
面において大きくなるのに対し、後者では反対に小さく
なるからである(ここで、N+層は、P層に比べて不純
物濃度が十分に高いため、このN+層への空乏層の延び
はほとんど無視できるものとする)。
ーTR8等のディスクリート半導体素子に採用されてい
る。これは、前者においては破線で示すようにP層への
空乏層21の延び(幅)dlがバルク(基体)よシも表
面において大きくなるのに対し、後者では反対に小さく
なるからである(ここで、N+層は、P層に比べて不純
物濃度が十分に高いため、このN+層への空乏層の延び
はほとんど無視できるものとする)。
本発明は、このポジティブ・ベベル効果をMOS FE
Tのドレイン領域の不純物プロファイルに導入したもの
で、前述したホット・エレクトロン効果低減のだめの2
つのアプローチの前者に属する。以下、実施例を用いて
本発明の詳細な説明する。
Tのドレイン領域の不純物プロファイルに導入したもの
で、前述したホット・エレクトロン効果低減のだめの2
つのアプローチの前者に属する。以下、実施例を用いて
本発明の詳細な説明する。
第3図(a)は、本発明の一実施例を示すMOSFET
で、基板の2層31とソース・ドレイン領域のN+層3
2とによって形成されるPN+接合の表面A’A“が接
合面AA’に対してα〉9o0となるポジティブ・ベベ
ル構造が形成されるように7−;2.−)”レイン領域
の不純物プロファイルヲ’4g成したものである。すな
わち、同図(b)に示すように接合面AA’を水平に描
けば、第2図(a)に示したポジティブφベベル概念に
等しくなることは明白である。
で、基板の2層31とソース・ドレイン領域のN+層3
2とによって形成されるPN+接合の表面A’A“が接
合面AA’に対してα〉9o0となるポジティブ・ベベ
ル構造が形成されるように7−;2.−)”レイン領域
の不純物プロファイルヲ’4g成したものである。すな
わち、同図(b)に示すように接合面AA’を水平に描
けば、第2図(a)に示したポジティブφベベル概念に
等しくなることは明白である。
このような構造によれば、ドレイン−ソース間に逆電圧
を印加した場合の表面A’A“への空乏層33の広がシ
(幅)dzが、AA’に直角な方向への広がり(幅)d
aより大きくなり、したがって表面での電界強度をバル
クにおけるそれよシも低くすることができる。さらにチ
ャネル長り、1層31の不純物濃度、N+層32の深さ
と角度αなどを適切に選ぶことによ)、動作電圧VSD
においても酸化膜34およびポリシリコン層35からな
るゲート層にホット・エレクトロンが注入することのな
いMOS FETを構成することができる。
を印加した場合の表面A’A“への空乏層33の広がシ
(幅)dzが、AA’に直角な方向への広がり(幅)d
aより大きくなり、したがって表面での電界強度をバル
クにおけるそれよシも低くすることができる。さらにチ
ャネル長り、1層31の不純物濃度、N+層32の深さ
と角度αなどを適切に選ぶことによ)、動作電圧VSD
においても酸化膜34およびポリシリコン層35からな
るゲート層にホット・エレクトロンが注入することのな
いMOS FETを構成することができる。
次に、このような構造を実現する方法を説明する。通常
、半屏体デバイスの製造プロセスにおいて不純物の導入
は、CVDによる不純物のデポジションもしくはイオン
インプランテーションの後、熱処理による拡散によって
所定の不純物プロファイルおよび深さを形成する方法が
一般的でおるが、その場合、不純物のデポジションもし
くはイオンインプランテーションはウェハ面に対してほ
ぼ垂直に行々われるため(ゲート層へのチャンネリング
を低減するためウェハーの垂直面に対しC7゜傾ける場
合がある)、その後の熱処理による拡故においては、第
4図に破線で示すように不純物デポジション領域41の
端部においてウェハ面に対して円弧を描くような等方性
拡散面を示す。したがってこのような方法では第3図に
示したような不純物プロファイルは実現できない。
、半屏体デバイスの製造プロセスにおいて不純物の導入
は、CVDによる不純物のデポジションもしくはイオン
インプランテーションの後、熱処理による拡散によって
所定の不純物プロファイルおよび深さを形成する方法が
一般的でおるが、その場合、不純物のデポジションもし
くはイオンインプランテーションはウェハ面に対してほ
ぼ垂直に行々われるため(ゲート層へのチャンネリング
を低減するためウェハーの垂直面に対しC7゜傾ける場
合がある)、その後の熱処理による拡故においては、第
4図に破線で示すように不純物デポジション領域41の
端部においてウェハ面に対して円弧を描くような等方性
拡散面を示す。したがってこのような方法では第3図に
示したような不純物プロファイルは実現できない。
そこで、本発明では、第5図に示すように、まず基板の
1層31の上に、ゲート酸化膜(SiOz’)34に対
し、ポリシリコン層35がオーバーハングした構造のゲ
ート層を形成する。
1層31の上に、ゲート酸化膜(SiOz’)34に対
し、ポリシリコン層35がオーバーハングした構造のゲ
ート層を形成する。
次いで、上記オーバーハングしたポリシリコン層35と
ゲート酸化膜34の端部がウェハ面に対して成す角度θ
(<83°)の方向Iおよび■から等からなる素子間分
離縁膜51をマスクとして所定の不純物のイオンインプ
ランテーションを行ないN一層52を形成する。これに
は、ウェハ台(図示せず)を傾斜回転させるかあるいは
イオン源(図示せず)を傾斜させる方向をとる。また、
N″′層52の不純物濃度および深さd、は所望のMO
SFETの特定を満足するように選定する。
ゲート酸化膜34の端部がウェハ面に対して成す角度θ
(<83°)の方向Iおよび■から等からなる素子間分
離縁膜51をマスクとして所定の不純物のイオンインプ
ランテーションを行ないN一層52を形成する。これに
は、ウェハ台(図示せず)を傾斜回転させるかあるいは
イオン源(図示せず)を傾斜させる方向をとる。また、
N″′層52の不純物濃度および深さd、は所望のMO
SFETの特定を満足するように選定する。
最後に、ウェハ台もしくはソース源を水平にもどし、従
来の方法による場合と同様に垂直方向■からのイオンイ
ンプランテーションによIFN−1m52よシも高い不
純物濃度を有するN+層53を形成する。これによシ、
第3図に示したようなポジティブ・ベベル構造の不純物
プロファイルを有するソース・ドレイン領域が形成でき
る。
来の方法による場合と同様に垂直方向■からのイオンイ
ンプランテーションによIFN−1m52よシも高い不
純物濃度を有するN+層53を形成する。これによシ、
第3図に示したようなポジティブ・ベベル構造の不純物
プロファイルを有するソース・ドレイン領域が形成でき
る。
上述した製造方法において、ゲート層を、はじめ例えば
第6図に示すようにゲート酸化膜34およびポリシリコ
ン層35の上に窒化1(SisN+)よい。この場合に
は、イオンインプランテーション後、不要となった窒化
膜61を除去する。
第6図に示すようにゲート酸化膜34およびポリシリコ
ン層35の上に窒化1(SisN+)よい。この場合に
は、イオンインプランテーション後、不要となった窒化
膜61を除去する。
以上説明したように、本発明によれば、N千ヤネルMO
8FE’Tのソース・ドレイン領域の不純物ドーピング
プロファイルを、ゲート層に面する端部においてポジテ
ィブ・ベベル構造としたことによυ、ドレイン領域の表
面の電界強度を低下させることができるため、ショート
チャネル化に伴うホット・エレクトロン効果によるしき
い値゛山王の不安定性を軽減することができ、集積度の
向上に有効である。また、本発明の製造方法によれば、
下層に対して上層がオーバーハングしたゲート層を形成
し、これをマスクとして斜め方向からイオンインプラン
テーションを行なう手法を用いることにより、上述した
ポジティブ・ベベル構造の不純物ドーピングプロファイ
ルが形成できる。
8FE’Tのソース・ドレイン領域の不純物ドーピング
プロファイルを、ゲート層に面する端部においてポジテ
ィブ・ベベル構造としたことによυ、ドレイン領域の表
面の電界強度を低下させることができるため、ショート
チャネル化に伴うホット・エレクトロン効果によるしき
い値゛山王の不安定性を軽減することができ、集積度の
向上に有効である。また、本発明の製造方法によれば、
下層に対して上層がオーバーハングしたゲート層を形成
し、これをマスクとして斜め方向からイオンインプラン
テーションを行なう手法を用いることにより、上述した
ポジティブ・ベベル構造の不純物ドーピングプロファイ
ルが形成できる。
第1図(a)および(b)はNチャネルMO8形電界効
果を低減する構造の従来例を示す断面図、第2図(a)
および(b)はポジティブ・ベベルおよびネガティブ・
ベベル構造を説明するだめの図、第3図(a)id本発
明の一実施例を示すMO8形電界効果トランジスタの断
面図、同図(b)はその第2図(a)の構造との対応関
係を説明するための図、第4図は従来の不純物導入法を
説明するための図、第5図は本発明によるMO8形電界
効果トランジスタのM遣方法の7例を示す図、第6図は
同じく他の例を下す図である。 31・争・・2層、32・・・・N+層(ソース・ドレ
イン領域)、34・・・・ゲート酸化膜、35・・・・
ポリシリコン層、61@−Φ壷窒化膜、1.II、I−
・・・イオンインプランテーションの方向。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 第1図 第2図 (o) (b)13図 (b
果を低減する構造の従来例を示す断面図、第2図(a)
および(b)はポジティブ・ベベルおよびネガティブ・
ベベル構造を説明するだめの図、第3図(a)id本発
明の一実施例を示すMO8形電界効果トランジスタの断
面図、同図(b)はその第2図(a)の構造との対応関
係を説明するための図、第4図は従来の不純物導入法を
説明するための図、第5図は本発明によるMO8形電界
効果トランジスタのM遣方法の7例を示す図、第6図は
同じく他の例を下す図である。 31・争・・2層、32・・・・N+層(ソース・ドレ
イン領域)、34・・・・ゲート酸化膜、35・・・・
ポリシリコン層、61@−Φ壷窒化膜、1.II、I−
・・・イオンインプランテーションの方向。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 第1図 第2図 (o) (b)13図 (b
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 ソース・ドレイン領域が、ゲート層に面する端部
においてポジティブΦベベル構造の不純物ドーピングプ
ロファイルを有することを特徴とするNチャネル形のM
O8形電界効果トランジスタ。 2、半導体基板上に、下層に対して上層がオーバーハン
グした構iのゲート層を形成し、このゲート層をマスク
として当該ゲート層の外周斜め方向からイオンインプラ
ンテーションを行なうことによシゲート層外縁部下の半
導体基板にポジティブ・ベベル構造の不純物プロファイ
ルを有するソース・ドレイン領域を形成することを特徴
とするNチャネル形のMO8形電界効果トランジスタの
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58072842A JPS59198763A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | Mos形電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58072842A JPS59198763A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | Mos形電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59198763A true JPS59198763A (ja) | 1984-11-10 |
Family
ID=13501046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58072842A Pending JPS59198763A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | Mos形電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59198763A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6260265A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-16 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS6395669A (ja) * | 1986-10-13 | 1988-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JPH02153538A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
US5223445A (en) * | 1990-05-30 | 1993-06-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Large angle ion implantation method |
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US5538907A (en) * | 1994-05-11 | 1996-07-23 | Lsi Logic Corporation | Method for forming a CMOS integrated circuit with electrostatic discharge protection |
-
1983
- 1983-04-27 JP JP58072842A patent/JPS59198763A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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