JPS6014461A - Complementary insulated gate field-effect transistor - Google Patents

Complementary insulated gate field-effect transistor

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JPS6014461A JP58121185A JP12118583A JPS6014461A JP S6014461 A JPS6014461 A JP S6014461A JP 58121185 A JP58121185 A JP 58121185A JP 12118583 A JP12118583 A JP 12118583A JP S6014461 A JPS6014461 A JP S6014461A
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Abstract

PURPOSE:To operate the titled transistor at the normal supply voltage even at a short channel length as well as to prevent generation of a latchup phenomenon by a method wherein an N type drain region and a P type drain region, having the maximum impurity density of impurity diffusion region within the specified range respectively, are provided and a part of each drain region is connected to a high melting point metal or its silicide layer. CONSTITUTION:The titled transistor has an N type drain region having the maximum impurity density of an impurity diffusion region 10<18>-10<20>cm<-3> or thereabout and a P type drain region having the maximum impurity density of 10<17>-10<19>cm<-3> or thereabout, and it is constituted in such a manner that at least a part of said drain regions is connected to a high melting point metal or its metal silicide layer. After ions have been implanted, an activation and a heat treatment are performed on the implanted ions, and an N conductive type source 4 and drain 5 are formed. The quantity of arsenic ion is set in such a manner that the impurity density on the surface of said source 4 and drain 5 will be finally formed at 3X10<18>cm<-3> when channel length is 0.5mum or above and at 1-10<18>cm<-3> when channel length is 0.3mum or below. Also, the condition of heat treatment is controlled in such a manner that the junction depth of the source 4 and the drain diffusion layer 5 will be finally formed at 0.25mum.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、相補型絶縁ゲート電解効果トランジスタ(以
下CMO3トランジスタと記す)に関し、特に0.5μ
m以下のゲート長においても5V電源で動作可能な高耐
圧超微細CMOSトランジスタに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a complementary insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as CMO3 transistor).
The present invention relates to a high-voltage ultra-fine CMOS transistor that can operate with a 5V power supply even with a gate length of m or less.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

CMOSは、PチャネルMOS(以下PMOSと記す)
とNチャネルMOS(以下NMOSと記す)とを対にし
て、同一チップ上に形成している構造である。
CMOS is P-channel MOS (hereinafter referred to as PMOS)
In this structure, an N-channel MOS (hereinafter referred to as NMOS) is formed as a pair on the same chip.

第1図は、2μm以上のゲート長を有する従来のCMO
Sの断面構造図である。
Figure 1 shows a conventional CMO with a gate length of 2 μm or more.
It is a cross-sectional structure diagram of S.

第1図において、1はN導電型の半導体基板、2は半導
体基板1内に形成されたP導電型の拡散層領域でウエル
と称される。3はフィールド酸化膜、4および5はウエ
ル2内に形成されたNMOSのソースおよびドレイン拡
散層領域で、n導電型を有し、その最大不純物濃度は1
020cm−3以上で構成される。6および7はPMO
Sのソースおよびドレイン拡散層領域で、P導電型を有
し、その最大不純物濃度は1019cm−3以上で構成
される。8および9は、各々ゲート絶縁膜、およびゲー
ト電極である。10および11は、各々保護絶縁膜およ
びソースまたはドレイン電極である。
In FIG. 1, 1 is an N conductivity type semiconductor substrate, and 2 is a P conductivity type diffusion layer region formed in the semiconductor substrate 1, which is called a well. 3 is a field oxide film, and 4 and 5 are NMOS source and drain diffusion layer regions formed in the well 2, which have n conductivity type and have a maximum impurity concentration of 1.
020 cm-3 or more. 6 and 7 are PMO
The S source and drain diffusion layer regions have P conductivity type and have a maximum impurity concentration of 1019 cm-3 or more. 8 and 9 are a gate insulating film and a gate electrode, respectively. 10 and 11 are a protective insulating film and a source or drain electrode, respectively.

このようなドレイン拡散層の不純物濃度構成を有する従
来構造のCMOSトランジスタにおいては、素子の微小
化に伴って種々の欠点が生じている。
A CMOS transistor having a conventional structure having such a structure of impurity concentration in the drain diffusion layer has various drawbacks as the device becomes smaller.

(1)ソース・ドレイン間の耐圧低下 素子が微小化されるに伴いチャネル長が減少するので、
パンチスルー耐圧が低下する。パンチスルー耐圧の向上
は基板濃度を増すことにより達成できるが、基板濃度の
増加は逆に雪崩降服耐圧が低下してしまう。チャネル長
が0.3μm以下のきわめて微小なNMOSにおいては
、ソース・ドレイン間耐圧が2V以下と極端に低下する
ため、通常の電源電圧の5Vでは動作不可能である。
(1) As the breakdown voltage reducing element between the source and drain becomes smaller, the channel length decreases.
Punch-through pressure decreases. Although the punch-through breakdown voltage can be improved by increasing the substrate concentration, increasing the substrate concentration conversely reduces the avalanche breakdown voltage. In an extremely small NMOS with a channel length of 0.3 μm or less, the source-drain breakdown voltage is extremely low to 2V or less, and therefore cannot operate at a normal power supply voltage of 5V.

なお、パンチスルー耐圧の向上のため、基板濃度を増加
すると、チャネル・コンダクタンスgmの減少を伴うの
で絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下、単にトラン
ジスタと記す)の微細化により得られる高速動作特性は
阻害される。
Note that when the substrate concentration is increased to improve the punch-through breakdown voltage, the channel conductance gm decreases, so the high-speed operation characteristics obtained by miniaturization of insulated gate field effect transistors (hereinafter simply referred to as transistors) are inhibited. Ru.

(ii)ラッチアップによるトランジスタの破壊従来構
造を有するCMOSトランジスタの最大の欠点は、ラッ
チアップ(Latch−up)と呼ばれるサイリスタ動
作にもとづくトランジスタの破壊である。このラッチア
ップ現象は、特に、CMOSトランジスタの微細化に伴
って顕著となる。すなわちNMOSとPMOS間の距離
が接近化されたCMOSトランジスタにおいては、NM
OSのドレイン5、ウエル2、半導体基板1、およびP
MOSのソース6、またはドレイン7間に、NPNP構
造を有する寄生サイリスタが形成される。上記のサイリ
スタは、過電圧の印加、通常スイッチ動作中の内部過渡
的過電圧の発生、あるいは光や放射線の照射にもとづく
小数キャリアの誘起等により触発されて動作を開始し、
電源を停止するまでサイリスタ動作を抑制することは不
可能となる。このサイリスタ動作にもとづいて、過大電
流がCMOSトランジスタに流れるため、トランジスタ
は破壊される。
(ii) Transistor destruction due to latch-up The biggest drawback of CMOS transistors having a conventional structure is destruction of the transistor due to thyristor operation called latch-up. This latch-up phenomenon becomes particularly noticeable as CMOS transistors become smaller. In other words, in a CMOS transistor in which the distance between NMOS and PMOS is shortened, NM
OS drain 5, well 2, semiconductor substrate 1, and P
A parasitic thyristor having an NPNP structure is formed between the source 6 or drain 7 of the MOS. The above-mentioned thyristor starts operating when triggered by the application of an overvoltage, the occurrence of an internal transient overvoltage during normal switch operation, or the induction of minority carriers due to irradiation with light or radiation.
It becomes impossible to suppress the thyristor operation until the power supply is stopped. Based on this thyristor operation, an excessive current flows into the CMOS transistor, destroying the transistor.

上記のサイリスタ動作は、CMOSトランジスタの微細
化に伴ってウエル2とPMOSとの間隙が縮小され、寄
生PNPバイポーラ・トランジスタ、および寄生NPN
バイポーラ・トランジスタの各々の電流利得率の積が1
より大となるために生ずることが知られている。
The above-mentioned thyristor operation is caused by the shrinking of the gap between well 2 and PMOS as CMOS transistors become smaller, resulting in parasitic PNP bipolar transistors and parasitic NPN bipolar transistors.
The product of the current gain factors of each bipolar transistor is 1
It is known that this occurs due to the increase in size.

上記の各寄生バイポーラ・トランジスタにおける電流利
得率積を小さくすることにより、サイリスタ動作を阻止
する方法が提案されている。すなわち、P+N接合で形
成された第1図に示す従来構造PMOSのソース6およ
びドレイン7を、ショットキー接合で置換えたCMOS
トランジスタ構造が、1982年度国際電子装置学会(
Internation−al、Electron D
evices Meeting)予稿集462ページに
記載されている。上記の“ショットキー障壁PMOSに
よるCMOSラッチアップ現象の解決(CMOS la
tch−up climination using 
schottkybarrier PMOS)”と題す
る報告では、ショットキー接合における小数キャリア注
入効率がP+N接合のものに比べて極端に小さい事実を
利用し、寄生PNPバイポーラ・トランジスタの電流利
得率を、P+N接合による従来構造のものに比べて1/
100以下にまで低下させることにより、ラッチアップ
現象を解決している。
A method has been proposed to prevent thyristor operation by reducing the current gain factor product in each of the above parasitic bipolar transistors. That is, a CMOS in which the source 6 and drain 7 of the conventional structure PMOS shown in FIG. 1, which are formed by P+N junctions, are replaced with Schottky junctions.
The transistor structure was presented at the 1982 International Society of Electronics Engineers (
International-al, Electron D
evices Meeting) on page 462 of the proceedings. The above “Solution of CMOS latch-up phenomenon by Schottky barrier PMOS (CMOS la
tch-up clearance using
In the report entitled "Schottkybarrier PMOS", the current gain factor of a parasitic PNP bipolar transistor is compared to that of a conventional structure with a P+N junction, by taking advantage of the fact that the minority carrier injection efficiency in a Schottky junction is extremely small compared to that of a P+N junction. 1/ compared to things
By lowering the value to 100 or less, the latch-up phenomenon is solved.

P+N接合のかわりに、ショットキー接合でソース接合
、およびドレイン接合を形成する上記のCMOSトラン
ジスタにおいては、ラッチアップ現象は防止できるが、
ショットキー接合特有の欠点が存在する。すなわち、シ
ョットキー接合を用いたトランジスタにおいては、ドレ
イン接合漏洩電流が大きいこと、非線型出力となりオー
ミック的特性が得られないこと、および伝達コンダクタ
ンスが低いために、十分な電流が確保できず、高速動作
ができないこと等の種々の欠点がある。
Although the latch-up phenomenon can be prevented in the above CMOS transistor in which the source and drain junctions are formed using Schottky junctions instead of P+N junctions,
There are drawbacks specific to Schottky junctions. In other words, transistors using Schottky junctions have a large drain junction leakage current, non-linear output and no ohmic characteristics, and low transfer conductance, making it difficult to secure sufficient current and There are various drawbacks such as inability to operate.

ショットキー接合にもとづく上記の欠点は、その後提案
された“低濃度不純物拡散を行ったショットキー・トラ
ンジスタ(Lightly doped schott
kyMOSFET)”により解消することができる(1
982年度国際電子装置学会予稿集、466ページ参照
)。
The above-mentioned drawbacks based on the Schottky junction have been solved by the "Lightly doped Schottky transistor" which was proposed later.
kyMOSFET)” (1
(Refer to Proceedings of the International Society of Electronic Devices, 982, p. 466).

すなわち、上記ショットキー・トランジスタにおいては
、低不純物分布のドレイン領域上にショットキー接合を
形成すれば、ドレイン接合の漏洩電流を小さくすること
ができ、かつ伝達コンダクタンスも通常構造のPMOS
のそれに近づけることができる。
In other words, in the above-mentioned Schottky transistor, if a Schottky junction is formed on the drain region with a low impurity distribution, the leakage current of the drain junction can be reduced, and the transfer conductance is also lower than that of a PMOS with a normal structure.
can be approached to that of

しかし、低不純物濃度ドレイン拡散層とショットキー接
合を組合わせた構造によりCMOSトランジスタを構成
する方法にも、次のような欠点が存在する。すなわち、
前記の文献“CMOS latch−up climi
nation using schottky bar
rier PMOS”にも記載されているように、NM
OSのソース接合、およびドレイン接合をショットキー
接合で形成した場合における寄生NPNバイポーラ・ト
ランジスタの電流利得率は、N+P接合によりドレイン
接合を形成した従来構造における寄生NPNバイポーラ
・トランジスタの電流利得率に比べて、最大10倍も大
きくなることである。これにもとづけば、低不純物濃度
を有するドレイン拡散層の有無によらず、ショットキー
接合でPMOSおよびNMOSを形成したCMOSトラ
ンジスタは、PMOSのソース接合およびドレイン接合
をショットキー接合で形成し、NMOSの各接合は通常
のN+P接合で形成したCMOSトランジスタよりラッ
チアップ現象が生じ易いという欠点がある。
However, the method of configuring a CMOS transistor using a structure combining a low impurity concentration drain diffusion layer and a Schottky junction also has the following drawbacks. That is,
The above document “CMOS latch-up climi
nation using schottky bar
NM
The current gain factor of a parasitic NPN bipolar transistor in the case where the source and drain junctions of the OS are formed by Schottky junctions is compared to the current gain factor of a parasitic NPN bipolar transistor in a conventional structure in which the drain junction is formed by an N+P junction. In other words, it becomes up to 10 times larger. Based on this, regardless of the presence or absence of a drain diffusion layer with a low impurity concentration, a CMOS transistor in which PMOS and NMOS are formed using a Schottky junction, the source and drain junctions of the PMOS are formed using a Schottky junction, Each NMOS junction has a drawback in that latch-up phenomenon is more likely to occur than a CMOS transistor formed by a normal N+P junction.

ショットキー接合によるラッチアップ防止に関する上記
2つの文献によれば、低不純物濃度分布を有するソース
領域およびドレイン領域の各表面にショットキー障壁を
形成したPMOSと、通常の高不純物濃度を有するソー
ス拡散層、およびドレイン拡散層が形成されたNMOS
との組合わせにより、CMOSトランジスタを構成する
ことが、ラッチアップ防止の観点から最も望ましいとい
うことになる。
According to the above two documents regarding prevention of latch-up by Schottky junction, a PMOS in which a Schottky barrier is formed on each surface of the source region and drain region having a low impurity concentration distribution, and a source diffusion layer having a normal high impurity concentration , and an NMOS in which a drain diffusion layer is formed.
In combination with this, it is most desirable to configure a CMOS transistor from the viewpoint of latch-up prevention.

しかしながら、上記2つの文献およびそれらの組合わせ
により得られる結論は、CMOSトランジスタのラッチ
アップ防止の観点でのみ成立するものであって、CMO
Sトランジスタの微細化に伴うNMOS、およびPMO
Sの耐圧低下に関する前述した欠点に対しては、何らの
解決方法も提案されていない。
However, the conclusions obtained from the above two documents and their combination are valid only from the perspective of preventing latch-up of CMOS transistors, and are applicable only to CMOS transistors.
NMOS and PMO due to miniaturization of S transistors
No solution has been proposed for the above-mentioned drawback regarding the decrease in breakdown voltage of S.

特に、チャネル長が0.5μm以下の超微細CMOSト
ランジスタに関しては、上記2件の文献には何の記載も
なく、前述の欠点に対しては全く無力である。
In particular, the two above-mentioned documents do not mention anything about ultra-fine CMOS transistors with a channel length of 0.5 μm or less, and are completely powerless against the above-mentioned drawbacks.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記のような従来の欠点を解消し、き
わめて短いチャネル長でも通常の電源電圧で動作し、か
つラッチアップ現象も防止できるCMOSトランジスタ
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a CMOS transistor which can eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, operate at a normal power supply voltage even with an extremely short channel length, and prevent latch-up phenomena.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するため、本発明の相補型絶縁ゲート電
界効果トランジスタは、不純物拡散領域の最大不純物濃
度が1018ないし1020cm−3程度のN型ドレイ
ン領域と最大不純物濃度が1017ないし1019cm
−3程度のP型ドレイン領域を有し、かつ上記各ドレイ
ン領域の少なくとも一部が高融点金属または該金属のシ
リサイド層と接合されて構成されていることに特徴があ
る。
In order to achieve the above object, the complementary insulated gate field effect transistor of the present invention has an N-type drain region with an impurity diffusion region having a maximum impurity concentration of about 1018 to 1020 cm-3, and an N-type drain region with a maximum impurity concentration of about 1017 to 1019 cm.
It is characterized in that it has a P-type drain region of about -3, and that at least a part of each of the drain regions is connected to a high melting point metal or a silicide layer of the metal.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明は、ドレイン拡散層における高不純物濃度領域に
関して、従来の常識にとらわれることなく、その物理的
根幹にまで立戻って解析した結果に基づく、すなわち、
種々のドレイン拡散層濃度を有するトランジスタにおい
て、ドレイン拡散層表面に高融点金属のシリサイド層を
形成した場合、燐(P)および素(As)等のN導電型
の不純物で上記ドレイン拡散層が形成されている場合に
限り、ドレイン拡散層表面不純物濃度が約10nmの深
さで高濃度化される現象がある。すなわち、NMOSに
おいては、ドレイン拡散層表面不純物濃度が1×10c
m−3以上であれば、上記シリサイド層と半導体表面間
に良好なオーミック特性が得られ、NMOSとしての特
性に何らの問題も生じない事実が見出された。
The present invention is based on the results of an analysis of the high impurity concentration region in the drain diffusion layer, going back to its physical roots without being bound by conventional wisdom, that is,
In transistors having various drain diffusion layer concentrations, when a silicide layer of a refractory metal is formed on the surface of the drain diffusion layer, the drain diffusion layer is formed with N conductivity type impurities such as phosphorus (P) and elemental (As). There is a phenomenon in which the impurity concentration on the surface of the drain diffusion layer becomes high at a depth of about 10 nm only when That is, in NMOS, the surface impurity concentration of the drain diffusion layer is 1×10c.
It has been found that when the thickness is m-3 or more, good ohmic characteristics can be obtained between the silicide layer and the semiconductor surface, and no problems arise in the characteristics as an NMOS.

通常のトランジスタにおけるドレイン拡散層は、半導体
基板表面付近で1020cm−3以上の高不純物濃度領
域を有し、基板内部に向ってガウス分布、または誤差関
数分布で減衰する不純物濃度分布を有する。上記の通常
ドレイン拡散層に電圧を印加し、深さ、すなわち不純物
濃度の関数として印加電界を解析すると、1020cm
−3以上の高不純物濃度領域においてはきわめて弱い電
界しか印加されない事実が判明した。この事実は、超微
細トランジスタの高耐圧化の観点からすれば、高不純物
濃度の存在はむしろ有害であり、ドレイン拡散層の最大
不純物濃度は1019cm−3以下で構成されるのが望
ましいことが判明した。上記の1020cm−3以上の
高不純物濃度領域のトランジスタにおける役割は、拡散
層抵抗の低減化と配線金属との良好なオーミック接触の
確保にあるが、上記後者の役割、つまり配線金属との良
好なオーミック接触は、1×1018cm−3以上の表
面不純物濃度を有するドレイン拡散層と拡散層上のシリ
サイド層の構成によって置換えが可能である。上記前者
の役割、つまりソース拡散抵抗およびドレイン拡散抵抗
の低減化に関しては、ソース、およびドレイン拡散層表
面のシリサイド化により実現されることが知られており
、背に起微微細トランジスタにおけるきわめて浅い接合
形成では、シリサイド化による抵抗低減の効果は著しい
ものがある。
A drain diffusion layer in a typical transistor has a high impurity concentration region of 1020 cm -3 or more near the surface of a semiconductor substrate, and has an impurity concentration distribution that attenuates in a Gaussian distribution or an error function distribution toward the inside of the substrate. When a voltage is applied to the above normal drain diffusion layer and the applied electric field is analyzed as a function of the depth, that is, the impurity concentration, it is 1020 cm.
It has been found that only an extremely weak electric field is applied in a high impurity concentration region of −3 or higher. This fact shows that the presence of high impurity concentrations is rather harmful from the viewpoint of increasing the breakdown voltage of ultra-fine transistors, and it is clear that it is desirable for the maximum impurity concentration of the drain diffusion layer to be 1019 cm-3 or less. did. The role of the above-mentioned high impurity concentration region of 1020 cm-3 or more in the transistor is to reduce the diffusion layer resistance and ensure good ohmic contact with the wiring metal. The ohmic contact can be replaced by a structure of a drain diffusion layer having a surface impurity concentration of 1×10 18 cm −3 or more and a silicide layer on the diffusion layer. It is known that the former role mentioned above, that is, reduction of source and drain diffusion resistances, can be achieved by silicidation of the surfaces of the source and drain diffusion layers. In formation, silicidation has a remarkable effect of reducing resistance.

そこで、本発明のCMOSトランジスタは、上記の解析
結果にもとづく概念を発展させ、ドレイン拡散層の高不
純物濃度領域をドレイン拡散層とオーミック接触で結合
された薄いシリサイド層で置換え、かつドレイン拡散層
の不純物濃度に関する最適条件を解析的にめた結果を利
用するものである。上記最適条件は、特に0.5μm以
下のゲート長を有する超微細トランジスタの高耐圧化、
およびラッチアップ防止に関する最適条件である。
Therefore, the CMOS transistor of the present invention develops the concept based on the above analysis results, and replaces the high impurity concentration region of the drain diffusion layer with a thin silicide layer connected to the drain diffusion layer through ohmic contact. This method utilizes the results of analytically determining the optimal conditions regarding impurity concentration. The above-mentioned optimal conditions are particularly aimed at increasing the breakdown voltage of ultra-fine transistors with gate lengths of 0.5 μm or less,
and optimal conditions regarding latch-up prevention.

第2図および第3図は、それぞれ本発明による解析結果
を示す図であって、ドレイン拡散層表面不純物濃度の関
数としてめソース・ドレイン間耐圧および最大基板電流
の曲線を表わしている。
FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the analysis results according to the present invention, respectively, and represent curves of the source-drain breakdown voltage and the maximum substrate current as a function of the surface impurity concentration of the drain diffusion layer.

第2図においては、ソース・ドレイン間耐圧として、雪
崩降服電圧を点線で示し、パンチスルー耐圧を実線で示
している。各耐圧とも、チャネル長の関数としてそれぞ
れめている。
In FIG. 2, as the source-drain breakdown voltage, the avalanche breakdown voltage is shown by a dotted line, and the punch-through breakdown voltage is shown by a solid line. Each breakdown voltage is determined as a function of channel length.

第2図において、雪崩降服電圧はPMOSに関するもの
であり、NMOSの値は、全体的に図示された曲線より
0.5〜1(V)低下する傾向にある。パンチスルー耐
圧については、PMOSとNMOSの各値間に相違は見
られない。
In FIG. 2, the avalanche voltage is related to PMOS, and the NMOS values generally tend to be 0.5-1 (V) lower than the illustrated curve. Regarding the punch-through breakdown voltage, no difference is seen between the respective values of PMOS and NMOS.

第2図から新たに明らかになった事実は、チャネル長が
0.5μm以上のトランジスタにおいては、ドレイン拡
散層の表面不純物濃度を3×1018cm−3に設定す
れば、通常構造の同じ寸法のトランジスタにおけるソー
ス・ドレイン耐圧に比べて約2倍に相当する10V以上
の耐圧が実現できることである。また、チャネル長が0
.4μm以下のトランジスタにおいては、チャネル長に
依存して各々最適のドレイン拡散層表面不純物濃度が存
在し、チャネル長が0.3μmのトランジスタにおいて
は、ドレイン拡散層表面不純物濃度を約1×1013c
m−3に設定すれば、ソース・ドレイン耐圧を約7Vに
まで向上することができる。チャネル長が0.2μmの
PMOSトランジスタにおいては、5×1017cm−
3のドレイン表面不純物濃度に設定すれば、約5Vの耐
圧が得られることになる。
A newly clarified fact from Figure 2 is that in a transistor with a channel length of 0.5 μm or more, if the surface impurity concentration of the drain diffusion layer is set to 3 × 1018 cm-3, a transistor with the same size of normal structure It is possible to realize a breakdown voltage of 10 V or more, which is approximately twice the source/drain breakdown voltage of the transistor. Also, the channel length is 0
.. In transistors with a length of 4 μm or less, there is an optimum drain diffusion layer surface impurity concentration depending on the channel length, and in a transistor with a channel length of 0.3 μm, the drain diffusion layer surface impurity concentration is approximately 1×1013c.
If it is set to m-3, the source/drain breakdown voltage can be improved to about 7V. In a PMOS transistor with a channel length of 0.2 μm, the channel length is 5×1017 cm−
If the drain surface impurity concentration is set to 3, a breakdown voltage of about 5V will be obtained.

次に、第3図においては、ドレイン電流により誘起され
る小数キャリアが基板側に流れる基板電流を、ゲート電
圧の関数としてめ、その最大となる値、つまり最大基板
電流をドレイン拡散層表面不純物濃度の関数として解析
したものである。
Next, in Fig. 3, the substrate current, in which minority carriers induced by the drain current flow toward the substrate, is calculated as a function of the gate voltage, and the maximum value, that is, the maximum substrate current, is determined by the impurity concentration on the surface of the drain diffusion layer. It is analyzed as a function of .

第3図では、チャネル長1.0μm、チャネル幅10μ
mのトランジスタに関して、ソースおよびドレイン拡散
層の接合深さをパラメータとしており、ドレイン電圧は
5Vである。
In Figure 3, the channel length is 1.0μm and the channel width is 10μm.
Regarding the transistor No. m, the junction depth of the source and drain diffusion layers is used as a parameter, and the drain voltage is 5V.

第3図から新たに明らかになった事実は、ドレイン接合
深さに多少依存するが、ドレイン拡散層表面濃度を10
17ないし1018cm−3に設定すれば、基板電流を
通常構造のものに比べて桁違いに改善することができ、
ラッチアップ現象の防止が期待できることである。
A newly revealed fact from Figure 3 is that although it depends somewhat on the drain junction depth, the surface concentration of the drain diffusion layer can be reduced by 10
If it is set to 17 to 1018 cm-3, the substrate current can be improved by an order of magnitude compared to that of a normal structure.
This can be expected to prevent latch-up phenomena.

耐ラッチアップ現象に対する最適表面不純物濃度のドレ
イン拡散層上にシリサイド層を形成すると、オーミック
接触は得られず、ショットキー障壁が形成される。
If a silicide layer is formed on the drain diffusion layer with the optimum surface impurity concentration for latch-up resistance, ohmic contact cannot be obtained and a Schottky barrier is formed.

本発明においては、第2図および第3図から得られた新
しい解析結果と、前述した2つの参考文献にもとづいて
、いままでにない高耐圧で耐ラッチアップの超微細CM
OSトランジスタを実現した。
In the present invention, based on the new analysis results obtained from FIGS. 2 and 3 and the two references mentioned above, we have created an ultra-fine CM with unprecedented high voltage resistance and latch-up resistance.
Realized an OS transistor.

すなわち、本発明のCMOSトランジスタにおいては、
PMOSを上記2件の文献にもとづくショットキー障壁
のドレイン接合で形成し、一方NMOSに対しては、第
2図から得られた新しい解析結果にもとづいて1018
cm−3以上の表面不純物濃度を有する拡散層と、オー
ミック接触を有するシリサイド層の絹合わせでドレイン
接合を形成している。
That is, in the CMOS transistor of the present invention,
The PMOS is formed with a Schottky barrier drain junction based on the above two documents, while the NMOS is formed with a 1018 Schottky barrier based on the new analysis results obtained from Fig. 2.
A drain junction is formed by combining a diffusion layer with a surface impurity concentration of cm-3 or higher and a silicide layer with ohmic contact.

これによって、耐ラッチアップ特性向上の他に、PMO
SおよびNMOSの各ソース・ドレイン拡散層の表面不
純物濃度を、0.5μm以下の超微細CMOSトランジ
スタの高耐圧化の観点から、さらに最適化することが可
能となる。
This not only improves latch-up resistance but also improves PMO
It becomes possible to further optimize the surface impurity concentration of each source/drain diffusion layer of S and NMOS from the viewpoint of increasing the breakdown voltage of an ultrafine CMOS transistor of 0.5 μm or less.

第4図、第5図および第6図は、それぞれ本発明の第1
の実施例を示すCMOSトランジスタの製造工程の断面
構造図である。
FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 respectively show the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional structural diagram of the manufacturing process of a CMOS transistor showing an example of the invention.

第4図〜第6図において、1はn導電型比抵抗0.4Ω
・cmのシリコン基板であり、この基板1の所定の位置
に公知のボロン拡散法を利用して接合深さ2μm、表面
不純物濃度1×1016cm−3のP導電型ウエル2を
形成する。次に、公知の素子分離技術を利用して0.5
μmの厚いフィールド酸化膜3を選択的に形成した後、
活性領域の半導体表面を露出し、20nmの膜厚を有す
る清浄なゲート酸化膜8を形成する。その後、約0.4
μm厚のシリコン薄膜をゲート酸化膜8上に形成し、P
OCl3を拡散源とする熱拡散により、上記シリコン薄
膜に燐の高濃度拡散を行う。次に、上記シリコン薄膜表
面を熱酸化し、0.2μm厚のシリコン酸化膜を上記シ
リコン薄膜上に形成する。その後、写真蝕刻法により上
記シリコン酸化膜、およびシリコン薄膜を所望の回路構
成にしたがって同時に蝕刻し、ゲート保護絶縁膜12、
およびゲート電極9をそれぞれ残置させる。なお、上記
写真蝕刻後のゲート電極9の幅、すなわちチャネル幅と
しては、1.0、0.5、0.3、0.2および0.1
μmの5条件について実施した。
In Figures 4 to 6, 1 is n conductivity type specific resistance 0.4Ω
A P conductivity type well 2 having a junction depth of 2 μm and a surface impurity concentration of 1×10 16 cm −3 is formed at a predetermined position on this substrate 1 using a known boron diffusion method. Next, using known element isolation technology, 0.5
After selectively forming a μm thick field oxide film 3,
A clean gate oxide film 8 having a thickness of 20 nm is formed by exposing the semiconductor surface of the active region. After that, about 0.4
A silicon thin film with a thickness of μm is formed on the gate oxide film 8, and P
A high concentration of phosphorus is diffused into the silicon thin film by thermal diffusion using OCl3 as a diffusion source. Next, the surface of the silicon thin film is thermally oxidized to form a 0.2 μm thick silicon oxide film on the silicon thin film. Thereafter, the silicon oxide film and the silicon thin film are simultaneously etched according to a desired circuit configuration by photolithography, and the gate protection insulating film 12 and
and gate electrode 9 are left respectively. The width of the gate electrode 9 after photoetching, that is, the channel width, is 1.0, 0.5, 0.3, 0.2, and 0.1.
It was conducted under 5 conditions of μm.

上記写真蝕刻の後、テトラエトキシシラン(Si(OC
2H5)4)を用いた化学気相反応により、0.3μm
の膜厚を有するシリコン酸化膜を全面的に堆積させる。
After the above photoetching, tetraethoxysilane (Si(OC)
0.3μm by chemical vapor phase reaction using 2H5)4)
A silicon oxide film having a thickness of .

上記堆積膜を反応性スパッタ・エッチングにより、半導
体基板表面と垂直方向にエッチングし、平担部に堆積さ
れたシリコン酸化堆積膜を除去すると、ゲート電極9お
よびフィールド酸化膜3の各側壁部分にのみシリコン酸
化堆積膜13が残置される。次に、0.8μm厚のフォ
トレジスト膜を、ウエル2を除く領域のゲート酸化膜8
上に残置させ、加速エネルギー70KeVの条件で砒素
のイオン打込みを行う。上記のイオン打込みは、ウエル
領域2に対しては、ゲート酸化膜8を介して行われ、半
導体基板表面で最大不純物濃度となる条件である。一方
、ウエル領域2以外に対しては、上記フォトレジスト膜
により注入イオンが阻止され、半導体基板1内には注入
されない。上記のイオン打込みの後、残置されたフォト
・レジスト膜を除去してから、打込みイオンの活性化、
熱処理を施し、N導電型のソース4およびドレイン5を
形成する(以上第4図)。
When the deposited film is etched in a direction perpendicular to the semiconductor substrate surface by reactive sputter etching and the silicon oxide deposited film deposited on the flat portion is removed, only the sidewall portions of the gate electrode 9 and the field oxide film 3 are etched. A silicon oxide deposited film 13 is left behind. Next, a 0.8 μm thick photoresist film is applied to the gate oxide film 8 in the area excluding the well 2.
Arsenic ions are left on top and arsenic ions are implanted under the condition of acceleration energy of 70 KeV. The above ion implantation is performed into the well region 2 through the gate oxide film 8 under conditions such that the maximum impurity concentration is achieved at the surface of the semiconductor substrate. On the other hand, the implanted ions are blocked in areas other than the well region 2 by the photoresist film, and are not implanted into the semiconductor substrate 1. After the above ion implantation, the remaining photoresist film is removed, and the implanted ions are activated.
A heat treatment is performed to form a source 4 and a drain 5 of N conductivity type (see FIG. 4).

なお、上記のソース・ドレイン拡散層4、5の各々の表
面不純物濃度は、チャネル長が0.5μm以上の場合に
は3×1018cm−3、0.3μm以下の場合には1
×1018cm−3に最終的に形成されるように砒素イ
オン量を設定する。また、上記のソース4、ドレイン拡
散層5の接合深さが最終的に0.25μmとなるように
、上記の熱処理条件を制御する。上記熱処理の後、ウエ
ル2領域上だけに0.8μm厚のフォト・レジスト膜で
覆い、ボロンを加速エネルギー70KcVの条件でイオ
ン打込みを行う。上記のイオン打込みにより、ウエル2
以外の領域において、ゲート酸化膜8を介してボロンが
半導体基板1に注入され、その最大不純物濃度は半導体
基板1の表面であった。ウエル領域2においては、上記
のフォト・レジスト膜によりイオン注入が阻止され、半
導体基板1内には注入されない。上記のイオン打込みの
後、残置されたフォト・レジスト膜を除去してから、打
込みボロン・イオンの活性化熱処理を施し、P導電型の
ソース6およびドレイン7を形成する(以上第5図参照
)。上記ソース6およびドレイン7の拡散層の各々の表
面不純物濃度は、最終的に3種類の条件、3×1017
cm−3、1×1018cm−3および3×1018に
なるように注入ボロン量を設定する。また、ソース6、
およびドレイン7の拡散層の接合深さが最終的に0.2
5μmとなるように、上記の熱処理条件を制御する。上
記熱処理の後、半導体基板1上に露出されているゲート
酸化膜を除去してから、50nmの膜厚を有する白金(
Pt)をスパッタ法により全面に蒸着し、続いて450
℃の熱処理を施す。上記の低温熱処理により半導体基板
1の表面が露出しているソース拡散層領域4および6、
ドレイン拡散層領域5および7の各表面部分に白金シリ
サイド(PtSi)層14が自己整合的に形成される。
The surface impurity concentration of each of the source/drain diffusion layers 4 and 5 is 3×10 18 cm −3 when the channel length is 0.5 μm or more, and 1 when the channel length is 0.3 μm or less.
The amount of arsenic ions is set so that the size of the arsenic ion is finally formed at x1018 cm-3. Further, the above heat treatment conditions are controlled so that the junction depth of the above source 4 and drain diffusion layer 5 is finally 0.25 μm. After the above heat treatment, only the well 2 region is covered with a 0.8 μm thick photoresist film, and boron ions are implanted at an acceleration energy of 70 KcV. By the above ion implantation, well 2
Boron was implanted into the semiconductor substrate 1 through the gate oxide film 8 in other regions, and the maximum impurity concentration was at the surface of the semiconductor substrate 1. In the well region 2, ion implantation is blocked by the photoresist film and is not implanted into the semiconductor substrate 1. After the above ion implantation, the remaining photoresist film is removed, and then the implanted boron ions are activated by heat treatment to form the P conductivity type source 6 and drain 7 (see FIG. 5). . The surface impurity concentration of each of the source 6 and drain 7 diffusion layers was finally determined under three conditions: 3×1017
The amount of boron to be implanted is set to be 1×10 18 cm −3 and 3×10 18 cm −3 . Also, source 6,
And the junction depth of the drain 7 diffusion layer is finally 0.2
The above heat treatment conditions are controlled so that the thickness becomes 5 μm. After the above heat treatment, the gate oxide film exposed on the semiconductor substrate 1 is removed, and then platinum (platinum) having a film thickness of 50 nm (
Pt) was deposited on the entire surface by sputtering, and then 450
Heat treatment at ℃. source diffusion layer regions 4 and 6 in which the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed due to the above-described low-temperature heat treatment;
A platinum silicide (PtSi) layer 14 is formed on each surface of drain diffusion layer regions 5 and 7 in a self-aligned manner.

上記の熱処理において、フィールド酸化膜3、側壁堆積
酸化膜13、および保護酸化膜12上では、白金(Pt
)は反応しないため、シリサイド層14は形成されない
。上記の低温熱処理の後、王水で全面的に白金(Pt)
をエッチングする。白金シリサイド(PtSi)は、王
水で除去されず、ソース拡散層4および6と、ドレイン
拡散層5および7上にのみ自己整合的に残置される。
In the above heat treatment, platinum (Pt
) does not react, so the silicide layer 14 is not formed. After the above low-temperature heat treatment, platinum (Pt) is completely coated with aqua regia.
etching. Platinum silicide (PtSi) is not removed by aqua regia and remains only on source diffusion layers 4 and 6 and drain diffusion layers 5 and 7 in a self-aligned manner.

この時点では、N導電型のソース4およびドレイン5領
域における白金シリサイド(PtSi)層14の直下に
は、白金シリサイド層形成前の表面不純物濃度よりも1
桁高い不純物濃度を有する約10mm厚の析出層が白金
シリサイド(PtSi)層14に対し自己整合的に形成
される。白金シリサイド層14の形成後、モノシラン(
SiH4)と酸素(O2)の化学気相反応により約50
0nm厚のシリコン酸化膜10を全面に堆積し、ソース
4および6、ドレイン5および7上、さらにゲート電極
9上のコンタクト孔をを構成させる部分の上記シリコン
酸化膜10を写真蝕刻法により選択的に除去する。上記
のシリコン酸化膜10の選択除去の後、上記工程に用い
たフォト・レジスト膜を残置したままで、チタン(Ti
)とタングステン(W)の同時スパッタによりTiW膜
15を全面に被着させる。その後、上記フォト・レジス
ト膜を除去するが、この工程によりフォト・レジスト膜
上のTiW膜も同時に除去されるので、シリコン酸化膜
10の除去された領域にのみ選択的にTiW膜15が残
置される。最後に、所望の回路構成にしたがってアルミ
ニュウム(Al)による配線11を形成する(以上第6
図参照)。
At this point, the concentration of impurities immediately below the platinum silicide (PtSi) layer 14 in the source 4 and drain 5 regions of the N conductivity type is lower than the surface impurity concentration before the formation of the platinum silicide layer.
A precipitated layer about 10 mm thick with an order of magnitude higher impurity concentration is formed in a self-aligned manner with respect to the platinum silicide (PtSi) layer 14. After forming the platinum silicide layer 14, monosilane (
Approximately 50
A silicon oxide film 10 with a thickness of 0 nm is deposited over the entire surface, and portions of the silicon oxide film 10 that will form contact holes on the sources 4 and 6, the drains 5 and 7, and on the gate electrode 9 are selectively etched by photolithography. to be removed. After the selective removal of the silicon oxide film 10 described above, the titanium (Ti)
) and tungsten (W) are simultaneously sputtered to deposit a TiW film 15 on the entire surface. Thereafter, the photoresist film is removed, but since the TiW film on the photoresist film is also removed at the same time in this step, the TiW film 15 is selectively left only in the area where the silicon oxide film 10 has been removed. Ru. Finally, wiring 11 made of aluminum (Al) is formed according to the desired circuit configuration (the sixth
(see figure).

なお、TiW膜15は、アルミニウム配線11とシリサ
イド層14の反応を防止するために必要となる。
Note that the TiW film 15 is necessary to prevent reaction between the aluminum wiring 11 and the silicide layer 14.

次に、上記製造工程によって製造されたCMOSトラン
ジスタに関し、先ずソース・ドレイン間の耐圧を測定し
たところ、次の結果を得た。すなわち、P導電型のソー
ス6、およびドレイン7の各拡散層における表面不純物
濃度を3×1017cm−3に設定したPMOSにおい
てはショットキー特性を示すが、チャネル長が0.2μ
m以上のトランジスタの耐圧は約5Vの値を得ることが
できた。この値は、P導電型ドレイン表面不純物濃度が
1016cm−3以上で構成される従来構造トランジス
タにおける耐圧の2倍以上の値である。P導電型ドレイ
ン表面不純物濃度を1×1018cm−3に設定したP
MOSにおいては、P+N接点にもとづくトランジスタ
特性を示すが、そのソース・ドレイン間耐圧は、チャネ
ル長が0.3μm以上のトランジスタにおいて6.5な
いし7Vとなった。この値は、従来の値に比べて1.6
ないし1.7倍であり、高耐圧化が実現されたことを示
している。さらに、P導電型ドレイン表面不純物濃度を
3×1018cm−8に設定したPMOSにおいても、
P+N接合にもとづくトランジスタ特性を示すが、その
ソース・ドレイン間耐圧は、チャネル長が0.5μm以
上のトランジスタにおいては約12Vとなった。この値
は、従来の値に比べて2V以上高く、高耐圧が実現され
たことになる。
Next, regarding the CMOS transistor manufactured by the above manufacturing process, the withstand voltage between the source and drain was first measured, and the following results were obtained. In other words, a PMOS in which the surface impurity concentration in the source 6 and drain 7 diffusion layers of P conductivity type is set to 3 x 1017 cm-3 exhibits Schottky characteristics, but the channel length is 0.2 μ.
It was possible to obtain a breakdown voltage of about 5V for the transistor with a voltage of m or more. This value is more than twice the breakdown voltage of a transistor with a conventional structure in which the P conductivity type drain surface impurity concentration is 10<16>cm<-3> or more. P conductivity type drain surface impurity concentration set to 1 x 1018 cm-3
MOS exhibits transistor characteristics based on a P+N contact, and its source-drain breakdown voltage is 6.5 to 7 V in a transistor with a channel length of 0.3 μm or more. This value is 1.6 compared to the previous value.
This shows that high voltage resistance has been achieved. Furthermore, even in a PMOS in which the P conductivity type drain surface impurity concentration is set to 3 x 1018 cm-8,
Although the transistor characteristics are based on a P+N junction, the breakdown voltage between the source and drain was approximately 12V in a transistor with a channel length of 0.5 μm or more. This value is more than 2V higher than the conventional value, which means that a high breakdown voltage has been achieved.

N導電型のソース4およびドレイン5の各拡散層におけ
る表面不純物濃度を3×1018に設定したNMOSに
おいて、チャネル長が0.5μm以上のトランジスタに
おいては、そのソース・ドレイン間耐圧は約10Vであ
った。この値は、従来の値に比べて約2倍の値であり、
高耐圧化されたことになる。
In an NMOS in which the surface impurity concentration in the N conductivity type source 4 and drain 5 diffusion layers is set to 3×10 18 , a transistor with a channel length of 0.5 μm or more has a source-drain breakdown voltage of approximately 10 V. Ta. This value is approximately twice the previous value,
This means that the voltage resistance has been increased.

ドレイン表面不純物濃度を1×1018cm−3に設定
したNMOSにおいても、ソース4およびドレイン5と
シリサイド層14との間には良好なオーミック特性が確
保され、P+N接合にもとづくトランジスタ特性が得ら
れた。そのソース・ドレイン間耐圧はチャネル長に依存
し、チャネル長が0.3μmのトランジスタでは約6V
、0.2μmのトランジスタでは約3Vとなった。これ
らの値は、従来構造のNMOSにおけるソース・ドレイ
ン間耐圧に比べて2倍以上の高耐圧化になる。
Even in the NMOS in which the drain surface impurity concentration was set to 1×10 18 cm −3 , good ohmic characteristics were ensured between the source 4 and drain 5 and the silicide layer 14, and transistor characteristics based on a P+N junction were obtained. The source-drain breakdown voltage depends on the channel length, and is approximately 6V for a transistor with a channel length of 0.3 μm.
, it was about 3V for a 0.2 μm transistor. These values are more than twice as high as the source-drain breakdown voltage of an NMOS having a conventional structure.

本実施例にもとづくCMOSトランジスタにおけるNM
OSおよびPMOSのソース・ドレイン間耐圧は第2図
に示した解析結果ときわめてよく一致しており、上記解
析の妥当性が証明されたことになる。すなわち、本実施
例によれば、0.5μm以下のチャネル長を有する超微
細CMOSトランジスタのソース・ドレイン間耐圧を、
従来に比べて2倍以上も向上させることができる。具体
的には、チャネル長が0.5μm以上のCMOSトラン
ジスタにおいては、NMOS、およびPMOSの各ソー
ス・ドレイン拡散層の表面不純物濃度を3×1018c
m−3に、テャネル長が0.3μmの場合には上記不純
物温度1×10cm−3に設定して、本実施例にもとづ
いてトランジスタを設定させれば、それぞれ10Vおよ
び6Vの高耐圧超微細CMOSトランジスタを得ること
ができる。また、チャネル長が0.2μmの場合には、
PMOSのソース・ドレイン拡散層の表面不純物濃度を
3×1017cm−3に、NMOSの上記表面不純物濃
度を1×1018cm−3にそれぞれ設定し、本実施例
にもとづいてトランジスタを完成させれば、ソース・ド
レイン間耐圧3Vの超微細CMOSトランジスタを得る
ことができる。上記のトランジパタにおいて、PMOS
のソース6およびドレイン7とシリサイド層14との問
題には、ショットキー障壁が形成されるが、特性上問題
にはならない。このショットキー障壁は、むしろ耐ラッ
チアップ特性を向上させる働きを備えている。
NM in CMOS transistor based on this example
The source-drain breakdown voltages of the OS and PMOS agree very well with the analysis results shown in FIG. 2, proving the validity of the above analysis. That is, according to this embodiment, the source-drain breakdown voltage of an ultra-fine CMOS transistor having a channel length of 0.5 μm or less is
This can be improved by more than twice compared to the conventional method. Specifically, in a CMOS transistor with a channel length of 0.5 μm or more, the surface impurity concentration of each source/drain diffusion layer of NMOS and PMOS is set to 3×1018c.
m-3, when the channel length is 0.3 μm, the above impurity temperature is set to 1×10 cm-3, and the transistor is set based on this example. A CMOS transistor can be obtained. Moreover, when the channel length is 0.2 μm,
If the surface impurity concentration of the PMOS source/drain diffusion layer is set to 3 x 1017 cm-3, and the surface impurity concentration of the NMOS is set to 1 x 1018 cm-3, and a transistor is completed based on this example, the source - An ultra-fine CMOS transistor with a drain-to-drain breakdown voltage of 3V can be obtained. In the above transistor, PMOS
Although a Schottky barrier is formed between the source 6 and drain 7 and the silicide layer 14, this does not pose a problem in terms of characteristics. Rather, this Schottky barrier has the function of improving latch-up resistance.

次に、本実施例に示した製造工程により製造されたCM
OSトランジスタについて、耐ラッチアップ特性を評価
する。耐ラッチアップ特性としては、次のものを測定す
る。すなわち、NMOSのドレイン5をエミッタ、ウエ
ル2をベース、半導体基板1をコレクタとする寄生NP
Nトランジスタの電流利得率βNと、PMOSのソース
6をエミッタ、半導体基板1をベース、ウエル2をコレ
クタとする寄生PNPトランジスタの電流利得率βPと
の積βN・βPを測定した。この測定では、ベース・コ
レクタ間に5Vの電圧を印加し、10−6ないし10−
2Aの範囲のエミッタ電流の関数としてβN・βPをめ
た。
Next, the CM manufactured by the manufacturing process shown in this example
The latch-up resistance characteristics of OS transistors will be evaluated. The latch-up resistance characteristics are measured as follows. That is, a parasitic NP with the drain 5 of the NMOS as the emitter, the well 2 as the base, and the semiconductor substrate 1 as the collector.
The product βN·βP of the current gain factor βN of the N transistor and the current gain factor βP of the parasitic PNP transistor having the source 6 of the PMOS as the emitter, the semiconductor substrate 1 as the base, and the well 2 as the collector was measured. In this measurement, a voltage of 5V is applied between the base and collector, and a voltage of 10-6 to 10-
βN·βP was determined as a function of emitter current in the range of 2A.

その結果、PMOSおよびNMOSの各ドレイン表面不
純物濃度が3×1018cm−3、チャネル長が0.5
μmのCMOSトランジスタ、上記各ドレイン表面不純
物濃度が1×1018cm−3、チャネル長が0.5μ
mのCMOSトランリジスタ、上記各ドレイン表面不純
物濃度が1×1018cm−3、チャネル長が0.3μ
mのCMOSトランジスタ、およびPMOSのドレイン
表面不純物濃度が3×1017cm−3、NMOSの上
記表面不純物濃度が1×1018cm−3、チャネル長
が0.2μmのCMOSトランジスタにおける各βN・
βP積の最高値は、いずれも10−2ないし10−4で
あった。上記の値は、ラッチアップが発生し得る条件β
N・βP>1を満たすものではなく、かつPMOSのド
レインをショットキー接合で、NMOSのドレインを通
常の高不純物濃度N+P接合で構成したCMOSトラン
ジスタにおけるβN・βP積の値、10−2とほぼ同等
かそれ以下の値である。上記の結果から、PMOSのド
レイン拡散層を低不純物濃度に設定したCMOSトラン
ジスタにおいては、耐ラッチアップの観点より、むしろ
ソース・ドレイン間耐圧の向上の観点だけに立って、N
MOSのドレイン表面不純物濃度の最適条件を所望のチ
ャネル長に応じて設定すればよいということになる。
As a result, the impurity concentration on each drain surface of PMOS and NMOS was 3 × 1018 cm-3, and the channel length was 0.5
μm CMOS transistor, each drain surface impurity concentration is 1×1018 cm-3, channel length is 0.5 μm
m CMOS transistor, the above drain surface impurity concentration is 1 x 1018 cm-3, and the channel length is 0.3 μ.
Each βN· in a CMOS transistor with m and a PMOS drain surface impurity concentration of 3×1017 cm−3, an NMOS drain surface impurity concentration of 1×1018 cm−3, and a channel length of 0.2 μm.
The maximum value of βP product was 10-2 to 10-4 in all cases. The above value is the condition β under which latch-up can occur.
The value of the βN·βP product in a CMOS transistor that does not satisfy N·βP>1 and in which the PMOS drain is a Schottky junction and the NMOS drain is a normal high impurity concentration N+P junction is approximately 10-2. The value is the same or lower. From the above results, in a CMOS transistor in which the PMOS drain diffusion layer is set to a low impurity concentration, N
This means that the optimum condition for the impurity concentration on the drain surface of the MOS can be set depending on the desired channel length.

次に、本実施例によるCMOSトランジスタにおいて、
NMOSおよびPMOSの各ドレイン表面不純物濃度を
5×1018ないし1020cm−3に設定したチャネ
ル長0.2ないし1.0μmのCMOSトランジスタも
同時に製造し、そのソース・ドレイン間耐圧および耐ラ
ッチアップ特性を測定した。上記CMOSトランジスタ
のソース・ドレイン間耐圧は従来の値より最大数ボルト
改善され、かつβN・βP積も1以下であったが、前述
の結果に比べるとやや劣る特性であった。
Next, in the CMOS transistor according to this example,
CMOS transistors with a channel length of 0.2 to 1.0 μm with NMOS and PMOS drain surface impurity concentrations set to 5 x 1018 to 1020 cm-3 were also manufactured at the same time, and their source-drain breakdown voltage and latch-up resistance characteristics were measured. did. Although the source-drain breakdown voltage of the CMOS transistor was improved by up to several volts over the conventional value, and the βN·βP product was less than 1, the characteristics were slightly inferior compared to the results described above.

第7図および第8図は、本発明の第2の実施例を示すC
MOSトランジスタの製造工程の断面構造図である。
7 and 8 show a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional structural diagram of a manufacturing process of a MOS transistor.

第4図に示した前述の第1の実施例において、シリコン
酸化堆積膜13をゲート電極9およびフィールド酸化膜
3の側壁部にのみ自己整合的に残置した後、露出されて
いるゲート酸化膜を完全に除去する。次に、ジクロルシ
ラン(SiH2Cl2)と塩酸(Hcl)の化学気相反
応を775℃の温度で行い、0.3μmの厚さの多結晶
質、または非晶質のシリコン薄膜16をウエル2表面上
、およびN導電型を保っている半導体基板1表面上に選
択的に堆積させる(以上第7図参照)。上記シリコン堆
積膜の形成条件は、ジクロルシラン200cc、塩酸6
0ccの条件で、堆積速度は10nm/分である。この
条件においては、被堆積表面にシリコン窒化膜(Si3
N4)が存在しない限りシリコン基板上にのみ選択的に
堆積され、かつ側壁絶縁膜13との境界部においても、
いわゆるファセットを称する凹凸のない平坦な形状を得
ることができる。
In the first embodiment shown in FIG. 4, the silicon oxide deposited film 13 is left only on the sidewalls of the gate electrode 9 and the field oxide film 3 in a self-aligned manner, and then the exposed gate oxide film is removed. Remove completely. Next, a chemical vapor phase reaction between dichlorosilane (SiH2Cl2) and hydrochloric acid (Hcl) is performed at a temperature of 775°C, and a polycrystalline or amorphous silicon thin film 16 with a thickness of 0.3 μm is formed on the surface of the well 2. and is selectively deposited on the surface of the semiconductor substrate 1 which maintains N conductivity type (see FIG. 7). The conditions for forming the silicon deposited film were as follows: 200 cc of dichlorosilane, 6 cc of hydrochloric acid.
Under the condition of 0 cc, the deposition rate is 10 nm/min. Under these conditions, a silicon nitride film (Si3
N4) is selectively deposited only on the silicon substrate, and also at the boundary with the sidewall insulating film 13.
A flat shape without unevenness called facets can be obtained.

シリコン薄膜16の堆積の後、ウエル2領域上のシリコ
ン薄膜部分にのみイオン打込みが行われるように、フォ
ト・レジスト膜を選択的に形成し、ボロン・イオン打込
みを実施する。ボロン注入量は、上記シリコン薄膜16
内の不純物濃度がウエル2表面の不純物濃度と一致する
ように設定する。
After the deposition of the silicon thin film 16, a photoresist film is selectively formed and boron ion implantation is performed so that the ion implantation is performed only on the silicon thin film portion over the well 2 region. The amount of boron implanted is
The impurity concentration in the well 2 is set to match the impurity concentration on the surface of the well 2.

打込みエネルギーは25KeVである。その後、イオン
打込みのマスクに使用したフォト・レジスト膜を除去し
てから、1150℃、15秒の条件で高温短時間熱処理
を実施し、注入イオンの活性化とシリコン薄膜16の単
結晶化を行う。あらかじめ多結晶質、または非品質形成
されたシリコン薄膜16内における不純物の拡散係は、
単結晶シリコン内における拡散係数に比べて10ないし
20倍も大である。
The implant energy is 25 KeV. After that, the photoresist film used as a mask for ion implantation is removed, and then a high temperature short time heat treatment is performed at 1150° C. for 15 seconds to activate the implanted ions and make the silicon thin film 16 into a single crystal. . The impurity diffusion coefficient in the polycrystalline or non-quality silicon thin film 16 is as follows:
The diffusion coefficient is 10 to 20 times larger than the diffusion coefficient in single crystal silicon.

したがって、上記の単時間熱処理により、ウエル2上の
シリコン薄膜16に注入されたボロンは、シリコン薄膜
16内で深さ方向に対しほぼ均一に分布する。上記熱処
理の後、前述の第1の実施例にしたがって、N導電型の
ソース4およひドレイン5とP導電型のソース6および
ドレイン7を形成する。上記の短時間高温熱処理により
、シリコン薄膜16はすでに単結晶化されている。しだ
がって、上記の各ソースおよびドレインの形成条件は、
前記第1の実施例の場合と同一条件で実施される。
Therefore, the boron implanted into the silicon thin film 16 on the well 2 by the above-described one-time heat treatment is distributed almost uniformly in the depth direction within the silicon thin film 16. After the heat treatment, N conductivity type source 4 and drain 5 and P conductivity type source 6 and drain 7 are formed according to the first embodiment described above. The silicon thin film 16 has already been made into a single crystal by the above-described short-time high-temperature heat treatment. Therefore, the formation conditions for each source and drain above are as follows:
This is carried out under the same conditions as in the first embodiment.

その後の工程も、前述の第1の実施例にしたがってCM
OSトランジスタを製造する(以上第8図参照)。
The subsequent steps are also carried out by CM in accordance with the first embodiment described above.
An OS transistor is manufactured (see FIG. 8 above).

第8図に示す第2実施例にもとづくCMOSトランジス
タは、前述の第1実施例にもとづくCMOSトランジス
タと同一寸法を有しており、両者のソース・ドレイン間
耐圧を比較したところ、チャネル長×1018cm−3
、ソースおよびドレイン表面不純物濃度1×1018c
m−3の条件における第2実施例のCMOSトランジス
タの方が約1Vだけ高く、7Vの耐圧が得られた。また
、チャネル長0.2μm、NMOSおよびPMOSのド
レイン裏面不純物濃度が各々、1×1018cm−3、
および3×1017cm−3の条件で構成された第2実
施例のCMOSトランジスタの耐圧を測定し、前述の第
1実施例のCMOSトランジスタの耐圧と比較したとこ
ろ、前者の方が約2V高い5Vの値を得た。上記の値は
、従来構造にもとづくCMOSトランジスタのソース・
ドレイン間耐圧と比べて3倍以上の高耐圧化を実現した
ことになる。
The CMOS transistor based on the second embodiment shown in FIG. 8 has the same dimensions as the CMOS transistor based on the first embodiment described above, and when comparing the source-drain breakdown voltage of the two, it was found that the channel length x 1018 cm -3
, source and drain surface impurity concentration 1×1018c
The CMOS transistor of the second example under the condition of m-3 had a breakdown voltage of 7V, which was higher by about 1V. In addition, the channel length is 0.2 μm, and the impurity concentration on the back side of the drains of NMOS and PMOS is 1×1018 cm−3, respectively.
The breakdown voltage of the CMOS transistor of the second embodiment configured under the conditions of Got the value. The above values are based on the source and
This means that the breakdown voltage is more than three times higher than the drain-to-drain breakdown voltage.

第2の実施例にもとづくCMOSトランジスタにおいて
、寄生バイポーラ・トランジスタに関する電流利得率の
積βN・βPを、種々のチャネル長、およひソース・ド
レイン表面不純物濃度を有する場合について測定したが
、いずれも前述の第1実施例にもとづくCMOSトラン
ジスタの測定値に比べて2/3ないし1/2に低減化さ
れていた。このように、第2実施例にもとづくCMOS
トランジスタは第1実施例にもとづくCMOSトランジ
スタより、ソース・ドレイン間耐圧、および耐ラッチア
ップ特性において向上しているが、その理由はソースお
よびドレインの各接合が半導体薄膜16内に設置された
ことにより接合面積が低下し、かつ実効チャネル長が増
加したためと考えられる。
In the CMOS transistor based on the second embodiment, the current gain factor product βN and βP for the parasitic bipolar transistor was measured for various channel lengths and source/drain surface impurity concentrations, but none of the It was reduced to 2/3 to 1/2 compared to the measured value of the CMOS transistor based on the first embodiment described above. In this way, the CMOS based on the second embodiment
The transistor has improved source-drain breakdown voltage and latch-up resistance compared to the CMOS transistor based on the first embodiment, because the source and drain junctions are disposed within the semiconductor thin film 16. This is thought to be due to a decrease in the junction area and an increase in the effective channel length.

第9図および第10図は、本発明の第3の実施例を示す
CMOSトランジスタの断面構造図と、N基電型のドレ
イン拡散領域での深さ方向に関する不純物濃度分布図で
ある。
9 and 10 are a cross-sectional structural diagram of a CMOS transistor showing a third embodiment of the present invention, and a diagram of impurity concentration distribution in the depth direction in an N-based drain diffusion region.

第7図に示した第2実施例において、多結晶質、または
非晶質のシリコン薄膜16を半導体基板1上に自己整合
的に堆積させた後、ウエル領域2上のシリコン薄膜部分
にのみイオン打込みが行われるように、他領域表面上に
フォト・レジスト膜を残置させる。その後、ウエル領域
2上のシリコン薄膜部分に砒素のイオン打込みを行って
から、上記の残置されたフォト・レジスト膜を除去する
In the second embodiment shown in FIG. 7, after a polycrystalline or amorphous silicon thin film 16 is deposited on the semiconductor substrate 1 in a self-aligned manner, ions are formed only in the silicon thin film portion over the well region 2. A photoresist film is left on the surface of the other areas for implantation. Thereafter, arsenic ions are implanted into the silicon thin film portion above the well region 2, and then the remaining photoresist film is removed.

次に、ウエル領域2をフォト・レジスト膜で覆い、ウエ
ル領域2以外のN導電型を有する半導体基板1上のシリ
コン茫薄膜部分にのみイオン打込みが行わわるように、
再びフォト・レジスト膜を残置させる。その後、ボロン
をイオン打込みし、再びフォト・レジスト膜を完全に除
去してシリコン薄膜16の表面を露出させる。この状態
で、1100℃30秒の条件の単時間高温熱処理を施す
。上記条件の熱処理を行っても、シリコン薄膜16は単
結晶化されず、多結晶質、または非晶質の状態を保持し
ている。多結晶質、または非晶質のシリコン薄膜16内
における不純物の拡散係数は、前述のようにきわめて大
きい値であるため、上記条件による単時間熱処理によっ
て、シリコン薄膜16内で砒素およひボロンは高速にほ
ぼ均一濃度分布となる。しかし、半導体基板1内におけ
る各不純物の拡散係数は相対的に小さく、上記短時間の
熱処理によっては半導体基板1内に約20nm程度しか
拡散されなかった。
Next, the well region 2 is covered with a photoresist film, and ions are implanted only into the silicon thin film portion on the semiconductor substrate 1 having N conductivity type other than the well region 2.
The photoresist film is left again. Thereafter, boron ions are implanted, and the photoresist film is completely removed again to expose the surface of the silicon thin film 16. In this state, a single-hour high-temperature heat treatment is performed at 1100° C. for 30 seconds. Even when heat treatment is performed under the above conditions, the silicon thin film 16 is not made into a single crystal, but maintains a polycrystalline or amorphous state. Since the diffusion coefficient of impurities in the polycrystalline or amorphous silicon thin film 16 is extremely large as described above, arsenic and boron are removed in the silicon thin film 16 by a single-hour heat treatment under the above conditions. A nearly uniform concentration distribution is achieved at high speed. However, the diffusion coefficient of each impurity in the semiconductor substrate 1 is relatively small, and the impurities were only diffused into the semiconductor substrate 1 by about 20 nm by the above-mentioned short-time heat treatment.

このように、砒素およびボロンのイオン打込みと、それ
に続く短時間熱処理により、シリコン薄膜16とウエル
2およびN導体電型半導体基板1内に各々N導電型のソ
ース4とドレイン5、およびP導電型のソース6とドレ
イン7を形成する。その後、上記各ソース4、および6
とドレイン5および7上に白金シリサイド(PtSi)
層14を、前述の第1実施例にしたがって自己整合的に
形成し、その後の工程も第1実施例にもとづいて実施す
ることにより、第9図に示すCMOSトランジスタを製
造することができる。
In this way, by ion implantation of arsenic and boron followed by short-time heat treatment, N conductivity type source 4 and drain 5, and P conductivity type source 4 and drain 5 are formed in the silicon thin film 16, well 2, and N conductivity type semiconductor substrate 1, respectively. A source 6 and a drain 7 are formed. After that, each of the above sources 4 and 6
and platinum silicide (PtSi) on drains 5 and 7.
The CMOS transistor shown in FIG. 9 can be manufactured by forming the layer 14 in a self-aligned manner according to the first embodiment described above and performing the subsequent steps according to the first embodiment.

第3実施例によるCMOSトランジスタのN導電型ソー
ス4およびドレイン5の不純物濃度分布は、第10図に
示すように、3つの領域A.B.Cに分離される。すな
わち、シリサイド層14直下における約10nm厚の不
純物析出領域Aシリコン薄膜16内部の均一分布領域B
、およびウエル2内における接合深さ約20nmを有す
る急峻な濃度分布領域Cである。P導電型ソース6およ
びドレイン7内においては、上記不純物析出領域Aの存
在は認められなかった。
The impurity concentration distribution of the N conductivity type source 4 and drain 5 of the CMOS transistor according to the third embodiment is as shown in FIG. B. It is separated into C. That is, an approximately 10 nm thick impurity precipitation region A immediately below the silicide layer 14 A uniform distribution region B inside the silicon thin film 16
, and a steep concentration distribution region C having a junction depth of about 20 nm in the well 2. In the P conductivity type source 6 and drain 7, the presence of the impurity precipitation region A was not observed.

第3実施例にもとづくCMOSトランジスタにおいては
、上記シリコン薄膜16内の均一分布濃度として、NM
OSに関しては1×1018cm−3、3×1018c
m−3、1019cm−3、5×1019cm−3の各
値に、またPMOSに関しては1×1017cm−3、
3×1017cm−3、1×1018cm−3、3×1
018cm−3および5×1018cm−3の各値に、
最終的になるように、砒素またはボロン・イオン打込み
量を設定することによってトランジスタを製造した。ま
た、チャネル長に関しても、0.1、0.2、0.3、
0.5および10μmの各個の場合についてトランジス
タを製造した。上記各種のCMOSトランジスタについ
て、ソース・ドレイン間耐圧、および寄生バイポーラ・
トランジスタの各電流利得率の積βN・βPを測定した
。NMOSのドレイン7内の均一分布不純物濃度が10
19cm−3以上の場合、上記特性向上はあまり認めら
れなかった。しかし、上記均一分布不純物濃度が101
7ないし1019cm−3の低不純物濃度で設定されて
いる場合には、特にソース・ドレイン間耐圧の向上が顕
著であった。ドレイン内均一分布不純物濃度が1×10
18cm−3の場合、チャネル長が0.1および0.2
μmの各CMOSトランジスタにおけるソース・ドレイ
ン間制圧は、各々4.5および8Vにも達した。これら
の値は、第2の実施例にもとづくCMOSトランジスタ
の場合に比べても格段に改善されているが、この効果は
チャネル長が短い場合の方が相対的に顕著であった。P
MOSにおけるドレイン5内の均一分布不純物濃度が1
017ないし1018cm−3未満に設定され、かつゲ
ート長が0.1μmの場合にも、ソース・ドレイン間耐
圧は第2の実施例の場合に比較して数V向上されており
、その値は5V以上に達した。
In the CMOS transistor based on the third embodiment, the uniformly distributed concentration in the silicon thin film 16 is NM
For OS: 1 x 1018cm-3, 3 x 1018c
m-3, 1019 cm-3, 5 x 1019 cm-3, and for PMOS, 1 x 1017 cm-3,
3 x 1017 cm-3, 1 x 1018 cm-3, 3 x 1
For each value of 018 cm-3 and 5 × 1018 cm-3,
The transistors were fabricated by setting the arsenic or boron ion implant dosage to be final. Also, regarding the channel length, 0.1, 0.2, 0.3,
Transistors were fabricated for each case of 0.5 and 10 μm. Regarding the various CMOS transistors mentioned above, the source-drain breakdown voltage and parasitic bipolar
The product βN·βP of each current gain factor of the transistor was measured. The uniformly distributed impurity concentration in the NMOS drain 7 is 10
In the case of 19 cm<-3> or more, the above-mentioned improvement in characteristics was not observed much. However, the above uniformly distributed impurity concentration is 101
When the impurity concentration was set at a low impurity concentration of 7 to 1019 cm-3, the improvement in the source-drain breakdown voltage was particularly remarkable. Uniformly distributed impurity concentration in the drain is 1×10
For 18 cm, the channel length is 0.1 and 0.2
The source-drain voltage in each μm CMOS transistor reached 4.5 and 8 V, respectively. Although these values are significantly improved compared to the CMOS transistor based on the second embodiment, this effect was relatively more pronounced when the channel length was short. P
The uniformly distributed impurity concentration in the drain 5 of the MOS is 1
Even when the gate length is set to less than 017 to 1018 cm-3 and the gate length is 0.1 μm, the source-drain breakdown voltage is improved by several volts compared to the second embodiment, and the value is 5V. The above has been reached.

第3の実施例と第2の実施例におけるこの効果の違いは
、ドレイン最大電界が印加される低不純物濃度領域が、
第3実施例の場合にはシリコン薄膜16内で第10図に
示すように、ほぼ均一に形成されるためであって、それ
により電界分散効果が顕著になると考えられる。
The difference in this effect between the third embodiment and the second embodiment is that the low impurity concentration region where the maximum drain electric field is applied is
In the case of the third embodiment, as shown in FIG. 10, it is formed almost uniformly within the silicon thin film 16, and it is thought that this makes the electric field dispersion effect more pronounced.

第10図に示した不純物濃度分布は、シリコン薄膜16
が多結晶質または非晶質で形成される場合に特有なもの
であり、この構造が超微細CMOSトランジスタのソー
ス・ドレイン間耐圧向上にきわめて効果を上げるものと
考えられる。
The impurity concentration distribution shown in FIG.
This structure is unique to cases where the crystalline structure is formed of polycrystalline or amorphous material, and it is thought that this structure is extremely effective in improving the source-drain breakdown voltage of ultra-fine CMOS transistors.

また、第3実施例にもとづく超微細CMOSトランジス
タの寄生バイポーラ・トランジスタの積βN・βPに関
しては、第2実施例の場合と殆んど変りがなく、ラッチ
アップ現象は無視できる程度であった。
Further, regarding the parasitic bipolar transistor product βN and βP of the ultra-fine CMOS transistor based on the third embodiment, there was almost no difference from that of the second embodiment, and the latch-up phenomenon was negligible.

以上第1〜第3実施例を説明したが、これらによる効果
は、従来構造におけるソースとドレインに対応する領域
を改善することにより得られるもので、決して半導体基
板1の濃度を増大させて高耐圧化を計るものではない。
Although the first to third embodiments have been described above, the effects obtained by these are obtained by improving the regions corresponding to the source and drain in the conventional structure, and are not achieved by increasing the concentration of the semiconductor substrate 1 to achieve high breakdown voltage. It is not a measure of change.

したがって、半導体基板濃度の増大にもとづく移動度の
低下を招くこともなく、また高速動作を損うこともない
Therefore, a decrease in mobility due to an increase in semiconductor substrate concentration is not caused, and high-speed operation is not impaired.

本発明では、ソースおよびドレイン上に高融点金属また
はそのシリサイド層が形成されるので、超微細CMOS
トランジスタにおいてもそのシート抵抗は数Ω/口と低
抵抗性を保持でき、高速動作を保証することができる。
In the present invention, since a high melting point metal or its silicide layer is formed on the source and drain, ultrafine CMOS
Transistors can also maintain a low sheet resistance of several Ω/hole, ensuring high-speed operation.

第1〜第3の各実施例においては、ソースおよびドレイ
ン拡散層の最大不純物濃度に関し、1×1017cm−
3以上の場合につい述べたが、これは第2図の解析結果
、すなわち0.1μmのゲート長についての解析結果に
もとづいている。0.1μmの値は、実現し得る最小の
ゲート長である。また、上記の不純物濃度(1×101
7cm−3)以下で、本発明を適用して場合には、第3
図から推測できるように、基板電流の増大およびドレイ
ン漏洩電流の増大を招くことになる。
In each of the first to third examples, the maximum impurity concentration of the source and drain diffusion layers is 1 x 1017 cm-
Although the case of 3 or more has been described, this is based on the analysis results shown in FIG. 2, that is, the analysis results for a gate length of 0.1 μm. A value of 0.1 μm is the minimum gate length that can be achieved. In addition, the above impurity concentration (1×101
7 cm-3) or less, and when the present invention is applied, the third
As can be inferred from the figure, this results in an increase in substrate current and drain leakage current.

また、第1〜第3の各実施例においては、ソースス・ド
レイン拡散層上に、白金シリサイド(Pt.Si)層を
自己整合的に形成したが、これは一例でおって、このP
t.Si層のかわりにMo.W.Pd.N.Ti.Ta
.Nb.Cr.Pr等の高融点金属またはそのシリサイ
ド膜を使用することができる。また、各実施例において
は、短時間熱処理として、高温電気炉を用いる方法につ
いて説明したが、この工程はランプ加熱法、レーザーま
たは電子線照射法等の他の方法によることも可能である
。さらに、各実施例においては、P導電型ウエルを用い
る場合について説明したが、逆に、P導電型半導体基板
内にN導電型のウエルを形成した構造のCMOSトラン
ジスタに対しても、本発明を適用することができる。
Further, in each of the first to third embodiments, a platinum silicide (Pt.Si) layer was formed on the source/drain diffusion layer in a self-aligned manner, but this is just an example.
t. Mo. instead of Si layer. W. Pd. N. Ti. Ta
.. Nb. Cr. A high melting point metal such as Pr or its silicide film can be used. Further, in each of the examples, a method using a high-temperature electric furnace was described as the short-time heat treatment, but this step can also be performed by other methods such as a lamp heating method, laser or electron beam irradiation method. Furthermore, in each embodiment, the case where a P-conductivity type well is used has been described, but conversely, the present invention can also be applied to a CMOS transistor having a structure in which an N-conductivity type well is formed in a P-conductivity type semiconductor substrate. Can be applied.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、0.2μmとき
わめて短いチャネル長でも、5Vの通常電源で動作させ
ることができ、かつラッチアップ現象を防止できるので
、高速動作を損うことなく、超微細CMOSトランジス
タを実現することが可能である。
As explained above, according to the present invention, even with an extremely short channel length of 0.2 μm, it can be operated with a normal power supply of 5V and the latch-up phenomenon can be prevented, so that high-speed operation is not impaired. It is possible to realize ultra-fine CMOS transistors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のCMOSトランジスタの断面構造図、第
2図および第3図は本発明の原理を説明するもので、ソ
ース・ドレイン間耐圧および最大基板電流に関する解析
結果を示す図、第4図、第5図および第6図は本発明の
第1の実施例を示すCMOSトランジスタの製造工程の
断面図、第7図、第8図は本発明の第2の実施例を示す
CMOSトランジスタの製造工程の断面図、第9図、第
10図は本発明の第3の実施例を示すCMOSトランジ
スタの断面図および深さ方向の不純物濃度分布を示す図
である。 1:シリコン基板、2:ウエル領域、3:フィーード酸
化膜、8:ゲート酸化膜、9:ゲート電極12:ゲート
保護絶縁膜、13:シリコン酸化堆積膜、4.6:ソー
ス、5.7:ドレイン、14:白金シリサイド層、10
:シリコン酸化膜、15:TiW膜、11:アルミニウ
ム配線、 特許出願人 株式会社日立製作所 第 1 図 第 5 UA 第 2 図 ドレイン拡散層の表面不純物濃度(Cm−3)第 3 
図 ゛ ドレイン拡散層の表面不ワし4勿濃度(Cm−3゜
第 6 図 第 7 図 第 8 図
Fig. 1 is a cross-sectional structure diagram of a conventional CMOS transistor, Figs. 2 and 3 are for explaining the principle of the present invention, and Fig. 4 is a diagram showing analysis results regarding source-drain breakdown voltage and maximum substrate current. , FIG. 5 and FIG. 6 are cross-sectional views of the manufacturing process of a CMOS transistor showing the first embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views of the manufacturing process of a CMOS transistor showing the second embodiment of the invention. 9 and 10 are cross-sectional views of a CMOS transistor showing a third embodiment of the present invention, and diagrams showing the impurity concentration distribution in the depth direction. 1: Silicon substrate, 2: Well region, 3: Feed oxide film, 8: Gate oxide film, 9: Gate electrode 12: Gate protection insulating film, 13: Silicon oxide deposited film, 4.6: Source, 5.7: Drain, 14: Platinum silicide layer, 10
: Silicon oxide film, 15: TiW film, 11: Aluminum wiring, Patent applicant Hitachi, Ltd. Figure 1 Figure 5 UA Figure 2 Surface impurity concentration of drain diffusion layer (Cm-3) Figure 3
Figure 6: Surface roughness of drain diffusion layer (Cm-3°) Figure 6 Figure 7 Figure 8

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)不純物拡散領域の最大不純物濃度が1018ない
し1020cm−3程度のN型ドレイン領域と最大不純
物濃度が1017ないし1019cm−3程度のP型ド
レイン領域を有し、かつ上記各ドレイン領域の少なくと
も一部が高融点金属または該金属のシリサイド層と接合
されて構成されていることを特徴とする相補型絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタ。
(1) The impurity diffusion region has an N-type drain region whose maximum impurity concentration is about 1018 to 1020 cm-3 and a P-type drain region whose maximum impurity concentration is about 1017 to 1019 cm-3, and at least one of the above drain regions 1. A complementary insulated gate field effect transistor, characterized in that a portion is connected to a high melting point metal or a silicide layer of the metal.
(2)前記各ドレイン領域の一部、半導体基板表面上に
絶縁膜を介して構成されたゲート電極と、該ゲート電極
の側壁に形成された絶縁膜を介して、隣接して形成され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の相補型
絶縁ゲート電界効果トランジスタ。
(2) A part of each of the drain regions is formed adjacent to a gate electrode formed on the surface of the semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and an insulating film formed on the side wall of the gate electrode. A complementary insulated gate field effect transistor according to claim 1, characterized in that:
(3)前記N型ドレイン領域は、高融点金属またはその
シリサイド層直下の不純物析出領域と、シリコン薄膜内
部のほぼ均一分布の領域と、急酸な濃度分布領域の3つ
の不純物濃度分布領域を垂直方向に有していることを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の相補
型絶縁ゲート電界効果トランジスタ。
(3) The N-type drain region perpendicularly connects three impurity concentration distribution regions: the impurity precipitation region directly under the high melting point metal or its silicide layer, the almost uniform distribution region inside the silicon thin film, and the rapid acid concentration distribution region. 3. A complementary insulated gate field effect transistor according to claim 1 or 2, characterized in that the complementary insulated gate field effect transistor has a conductive structure in the direction shown in FIG.
(4)前記各ドレイン領域の一部は、多結晶薄膜または
非晶質薄膜で形成されることを特徴とする特許請求の範
囲第2項または第3項記載の相補型絶縁ゲ一ト電界効果
トランジスタ。
(4) A complementary insulated gate field effect according to claim 2 or 3, wherein a portion of each drain region is formed of a polycrystalline thin film or an amorphous thin film. transistor.
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