JPS61234077A - Mis型電界効果トランジスタ - Google Patents

Mis型電界効果トランジスタ

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JPS61234077A
JPS61234077A JP60074494A JP7449485A JPS61234077A JP S61234077 A JPS61234077 A JP S61234077A JP 60074494 A JP60074494 A JP 60074494A JP 7449485 A JP7449485 A JP 7449485A JP S61234077 A JPS61234077 A JP S61234077A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
doped layer
gate electrode
conductivity type
type impurity
Prior art date
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Pending
Application number
JP60074494A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Kita
北 明夫
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPS61234077A publication Critical patent/JPS61234077A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7833Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
    • H01L29/7836Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with a significant overlap between the lightly doped extension and the gate electrode

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、微細化に適したMIS型電界効果トランジ
スタに関するものである。
(従来の技術) MISt界効果トランジスタ(以下MIS)ランジスタ
と略す)を微細化してゆくと、ドレイン近傍で高電界が
発生し、この高電界によシ加速された電子がゲート絶縁
膜中にトラップされ九シ、半導体、絶縁膜界面に界面準
位を発生させたシして、デバイス特性を劣化させるいわ
ゆるホットキャリア注入効果が起こる。
このようなホットキャリア注入効果を緩和させるデバイ
ス構造の一つとして、例えばI EEETransac
tion on Electron−Device V
ol ED−29P 590 (1982)に開示され
ているようなLDD(Lightly−Doped D
rain)構造が提案されている。
第6図は従来のLDD構造MIS)ランジスタの断面図
であり、図中の1はシリコン基板、2はフィールド酸化
膜、3はゲート酸化膜、4はゲート電極でるジンース、
ドレインを形成するN+層5とチャネルの間にリンで形
成されたN一層6が介在しておシ、ドレイン電界を弱め
る働きをしている。
このN一層6の濃度は低い方が電界緩和に対して効果が
大きいが、10 cm  程度以下にすると、バイアス
ストレスを加えた場合r層6上の絶縁膜中に電子がトラ
ップされ、N一層6の抵抗が増加して、素子特性の劣化
が起こるため、N一層6の表面濃度Fi1018cm−
3程度以上に保つ必要がある。
(発明が解決しようとする問題点) 従来のLDD構造MISトランジスタのN一層6はリン
(P)によって形成されていたが、リンはシリコン中で
の鉱区定数が大きいため、上記N一層6表面濃度を確保
するようにN″″層を形成すると、N一層6の接合深き
は0゜2μm以上にもなシ、しきい値電圧のゲート長依
存性が大きくなシ、微細なゲート長をもつMISトラン
ジスタを実用的に作ることが困難となる。
また、N一層6を拡散定数の小さなヒ素(As)で形成
した場合、N一層の接合深さは0.1μm程度と浅くお
さえられるため、しきい値電圧のゲート長依存性は緩和
されるが、N一層の不純物プロファイルが急峻なため、
電界緩和が充分でなく、ホットキャリアの発生が多い欠
点があった。
この発明は、前記従来技術がもっている問題点のり、ち
、微細なゲート長をもつMIS)ランジスタを実用的に
作ることが困難な点と、ホットキャリアの発生が多い点
について解決したMIS型電界効果トランジスタを提供
するものである。
(問題点を解決するための手段) この発明は、MIS型電界効果トランジスタにおいて、
拡散定数の異なる複数のドーパントでN一層を形成した
ものである。
(作 用] この発明によれば、以上のようにMIS型電界効果トラ
ンジスタを構成したので、N″″層の表面濃度を高く保
ちかつゆるやかな不純物プロファイルで浅い接合が得ら
れ、したがって、前記問題点を除去できる。
(実施例) 以下、この発明のMIS型電界効果トランジスタの実施
例について図面に基づき説明する。第1図はその一実施
例の構成を示す断面図である。このwJ1図において、
P型シリコン基板51上のアクティブ領域に膜厚20 
nmのゲート酸化g&53が形成され、その上にゲート
電極となるポリシリコン54が載っている。
ゲート電極をマスクにしてヒ素(As) kインプラチ
ージョンすることによって、自己整合的に表面から0.
1μm以内に表面濃度1×10 ないし2X10  c
m  の不純物ドープ層としてのN一層55、同様にリ
ン(P)のインプラチージョンによって、自己整合的に
AsによるN一層よシ深く、ピーク濃度1×1017な
いし5 X 1018備−3の不純物ドープ層としての
N一層56が形成されている。
ゲート電極側壁には、スペーサ58が形成されており、
N層はこのスペーサをマスクにしてゲート電極からはな
れた位置にインプラチージョンによって形成されている
。この第1図には、絶縁膜。
配線層・パッシベーション膜等は省略しである。
次に、このMIS FETの製造方法について製造工程
を追って示した断面図によって詳細に説明する。m2図
(A)はP型シリコン基板51を用い選択酸化法によっ
てフィールド酸化膜52を形成したところである。
次に、第2図(B)に示すように、膜厚20 nmのゲ
ート酸化膜53t−950℃酸素雰囲気で形成し、ゲー
ト電極となるポリシリコン54 kLPCVD法(減圧
化学的気相成長法]により膜厚300 nm堆積式せ、
導電性を与えるためリン全2 X 10”t7n−3以
上の濃度で拡散させ、ホ) IJソゲラフイー技術によ
勺レジスト(図示せず)をパターニングする。
レジストをマスクにし、 SF−ガスを用いたドライエ
ツチング装置によシポリシリコンをエツチングし、レジ
ストを除去した後、ポリシリコンf−rスジにしてゲー
ト酸化膜の不要部分を7ツ酸水溶液によシ除去する。
次に、第2図(C)に示すように、ゲート電極をマスク
にして、自己整合的にN一層55および56をそれぞれ
ヒ素(As)、リン(P)のインプラチージョンによシ
形成する。インプラチージョンの条件としては、ヒ紮は
ドーズflX10  ないし2X 10  cm  、
打ち込みエネルギ40ないし60KeV 、 リンはド
ーズ量5×10 ないしI X 1013cM−2打ち
込みエネルギ30ないし40 KeVが適当である。
N″″層55.56′f!:形成した後、第2図(D)
に示すように、全面にCVD法によシ酸化膜(Sigh
)57を500 nm程度堆積させる。次に、C,F・
およびCHF3ガスを用いたRIE (反応性イオンエ
ツチング)装置で異方性エツチングを行い、第2図(E
)に示すように、ゲート!極側壁にスペーサ58を形成
する。
このスペーサ58の長さは酸化膜57の堆積条件および
エツチング条件により制御でき、この実施例では帆2な
いし帆3μmで電気的特性として良好な結果が得られた
次に、第2図(F)に示すように、スペーサ58をマス
クにして8層59をヒ素のインプラチージョンによシ形
成する。インプラチージョンの条件としてはドーズ量5
X1015ないしI X 1016cm−2、エネルギ
40 KeV程度が適当である。打ち込んだヒ素を電気
的に活性化するため、900℃程度の熱処理を行う。
以下、図示はしないが、通常の製造工程によシ絶縁膜を
形成し、コンタクトホールを開孔し、アルミによる配線
を施し、保護膜を形成する。
第3図はN一層55.56の深さ方向の不純物プロファ
イルを示したものであシ、ヒ素によシ表面濃度が高く、
またリンによりゆるやかなプロファイルが得られている
のが分かる。
第4図はしきい値電圧のゲート長依存性を従来のものと
この発明のものを比較したもので、この第4図において
、「○」印はこの発明の場合であって、As+2 X 
10”cm−2およびP+1×10130−2のイング
ラチージョンを行ってN″″層を形成する場合であり、
「Δ」印は従来の場合であって、P+5×10 α の
インプラチージョン+行ってN″″層を形成する場合を
示す。この発明によるものの万が、よシゲート長の短い
領域まで依存性が小さくなっているのがわかる。
また、第5図はバイアスストレス試験におけるコンダク
タンスの低下率の経時変化を表わしたもので、この第5
図において、「O」印はこの発明の場合であり、「Δ」
印は従来の場合である。この第5図工p明らかなように
、従来とほぼ同じ結果であり、充分なホットキャリア効
果抑制作用が得られている。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この発明によれば、LDD
構造トランジスタのN一層を拡散定数の異なる複数のド
ーパントで形成しているので、表面濃度を高くでき、さ
らに浅くゆるやかな不純物分布が得られる。
これにともない、しきい値電圧のゲート長依存性を小妬
くシ、かつホットキャリアの発生を抑制でき、よシ微細
なMISFETを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のMIS型電界効果トランジスタの一
実施例の構成を示す断面図、第2図(A)ないし第2図
(F)はこの発明のMISut界効果トランジスタの製
造方法の工程説明図、第3因は同上MIS型電界効果ト
ランジスタのN一層の深さ方向プロファイルを示す図、
第4図は従来およびこの発明のMIS型電界効果トラン
ジスタのしきい値電圧のゲート長依存性を示す図、第5
図は従来およびこの発明のMIS型電界効果トランジス
タのバイアスストレス試験におけるコンダクタンスの低
下率の経時変化を示す図、第6図は従来のMIS型電界
効果トランジスタの構成を示す断面図である。 51・・・P型シリコン基板、52・・・フィールド酸
化膜、53・・・ゲート酸化膜、54・・・ポリシリコ
ン、55.56・・・N一層、58・・・スペーサ、5
9・・・N+層。 特許出願人 沖電気工業株式会社 第1図 第2図 第2図 57:f!m4r、Ml[ 第3図 環さ (pm) 第4図 第5図 ストレス時閉(S@c) 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電性半導体基板上に形成されたゲート酸化
    膜と、このゲート酸化膜上に形成されたゲート電極と、
    このゲート電極と自己整合的に形成された所定の表面不
    純物濃度を有する第1の第2導電型不純物ドープ層と、
    この第1の第2導電型不純物ドープ層と同様な形態で形
    成された所定の接合深さを有する第2の第2導電型不純
    物ドープ層と、前記第1および第2の第2導電型不純物
    ドープ層に隣接してゲート電極から所定寸法はなれた位
    置に形成されかつ表面不純物濃度が前記第1の第2導電
    型不純物ドープ層よりも高いソースおよびドレインとし
    て作用する第3の第2導電型不純物ドープ層とを具備す
    ることを特徴とするMIS型電界効果トランジスタ。
  2. (2)第1の第2導電型不純物ドープ層と第2の第2導
    電型不純物ドープ層が異なる不純物により形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のMIS
    型電界効果トランジスタ。
JP60074494A 1985-04-10 1985-04-10 Mis型電界効果トランジスタ Pending JPS61234077A (ja)

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Cited By (5)

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