JPS6153773A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPS6153773A
JPS6153773A JP17488784A JP17488784A JPS6153773A JP S6153773 A JPS6153773 A JP S6153773A JP 17488784 A JP17488784 A JP 17488784A JP 17488784 A JP17488784 A JP 17488784A JP S6153773 A JPS6153773 A JP S6153773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
type
gate electrode
conductivity type
low concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17488784A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Azuma
吾妻 孝
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP17488784A priority Critical patent/JPS6153773A/ja
Publication of JPS6153773A publication Critical patent/JPS6153773A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor 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
    • H01L29/10Semiconductor 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 not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1033Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
    • H01L29/1041Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface
    • H01L29/1045Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface the doping structure being parallel to the channel length, e.g. DMOS like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)

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】 〔発明の利用分封〕 本発明は、サブミクロンMO8LSI  に適用して有
効な牛礎体装置および七の製造方法に関するものでろる
し発明の背景〕 サブミクロンスケールのMOS LSI の基本素子で
あるMOS FETとしては、部1図に示すオ′1智造
のものが知られている( A、 Reisman、 ’
LowLemperature Processing
and smalldimension device
 1;’abrications。
165th  Meeting 、  )i5. 19
9  、Th e El ectrochemical
 5ociet7.八・iay、 1984. )。
第1図において、1にP−形のシリコン基板、2.3μ
シリコン基板1の主表面上に形成され之N+形のソース
領域、トレイン領域、4.5はシリコン基板1の主表面
上にソース領域2.ドレイン領域3からチャンネル領域
にのびて形成されたN″″形の領域、6はシリコン基板
1の主表面上で領域4と5v間に形成されたP形の頭載
、γにシリコン基板1の主表面の各領域上に形成された
S10!からなるゲート酸化膜、8はチャンネル領域の
ゲート1課化膜T上に形成され九ゲート電極、9μゲ一
ト′FL極80両喝に形成3れた5iftからなるサイ
ドウオールでるる。ここで、シリコン基板1の比抵抗は
、ゲートしきい値電圧vthに対するバックバイアス効
果音有効にするために十分に高い値をもつように設定さ
れている。グー)[極8下の薄いP形の領域6はvth
コントロールの之めに形成されており、ショートチャン
ネル効果を軽減させる働きケもっている。Cの領域6に
よって、ゲート酸化膜7の下にソース領域2側も。
ドレイン領域3側も共にN”N−P形ダイオード栴造が
形成される。なお、領域4,5の付加により、ソ・−ス
領域2の端のN−P接合にて電界強度全減少させること
ができ、これによっていわゆるホットキャリア効果を軽
減させることができる。
このような構成において、ソース領域2に電圧+VDを
印加しドレイン頭載3全接地した状態における空乏層の
拡がり金弟2図により説明する。
第2図(a)はソースfi11のダイオード4’i’J
造図、同図(b)は@を対応して示しfC,T1.界強
肛分布図でろる。なお、ドレイン側も構成、動作は全く
同じでるる。
空乏Jけは領域4の幅WNの全域(dN中WN)と領域
6の一部にわたってd=dN+dpの範囲に拡かってい
る。そして、電界強度全空乏10間で積分した量が印加
電圧に等しくなるため、次の式が成り立つ。
xi幅方向の距離である。             
    jしたがって、一定の電圧VDに対して、空乏
層内の最大電界強度EMN k減少させ、ホットキャリ
ア効果をさらに低減させるためには、N−形の領域4の
@Wn ′fC広くとることが必要でろる。しかしなが
ら、ゲート電極8に電圧を印加してダイオード構造をオ
ン状態にすると、この領域4は流れるドレイン電流に対
して寄生的な抵抗となるためにここで電圧降下が起こり
、領域4の幅?広くするのにも限度がるる。
また、ゲート長りが0.5μm以下のいわゆるサブミク
ロン?VIO3F’ET ”t’は、ショートチャンネ
ル効果を軽減するためにP形の領域6の不純物濃度は十
分に高くなっている。このため、この領域6への空乏層
の延びdpの値は制限され、最大電界強度EMN k低
減させるのが困難でるる。この最大電界強度EMNがブ
レークダウン?起こし得る程度に犬きぐなると、電子−
正孔のホットキャリアか発生してホットキャリア効果が
起こるという問題かめる。
〔発明の目的〕
本発明は、このような点に鑑みて考えられたもので25
9、サブミクロンスケールのゲート長でろっでも、ソー
ス、トレイン領域の端にホットキャリア効果を軽減する
ために形成された低の度領域の@を大きくすることなく
、しかもホットキャリア効果を十分に軽減することが可
能な半導体装置およびその製造方法全提供することを目
的とするものでるる。
〔発明の概要〕
本発明はこのような目的を達成する之めに、第1導電形
の高a度のソース、ドレインとなる領域の端に接した第
1導電形の低濃朋の領域とゲート電極下の第2導電形の
薄い領域との間に、第2導電形の低濃度の領域を形成し
て、N”N−P−P構造にしたものでるる。
また、ゲート電極をマスクにして第2導電形の半導体層
に第2導電形の低濃度領域を形成し、ゲート電極に接し
て形成したサイドゲート電極全マスクにして低濃度領域
にこのマスク下部分金除いて第1導電形の低濃度領域を
形成し、さらにサイドゲート電極に接して形成したサイ
ドウオールをマスクにして第1導電形の低濃度領域にこ
のマスク下部分を除いて第1導電形の高濃度領域金形成
して、半導体装置全製造するようにしたものでろる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明全実施例にもとづいて詳細に説明する。
第3図は本発明に係る半導体装置の一実施例の断面図で
ろp、第4図はその空乏層の拡がpを説明する図でるる
第3図において第1図と同一部分には同一符号を付して
ろる。N−影領域4と5の間の主表面上には、Oの各領
域の先端から所定間隔をおいてP形の領域16が形成さ
れている。しfcがって、領域4,5と領域16との間
にはシリコン基板1の1部でろるP−形の領域11が形
成されることになる。この、領域16によって、ゲート
酸化膜7の下にソース側にもドレイン仰1にもN+N−
P−P形ダイオード構造が形成される。
このような構成において、ソース領域2に電圧”VDt
印加しドレイン領域3を接地し次状態における空乏層の
拡がりは第4図(b)のようになる。
印加電圧VDは領域4と11の全域(dN+ dp+)
及び領域16の一部dpzにわycって印加され、全空
乏層幅f”!: d = dN+ dp+ + dp=
 となる。 これを第2図(b)に示し窺従来のものに
比べると、dPtO幅だけ空乏層幅が広いことになる。
なお第4図(a)におけるWpはP−形の領域11の幅
でろる。
したがって、第2図ら)と第4図(b)において同一の
直の電圧VDケ印加した場合、各図の斜線を施した部分
の面積は同じでろるため、最大電界強度EMPは従来の
g!、u’tよp小さくなり次の関係が成り立つ。
EMP  <   Elf(N           
            *  拳 ・ ・  (2)
この之め、第3心のような構成にすると、サブミクロン
の MOS FET ”C”6つてもホットキャリア効
果を大幅に軽減することが可能となる。ゲート電極8に
電圧全印加してオン状態にすると、P−形の領域11は
反転によってN”5A城に転化するためドレイン電流に
よって生ずる寄生的な電圧降下は全くない。
なお、各領域4,11.16の不純物濃度と領域4.l
N7)幅Ws 、 Wp ij、しきい値電圧vthに
対するショートチャンネル効果とホットキャリア効果の
両者のトレードオフ7fc最適化するよりに選ばれる。
次にこのような半導体装1kkll!!造する方法につ
いて説明する。
第5図(a)〜(e)は本発明に係る半導体装置の製造
方法の一実施例における各工程の断面図でるる。
先ず、P−形のシリコン基板1にLOCO3等のアイン
レーション処理金し友後、土表面に薄い5i(h膜のゲ
ート酸化膜7ケ形成し、その上からB(ボロン)盆イオ
ン打ち込みより打込んでゲート酸化膜↓7の直下に所足
床さのP形層20金形成する(第5図(a))。
次に、W、Ti 、Mo 等のリフラクトリ金PAま之
はそのソリサイド金属から成るゲート’th極膜全形成
し、さらにその上に後工程における方向性エツチング(
以下RIEと称す)のエッチングストンバとなる絶縁膜
を形成する。次いで、周知のリソプラフイ技術によって
選択的にエツチング全行なってゲート電極8a及びその
上の採掘絶縁膜21を形成する。この保護?3縁膜21
はCVD Si、N4まfcu CVD 5hN4(!
: CVD 5iO2)2重膜等からなり、その厚さぐ
よ例えは 100〜20OA  に選ばれる。次いで、
採掘絶縁膜21及びゲート電極8a kマスクにしてP
 (IJン)のイオン打込みを行う。この場合、Pの打
込み量はP形層20で形成したとをのBの打込み量より
小さく設定すると、P形ノqb 20のB不純物濃度N
AがP不純物濃度NDにより補正されてNA−NDキI
マA−となり、実効的にNA−のB濃度金もつP一層に
変換する。そして、P打込み深さkP形層20の厚さく
例えば0.1μm)より小さく(例えば0.09μm)
するように打込みのエネルギを選定することにより、’
l−)電極8に覆われていないノリコン基板1の主表面
のP形層20中にP一層22.23が形成される(第5
図(b)〕。
次に、この上にゲート電極8a と同じ材料またはポリ
シリコンの膜全所定の厚さに形成した後、RJE (R
eactive Ion Etching)によって所
定厚で分だけ除去してサイドゲート電極8bt形1反す
る(第5図(C))。このとを、保護絶縁膜21CゴR
IEのエツチングストッパとなる。サイドゲート電極8
bの幅Wpは形成する膜のノ早さをコントロールするこ
とによって設定でき、例えばゲート長が0.5μmの素
子全作る場合は0.1μm以下に選定さ八る。
人に4.ゲート電極8a及びサイドゲート電極8b奮マ
スクにしてP等の不純物をイオン打ち込みにより打込ん
でP形層20七N−形に変換させ、ノリコン基板1の主
表面をζN−形11B 24 、25 全形成する(第
5図(d))。この場合、打込みの深さはP形層20v
)!さより、大きくなるようにそのイオン打込みエネル
ギが選定される。サイドゲート電・極8bの下のP一層
22.23はそitぞれP〜形の領域11となって残る
次に、SiO2等をCVD Kよυデボジ7ヨンして絶
縁膜全形成の厚さに形成した後、RIEによって所定厚
さ分だけ除去してサイドウオール9を形成する。サイド
ウオール9の@”vVNld形反する膜の厚さ全コント
ロールすることによって設定でき、例えばゲート長0.
5μmの素子ではO11μm程度に選定される。次いで
、これらの膜をマスクにしてAs (ヒ素)等のN形不
純物をイオン打込みで、シリコン基”板1の主表面にN
+形のソース領域2.ドレイン領域3を形成する。Cの
場合、打込みの深さはN−形層24.25の厚さより太
きくなるようにそのイオン打込みエネルギが選定される
。サイドウオール9の下のN−形jJ 24I25はそ
れぞnN−形の領域4,5となって残る(第5図(e)
)。
しかる後に、採掘絶縁膜21?薬液等により除去すると
、第3図と同様なN”N−P−P 装造のMOS FE
T が得られる。なお、ゲート−ビ8aとサイトゲルト
電ジ8b  とでゲート1色8が構成される。    
                     j・なお
、表面に厚い絶縁膜全形成してソース、ドレイン、ゲー
ト用の各コンタクBLffi口け、コンタクト電極全形
成してMOS FET素子が完成するのはいうまでもな
−。
〔発明の効果〕
このように本発明に係る半導体装置によると、第1導電
形のソース、ドレインとなる高τ】度領域に接し定第1
導電形の低濃度領域とゲ゛−ト電極下の第2導電形の領
域との間に第2導電形の低濃度領域全形成して、例えば
N”N−P−P構造全構成したことにより、第1導電形
の低濃度領域の幅ケ大きくすることなく、ホットキャリ
ア効果を十分に軽減することが可能となる。
丑7j、ゲート′]こ極の側面にサイドゲート電極全作
ること(lこよってサイドゲート電極の直下シて第2導
電形の低濃度領域を形成し、サイドゲート電極の側面に
さらにサイドウオールを作ることによってサイドウオー
ルの直下に第1導電形の低濃度領域を形成する製造方法
によって、各領域全簡単な工程により高稍度寸法で形成
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1スは従来の半導体装置の断面図、第2図(a)にこ
の装入のソース側のダイオード構造図、第2図(b)は
空乏層の拡が9全説明するための電界強度分布図、第3
図は本発明に係る半導体装置の一実施例の断面図、第4
g(a)はこの装置のソース側のダ・「オード構造図、
εJ4□□□(b)は空乏層の拡がり全説明フ゛るため
の電界強度分布図、第5図(a)〜(e)(文本発明に
係る半導体装置の装造方法の一実施例における各工程の
r17i面図でわる。 1・・・・7リコン基叛、2・・・・ノース領域、3・
・・・1゛レイン領域、4,5・・−・N−形の領域、
1・・・・ゲートμ化膜、8・・・・ゲート′龜j19
6 ・・・サイドウオール、11・・・・P−形の領域
、1G・・・・P形の領域。 ′三 代理人  弁理士  高 僑 明 夫 ;−宅1図 (b) 厄3図 (b) 磨2図 隔4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の主表面上に形成された第1導電形の高
    濃度の第1半導体領域と、前記主表面上に前記第1半導
    体領域に接して形成された第1導電形の低濃度の第2半
    導体領域と、前記主表面上に前記第2半導体領域に接し
    て形成された第2導電形の低濃度の第3半導体領域と、
    前記主表面上に前記第3半導体領域に接して形成された
    第2導電形の第4半導体領域と、前記第3半導体領域と
    第4半導体領域上に絶縁膜を介して形成されたゲート電
    極とを備えた半導体装置。 2、主表面に絶縁膜を有する第2導電形の半導体層上に
    ゲート電極を形成する工程と、このゲート電極をマスク
    にして前記半導体層に不純物を注入して第2導電形の低
    濃度領域を形成する工程と、前記ゲート電極の側面に所
    定幅のサイドゲート電極を形成する工程と、このサイド
    ゲート電極をマスクにして前記低濃度領域に不純物を注
    入して第1導電形の低濃度領域を形成する工程と、前記
    サイドゲート電極の側面に所定幅の絶縁材料からなるサ
    イドウォールを形成する工程と、このサイドウォールを
    マスクにして前記第1導電形の低濃度領域に不純物を注
    入して第1導電形の高濃度領域を形成する工程とを備え
    た半導体装置の製造方法。
JP17488784A 1984-08-24 1984-08-24 半導体装置およびその製造方法 Pending JPS6153773A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17488784A JPS6153773A (ja) 1984-08-24 1984-08-24 半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17488784A JPS6153773A (ja) 1984-08-24 1984-08-24 半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6153773A true JPS6153773A (ja) 1986-03-17

Family

ID=15986401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17488784A Pending JPS6153773A (ja) 1984-08-24 1984-08-24 半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6153773A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01134972A (ja) * 1987-10-05 1989-05-26 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体装置の製造方法
JPH02116171A (ja) * 1988-10-25 1990-04-27 Nec Corp Mosトランジスタの製造方法
EP0856892A2 (en) * 1997-01-30 1998-08-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. MOSFET and manufacturing method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01134972A (ja) * 1987-10-05 1989-05-26 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体装置の製造方法
JPH02116171A (ja) * 1988-10-25 1990-04-27 Nec Corp Mosトランジスタの製造方法
EP0856892A2 (en) * 1997-01-30 1998-08-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. MOSFET and manufacturing method thereof
EP0856892A3 (en) * 1997-01-30 1999-07-14 Oki Electric Industry Co., Ltd. MOSFET and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5512770A (en) MOSFET device structure three spaced-apart deep boron implanted channel regions aligned with gate electrode of NMOSFET device
JP3223329B2 (ja) Mosfetの製造方法
US5031008A (en) MOSFET transistor
JPS6318867B2 (ja)
JPH08250728A (ja) 電界効果型半導体装置及びその製造方法
JP3455452B2 (ja) 半導体デバイス及びその製造方法
JPH02150037A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0621468A (ja) 絶縁ゲート型半導体装置
JP3057436B2 (ja) 半導体デバイス及びその製造方法
US4713329A (en) Well mask for CMOS process
JPS60226185A (ja) 縦型電界効果トランジスタ
JPH02203566A (ja) Mos型半導体装置
US4409607A (en) Normally-on enhancement mode MOSFET with negative threshold gating
JPS60247974A (ja) 半導体装置
JPH05102480A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPS6153773A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH04264776A (ja) 半導体装置
JP2969833B2 (ja) Mis型半導体装置
JPH04346272A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPS6025028B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH03173175A (ja) 半導体装置
JP2500689B2 (ja) Mosトランジスタおよびその製造方法
JP2856166B2 (ja) Mosfetおよびその製造方法
JP3017838B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US6734501B2 (en) Fully inverted type SOI-MOSFET capable of increasing the effective mutual conductance