JPS621276A - Mos type semiconductor device - Google Patents

Mos type semiconductor device

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Publication number
JPS621276A
JPS621276A JP13957085A JP13957085A JPS621276A JP S621276 A JPS621276 A JP S621276A JP 13957085 A JP13957085 A JP 13957085A JP 13957085 A JP13957085 A JP 13957085A JP S621276 A JPS621276 A JP S621276A
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JP
Japan
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layer
electrode layer
electrode
region
gate
Prior art date
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Application number
JP13957085A
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Japanese (ja)
Inventor
Junji Kiyono
純司 清野
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS621276A publication Critical patent/JPS621276A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To speed up operation, to increase withstanding voltage and to fine an element by forming source-drain regions by utilizing a gate electrode and shallowing junction depth and lowering impurity concentration at the lower position of a projecting section in a second electrode layer. CONSTITUTION:An insulating isolation region 12 is formed onto a P-type silicon substrate 11, a gate insulating film 13 is shaped in an element region by a thin silicon oxide film, a polysilicon layer 14 is applied onto the insulating film 13, resistance is lowered, and a molybdenum silicide layer 15 is superposed and applied onto the layer 14. The molybdenum silicide layer 15 and the polysilicon layer 14 are etched while using a resist layer 16 shaped according to a pattern so as to be made longer than gate length as a mask. A gate electrode 17 is formed by a first electrode layer 14a and a second electrode layer 15a, and both ends of the second electrode layer 15a are projected to both sides from the first electrode layer 14a. The resist layer 16 is removed, arsenic ions are implanted, and a source region 18 and a drain region 19 are shaped through a self-alignment manner.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMOS型半導体装置に関し、特に素子の微細化
と動作の高速化を図ったMO5型半導体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a MOS type semiconductor device, and particularly to an MO5 type semiconductor device in which elements are miniaturized and operation speed is increased.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年の半導体装置、特にMOS型半導体装置の高集積化
および動作の高速化に伴って、第3図に示す構造のMO
S型電界効果トランジスタが提案されている。即ち、こ
のMOS型電界効果トランジスタ1は、ゲート電極2を
二層構造とし、下層3はリンをドープしたポリシリコン
で構成し、上層4は高融点金属のシリサイドで構成して
低抵抗化を図っている。また、ソース領域5とドレイン
領域6は夫々前記ゲート電極2を利用した自己整合法に
よって形成しており、これらソース領域5とドレイン領
域6を構成する不純物層は、層抵抗を低減して高速化を
達成するために、比較的に深い接合でかつ不純物濃度も
高いものにしている。
In recent years, as semiconductor devices, especially MOS type semiconductor devices, have become highly integrated and operate at high speeds, MOAs with the structure shown in FIG.
S-type field effect transistors have been proposed. That is, in this MOS type field effect transistor 1, the gate electrode 2 has a two-layer structure, the lower layer 3 is made of polysilicon doped with phosphorus, and the upper layer 4 is made of silicide, which is a high melting point metal, in order to lower the resistance. ing. Further, the source region 5 and the drain region 6 are each formed by a self-alignment method using the gate electrode 2, and the impurity layers constituting the source region 5 and the drain region 6 reduce layer resistance and increase speed. In order to achieve this, the junction is relatively deep and the impurity concentration is high.

一方、MOS型電界効果トランジスタの微細化を図るた
めにそのゲート長は可及的に小さくなるようにしている
0図中、7はゲート絶縁膜、8は眉間絶縁膜、9は配w
AlW、10は半導体基板である。
On the other hand, in order to miniaturize the MOS field effect transistor, its gate length is made as small as possible.
AlW, 10 is a semiconductor substrate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した従来のMOS型電界効果トランジスタでは、素
子の微細化を図るためにゲート長を更に短(していくと
、前記ドレイン領域6の接合が深くかつ高濃度に構成さ
れているために、ゲート電極2のドレイン端に電界集中
が生じることになり、この電界によってホットキャリア
がゲート絶縁膜中に注入されてMOS型電界効果トラン
ジスタの特性を劣化させるという所謂ドレイン耐圧の低
下を生ずることになる。
In the above-mentioned conventional MOS field effect transistor, the gate length is further shortened in order to miniaturize the device. An electric field will be concentrated at the drain end of the electrode 2, and this electric field will cause hot carriers to be injected into the gate insulating film, degrading the characteristics of the MOS field effect transistor, resulting in a so-called decrease in drain breakdown voltage.

このため、これまでにソース・ドレイン領域のゲート側
不純物濃度を低下させる等の構造(LDD構造)が提案
されてはいるが、この構造では少なくとも2回の不純物
ドープ工程を必要とし、製造工程が複雑になるという問
題がある。
For this reason, a structure (LDD structure) in which the impurity concentration on the gate side of the source/drain region is lowered has been proposed, but this structure requires at least two impurity doping steps and the manufacturing process is slow. The problem is that it gets complicated.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のMOS型半導体装置は、動作の高速化を図る一
方で耐圧を向上しかつ素子の微細化を達成するために、
ゲート電極を少なくとも第1および第2の電極層で二層
に構成し、その上側の第2電極層の両端を第1の電極層
から両側に張り出させる一方、ソース・ドレイン領域は
このゲート電極を利用した自己整合法によって形成し、
かつ前記第2の電極層の張り出した部分の下側位置では
他の部分よりも接合深さを浅くかつ不純物濃度を低く構
成している。
The MOS semiconductor device of the present invention has the following features in order to achieve high-speed operation, improved breakdown voltage, and miniaturization of elements.
The gate electrode is composed of at least two layers, a first and a second electrode layer, and both ends of the upper second electrode layer extend from the first electrode layer to both sides, while the source/drain regions are formed from the gate electrode. formed by a self-alignment method using
Further, the junction depth and the impurity concentration are configured to be shallower and lower at a position below the projecting portion of the second electrode layer than at other portions.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の断面図であり、第2図(a
)〜(C)にその製造工程図を示している。
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG.
) to (C) show the manufacturing process diagrams.

これを製造工程に従って説明すると、先ず第2図(a)
のように、P型シリコン基板11上に選択酸化法(LO
CO3法)によって厚いシリコン酸化膜からなる素子間
の絶縁分離領域12を形成し、かつ素子領域には薄いシ
リコン酸化膜でゲート絶縁膜13を形成する。その上に
ポリシリコン層14を・CVD法によって被着し、かつ
これにリンを熱拡散して低抵抗化させる。更に、その上
にモリブデンをシリサイド化したモリブシリサイド(M
oSi、)層15をスパッタ法により1000人〜30
00人の厚さで重ねて被着する。
To explain this according to the manufacturing process, first, Figure 2 (a)
A selective oxidation method (LO
An insulating isolation region 12 between elements is formed using a thick silicon oxide film (CO3 method), and a gate insulating film 13 is formed in the element region using a thin silicon oxide film. A polysilicon layer 14 is deposited thereon by the CVD method, and phosphorus is thermally diffused into the polysilicon layer 14 to lower the resistance. Furthermore, on top of that, molybdenum silicide (M
oSi, ) layer 15 is formed by sputtering for 1,000 to 30
Coat in layers to a thickness of 0.00 mm.

次いで、第2図(b)のように、フォトリソグラフィ技
術によりゲート長よりも幾分長くなるようにパターン形
成したレジスト層16をマスクとし、リアクティブ・ス
パジタ・エツチングの技術を用いて上側のモリブシリサ
イド層15をエツチング形成する。続いて、ポリシリコ
ン層14をエツチングし、この時エツチング条件を適宜
調整することにより、ポリシリコン層14が本来のゲー
ト長となるように約0.2μm程度サイドエツチングを
行う。これにより、ポリシリコン層14からなる下側の
第1の電極層14aと、モリブシリサイド層15からな
る上側の第2の電極層15aとでゲート電極17が構成
され、しかも第2の電極層15aは、その両端を第1の
電極層14aよりも両側に張り出した構成とされる。
Next, as shown in FIG. 2(b), using a resist layer 16 patterned by photolithography to be somewhat longer than the gate length as a mask, the upper molybdenum layer is etched using reactive sputter etching. A silicide layer 15 is formed by etching. Subsequently, the polysilicon layer 14 is etched, and by adjusting the etching conditions appropriately, side etching is performed by about 0.2 μm so that the polysilicon layer 14 has the original gate length. As a result, the gate electrode 17 is constituted by the lower first electrode layer 14a made of the polysilicon layer 14 and the upper second electrode layer 15a made of the molyb silicide layer 15, and the second electrode layer 15a is configured such that its both ends extend beyond the first electrode layer 14a.

その上で、前記レジスト層16を除去した後、第2図(
C)のように、前記ゲート電極17をマスクにして、N
型不純物としてのひ素をイオン注入し、ソース領域18
およびドレイン領域19を自己整合法により形成する。
Then, after removing the resist layer 16, as shown in FIG.
As shown in C), using the gate electrode 17 as a mask, N
Arsenic is ion-implanted as a type impurity to form the source region 18.
And a drain region 19 is formed by a self-alignment method.

この時、イオンの加速エネルギは注入したイオンの一部
が前記第2の電極層15aを通過できる程度に設定する
。これにより、前記ソース領域18およびドレイン領域
19では、第2の電極層15aの外側の高濃度でかつ接
合の深い不純物領域18a、19aと、第2の電極層1
5aによって・一部のみが通過された不純物によって形
成された低濃度でかつ接合の浅い不純物領域18b、1
9bが夫々構成されることになる。
At this time, the ion acceleration energy is set to such an extent that a portion of the implanted ions can pass through the second electrode layer 15a. As a result, in the source region 18 and drain region 19, the impurity regions 18a and 19a with high concentration and deep junction outside the second electrode layer 15a and the second electrode layer 1
The impurity regions 18b, 1 with a low concentration and a shallow junction formed by the impurities partially passed through by the impurity 5a
9b are respectively configured.

しかる後、常法により眉間絶縁膜20、コンタクトホー
ル21..22およびアルミニウム配線層23を形成す
れば、第1図に示すMOS型電界効果トランジスタを完
成できる。
Thereafter, the glabellar insulating film 20 and the contact holes 21 . .. 22 and an aluminum wiring layer 23, the MOS type field effect transistor shown in FIG. 1 can be completed.

以上の構成によれば、ソース領域18およびドレイン領
域19では、大部分は高濃度領域18a。
According to the above configuration, most of the source region 18 and drain region 19 are high concentration regions 18a.

19aで構成しているため、その低抵抗化を図って動作
の高速化を達成する一方、ゲート電極17側には夫々低
濃度領域18b、19bが構成されているために、特に
ドレイン領域19では電界の集中を緩和することができ
、耐圧の向上を達成できる。これにより、ゲート長の縮
小を可能にして素子の微細化を図るとともに、耐圧の向
上を図って動作の高速化を達成することができる。
19a, it is possible to reduce the resistance and achieve high-speed operation. On the other hand, since low concentration regions 18b and 19b are formed on the gate electrode 17 side, especially in the drain region 19. Concentration of electric field can be alleviated and breakdown voltage can be improved. This makes it possible to reduce the gate length and miniaturize the device, and also to improve the breakdown voltage and achieve faster operation.

また、以上の構成では、ゲート電極17に第1の電極層
14aよりも両側に張り出した第2の電極層15aを形
成しておけば、ソース・ドレイン領域18.19を自己
整合法により形成するだけで自然に高・低の濃度領域を
有するソース・ドレイン領域を形成することができるの
で、製造工程の大幅な増大を回避でき、製造の容易化を
図ることもできる。
Furthermore, in the above configuration, if the second electrode layer 15a is formed on the gate electrode 17 and extends to both sides of the first electrode layer 14a, the source/drain regions 18 and 19 can be formed by a self-alignment method. Since the source/drain regions having high and low concentration regions can be naturally formed by simply using the above steps, a significant increase in the number of manufacturing steps can be avoided and manufacturing can be facilitated.

ここで、前記実施例ではP型シリコン基板にNチャネル
MOS型電界効果トランジスタを構成した場合を示した
が、N型半導体基板にP型不純物を導入してPチャネル
MOS型電界効果トランジスタを構成してもよい。また
、単一導電型の半導体基板に限らず、ウェル構造を有す
る半導体基板を用いてもよい。更に、不純物としてはひ
素、リン等複数のイオンを組み合わせてもよい。
In the above embodiment, an N-channel MOS field effect transistor is formed on a P-type silicon substrate, but a P-channel MOS field-effect transistor may be formed by introducing P-type impurities into an N-type semiconductor substrate. It's okay. Furthermore, the semiconductor substrate is not limited to a single conductivity type semiconductor substrate, and a semiconductor substrate having a well structure may be used. Furthermore, as impurities, a plurality of ions such as arsenic and phosphorus may be combined.

一方、ゲート電極は二層構造に限らず三層以上の複数層
としてもよく、またこれらの材料とじてはポリシリコン
、金属シリサイド、メタル等のいずれの組み合わせでも
よく、また上層としては絶縁膜を用いてもよい。
On the other hand, the gate electrode is not limited to a two-layer structure, but may have a multilayer structure of three or more layers, and these materials may be any combination of polysilicon, metal silicide, metal, etc., and an insulating film may be used as the upper layer. May be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明のMOS型半導体装置は、多
層に構成したゲート電極の第2の電極層を第1の電極層
よりも両側に張り出した構成とし、この張り出した部分
の下側のソース・ドレイン領域を他の部分よりも浅い接
合でかつ低い不純物濃度に構成してい・るので、ゲート
長の縮小によってもドレイン耐圧を向上でき、しかもゲ
ート電極の多層化やソース・ドレイン領域の高い不純物
濃度や深い接合深さによってその低抵抗化を図ることが
でき、これにより半導体素子の微細化、高耐圧化および
、動作の高速化を達成できる効果がある。
As explained above, in the MOS type semiconductor device of the present invention, the second electrode layer of the multilayered gate electrode is extended to both sides beyond the first electrode layer, and the source under this extended portion is・Since the drain region is configured with a shallower junction and lower impurity concentration than other parts, the drain breakdown voltage can be improved even by reducing the gate length, and it is also possible to improve the drain breakdown voltage by reducing the gate length. The resistance can be lowered by concentration and deep junction depth, which has the effect of achieving miniaturization of semiconductor elements, higher breakdown voltage, and faster operation.

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

第1図は本発明のMOS型半導体装置の一実施例の断面
図、第2図(a)〜(c)は製造工程を説明するための
断面図、第3図は従来の半導体装置の断面図である。 1・・・MOS型電界効果トランジスタ、2・・・ゲー
ト電極、5・・・ソース領域、−6・・・ドレイン領域
、7・・・ゲート絶縁膜、10・・・半導体基板、11
・・・シリコン基板、12・・・素子間絶縁分離領域、
13・・・ゲート絶縁膜、14・・・ポリシリコン層、
14a・・・第1の電極層、15・・・モリプシリサイ
ド層、15a・・・第2の電極層、16・・・レジスト
層、17・・・ゲート電極、18・・・ソース領域、1
8b・・・低濃度領域、19・・・ドレイン領域、19
b・・・低濃度領域、20・・・層間絶縁膜、23・・
・アルミニウム配線層。 第1図 第3図
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the MOS semiconductor device of the present invention, FIGS. 2(a) to (c) are cross-sectional views for explaining the manufacturing process, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... MOS field effect transistor, 2... Gate electrode, 5... Source region, -6... Drain region, 7... Gate insulating film, 10... Semiconductor substrate, 11
... silicon substrate, 12 ... inter-element insulation isolation region,
13... Gate insulating film, 14... Polysilicon layer,
14a... First electrode layer, 15... Molypsilicide layer, 15a... Second electrode layer, 16... Resist layer, 17... Gate electrode, 18... Source region, 1
8b...Low concentration region, 19...Drain region, 19
b...Low concentration region, 20...Interlayer insulating film, 23...
・Aluminum wiring layer. Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、ゲート電極を少なくとも下側の第1の電極層と、上
側の第2の電極層とで二層に構成したMOS型電界効果
トランジスタを有する半導体装置において、前記第2の
電極層の両端を第1の電極層よりも両側に張り出させる
一方、ソース・ドレイン領域はこのゲート電極を利用し
た自己整合法によって形成するとともに、前記第2の電
極層が張り出した部分の下側位置には他の領域よりも接
合深さを浅くかつ不純物濃度を低くした領域を構成した
ことを特徴とするMOS型半導体装置。
1. In a semiconductor device having a MOS field effect transistor in which the gate electrode is configured in two layers, at least a lower first electrode layer and an upper second electrode layer, both ends of the second electrode layer are The source/drain regions are formed by a self-alignment method using this gate electrode, while the source/drain regions are formed by a self-alignment method using this gate electrode. 1. A MOS semiconductor device comprising a region having a shallower junction depth and lower impurity concentration than the region.
JP13957085A 1985-06-26 1985-06-26 Mos type semiconductor device Pending JPS621276A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4870379A (en) * 1988-01-29 1989-09-26 Hitachi, Ltd. Superconducting switching device
JPH0521454A (en) * 1991-07-11 1993-01-29 Nec Yamagata Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH0529337A (en) * 1991-07-25 1993-02-05 Nec Yamagata Ltd Semiconductor device
GB2320134A (en) * 1996-12-04 1998-06-10 United Microelectronics Corp Salicide electrodes for semiconductor devices

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