JPS6312168A - Lddmis型電界効果トランジスタ - Google Patents
Lddmis型電界効果トランジスタInfo
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- JPS6312168A JPS6312168A JP61155089A JP15508986A JPS6312168A JP S6312168 A JPS6312168 A JP S6312168A JP 61155089 A JP61155089 A JP 61155089A JP 15508986 A JP15508986 A JP 15508986A JP S6312168 A JPS6312168 A JP S6312168A
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S257/90—MOSFET type gate sidewall insulating spacer
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はホットキャリア効果の少ない微細構造Mis(
Metal In5ulator Sem1condu
ctor)型電界効果トランジスタ(MIS型FET)
に関するものである。
Metal In5ulator Sem1condu
ctor)型電界効果トランジスタ(MIS型FET)
に関するものである。
(従来の技術)
MO5LSIの高集積化はMOSFETの縮小化が不可
欠である。そこで、MOSFETのチャネル長を短くす
ると、ドレイン近傍における高電界によって、ホットキ
ャリアが発生し、このホットキャリアがゲート誘電体膜
に注入されることにより素子特性が劣化する、いわゆる
ホットキャリア効果が大きくなる。
欠である。そこで、MOSFETのチャネル長を短くす
ると、ドレイン近傍における高電界によって、ホットキ
ャリアが発生し、このホットキャリアがゲート誘電体膜
に注入されることにより素子特性が劣化する、いわゆる
ホットキャリア効果が大きくなる。
このために高電界を緩和するLDD (Lightly
DopedDra in)構造などが採用される。
DopedDra in)構造などが採用される。
このLDD構造としては、例えば、IEEE Tran
s−actions on Electron Dev
ices、Vol、ED−29,No、4April
1982 P、590=596に開示されている。以下
、このLDD構造について、説明する。
s−actions on Electron Dev
ices、Vol、ED−29,No、4April
1982 P、590=596に開示されている。以下
、このLDD構造について、説明する。
第2図は係る従来のLDD?1ISFETの製造工程断
面図である。
面図である。
第2図(a)において、1はシリコン(Si)基板、2
はフィールド酸化膜、3はゲートa化膜、4は多結晶シ
リコン(Poly Si)膜、5はcvosioz膜で
あり、これらが順次形成される。
はフィールド酸化膜、3はゲートa化膜、4は多結晶シ
リコン(Poly Si)膜、5はcvosioz膜で
あり、これらが順次形成される。
次に、第2図(b)に示されるように、CVDSiOz
膜5、多結晶シリコン膜4をバターニングする。
膜5、多結晶シリコン膜4をバターニングする。
次に、第2図(c)に示されるように、それをマスクに
してSi基板1へN一層6をイオン打ち込みにより形成
する。
してSi基板1へN一層6をイオン打ち込みにより形成
する。
次いで、第2図(d)に示されるように、全面へCVD
5iO□膜7を堆積する。
5iO□膜7を堆積する。
次に、第2図(e)に示されるように、R11l!
(反応性イオンエツチング)法でサイドウオール8を形
成する。
(反応性イオンエツチング)法でサイドウオール8を形
成する。
続いて、第2図(f)に示されるように、全面に、N°
イオン打ち込みを行い、N゛層9形成する。
イオン打ち込みを行い、N゛層9形成する。
以後は通常の工程でコンタクト及びAl&!線層10を
形成し、第3図に示されるような半導体装置が得られる
。
形成し、第3図に示されるような半導体装置が得られる
。
(発明が解決しようとする問題点)
しかし、従来のLDD構造ではドレイン近傍の電界を最
少にするようにN一層を設定すると、N一層の不純物濃
度はIQ”am−’程度となりソース・ドレインの寄生
抵抗が大きくなりコンダクタンスが低下したり、N一層
上の酸化膜中に負電荷がトラップされた時、N一層が空
乏化して大幅な劣化現象が起きるといった問題があった
。
少にするようにN一層を設定すると、N一層の不純物濃
度はIQ”am−’程度となりソース・ドレインの寄生
抵抗が大きくなりコンダクタンスが低下したり、N一層
上の酸化膜中に負電荷がトラップされた時、N一層が空
乏化して大幅な劣化現象が起きるといった問題があった
。
本発明は、上記問題点を除去し、ホットキャリア注入効
果が極めて小さく、かつ、ソース・ドレインの寄生抵抗
が小さく、しかも高性能なLDD旧S型PETを提供す
ることを目的とする。
果が極めて小さく、かつ、ソース・ドレインの寄生抵抗
が小さく、しかも高性能なLDD旧S型PETを提供す
ることを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、上記問題点を解決するために、LDD構造の
MISFETにおいて、ソース・ドレインの表面にシリ
サイドを形成し、寄生抵抗を低減させるのと同時にN一
層の空乏化を防止し、ホットキャリア注入効果を極めて
低減させるようにしたものである。
MISFETにおいて、ソース・ドレインの表面にシリ
サイドを形成し、寄生抵抗を低減させるのと同時にN一
層の空乏化を防止し、ホットキャリア注入効果を極めて
低減させるようにしたものである。
(作用)
本発明によれば、LDD構造の旧5FETにおいて、ソ
ースドレインの表面にシリサイドを形成し、寄生抵抗を
低減させるのと同時にN一層の空乏化を防止し、ホット
キャリア注入効果を極めて低減させるようにしたので、
N一層上の界面に負電荷がトラップされることによって
生じるN一層の抵抗増大による劣化現象を防止すること
ができる。
ースドレインの表面にシリサイドを形成し、寄生抵抗を
低減させるのと同時にN一層の空乏化を防止し、ホット
キャリア注入効果を極めて低減させるようにしたので、
N一層上の界面に負電荷がトラップされることによって
生じるN一層の抵抗増大による劣化現象を防止すること
ができる。
(実施例)
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すLDDMISF[!↑
の断面図である。
の断面図である。
この図において、P型シリコン基板11上にゲート絶縁
膜13を介しゲート電極14が設けられ、このゲート電
橋14の側壁にはゲート電極多結晶シリコンの熱酸化に
よって形成された酸化膜15’があり、ゲート電極14
上のチタン(Ti) シリサイド層18と拡散層上のチ
タンシリサイドFi19とを電気的に絶縁している。ソ
ース・ドレインのN型拡散層は次の2つの部分から構成
されている。即ち、チャネルに最も近い部分には低ドー
ズのリンによって形成されたN−N2Oが設けられ、こ
のN−1120に隣接する部分にはゲート電極14及び
スペーサ21をマスクにしてセルファラインイオン注入
によって形成されたN゛拡散層22が設けられる。
膜13を介しゲート電極14が設けられ、このゲート電
橋14の側壁にはゲート電極多結晶シリコンの熱酸化に
よって形成された酸化膜15’があり、ゲート電極14
上のチタン(Ti) シリサイド層18と拡散層上のチ
タンシリサイドFi19とを電気的に絶縁している。ソ
ース・ドレインのN型拡散層は次の2つの部分から構成
されている。即ち、チャネルに最も近い部分には低ドー
ズのリンによって形成されたN−N2Oが設けられ、こ
のN−1120に隣接する部分にはゲート電極14及び
スペーサ21をマスクにしてセルファラインイオン注入
によって形成されたN゛拡散層22が設けられる。
次に、このLDD M[5FETの製造方法について第
4図を参照しながら説明する。
4図を参照しながら説明する。
まず、P型シリコン基板11を用い、選択酸化法(LO
(:O3)等により、膜厚700nm程度のフィールド
酸化1I112を形成する〔第4図(a)〕。
(:O3)等により、膜厚700nm程度のフィールド
酸化1I112を形成する〔第4図(a)〕。
次に、900℃乃至1000℃の酸素雰囲気で露出して
いるシリコン基板11上に膜厚25nn程度のゲート絶
縁膜13を形成し、更に、その上にゲート電極となる多
結晶シリコン14をCVD法(化学的気相成長法)によ
り、300乃至400n+w堆積させ、導電性をもたせ
るため、不純物としてリンを3 X IQ”cu−”程
度ドープする。その後、ホトリソグラフィー技術を用い
レジストをパターニングし、このレジストをマスクにし
てSF、ガスを用いたドライエツチング装置により、多
結晶シリコンの不要部分をエツチングし、更に、多結晶
シリコンをマスクにして、不要なゲート絶縁膜をフン酸
水溶液により取り除く 〔第4図(b)〕。
いるシリコン基板11上に膜厚25nn程度のゲート絶
縁膜13を形成し、更に、その上にゲート電極となる多
結晶シリコン14をCVD法(化学的気相成長法)によ
り、300乃至400n+w堆積させ、導電性をもたせ
るため、不純物としてリンを3 X IQ”cu−”程
度ドープする。その後、ホトリソグラフィー技術を用い
レジストをパターニングし、このレジストをマスクにし
てSF、ガスを用いたドライエツチング装置により、多
結晶シリコンの不要部分をエツチングし、更に、多結晶
シリコンをマスクにして、不要なゲート絶縁膜をフン酸
水溶液により取り除く 〔第4図(b)〕。
続いて、850℃程度の比較的低温のウェット酸素雰囲
気で多結晶シリコン14には厚い酸化膜15を、露出し
ているシリコン基板11上には薄い酸化膜16を形成す
る。この多結晶シリコン14上及びシリコン基板11上
に形成される酸化膜の膜厚比は酸化温度、酸化雰囲気中
の水蒸気分圧、多結晶シリコン中の不純物濃度に大きく
依存する。この実施例では、酸化温度850℃、水蒸気
分圧0.3気圧、多結晶シリコン中のリン濃度3 X
I Q ” @ al−s程度において、シリコン基板
上に30nm、多結晶シリコン上に120nm程度の酸
化膜を形成した〔第4図(C)〕。
気で多結晶シリコン14には厚い酸化膜15を、露出し
ているシリコン基板11上には薄い酸化膜16を形成す
る。この多結晶シリコン14上及びシリコン基板11上
に形成される酸化膜の膜厚比は酸化温度、酸化雰囲気中
の水蒸気分圧、多結晶シリコン中の不純物濃度に大きく
依存する。この実施例では、酸化温度850℃、水蒸気
分圧0.3気圧、多結晶シリコン中のリン濃度3 X
I Q ” @ al−s程度において、シリコン基板
上に30nm、多結晶シリコン上に120nm程度の酸
化膜を形成した〔第4図(C)〕。
次に、C,F、及びCHF、ガスを用いたりアクティブ
イオンエツチング装置により異方性エツチングを行い多
結晶シリコンの側壁部分のみに酸化膜15′を残す〔第
4図(d)〕。
イオンエツチング装置により異方性エツチングを行い多
結晶シリコンの側壁部分のみに酸化膜15′を残す〔第
4図(d)〕。
続いて、チタン(Ti)膜17をスパッタ法により全面
に約1100nの膜厚で堆積させる〔第4図(e) )
。
に約1100nの膜厚で堆積させる〔第4図(e) )
。
次に、このチタンをシリコンと反応させてチタンシリサ
イドを形成するため、アルゴン雰囲気中において、75
0℃100秒の加熱を行う、この時、加熱にはハロゲン
ランプを用いた。ところで、酸化膜上のチタンは反応せ
ずシリサイドとならないので、未反応のチタンを除去す
ると多結晶シリコン14上にチタンシリサイド層18及
びシリコン基板11上にチタンシリサイド層19が形成
される〔第4図(f)〕。
イドを形成するため、アルゴン雰囲気中において、75
0℃100秒の加熱を行う、この時、加熱にはハロゲン
ランプを用いた。ところで、酸化膜上のチタンは反応せ
ずシリサイドとならないので、未反応のチタンを除去す
ると多結晶シリコン14上にチタンシリサイド層18及
びシリコン基板11上にチタンシリサイド層19が形成
される〔第4図(f)〕。
次に、多結晶シリコンパターンをマスクにしてリンのイ
オン注入を行いN一層20を形成する。
オン注入を行いN一層20を形成する。
ここで、リンは5X10”CID−”程度のドーズ量で
、打ち込みエネルギー20 KeVで浅くイオン注入す
る〔第4図(g)〕。
、打ち込みエネルギー20 KeVで浅くイオン注入す
る〔第4図(g)〕。
次に、全面にCVD法により酸化(SiO□)膜を30
0乃至500nm堆積させ、リアクティブイオンエツチ
ングにより多結晶シリコン電極側壁に幅0.2乃至0.
3μmのスペーサ21を形成し、多結晶シリコン及びス
ペーサをマスクにしてヒ素5 ×IQlscIII−f
f程度のドーズ量でイオン注入し、N°拡散層22を形
成する〔第4図(h)〕。
0乃至500nm堆積させ、リアクティブイオンエツチ
ングにより多結晶シリコン電極側壁に幅0.2乃至0.
3μmのスペーサ21を形成し、多結晶シリコン及びス
ペーサをマスクにしてヒ素5 ×IQlscIII−f
f程度のドーズ量でイオン注入し、N°拡散層22を形
成する〔第4図(h)〕。
以後、第1図に示されるように、層間絶縁膜23を形成
し、コンタクトホールを開孔して、アルミによる金属配
線24を施し、最後に保護膜25を形成して半導体装置
の製造工程を終了する。
し、コンタクトホールを開孔して、アルミによる金属配
線24を施し、最後に保護膜25を形成して半導体装置
の製造工程を終了する。
第5図はN一層の表面不純物濃度と横方向の最大電界の
関係を示したもので、電界を最小にするにはN一層の不
純物濃度を4.5 XIO”am−’程度にすればよい
が分かる。ここで、ゲート酸化膜の膜厚は25nm、ゲ
ート長は1.2μm、ドレイン・ソース間電圧Vos=
6V、ゲート・ソース間電圧■。。
関係を示したもので、電界を最小にするにはN一層の不
純物濃度を4.5 XIO”am−’程度にすればよい
が分かる。ここで、ゲート酸化膜の膜厚は25nm、ゲ
ート長は1.2μm、ドレイン・ソース間電圧Vos=
6V、ゲート・ソース間電圧■。。
=3Vである。
この点、従来技術では上記した理由により電界を最小に
する濃度よりもかなり高濃度側で使用しなければならず
電界緩和が十分ではなくホットキャリアによる劣化が大
きかった。
する濃度よりもかなり高濃度側で使用しなければならず
電界緩和が十分ではなくホットキャリアによる劣化が大
きかった。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
(発明の効果)
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、従来の
LDD構造ではドレイン近傍の電界を最少にするように
N一層を設定すると、N一層の不純物濃度は10”el
l−3程度となりソース・ドレインの寄生抵抗が大きく
なりコンダクタンスが低下したり、N一層上の酸化膜中
に負電荷がトラップされた時、N一層が空乏化して大幅
な劣化現象が起きていたが、これを防止することができ
る。つまり、LDD構造の旧5FETにおいて、低濃度
のリンによるN一層にシリサイドからなる導電層を設け
るようにしたので、N一層濃度を5×10I@a11−
3以下にした場合でも、ホットキャリア注入効果が極め
て小さく、かつ、ソース・ドレインの寄生抵抗が小さく
、しかも高性能なLDDMIS型FETを提供すること
ができる。
LDD構造ではドレイン近傍の電界を最少にするように
N一層を設定すると、N一層の不純物濃度は10”el
l−3程度となりソース・ドレインの寄生抵抗が大きく
なりコンダクタンスが低下したり、N一層上の酸化膜中
に負電荷がトラップされた時、N一層が空乏化して大幅
な劣化現象が起きていたが、これを防止することができ
る。つまり、LDD構造の旧5FETにおいて、低濃度
のリンによるN一層にシリサイドからなる導電層を設け
るようにしたので、N一層濃度を5×10I@a11−
3以下にした場合でも、ホットキャリア注入効果が極め
て小さく、かつ、ソース・ドレインの寄生抵抗が小さく
、しかも高性能なLDDMIS型FETを提供すること
ができる。
第1図は本発明の一実施例を示すLDDMISFETの
断面図、第2図は従来のLDD門l5FETの製造工程
断面図、第3図は従来のLDDMISFETの断面図、
第4図は本発明の一実施例を示すLDDMISFETの
製造工程断面図、第5図はN一層の表面不純物濃度と横
方向の最大電界の関係を示す図である。
断面図、第2図は従来のLDD門l5FETの製造工程
断面図、第3図は従来のLDDMISFETの断面図、
第4図は本発明の一実施例を示すLDDMISFETの
製造工程断面図、第5図はN一層の表面不純物濃度と横
方向の最大電界の関係を示す図である。
Claims (2)
- (1)ソース・ドレイン領域のゲート近傍での不純物濃
度を低くした構造を有し、少なくとも前記低濃度不純物
ソース・ドレイン領域の一部の上部に高融点金属シリサ
イド層を設けたことを特徴とするLDDMIS型電界効
果トランジスタ。 - (2)前記高融点金属シリサイド層はソース・ドレイン
領域の高濃度イオン注入時にマスクとなるスペースの下
部に延在することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のLDDMIS型電界効果トランジスタ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61155089A JPS6312168A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Lddmis型電界効果トランジスタ |
US07/067,413 US4873557A (en) | 1986-07-03 | 1987-06-19 | MIS FET and process of fabricating the same |
US07/347,927 US5028554A (en) | 1986-07-03 | 1989-05-05 | Process of fabricating an MIS FET |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61155089A JPS6312168A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Lddmis型電界効果トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6312168A true JPS6312168A (ja) | 1988-01-19 |
Family
ID=15598406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61155089A Pending JPS6312168A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Lddmis型電界効果トランジスタ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4873557A (ja) |
JP (1) | JPS6312168A (ja) |
Cited By (11)
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-
1986
- 1986-07-03 JP JP61155089A patent/JPS6312168A/ja active Pending
-
1987
- 1987-06-19 US US07/067,413 patent/US4873557A/en not_active Expired - Lifetime
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