JPS6320024B2 - - Google Patents

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JPS6320024B2
JPS6320024B2 JP53154591A JP15459178A JPS6320024B2 JP S6320024 B2 JPS6320024 B2 JP S6320024B2 JP 53154591 A JP53154591 A JP 53154591A JP 15459178 A JP15459178 A JP 15459178A JP S6320024 B2 JPS6320024 B2 JP S6320024B2
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Japan
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region
field effect
effect transistor
conductivity type
source
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JP53154591A
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Japanese (ja)
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JPS5492185A (en
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Arekusandaa Binson Maaku
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YUNISHISU CORP
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YUNISHISU CORP
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Publication of JPS6320024B2 publication Critical patent/JPS6320024B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はダイナミツクメモリセルのためのV
−MOS電界効果トランジスタに関し、より特定
的には、傾斜されたドーパント濃度でなくて均質
なチヤンネルと増大された容量とを有するそのよ
うな装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a V
- Relating to MOS field effect transistors, and more particularly to such devices having a homogeneous channel without graded dopant concentration and increased capacitance.

MOS電界効果トランジスタは、結晶体からな
るサブストレートにソースおよびドレイン領域を
拡散し、そのサブストレートを絶縁層で覆い、ソ
ースおよびドレイン領域の間の絶縁層の上に導電
性のゲート電極材料を配置することによつて、形
成される。そのゲート電極に適当な電圧が与えら
れたとき、発生する電界によつてソースおよびド
レイン領域の間に電荷キヤリアのためのチヤンネ
ルが形成される。よつて電界効果トランジスタの
名がある。V−MOS電界効果トランジスタは、
そのトランジスタが以前のプレーナ電界効果トラ
ンジスタとは異なるように、V形状の溝ないし凹
みの壁に沿つて形成されることからそう呼ばれ
る。従来のV−MOS技術では、トランジスタの
ソースはドレイン領域の下に形成され、それによ
つて結晶体からなるサブストレートの表面上の各
トランジスタに必要なスペースの総計を小さくし
ている。このようなV−MOS構造はたとえば
Rodgersのアメリカ合衆国特許第3924265号およ
びJenneの第4003036号に開示される。
A MOS field effect transistor consists of a source and drain region diffused into a crystalline substrate, an insulating layer covering the substrate, and a conductive gate electrode material placed on top of the insulating layer between the source and drain regions. It is formed by When a suitable voltage is applied to the gate electrode, the electric field generated creates a channel for charge carriers between the source and drain regions. Hence the name field effect transistor. V-MOS field effect transistor is
It is so called because the transistor is formed along the walls of a V-shaped groove or recess, unlike previous planar field effect transistors. In conventional V-MOS technology, the source of the transistor is formed below the drain region, thereby reducing the amount of space required for each transistor on the surface of the crystalline substrate. Such a V-MOS structure is, for example,
No. 3,924,265 to Rodgers and US Pat. No. 4,003,036 to Jenne.

従来のV−MOS技術においてはドレイン領域
はソース領域の上に配置されるから、一般に、上
述のプレーナMOS技術に比べて付加的な処理ス
テツプが要求される。在来のV−MOS構造では、
N型ソース領域が最初にP型の結晶体シリコンサ
ブストレートに拡散によつて形成され、続いて軽
くPドープされたシリコン材料の別の層がそのソ
ース領域の上にエピタキシヤル成長される。N型
ドレイン領域は、酸化物ないし他の絶縁物で覆わ
れたエピタキシヤル層に形成され、Vの切欠ない
し凹みがエツチされ、ゲート絶縁体が成長ないし
生成され、その後ゲート電極層がV上に形成され
る。これらの余分なステツプは非常に困難な処理
操作および付加的な時間が必要であり、そのため
それから集積回路チツプが形成されるウエハのコ
ストが増大する。しかしながら、製作すべき装置
が先に言及したアメリカ合衆国特許第4003036号
において開示されているようなダイナミツクメモ
リセルであるとき、このような処理は、増大され
たソース容量をもたらすように大きいソース領域
を形成することを可能にする。
Because the drain region is located above the source region in conventional V-MOS technology, additional processing steps are generally required compared to the planar MOS technology described above. In the conventional V-MOS structure,
An N-type source region is first formed by diffusion into a P-type crystalline silicon substrate, and then another layer of lightly P-doped silicon material is epitaxially grown over the source region. An N-type drain region is formed in an epitaxial layer covered with oxide or other insulator, a notch or recess in the V is etched, a gate insulator is grown or formed, and then a gate electrode layer is deposited on the V. It is formed. These extra steps require very difficult processing operations and additional time, thereby increasing the cost of the wafers from which integrated circuit chips are formed. However, when the device to be fabricated is a dynamic memory cell such as that disclosed in the above-mentioned U.S. Pat. allow to form.

そこで、この発明の目的は、改良されたV−
MOS電界効果トランジスタを提供することであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide an improved V-
An object of the present invention is to provide a MOS field effect transistor.

この発明の他の目的は、製作のために困難なス
テツプの少ない改良されたV−MOS電界効果ト
ランジスタを提供することである。
Another object of the invention is to provide an improved V-MOS field effect transistor with fewer difficult steps for fabrication.

この発明のさらに他の目的はV−MOS電界効
果トランジスタを用いた改良されたダイナミツク
メモリセルを提供することである。
Yet another object of the invention is to provide an improved dynamic memory cell using V-MOS field effect transistors.

上述の目的を達成するために、この発明は、1
個のトランジスタのダイナミツクメモリセルを提
供するために増加されたソース容量を備えるV−
MOS電界効果トランジスタにある。ソース領域
の形成は、シリコンサブストレートをマスクし、
マスクに透孔を開け、次いでマスクがその後のソ
ース領域のイオン注入に対する遮蔽を与えるよう
にマスクの下を切取る(undercut;アンダーカ
ツト)ような態様でシリコンサブストレートをエ
ツチングすることによつて、達成される。Pおよ
びN型ドーパントは、装置のために増加された
PN接合容量を形成するように、異なるエネルギ
レベルで別々に注入され得る。このような電界効
果トランジスタは、そのトランジスタのソースお
よびドレイン領域の間のチヤネルにおける傾斜さ
れたドーパント濃度の形成なしに達成され得る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has the following features:
V− with increased source capacitance to provide a dynamic memory cell of
Found in MOS field effect transistors. Formation of the source region masks the silicon substrate and
By drilling a hole in the mask and then etching the silicon substrate in such a manner as to undercut the mask so that it provides a shield for subsequent source region ion implantation. achieved. P and N type dopants were increased for the device
They can be implanted separately at different energy levels to form a PN junction capacitor. Such a field effect transistor can be achieved without the formation of a graded dopant concentration in the channel between the source and drain regions of the transistor.

従つて、この発明の特徴は、そこにV形状の切
欠ないし凹みがエツチされたサブストレートおよ
びPまたはN型ドーパントのイオン注入によつて
Vの下部部分の周りに形成されたソース領域を有
するV−MOS電界効果トランジスタにある。
Accordingly, a feature of the invention is to provide a V-shaped substrate having a V-shaped notch or recess etched therein and a source region formed around the lower portion of the V by ion implantation of P or N type dopants. - Found in MOS field effect transistors.

この発明の上述の目的およびその他の目的、利
点ならびに特徴は、図面に関連して行われる以下
の説明からより一層明らかとなろう。
The above objects and other objects, advantages and features of the invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the drawings.

典型的なV−MOS電界効果トランジスタ構造
が第1図に図示される。これは、上で言及したア
メリカ合衆国特許第4003036号において開示され
る形式の構造である。図示された特定的な装置
は、結晶体からなるシリコンサブストレートで形
成され、それは、この場合、ほう素のようなP型
ドーパントがドープされていて、装置はNチヤネ
ル装置となるように形成されている。N+埋込層
12がサブストレート11内に形成され、エピタ
キシヤル層13がその上に成長させられ、そのエ
ピタキシヤル層13はP型材料が軽くドープされ
ている。中間層14が、P+サブストレート11
からP型ドーパントの外方拡散法によつて、エピ
タキシヤル層13の下部部分に形成され、その中
間層14は傾斜されたドーパント濃度分布を有す
るP型である。この傾斜された濃度分布領域が、
MOSトランジスタのチヤネルに存在するので、
それはそのトランジスタのスレシヨールド電圧を
制御し、かつそのトランジスタに非対称の電気的
特性を与える。比較的薄いN+材料15が、N+
12の上方に存在するようにエピタキシヤル層1
3の上部表面に形成され、エピタキシヤル層13
はさらに二酸化シリコンのような受動(passive)
層16で覆われる。V形状の凹窩部17がさらに
その構造物にエツチされ、その凹窩部は埋込み容
量ないしN+層12に延びる。薄いゲート酸化物
層18がこの凹みの表面を覆い、酸化物層および
凹みはさらに電界効果トランジスタのゲートを形
成するための導電材料19で覆われる。N+層1
5はV−MOS装置のドレインを含み、埋込み層
12は装置のソースを含み、ソースおよびドレイ
ン間のチヤネル20は中間層14を含むエピタキ
シヤルなP材料13である。このようにして、電
界効果トランジスタおよびストレージ容量12が
形成され、それらは、ストレージ容量を持つ相当
するプレーナ電界効果トランジスタによつて要求
されるよりも少ないサブストレートの表面積を必
要とする。
A typical V-MOS field effect transistor structure is illustrated in FIG. This is a structure of the type disclosed in US Pat. No. 4,003,036 referred to above. The particular device illustrated is formed from a crystalline silicon substrate, which is doped with a P-type dopant, in this case boron, such that the device is formed as an N-channel device. ing. An N + buried layer 12 is formed in the substrate 11 and an epitaxial layer 13 is grown thereon, the epitaxial layer 13 being lightly doped with P-type material. The intermediate layer 14 is P + substrate 11
The intermediate layer 14 is of the P type with a graded dopant concentration distribution, formed in the lower part of the epitaxial layer 13 by out-diffusion of P type dopants. This tilted concentration distribution region is
Since it exists in the channel of the MOS transistor,
It controls the threshold voltage of the transistor and gives it asymmetric electrical characteristics. Epitaxial layer 1 is formed such that a relatively thin N + material 15 is present above N + layer 12.
The epitaxial layer 13 is formed on the upper surface of the epitaxial layer 13.
is also passive, such as silicon dioxide.
Covered with layer 16. A V-shaped recess 17 is further etched into the structure, which extends into the implanted volume or N + layer 12. A thin gate oxide layer 18 covers the surface of this recess, and the oxide layer and the recess are further covered with a conductive material 19 to form the gate of the field effect transistor. N + layer 1
5 contains the drain of the V-MOS device, the buried layer 12 contains the source of the device, and the channel 20 between the source and drain is epitaxial P material 13 containing the intermediate layer 14. In this way, field effect transistors and storage capacitors 12 are formed, which require less substrate surface area than would be required by a corresponding planar field effect transistor with storage capacitance.

上に示されたように、このような従来技術の構
造に伴う困難さは、エピタキシヤルシリコン層を
必要とすることである。なぜならば抵抗率に関す
る十分な制御でこのような層を成長させることが
難しいからである。さらに、エピタキシヤルな層
における格子欠陥は、概して、これらのバルクシ
リコンより非常に高い密度であり、それによつて
トランジスタおよび容量の性能を低下させてい
る。
As indicated above, a difficulty with such prior art structures is that they require an epitaxial silicon layer. This is because it is difficult to grow such layers with sufficient control over resistivity. Additionally, lattice defects in epitaxial layers are generally much higher in density than in bulk silicon, thereby degrading transistor and capacitor performance.

この発明は、シリコンにエツチされたV溝の底
に、その溝の側壁にドープすることなく注入ドー
ピングするための方法およびそれから結果的に得
られる構造に向けられる。この発明の一実施例に
帰着する方法は、第2A図ないし第2E図を参照
することによつて最もよく説明され得る。<100>
配向を有するP型シリコンウエハに浅いN+拡散
領域25に設けられ、次いで、SiO2またはSiO2
およびSi3N4または類似の材料であるマスク層2
4で覆われる。その結果得られた構造が第2A図
に図示される。小さい矩形の領域23が、そこに
トランジスタを配置すべきN+領域の上に、フオ
トリソグラフで形成され、そして第2B図に図示
されるように、その下にあるシリコンを露出させ
るためにマスク層24を通して矩形がエツチされ
る。その露出されたシリコンは、次いで、その側
面が<111>シリコン面であるVの凹み27を形
成するために、異方性シリコンエツチ(薄い
KOHのような)でエツチされる。そのエツチは、
SiO2−シリコンの界面におけるVの凹みないし
溝27の幅がSiO2における元の矩形の開口23
よりも幅広くなるまで続けられる。Vの凹みない
し溝がその開口の2ないし3倍の幅であることが
望ましい。結果として得られた構造が第2C図に
図示される。
The present invention is directed to a method and resultant structure for implant doping the bottom of a V-groove etched in silicon without doping the sidewalls of the groove. The method resulting in one embodiment of the invention can be best explained by reference to FIGS. 2A-2E. <100>
A shallow N + diffusion region 25 is provided in the P-type silicon wafer with orientation, and then SiO 2 or SiO 2
and a mask layer 2 which is Si 3 N 4 or similar material
Covered by 4. The resulting structure is illustrated in Figure 2A. A small rectangular region 23 is photolithographically formed over the N + region in which the transistor is to be placed, and a mask layer is applied to expose the underlying silicon, as illustrated in FIG. 2B. A rectangle is etched through 24. The exposed silicon is then etched with an anisotropic silicon etch (a thin
(like KOH). That sex is
The width of the V depression or groove 27 at the SiO 2 -silicon interface is the same as the original rectangular opening 23 in SiO 2
This continues until it becomes wider than Preferably, the recess or groove of the V is two to three times as wide as the opening. The resulting structure is illustrated in Figure 2C.

この時点で、N型ドーパントがウエハにイオン
注入され、そのイオンビームはウエハの面に対し
て直角である。用いられるエネルギは、注入がマ
スク層24に浸透しないことを保証するために、
充分小さくなければならない。結果として、マス
ク層24の突出したエツジの遮蔽効果のために、
Vの凹みないし溝の底部分22だけが注入ドープ
される。その結果得られた構造が第2D図に図示
される。
At this point, N-type dopants are implanted into the wafer, with the ion beam perpendicular to the plane of the wafer. The energy used is selected to ensure that the implant does not penetrate mask layer 24.
Must be small enough. As a result, due to the shielding effect of the protruding edges of the mask layer 24,
Only the bottom portion 22 of the V depression or trench is implant doped. The resulting structure is illustrated in Figure 2D.

次いで、マスク層24が除去され、ウエハは注
入されたN+接合をドライブイン(drive−in;二
段拡散)するために熱サイクルを受けさされる。
ゲート酸化物26が成長され、ポリシリコンない
しその他のゲート電極材料28がVの凹みないし
溝の上に生成される。ゲート電極パターンがフオ
トリソグラフで規定され、装置構造が完成され
る。最終的な構造が第2E図において図示され
る。典型的なV−MOS回路はまたプレーナN−
MOS装置を含むから、幾つかの付加的な処理ス
テツプが続き、それらはこのV−MOS装置の構
造に直接的には影響を与えない。
Mask layer 24 is then removed and the wafer is subjected to a thermal cycle to drive-in the implanted N + junctions.
A gate oxide 26 is grown and polysilicon or other gate electrode material 28 is formed over the V trench. The gate electrode pattern is defined photolithographically and the device structure is completed. The final structure is illustrated in FIG. 2E. A typical V-MOS circuit is also a planar N-MOS circuit.
Since it includes a MOS device, several additional processing steps follow, which do not directly affect the structure of this V-MOS device.

上述したような方法およびその結果得られるV
−MOS装置の構造の両方に変形を行なうことも
できる。たとえば、Vの窪み27が突出したマス
クエツジよりも広くエツチされた後に、比較的低
い量のP型注入を行ない、そしてN型ドーパント
が注入されて熱的にドライブインされる前に、そ
のP型注入を熱的にドライブインするように、2
つの付加的なステツプが行なわれる。これは第3
A図〜第3C図において図示され、そこではP型
注入が領域29に結果として生じる。これらの付
加的なステツプの結果が、N+ソース22の接合
の周りのP型ドーピングレベル29を増すことに
よつて、その接合の容量を増大させる。
The method as described above and the resulting V
- Variations can also be made to both the structure of the MOS device. For example, a relatively low dose P-type implant is performed after the V recess 27 is etched wider than the protruding mask edge, and the P-type dopant is implanted and thermally driven in before the N-type dopant is implanted and thermally driven in. 2 to thermally drive in the injection.
Two additional steps are performed. This is the third
Illustrated in FIGS. 3A-3C, a P-type implant results in region 29. The result of these additional steps is to increase the P-type doping level 29 around the N + source 22 junction, thereby increasing the capacitance of that junction.

第3A図〜第3C図における実施例から、P+
領域29が結晶体からなるサブストレートにおい
てN+ソース22を完全に取囲み、そのため傾斜
されたチヤネル30がソース22およびドレイン
25の間に形成されることが注目されよう。この
ことは、ソースのPN接合に一層大きな容量を提
供するが、それは或る応用においては不利であ
る、なぜならばそれがチヤネルのスレシヨールド
電圧を増大させかつそのスレシヨールド電圧を制
御することをより難しくするからである。傾斜さ
れたチヤネルは、また、V−MOSトランジスタ
に非対称の電気的特性を与える。
From the examples in Figures 3A to 3C, P +
It will be noted that region 29 completely surrounds N + source 22 in the crystalline substrate, so that a sloped channel 30 is formed between source 22 and drain 25. Although this provides more capacitance to the source PN junction, it is disadvantageous in some applications because it increases the threshold voltage of the channel and makes it more difficult to control the threshold voltage. It is from. The graded channel also provides asymmetric electrical characteristics to the V-MOS transistor.

このような不利を克服するために、他の実施例
が提供され、それは第4A図〜第4C図において
図示される。この実施例では、V溝ないし凹み3
7が先の実施例に関して説明されたと同じ方法で
開けられる。しかしながら、P+ドーパント39
(それはほう素であつてよい)が、まず、ある深
さに注入されるように比較的高い注入エネルギを
用いて注入され、その深さは典型的には0.4から
0.9ミクロンとされる。次にN+ドーパント32
(それはリンでよい)は、P+ドーパント39とほ
ぼ同じ濃度であるが低いエネルギ約0.1から0.3ミ
クロンの浅い深さに注入される。そして、その構
造物は焼鈍されるが、N型領域32とP型領域3
9の広い拡散をさせるほどの長い熱的なドライブ
インは行なわれない。そして、その構造物が焼鈍
され、しかしN型領域32およびP型領域39の
それぞれのより強い拡散をさせる程の長い熱的な
ドライブインは行われない。ゲート酸化物36お
よび導電性ゲート材料38が、次いで、装置を完
成するために形成される。第4A図〜第4C図の
実施例で、より小さなPN接合領域が得られる
が、注入された領域39および32の間のPN接
合におけるより高いドーパント濃度のために、よ
り高い容量が達成される。さらに、チヤネル領域
は、傾斜された濃度分布を持たず、そのため対称
的な電気的特性を有する。
To overcome such disadvantages, other embodiments are provided, which are illustrated in FIGS. 4A-4C. In this embodiment, the V groove or recess 3
7 is opened in the same manner as described for the previous embodiment. However, P + dopant39
(which may be boron) is first implanted using a relatively high implant energy such that it is implanted to a depth, typically from 0.4
It is believed to be 0.9 microns. Then N + dopant 32
The P + dopant 39 (which may be phosphorus) is implanted at a shallow depth of approximately 0.1 to 0.3 microns at approximately the same concentration but lower energy. The structure is then annealed, with N-type region 32 and P-type region 3
The thermal drive-in is not long enough to cause wide diffusion of 9. The structure is then annealed, but not thermally driven in long enough to cause stronger diffusion of each of the N-type regions 32 and P-type regions 39. Gate oxide 36 and conductive gate material 38 are then formed to complete the device. In the embodiment of FIGS. 4A-4C, a smaller PN junction area is obtained, but a higher capacitance is achieved due to the higher dopant concentration in the PN junction between implanted regions 39 and 32. . Furthermore, the channel region does not have a graded concentration distribution and therefore has symmetrical electrical properties.

3つのすべての実施例の特定的な利点は、N+
領域32上の酸化物層38がチヤネル40上でよ
りも非常に厚くなるということであつて、その理
由はその酸化物が多くN+がドープされた領域の
上では一層容易に成長するからである。第4A図
から第4C図の実施例において、その結果生じる
構造を変えることなしに、単に2つの注入操作を
切換えることによつて、浅い注入のN+領域32
が深い注入のP+領域39よりも前に形成される。
A particular advantage of all three embodiments is that N +
The oxide layer 38 on region 32 is much thicker than on channel 40 because the oxide grows more easily on the heavily N + doped region. be. In the embodiment of FIGS. 4A to 4C, the N + region 32 of the shallow implant can be removed by simply switching between the two implant operations without changing the resulting structure.
is formed before the deep implant P + region 39.

第4A図〜第4C図の実施例において図示する
ように、酸化物領域50は、互いに近接して配置
される能動素子の間の酸化物絶縁を与えるよう
に、製作工程の間に成長され、そのような付加的
な素子は他のV−MOS装置かまたはソース領域
51、ドレイン領域52およびゲート領域53の
形成されたプレーナN−MOSトランジスタであ
るかもしれない。酸化物絶縁領域の目的は、導電
性のチヤネルがそのような能動素子の間に形成さ
れるのを防ぐことである。必要ならば隣接装置の
間に付加的な絶縁を与えるために、フイールド酸
化物領域50の真下の部分に多くドープされたP
型領域が形成される。
As illustrated in the embodiment of FIGS. 4A-4C, oxide regions 50 are grown during the fabrication process to provide oxide isolation between active devices that are placed in close proximity to each other. Such additional elements may be other V-MOS devices or planar N-MOS transistors formed with source region 51, drain region 52 and gate region 53. The purpose of the oxide isolation regions is to prevent conductive channels from forming between such active devices. A heavily doped P region directly below field oxide region 50 to provide additional isolation between adjacent devices if necessary.
A mold region is formed.

第4A図〜第4C図の実施例のソース容量によ
つて占有される領域は縮小されたが、そのような
容量の大きさはN領域32およびP領域39のド
ーパント濃度の増大によつて大きくされ得る。上
に示されたように、これは、第3A図〜第3C図
の実施例に対する利点を与える。その実施例にお
いて、P領域29はN領域22を完全に取り囲
み、チヤネル30に沿つた傾斜されたドーパント
濃度を結果的に生じる。P領域29のドーパント
濃度を増すことによつてこの実施例の装置の容量
を増す試みがなされたとき、チヤネル30のスレ
シヨールド電圧が対応的に増加される。この問題
は第4A図〜第4C図の実施例においては出くわ
さない。このようにして、第4A図〜第4C図の
実施例の容量は必要なだけ増加され得て、唯一つ
の拘束は容量が増加するに従い対応するPN接合
のブレークダウン電圧が対応的に減少されること
である。相対的に言うと、第4A図〜第4C図の
実施例は、第3A図〜第3C図の実施例よりも数
倍高い容量を持つようにすることができ、そして
なおも多くの応用のために全く受入れられる6〜
12ボルトの範囲のブレークダウン電圧を有する。
Although the area occupied by the source capacitance of the embodiment of FIGS. 4A-4C has been reduced, the magnitude of such capacitance is greatly increased due to the increased dopant concentrations of N region 32 and P region 39. can be done. As indicated above, this provides advantages over the embodiment of FIGS. 3A-3C. In that embodiment, P region 29 completely surrounds N region 22, resulting in a graded dopant concentration along channel 30. When an attempt is made to increase the capacity of the device of this embodiment by increasing the dopant concentration of P region 29, the threshold voltage of channel 30 is correspondingly increased. This problem is not encountered in the embodiment of FIGS. 4A-4C. In this way, the capacitance of the embodiment of FIGS. 4A-4C can be increased as needed, the only constraint being that as the capacitance increases, the breakdown voltage of the corresponding PN junction is correspondingly reduced. That's true. Relatively speaking, the embodiment of FIGS. 4A-4C can be made to have several times higher capacity than the embodiment of FIGS. 3A-3C and still be suitable for many applications. Totally acceptable for 6~
Has a breakdown voltage in the 12 volt range.

前に示されたように、この発明の特定的な特徴
は、イオン注入動作中に適当な遮蔽を与えるよう
に、シリコンサブストレートのエツチングの間、
二酸化シリコン/窒化シリコンマスクの下をアン
ダカツトすることである。或るこのようなエツチ
ング技術の幾つかの特性が今説明される。<100>
結晶配向を有するシリコンサブストレートと3000
ÅのSiO2および1500ÅのSi3N4のマスクとを想定
すると、窒化シリコンはプラズマエツチング装置
においてエツチされ、二酸化シリコンはふつ化水
素酸でエツチされ、かつシリコンサブストレート
はKOHと水との混合物でエツチされる。ここで
エツチはおよそ75℃の温度で行われる。ほぼ8分
後、マスクはVの凹みの各側面上をほぼ0.7ミク
ロンアンダーカツトされる。ほぼ12分の後、その
アンダーカツトはおよそ0.96ミクロンとなる。24
分後では、そのアンダーカツトはほぼ1.49ミクロ
ンとなる。64分後では、そのアンダーカツトはお
よそ3.2ミクロンである。上述の条件でのアンダ
ーカツトの率は、20〜30分より長いエツチング時
間の間、1分につきほぼ0.055ミクロンである。
そのアンダーカツトは全く均一に現われ、良好な
アンダーカツトのエツジの限定を与える。第3A
図〜第3C図および第4A図〜第4C図の実施例
のために、SiO2およびSi3N4のマスク層は、ほぼ
1〜1.5μmの厚みの燐珪酸ガラスまたは類似の材
料の層によつて置換えられる。
As previously indicated, a particular feature of the present invention is that during the etching of the silicon substrate, to provide adequate shielding during the ion implantation operation.
Undercutting the silicon dioxide/silicon nitride mask. Some characteristics of certain such etching techniques will now be described. <100>
Silicon substrate with crystal orientation and 3000
Silicon nitride is etched in a plasma etcher, silicon dioxide is etched in hydrofluoric acid, and the silicon substrate is etched in a mixture of KOH and water, assuming a mask of SiO 2 of 1500 Å and Si 3 N 4 of 1500 Å. being fucked with Here, etching is performed at a temperature of approximately 75°C. After approximately 8 minutes, the mask is undercut by approximately 0.7 microns on each side of the V recess. After approximately 12 minutes, the undercut is approximately 0.96 microns. twenty four
After minutes, the undercut is approximately 1.49 microns. After 64 minutes, the undercut is approximately 3.2 microns. The undercut rate under the conditions described above is approximately 0.055 microns per minute during etching times longer than 20-30 minutes.
The undercut appears quite uniform and provides good undercut edge definition. 3rd A
For the embodiments of Figures 3C and 4A-4C, the masking layer of SiO 2 and Si 3 N 4 is a layer of phosphosilicate glass or similar material approximately 1-1.5 μm thick. It is replaced accordingly.

種々の実施例の動作は基本的に同じであり、第
2E図の実施例について今説明する。セルに2進
データを書込むために、データの1ビツトがドレ
イン領域25であるN+ビツトラインに与えられ
る。これは、典型的には、「0」データビツトに
ついて0ボルトであり、「1」について5〜12ボ
ルトである。導体28であるワードラインは、次
いで、典型的には0.5ボルト〜1.5ボルトのその装
置のスレシヨールド電圧以下から5〜12ボルトの
範囲のそのスレシヨールド電圧の充分上の電圧に
高められる。このため装置は「オン」となり、ソ
ース領域22およびドレイン領域25の間に電流
が流れるのを許容する。このとき、ビツトライン
に与られているデータのそのビツトは、ソース領
域22およびサブストレート21のPN接合スト
レージ容量へ転送される。「0」のデータビツト
は、ソース接合において何らの変化もせず、一方
「1」はその接合を与えられた「1」の電圧に充
電しそれによつてN+ソース接合の周りのデプリ
ーシヨン領域を拡大する。N+ソース接合におけ
るこの「充電」または「非充電」の状態は、その
メモリセルに書込まれる「1」または「0」の間
の差を現わす。ワードライン28が今スレシヨー
ルド電圧以下の電圧に戻され、それによつてソー
ス22およびドレイン25の間のチヤネルをカツ
トオフし、そのソース接合のストレージ容量をそ
の適切なデータビツト状態にする。
The operation of the various embodiments is essentially the same, and the embodiment of FIG. 2E will now be described. To write binary data to a cell, one bit of data is applied to the drain region 25, the N + bit line. This is typically 0 volts for a "0" data bit and 5-12 volts for a "1". The word line, conductor 28, is then raised to a voltage from below the threshold voltage of the device, typically 0.5 volts to 1.5 volts, to well above its threshold voltage, ranging from 5 to 12 volts. This turns the device "on" and allows current to flow between source region 22 and drain region 25. At this time, that bit of data present on the bit line is transferred to the source region 22 and the PN junction storage capacity of the substrate 21. A data bit of ``0'' does not cause any change in the source junction, whereas a ``1'' charges that junction to a given ``1'' voltage, thereby expanding the depletion region around the N + source junction. do. This "charged" or "uncharged" state at the N + source junction represents the difference between a "1" or a "0" written to that memory cell. Word line 28 is now brought back to a voltage below the threshold voltage, thereby cutting off the channel between source 22 and drain 25 and placing the storage capacitance of its source junction in its proper data bit state.

セルのデータ出力を読出すために、ワードライ
ン28がスレシヨールド電圧以下からそのスレシ
ヨールド電圧よりも充分上の電圧まで高められ、
それによつてその装置がオンする。N+ソース接
合のストレージ容量の「充電」または「非充電」
の状態がビツトライン、25上の電圧に変化を生
じまたは変化を生じず、それはそのストレージ容
量が充電されたか否かを示す。ビツトライン上の
電圧の任意の変化が、回路の他の部分にある適当
な検出増幅器で検出され、それによつてメモリセ
ルが「1」または「0」のデータビツトを含んだ
かどうかを立証する。
To read the data output of the cell, the word line 28 is raised from below the threshold voltage to well above the threshold voltage;
This turns on the device. “Charging” or “non-charging” of the storage capacity of the N + source junction
The state of the bit line, 25, causes a change or no change in the voltage on the bit line, 25, which indicates whether the storage capacity is charged or not. Any change in voltage on the bit line is detected by a suitable sense amplifier elsewhere in the circuit, thereby establishing whether the memory cell contained a ``1'' or ``0'' data bit.

V−MOS電界効果トランジスタが上に説明さ
れ、それは、そのトランジスタのソース領域を形
成するためのエピタキシヤル成長の余分なステツ
プを必要としない。さらに、このようなトランジ
スタは、1個のトランジスタのダイナミツクメモ
リセルを提供するために、増大されたソース容量
を与えることができる。ソース領域の形成は、シ
リコンサブストレートをマスクし、そのマスクに
透孔を開け、マスクがその後のソース領域のイオ
ン注入を遮蔽するようにそのマスクの下を切取る
(undercut)ような態様でシリコンサブストレー
トをエツチングすることによつて、達成される。
PおよびN型ドーパントの両方は、その装置のた
めの増大されたPN接合容量を形成するように、
異なつたエネルギレベルで別々に注入され得る。
このような電界効果トランジスタはトランジスタ
のソースおよびドレイン領域の間のチヤネルに傾
斜されたドーパント濃度の形態を取ることなく達
成され、それによつて電気的な対称性が保たれ
る。
A V-MOS field effect transistor is described above, which does not require an extra step of epitaxial growth to form the source region of the transistor. Additionally, such transistors can provide increased source capacitance to provide a one transistor dynamic memory cell. Formation of the source region is performed by masking the silicon substrate, drilling holes in the mask, and undercutting the mask such that the mask blocks subsequent ion implantation of the source region. This is accomplished by etching the substrate.
Both P and N type dopants are used to form an increased PN junction capacitance for the device.
Can be implanted separately at different energy levels.
Such field effect transistors are achieved without the need for channel graded dopant concentrations between the source and drain regions of the transistor, thereby preserving electrical symmetry.

この発明の幾つかの実施例について説明した
が、変形および修正がクレームされたこの発明の
精神および範囲から離れることなくなされること
は、その技術に熟達するものにとつて明らかであ
ろう。
Although several embodiments of the invention have been described, it will be apparent to those skilled in the art that variations and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention as claimed.

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

第1図は従来技術の電界効果トランジスタのメ
モリセルの断面図である。第2A図〜第2E図は
この発明の一実施例の形成において用いられるス
テツプを表わす断面図である。第3A図〜第3C
図はこの発明の第2の実施例の形成にかかわるス
テツプを表わす断面図である。第4A図〜第4C
図はこの発明の第3の実施例の形成にかかわるス
テツプを表わす断面図である。 図において、21はサブストレート、22,2
3はN+ソース領域、24はマスク、25はN+
散領域、26,36はゲート酸化物、27,37
はV溝(切欠ないし凹み)、28,38はゲート
電極材料、29,39はP+領域、30,40は
チヤネルを示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a prior art field effect transistor memory cell. Figures 2A-2E are cross-sectional views illustrating the steps used in forming one embodiment of the present invention. Figures 3A to 3C
The figure is a sectional view showing the steps involved in forming a second embodiment of the invention. Figures 4A to 4C
The figure is a sectional view showing the steps involved in forming a third embodiment of the invention. In the figure, 21 is the substrate, 22, 2
3 is the N + source region, 24 is the mask, 25 is the N + diffusion region, 26, 36 is the gate oxide, 27, 37
28 and 38 are gate electrode materials, 29 and 39 are P + regions, and 30 and 40 are channels.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電界効果トランジスタであつて、前記トラン
ジスタは、 第1の導電形式の結晶体サブストレートを備
え、前記サブストレートは表面を有し、 前記トランジスタはさらに、前記サブストレー
ト内で前記表面に近接して設けられていて第2の
導電形式の導電性を有する領域と、 前記表面から前記第2の導電形式の前記領域を
貫通して延びる前記サブストレート内のV型の窪
みと、前記結晶体サブストレート内にあつて前記
第2の導電形式の第2の領域を備え、前記第2の
領域は前記V型窪みの底部のまわりに形成されて
おり、 前記トランジスタはさらに、前記V型窪みの底
部部分であつて前記第2の領域の下側で前記結晶
体サブストレート内に設けられた前記第1の導電
形式の第3の領域を備えたことを特徴とする電界
効果トランジスタ。 2 前記第3の領域は前記第2の領域より大きく
かつそれを囲つていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の電界効果トランジスタ。 3 前記第2の領域はリンがドープされており、
前記第3の領域はホウ素がドープされていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電界効
果トランジスタ。 4 前記V型窪みの表面を覆う酸化物層をさらに
備え、前記酸化物層は前記第2の領域上で前記V
型窪みの表面上の他の領域よりも大きな厚さを有
していることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の電界効果トランジスタ。 5 前記第3の領域は前記結晶体サブストレート
より大きな前記第1の導電形式の導電性を有する
ようにドーパント濃度が与えられ、前記第2の領
域は前記第3の領域におけるドーパント濃度と同
様な前記第2の導電形式のドーパント濃度を有
し、それによつて、前記第2と第3の領域間の接
合部において増大されたキヤパシタンスが与えら
れることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の電界効果トランジスタ。
Claims: 1. A field effect transistor, the transistor comprising a crystalline substrate of a first conductivity type, the substrate having a surface, and the transistor further comprising: a region of electrical conductivity of a second conductivity type disposed adjacent to the surface; a V-shaped recess in the substrate extending from the surface through the region of the second conductivity type; , a second region of the second conductivity type in the crystalline substrate, the second region being formed around the bottom of the V-shaped recess; A field effect transistor characterized in that it comprises a third region of said first conductivity type provided in said crystalline substrate at the bottom portion of said V-shaped recess and below said second region. . 2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the third region is larger than and surrounds the second region. 3 the second region is doped with phosphorus;
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the third region is doped with boron. 4 further comprising an oxide layer covering the surface of the V-shaped recess, the oxide layer covering the V-shaped recess on the second region;
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the field effect transistor has a thickness greater than other areas on the surface of the mold depression. 5 the third region is provided with a dopant concentration such that it has a conductivity of the first conductivity type greater than the crystalline substrate, and the second region is provided with a dopant concentration similar to the dopant concentration in the third region. 2. A dopant concentration of said second conductivity type, thereby providing increased capacitance at the junction between said second and third regions. field effect transistor.
JP15459178A 1977-12-27 1978-12-13 Field effect transistor Granted JPS5492185A (en)

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US86438377A 1977-12-27 1977-12-27

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JPS5492185A JPS5492185A (en) 1979-07-21
JPS6320024B2 true JPS6320024B2 (en) 1988-04-26

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4975284A (en) * 1972-11-22 1974-07-19
JPS539482A (en) * 1976-07-15 1978-01-27 Hitachi Ltd Mis semiconductor device and its production

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BR7808054A (en) 1979-08-07

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