JPS63292678A - Mos transistor - Google Patents

Mos transistor

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Publication number
JPS63292678A
JPS63292678A JP12782487A JP12782487A JPS63292678A JP S63292678 A JPS63292678 A JP S63292678A JP 12782487 A JP12782487 A JP 12782487A JP 12782487 A JP12782487 A JP 12782487A JP S63292678 A JPS63292678 A JP S63292678A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
sidewall layer
hot carriers
sidewall
injection
Prior art date
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Pending
Application number
JP12782487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisao Yakushiji
薬師寺 久雄
Hirotomo Ooga
大賀 弘朝
Hiroshi Nakamura
宏志 中村
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP12782487A priority Critical patent/JPS63292678A/en
Publication of JPS63292678A publication Critical patent/JPS63292678A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To suppress the injection of hot carriers into a sidewall layer and to enhance reliability, by providing the sidewall layer comprising an insulating film on the side surface of a gate electrode, and providing a metal silicide layer directly beneath the side wall layer. CONSTITUTION:A metal silicide layer 7 forms a very low resistance layer at an interface between a sidewall layer 8 and a drain region 11 and assists the running of hot carriers into the drain region 11. Therefore, injection of the hot carriers into the sidewall layer 8 is suppressed. The metal silicide layer 7 is made to function so as not to give energy into the hot carriers in the vicinity of the drain region 11 by forming an equipotential plane directly beneath the sidewall layer 8 and by alleviating an electric field directly beneath the sidewall layer. Therefore, the injection of the hot carriers into the sidewall layer 8 is suppressed also in this respect.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、MOSトランジスタの構造に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a MOS transistor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は、従来のMOSトランジスタの断面構造を示し
たものであり、1は基板、2はゲート電極、3はゲート
絶縁膜、4は高濃度拡散領域(トレイン領域11)、1
0はソース領域である。
FIG. 3 shows the cross-sectional structure of a conventional MOS transistor, in which 1 is a substrate, 2 is a gate electrode, 3 is a gate insulating film, 4 is a high concentration diffusion region (train region 11), 1
0 is the source area.

この構造のMOSトランジスタでは、微細化の進行によ
りゲート長が短かくなると、パンチスルー現象や、しき
い値電圧(v+h)の低下という特性劣化現象か発生し
た。また、高濃度拡散領域4の拡散深さXJ+が深いこ
とによる実効チャネル長L2の減少が、さらに特性劣化
を促進した。
In a MOS transistor having this structure, as the gate length becomes shorter due to progress in miniaturization, characteristic deterioration phenomena such as punch-through phenomenon and decrease in threshold voltage (v+h) occur. Furthermore, the reduction in the effective channel length L2 due to the deep diffusion depth XJ+ of the high concentration diffusion region 4 further promoted the deterioration of the characteristics.

第4図に示すトランジスタは、このような特性劣化を抑
制する11的で提案されているもので、L D D (
Lighl、Jy Doped Drain)構造を有
する。
The transistor shown in FIG. 4 is an eleventh proposed transistor that suppresses such characteristic deterioration.
It has a Lighl, Jy Doped Drain) structure.

すなわち、このトランジスタは、ゲート電極2を形成し
てから比較的不純物濃度が低く、浅い低濃度拡散領域5
を形成し、ついでCVD(Chemical Vapo
r Deposition)法等により全面に絶縁膜を
形成し、直ちにRI E (Reactive Jon
Etching)を施こしてサイドウオール層8を形成
し、しかるのち、不純物の高濃度拡散領域4を形成した
ものである。
That is, in this transistor, after forming the gate electrode 2, a shallow low concentration diffusion region 5 with a relatively low impurity concentration is formed.
is formed, and then CVD (Chemical Vapo
An insulating film is formed on the entire surface using a method such as RI E (Reactive Jon Deposition).
A sidewall layer 8 is formed by etching, and then a high impurity concentration diffusion region 4 is formed.

この構造では、低濃度拡散領域5がトレイン近傍の電界
集中を抑制し、実効チャネル長が短かくなりにくいため
、先のような問題は発生しない。
In this structure, the low concentration diffusion region 5 suppresses electric field concentration in the vicinity of the train, and the effective channel length is difficult to shorten, so that the above problem does not occur.

しかし、ソース領域10側から走行してきた電荷(キャ
リア)は、トレイン領域11近傍で最犬工ネルギーを得
た上、低濃度拡散領域5を通過しなければならず、この
とき、十分なエネルギーを得たキャリア(ホットキャリ
ア)は、ある確率でサイドウオール層8に注入される(
図中13)。なお、12は走行キャリア路゛Cある。こ
のため、トランジスタの信頼性や特性に変化が生じる。
However, the charges (carriers) traveling from the source region 10 side have to obtain the maximum energy near the train region 11 and then pass through the low concentration diffusion region 5, and at this time, they must receive sufficient energy. The obtained carriers (hot carriers) are injected into the sidewall layer 8 with a certain probability (
13) in the figure. Note that 12 is a traveling carrier path ``C''. This causes changes in the reliability and characteristics of the transistor.

このようなLDD構造特有の現象を抑制するため、低濃
度拡散領域5の濃度をわずかに上げてM L D D 
(Moderately Lightly Doped
 Drain)構造とするとか、第5図のように、中濃
度拡散領域6を、低濃度拡散領域5の下に設けたBLD
D(Buried LDD)構造とする等の方法が採ら
れている。
In order to suppress such a phenomenon peculiar to the LDD structure, the concentration of the low concentration diffusion region 5 is slightly increased to
(Moderately Lightly Doped
Drain) structure, or as shown in FIG.
A method such as a Buried LDD (D) structure has been adopted.

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

しかしながら、これらの構造においても、サイドウオー
ル層8とドレイン領域11の界面に電界か存在し、また
、サイドウオール層8の直下が比較的高い抵抗層である
ことから、ホットキャリアのサイドウオール層8への注
入は完全に抑制されない。
However, even in these structures, an electric field exists at the interface between the sidewall layer 8 and the drain region 11, and since there is a relatively high resistance layer directly under the sidewall layer 8, hot carriers in the sidewall layer 8 injection is not completely suppressed.

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ホットキャリアのサイドウオール層への注
入を抑制することができ、したがって信頼性の高いMO
Sトランジスタを得ることを目的とするものである。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to suppress injection of hot carriers into the sidewall layer, and therefore, it is possible to suppress the injection of hot carriers into the sidewall layer.
The purpose is to obtain an S transistor.

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

この発明に係るMOSトランジスタは、ゲート電極側面
に絶縁膜よりなるサイドウオール層を設け、かつ、この
サイドウオール層の直下に金属シリサイド層を設けた構
造のものである。
The MOS transistor according to the present invention has a structure in which a sidewall layer made of an insulating film is provided on the side surface of the gate electrode, and a metal silicide layer is provided directly below the sidewall layer.

〔作用〕[Effect]

」二記金属シリサイド層は、サイドウオール層とドレイ
ン領域の界面に極低抵抗層を形成し、ホットキャリアの
トレイン領域への走行を助けるので、ホットキャリアの
サイドウオール層への注入を抑制できる。また、金属シ
リサイド層は、サイドウオール層直下に等電位面を形成
し、サイドウオール層直下の電界を緩和し、ドレイン領
域近傍のホットキャリアにエネルギーを与えないように
するので、この面からもホットキャリアのサイドウオー
ル層への注入を抑制できる。
The metal silicide layer forms an extremely low resistance layer at the interface between the sidewall layer and the drain region, and helps hot carriers travel to the train region, thereby suppressing injection of hot carriers into the sidewall layer. In addition, the metal silicide layer forms an equipotential surface directly below the sidewall layer, which alleviates the electric field directly below the sidewall layer and prevents energy from being imparted to hot carriers near the drain region. Injection of carriers into the sidewall layer can be suppressed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を第1図によって説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

なお、第4図と同一または相当部分には同一符号が付し
である。
Note that the same or equivalent parts as in FIG. 4 are given the same reference numerals.

この実施例のトランジスタは、第4図のLDD構造のM
OSトランジスタとの比較で言えば、同トランジスタの
サイドウオール層8の直下に、金属シリサイド層7を設
けた構造のものである。
The transistor of this embodiment has an LDD structure shown in FIG.
In comparison with an OS transistor, this transistor has a structure in which a metal silicide layer 7 is provided directly under the sidewall layer 8 of the same transistor.

上記トランジスタの製造方法は、第2図によって工程順
に説明すれば、次のとおりである。
The method for manufacturing the transistor described above will be explained in the order of steps with reference to FIG. 2 as follows.

(1)まず、基板1の上にゲート絶縁膜3とポリシリコ
ンまたは金属のゲート電極2を熱酸化法、CVD法、写
真製版、エツチング等の技術を用いて形成する(第2図
(a))。
(1) First, a gate insulating film 3 and a polysilicon or metal gate electrode 2 are formed on a substrate 1 using techniques such as thermal oxidation, CVD, photolithography, etching, etc. (Fig. 2(a)) ).

(2)基板1に浅い低濃度拡散領域5をイオン注入等に
より形成してから全体に薄い絶縁膜9を(好ましくはゲ
ート絶縁膜3と同程度の膜厚で)形成する(第2図(b
))。
(2) After forming a shallow low-concentration diffusion region 5 in the substrate 1 by ion implantation or the like, a thin insulating film 9 (preferably with the same thickness as the gate insulating film 3) is formed over the entire surface (see FIG. 2). b
)).

(3)この絶縁膜9をRIEによりエツチングしてゲー
ト電極2とゲート絶縁膜3の側面に第1のサイドウオー
ル層9として残す(第2図(C))。
(3) This insulating film 9 is etched by RIE to leave a first sidewall layer 9 on the side surfaces of the gate electrode 2 and gate insulating film 3 (FIG. 2(C)).

(4)チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、白金(p
t)等のシリサイド化合物を形成する金属膜14を全体
に形成する(第2図(d))。
(4) Titanium (Ti), molybdenum (Mo), platinum (p
A metal film 14 forming a silicide compound such as t) is formed over the entire surface (FIG. 2(d)).

(5)その直後に熱処理を施してゲート電極2部分(ポ
リシリコンの場合のみ)とソース、ドレイン領域10.
11に金属シリサイド層7を形成し、その後未反応部分
の金属を除去する(第2図(e))。
(5) Immediately thereafter, heat treatment is performed to remove the gate electrode 2 portion (only in the case of polysilicon) and the source and drain regions 10.
A metal silicide layer 7 is formed on 11, and then the metal in unreacted portions is removed (FIG. 2(e)).

(6)絶縁膜を形成し、直ちにRIEを行なって第1の
サイドウオール層9の側面に第2のサイドウオール層8
を形成する(第2図(f))。
(6) Form an insulating film and immediately perform RIE to form a second sidewall layer 8 on the side surface of the first sidewall layer 9.
(Fig. 2(f)).

(7)基板1に深い高濃度拡散領域4を形成する(第2
図(g))。
(7) Forming a deep high concentration diffusion region 4 in the substrate 1 (second
Figure (g)).

(8)サイドウオール層8直下以外の金属シリサイド層
7を除去する(第1図)。なお、この工程は必要に応じ
行なう。
(8) Remove the metal silicide layer 7 except directly below the sidewall layer 8 (FIG. 1). Note that this step is performed as necessary.

次に、上記構成に基づく作用を説明する。Next, the operation based on the above configuration will be explained.

上記金属シワサイト層7は、サイドウオール層8とドレ
イン領域11の界面に極低抵抗層を形成し、ホットキャ
リアのトレイン領域11への走行を助ける。このため、
ホットキャリアのサイドウオール層8への注入か抑制さ
れる。
The metal wrinkle site layer 7 forms an extremely low resistance layer at the interface between the sidewall layer 8 and the drain region 11, and helps hot carriers travel to the train region 11. For this reason,
Injection of hot carriers into the sidewall layer 8 is suppressed.

また、金属シリサイド層7は、サイドウオール層8の直
下に等電位面を形成し、サイドウオール層直下の電界を
緩和することによって、ドレイン領域11近傍のホット
キャリアにエネルギーを与えないように機能する。した
かって、この面ても、ホットキャリアのサイドウオール
層8への注入か抑制される。
Furthermore, the metal silicide layer 7 forms an equipotential surface directly below the sidewall layer 8 and functions to prevent energy from being imparted to hot carriers near the drain region 11 by relaxing the electric field directly below the sidewall layer. . Therefore, in this aspect as well, injection of hot carriers into the sidewall layer 8 is suppressed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、この発明によれば、サイドウオール
層の直下に低抵抗の金属シリサイド層を設けたので、ホ
ットキャリアのサイドウオール層への注入を抑制し、信
頼性の高いMO3I・ランジスタを得ることかできる。
As described above, according to the present invention, since a low-resistance metal silicide layer is provided directly under the sidewall layer, injection of hot carriers into the sidewall layer is suppressed, and a highly reliable MO3I transistor is realized. You can get it.

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

第1図はこの発明の一実施例の断面図、第2図(a)〜
(g)は実施例によるMOSトランジスタの製造工程を
説明するための断面図、第3図〜第5図は従来のMOS
トランジスタの断面図である。 1は基板、2はゲート電極、3はゲート絶縁膜、4は高
濃度拡散領域、5は低濃度拡散領域、8は第2のサイド
ウオール層、9は第1のサイドウオール層、10はソー
ス領域、11はトレイン領域である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, and FIGS.
(g) is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the MOS transistor according to the embodiment, and FIGS. 3 to 5 are conventional MOS transistors.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a transistor. 1 is a substrate, 2 is a gate electrode, 3 is a gate insulating film, 4 is a high concentration diffusion region, 5 is a low concentration diffusion region, 8 is a second sidewall layer, 9 is a first sidewall layer, 10 is a source Area 11 is a train area. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ゲート電極側面に絶縁膜よりなるサイドウォール層を設
け、かつ、このサイドウォール層の直下に金属シリサイ
ド層を設けたことを特徴とするMOSトランジスタ。
A MOS transistor characterized in that a sidewall layer made of an insulating film is provided on a side surface of a gate electrode, and a metal silicide layer is provided directly below the sidewall layer.
JP12782487A 1987-05-25 1987-05-25 Mos transistor Pending JPS63292678A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132757A (en) * 1990-11-16 1992-07-21 Unisys Corporation LDD field effect transistor having a large reproducible saturation current
US5235203A (en) * 1991-06-27 1993-08-10 Motorola, Inc. Insulated gate field effect transistor having vertically layered elevated source/drain structure
US5281841A (en) * 1990-04-06 1994-01-25 U.S. Philips Corporation ESD protection element for CMOS integrated circuit

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