JPS6377157A - Mis電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Mis電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPS6377157A
JPS6377157A JP22236286A JP22236286A JPS6377157A JP S6377157 A JPS6377157 A JP S6377157A JP 22236286 A JP22236286 A JP 22236286A JP 22236286 A JP22236286 A JP 22236286A JP S6377157 A JPS6377157 A JP S6377157A
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JP
Japan
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source
region
channel region
impurity
drain
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JP22236286A
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Junji Sakurai
桜井 潤治
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要〕 MIS電界効果トランジスタにおいて、対をなすソース
・ドレイン領域の両方または一方の不純物濃度をチャネ
ル領域のそれよりも低くすることにより、 ソース・ドレイン領域接合面に形成される空乏層がその
幅を確保しながらチャネル領域に拡がるのを抑えて、微
細化対応ないし高耐圧化を図ったものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、MIS電界効果トランジスタおよびその製造
方法に係り、特に、その微細化対応ないし高耐圧化を図
り得る構成に関す。
半導体集積回路(IC)においては高簗積化が進む傾向
にあり、使用される素子には微細化が要請される。
そしてその素子がMIS電界効果トランジスタ(MIS
FET)の場合、微細化には、ゲート長の縮小による耐
圧低下の問題があるため、工夫が必要となる。
〔従来の技術〕
ここではMISFETの主流であるMOSFETを引合
にして説明する。
第4図はMO3FET従来例の模式側断面図である。
同図において、1はp−3iの基板、2は基板1に不純
物が導入されて形成された対をなすn+−5iのソース
・ドレイン領域、3は両ソース・導入領域2に挟まれた
チャネル領域、4はゲート電極、5はゲート絶縁膜、で
ある。
この構成のMOSFETは、基板1の不純物濃度がソー
ス・ドレイン領域2のそれより低いので、電圧を印加し
たソース・ドレイン領域2の接合面に形成される空乏層
は、電圧の上昇に従い主としてチャネル領域3を含む載
板1の側に拡がる。この拡がりは、基板1の不純物濃度
に依存し、反対側のソース・ドレイン領域2に達すると
両ソース・ドレイン領域2の間が短絡状態となるパンチ
スルーを引き起こす。
このため、微細化によりゲート長即ち両ソース・ドレイ
ン領域2の間隙を縮小する際には、パンチスルーによる
耐圧低下を抑えるため、基板1の不純物濃度を高めにし
て上記空乏層の上記拡がりが小さくなるようにしている
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこのようにすることは、上記空乏層の幅(
接合面に垂直方向の大きさ)を小さくすることになり、
ソース・ドレイン領域2の接合容量の増大によるスイッ
チング速度の低下や、ソース・ドレイン領域2の接合耐
圧の低下を招く問題を有する。
また、チャネル領域3の不純物濃度を高めにしても空乏
層のチャネル領域3例の拡がりは無視できる程度になら
ないので、ゲート長を短縮した際には、その拡がりによ
りしきい値電圧が不安定になる問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、対をなすソース・ドレイン領域の両方ま
たは一方の不純物濃度がチャネル領域の不純物濃度より
も低い本発明のMOSFETによって解決される。
そしてこのMOS F ETは、少なくともソース・ド
レイン領域を形成する対の領域に、該ソース・ドレイン
領域のための第一の不純物を該対の領域の間で濃度を等
しくまたは異ならせて導入した半導体層を形成する工程
と、しかる後、該半導体層における該対の領域に挟まれ
てチャネル領域の形成する領域に、該第一の不純物と反
対導電型の第二の不純物を該第一の不純物の濃度の低い
方より高濃度に導入する工程とを含んでソース・ドレイ
ン領域およびチャネル領域を形成する本発明の製造方法
によって製造することが出来る。
〔作用〕
不純物濃度がチャネル領域のそれよりも低いソース・ド
レイン領域では、電圧の印加により接合面に形成される
空乏層は、チャネル領域側の拡がりが無視できる程度に
なり、代わりにソース・ドレイン領域の内側に拡がって
幅の確保が可能となる。
従って本MO3FETは、微細化によりゲート長を縮小
した際に、パンチスルー耐圧の低下を抑えながら上記空
乏層の幅が従来例の場合より大きくなり、従来例の場合
に問題となったソース・ドレイン領域の接合容量の増大
によるスイッチング速度の低下や、ソース・ドレイン領
域の接合耐圧の低下、ならびにしきい値電圧の不安定化
を抑えることが出来る。
また、本MOS F ETのソース・ドレイン領域およ
びチャネル領域の形成は、本発明の方法によって可能と
なる。それは、一般に、成る不純物濃度の領域に反対導
電型の不純物を導入してより濃度の低い領域を形成する
ことが困難であることから、従来例の場合と同様な方法
を用い得ないためである。
〔実施例〕
以下、本発明によるMOS F ETおよびその製造方
法の実施例について第1図〜第3図を用い説明する。
第1図および第2図はそれぞれMOSFETの第一およ
び第二の実施例の模式側断面図、第3図は製造方法実施
例の工程順側面図である。企図を通じ同一符号は同一対
象物を示す。
MOS F ET第一の実施例を示す第1図において、
11は不純物濃度1XIQ”/cn!のp“−5i基板
、12は不純物濃度1×10げ/cIl!のn−−3t
ソース・ドレイン領域(厚さ約0.3μII+)、13
は不純物濃度6X10”/cnのp−3tチヤネル領域
、14はnl−ポリSi上にTi層を設けたゲート電極
、15は5i02ゲート絶縁膜、16はn型不純物(A
sまたはP)を含有するTi (W、 Pd、 Ptな
どでも良い)のソース・ドレイン電極(厚さ約0.1μ
m ) 、17は電極16の上面を覆うSiO2絶縁膜
(厚さ約0.1μm ) 、18はゲート絶縁膜15お
よび絶縁膜17に繋がり電極1Bの側面を覆う5i02
絶縁側壁(厚さ約0.3μm ) 、19は5i02フ
イールド絶縁膜、20はp”−Stチャネルカット層、
である。
このMOS F ETは、ソース・ドレイン領域12の
不純物濃度が基板11およびチャネル領域13のそれよ
りも低いので、電圧を印加したソース・ドレイン領域1
2の接合面に形成される空乏層は、チャネル領域13例
の拡がりが、従来例でチャネル領域3の不純物濃度を高
めにした場合より小さくなって無視出来る程度になり、
代わりにソース・ドレイン領域12の内側に拡がって幅
が確保される。
従って、微細化によりゲート長を縮小した際に、パンチ
スルー耐圧の低下を抑えながら上記空乏層の幅が従来例
の場合より大きくなり、従来例の場合に問題となったソ
ース・ドレイン領域の接合容量の増大によるスイッチン
グ速度の低下や、ソース・ドレイン領域の接合耐圧の低
下、ならびにしきい値電圧の不安定化を抑えることが出
来る。
・いうまでもなく、ゲート長が縮小されない場合には、
パンチスルー耐圧がより高くなる。
更に本MOS F ETは、ドレイン端の不純物濃度が
低いので、ホットエレクトロン効果による特性劣化が軽
減される。
本MO5FETは、上記空乏層のソース・ドレイン領域
12内の拡がりが電極16に達すると、電極16とチャ
ネル領域13との間が短絡状態となるので、チャネル領
域13と電極16との間隙(絶縁側壁の厚さに略相当す
る)およびソース・下レイン領域12の厚さが重要であ
り、ここではそれを0.3μmより大きくしてソース・
ドレイン領域12に約5■の電圧印加を可能にしである
なお上記実施例では、対をなすソース・ドレイン領域1
2の不純物濃度を同じに低くしであるが、一般的な使用
では、電圧が高くなるのは一ドレイン側のみある。従っ
て使用条件がこのように限定される場合には、空乏層の
拡がりの問題はドレイン側のみとなるので、ソース側と
なるソース・ドレイン領域21の不純物濃度を従来例と
同様に高くしても良い。
第2図に示すMO3FET第二の実施例は、第一の実施
例、と同様なMOSFETを5ol(シリコン・オン・
インシュレータ)構造に形成したものであり、ソース・
ドレイン領域12、チャネル領域13およびフィールド
絶縁膜19がSOI基板11aの5iJWに形成されて
いる。なお、11. bはそのSil”i下の5i02
絶縁層、llcはその下のSi基体、である。
ソース・ドレイン領域12、チャネル領域13、ゲート
電極14、ゲート絶縁膜15、ソース・ドレイン電極1
6、絶縁膜17、絶縁側壁18、などの諸元は、先に述
べた第一の実施例と同じである。
このMOSFETは、その構成からして第一の実施例と
同様に殿能し、しかもそれ以−ヒにソース・ドレイン領
域21の接合容量が小さく且つ素子分離が完全であると
言うSOTの特徴を具えている。
なお上記第一および第二の実施例では、対をなすソース
・ドレイン領域12の不純物濃度を同じに低くしである
が、電圧を高くするのをドレイン側に限定する使用条件
の場合には、第一の実施例の場合と同様に、ソース側と
なるソース・ドレイン領域21の不純物濃度を従来例と
同様に高くしても良い。
第3図に示す製造方法実施例は、第1図に示すMOS 
F ET第一の実施例の製造の場合である。
即ち同図において先ず〔図(a)参照〕、不純物濃度I
 XIO”/C艷のp”−3i基板11上に不純物濃度
1×10げ/d厚さ約0.3.crmのn−−3iFf
21をエピタキシャル成長した後、表面が平坦で基板1
1に達する5i02フイールド絶縁膜19およびp+−
3tチヤネルカツト屓20を通常の方法で形成する。か
(してチャネルカット層20に挟まれたS i N 2
1が、先に述べた半導体層に該当する。
次いで〔図中)参照〕、n型不純物(AsまたはP)を
含有するTi (WXPd、 Ptなどでも良い)をス
パッタにより約0.1μmの厚さに、更に5iOzをC
VD(気相成長)により約0.1μmの厚さに堆積し、
チャネル領域13の部分にゲート長方向でチャネル領域
13より両側にそれぞれ約0.3μm広がった間隙が設
けられるようにパターン化して、ソース・ドレイン電極
16および絶縁膜17を形成する。
次いで〔図(C)参照〕、5i02をCVDにより約0
.3 μmの厚さに堆積し、RIE (リアクティブ・
イオン・エツチング)などの異方性エツチングにより、
Si層21のチャネル領域13とする部分が表出するま
でエッチバックして厚さ約0.3μmの絶縁側壁18を
形成する。
次いで〔図(d)参照〕、熱酸化によりゲート絶縁膜1
5を形成した後、絶縁側壁18および絶縁膜17をマス
クにしたイオン注入により、p型不純物なるBを注入し
てチャネル領域13を形成する。この際の注入は、チャ
ネル領域13表面の濃度が5X10”/aとなり且つ基
板11に達するように制御する。
チャネル領域13の形成により、ソース・ドレイン領域
12が同時に形成される。
この後は、ポリStをCVDにより更にTiをスパッタ
により堆積し、パターン化してゲート電極14を形成し
、第1図に示す所望のMOSFETを完成する。
以上の工程で特に着目したいのは、不純物濃度をチャネ
ル領域13のそれより低くしたソース・ドレイン領域1
2の形成が、チャネル領域13の不純物導入をソース・
ドレイン領域のそれより後に行うことにより可能になっ
たことである。
第2図に示すMO3FET第二の実施例の製造の場合は
、厚さ約0.3μmで不純物濃度lX1017/cTI
Iのn−−3tをSi層としたSol基板11aを用い
、その5iffiを先のS i 層21に見立てて上記
と同様にすれば良い。この場合、チャネルカット層20
の形成は不要である。
なお上記両者において、対をなすソース・ドレイン領域
12の一方の不純物濃度を高くする場合には、ソース・
ドレイン電極16とするTiのスパッタに先立ち、Si
屓21またはsor基板11aのSi層における当該ソ
ース・ドレイン領域12の形成領域に、n型不純物をイ
オン注入により注入すれば良い。
以、上のMOSFETを引合にした説明は、その内容か
らしてMISFETの全般に通用出来るものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の構成によるMISFET
は、ソース・ドレイン領域接合面に形成される空乏層が
その幅を確保しながらチャネル領域に拡がらなくなり、
パンチスルー耐圧の低下を抑えるようにして微細化した
従来構成MISFETで問題になるスイッチング速度の
低下、接合耐圧の低下、しきい値電圧の不安定化などを
抑えることが出来て優れた微細化対応を可能に、あるい
は高耐圧化を可能にさせる効果がある。
また本発明の製造方法は、従来方法で困難であった上記
ff1SFETの製造を可能にさせる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるMO3FET第一の実施例の模式
側断面図、 第2図は本発明によるMOS F ET第二の実施例の
模式側断面図、 第3図は本発明による製造方法実施例の工程順側面図、 第4図はMOS F ET従来例の模式側断面図、であ
る。 図において、 1.11は基板、 11aはsor基板、 20.12はソース・ドレイン領域、 3.13はチャネル領域、 4.14はゲート電極、 5.15はゲート絶縁膜、 16はソース・ドレイン電極、 17は絶縁膜、 18は絶縁側壁、 19はフィールド絶縁膜、 である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)対をなすソース・ドレイン領域の両方または一方の
    不純物濃度がチャネル領域の不純物濃度よりも低いこと
    を特徴とするMIS電界効果トランジスタ。 2)少なくともソース・ドレイン領域を形成する対の領
    域に、該ソース・ドレイン領域のための第一の不純物を
    該対の領域の間で濃度を等しくまたは異ならせて導入し
    た半導体層を形成する工程と、しかる後、該半導体層に
    おける該対の領域に挟まれてチャネル領域の形成する領
    域に、該第一の不純物と反対導電型の第二の不純物を該
    第一の不純物の濃度の低い方より高濃度に導入する工程
    とを含んでソース・ドレイン領域およびチャネル領域を
    形成することを特徴とするMIS電界効果トランジスタ
    の製造方法。
JP22236286A 1986-09-19 1986-09-19 Mis電界効果トランジスタおよびその製造方法 Pending JPS6377157A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5027483A (ja) * 1973-07-10 1975-03-20
JPS54161889A (en) * 1978-06-13 1979-12-21 Toshiba Corp Insulated gate type field effect transistor
JPS57115871A (en) * 1980-11-24 1982-07-19 Western Electric Co Method of producing semiconductor device

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