JPS6381858A - Ｍｏｓトランジスタ - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明はＭＯＳトランジスタに関し、特にソースとドレ
インの間に流れる電流量を制−御して、再現性のよいＭ
ＯＳトランジスタを製作したり、多値メモリを製作する
のに適するＭＯＳトランジスタに関するものである。

（従来技術） ＭＯＳトランジスタにおいて、ソースとドレインの間に
流れる電流値を制御するには、フィールド酸化膜により
チャネル幅を制御することによって行なっている。

第６図にＭＯＳトランジスタを概略的に示す。

同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ｂ
線位置での断面図である。

２は拡散領域であり、上部をゲート電極１０が通ってい
る。拡散領域２の一方２Ｓはソース、２Ｄはドレインで
ある。Ｗはチャネル幅であるが、゛チャネル幅Ｗを決定
するのはフィールド酸化膜４である。

従来の製造方法によれば、素子分離用フィールドドープ
層６のためのイオン注入を行なった後。

フィールド酸化膜４を形成する。フィールド酸化膜４の
形成時の熱処理によってフィールドドープ層６が拡散す
る。さらに、フィールド酸化膜４にバーズビークとよば
れるフィールド酸化膜４の横方向への成長部分１２が形
成される。８はゲート酸化膜である。

フィールドドープＭ６の拡散と、バーズビーク１２の形
成により、チャネル幅の設計寸法をＷ。

とした場合に、実効チャネル幅Ｗはこれらの２つの要因
によって設計寸法Ｗｏよりも狭くなる。この狭くなる寸
法ａの値は、製造プロセスの条件により変動し、例えば
１〜３μｍ程度である。

このようにチャネル幅Ｗをフィールド酸化膜４によって
制御しようとした場合、設計チャネル幅Ｗｏと実効チャ
ネル幅Ｗの間の変動にばらつきがあるため、正確な制御
が困難である。

また、チャネル幅Ｗを複数種類にプログラムすることに
よって、ソースとドレインの間の電流量を複数種類にし
、これによって多値メモリを形成することが可能である
。しかしながら、従来はフィールド酸化膜４によってチ
ャネル幅Ｗを制御していたので、このチャネル幅制御の
工程は製造プロセス的には前工程にあたり、プログラム
可能な素子へ応用することは納期の点から問題がある。

また、他の従来方法はマスクずれに対する許容度が小さ
い点や、イオン注入量の制御が困難である点などがあり
、実現性が乏しい。

（目的） 本発明はソースとドレインの間の電流量を容易に制御す
ることができ、また、その電流量を制御するための工程
が従来のものに比べて後工程であるＭＯＳトランジスタ
を提供することを目的とするものである。

（植成） 本発明のＭＯＳトランジスタでは、チャネル領域の一部
に反転層の形成を妨げる不純物注入領域を形成し、ソー
スとドレインの間の電流量を制御した。

以下、実施例について具体的に説明する。

第１図にＮチャネル型ＭＯＳｌ−ランジスタを形成する
場合を例にして説明する。

同図（Ａ）に示されるように、Ｐ−基板２０に従来の方
法でフィールドドープ層６とフィールド酸化膜４を形成
し、ゲート酸化膜８を形成する。

次に同図（Ｂ）に示されるように、ゲート電極ＩＯを形
成し、基板２０にソース及びドレインを形成する。

次に同図（Ｃ）に示されるように、チャネル領域にボロ
ン（Ｂ）注入領域２２ａ〜２２ｃを形成する。ボロンの
イオン注入は例えば１６０　ＫｅＶでドーズ量５Ｘ１０
”／ａｍ３程度に行なう。

同図（Ｃ）において記号２で示されるのが拡散領域であ
り、２Ｓはソース、２Ｄはドレインである。

同図（Ｄ）は同図（Ｃ）のＣ−Ｄ線位置での断面図であ
る。ボロン注入が行なわれた領域２２ａ〜２２ｃではゲ
ート電極ｌＯの印加電圧を５ｖにしてもチャネル領域に
反転層が形成されず、この部分ではトランジスタ動作を
しない（ａの領域）。

一方、ボロン注入が行なわれなかった領域（ｂの領域）
では通常のトランジスタ動作をする。したがって、チャ
ネル領域のうち記号すで示される部分のみがトランジス
タと考えられるので、ｂの領域の幅を規定することによ
ってソース２Ｓとドレイン２Ｄの間に流れる電流量を制
御することができる。

次に同図（Ｅ）に示されるように、ゲート電極ＩＯの上
に絶縁膜２４を形成し、コンタクトホールを形成してゲ
ート電極１０に接続さ匙るアルミニウム配線２６を形成
する。

第２図〜第５図にはチャネル領域の反転層形成を妨げる
イオン注入領域の種々のパターンを示す。

第２図は、チャネル領域の反転層を妨げる領域の最も単
純なパターンを示すものであり、チャネル領域にかかる
領域２８にソース及びドレインの不純物と反対の導電形
の不純物をイオン注入により形成する。

第３図は、フィールドの境界部分に反転層の形成を妨げ
る領域３０．３２を形成した例を表わすものである。こ
のようにフィールドの境界部分に領域３０．３２を形成
すれば、チャネル幅は従来のようなフィールドドープ層
やバースビークの影響を受けないので、設計チャネル幅
Ｗｏに対する実効チャネル幅Ｗのずれを従来の１／３〜
１／１０に低減させることができる。

例えばアナログ回路のように、抵抗値や＠流供給量など
相対的な精度が必要な素子においては、第３図に示され
るように拡散領域２とフィールド酸化膜との境界部分に
反転層形成を妨げる領域３０，３２を形成することによ
って、チャネル幅の設計寸法からのずれが小さく、狭チ
ャネル効果の小さな、すなわち相対精度の高い素子を得
ることができる。

本発明はまた、多値メモリに適用することもできる。多
値メモリとは、記憶素子のセル電流（ソースとドレイン
の間の電流）を変化させ又は蓄積電荷量を変化させるよ
うにプログラムを施すことによって、１個の記憶素子あ
たりの情報量を増加させたものであり、実装密度を高く
する手法である。

プログラムを施すとは、イオン注入によって記憶素子の
セル電流等を複数種類のうちの１つの状態にすることで
ある。

第４図は多値メモリへの適用の一例を示すものである。

拡散層２に対して、フィールド酸化膜との境界部から反
転層の形成を妨げる領域３４，３６を形成する。この領
域３４．３６を拡散ＪｆＩ２の幅に対してｄずつ侵入さ
せることによって、チャネル幅Ｗを変えることができる
。領域３４．３６を拡散領域２に侵入させる幅ｄを変え
ることによって複数種類のチャネル幅Ｗを形成すること
ができ、これによって複数種類のセル電流量を制御する
ことができる。

多値メモリは例えば次のように実現する。

４値メモリを実現する場合、次の４状態を作る。

（１）チャネル全域にボロンイオンを注入した状態。

（２）チャネル領域に全くイオン注入を行なわない状態
。

（３）、（４）第４図（Ｂ）に示されるように、ボロン
イオン注入による反転層形成を妨げる領域３４．３５を
形成して、チャネル幅（又は長さ）をＷ＋とＷ：の２種
類にする。

第５図は本発明を多値メモリに適用した他の例を表わす
ものである。拡散領域２に対して、反転層の領域を妨げ
る領域３８−１〜３８−４をチャネル領域を横切るよう
に帯状に形成する。この帯状の領域３８−１〜３８−４
の幅を一定として、その数を変えることによってセル電
流量を複数種類に制御することができる。

（効果） 本発明によれば、チャネル領域の一部に反転層の形成を
妨げる不純物注入領域を形成し、ソースとドレインの間
の電流量を制御したので、ＭＯＳトランジスタを製造す
るプロセスの比較的後工程でトランジスタの特性（ソー
スとドレインの間の電流）を制御することができるよう
になる。その結果、このＭＯＳトランジスタをプログラ
マブル素子へ応用することができる。

また、本発明によれば、従来のようにフィールド酸化膜
によってチャネル幅を制御する方法に比べて狭チャネル
効果を低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）ないし同図（Ｅ）は本発明の一実施例を製
造工程とともに示す図、第２図、第３図。 第４図（Ａ）及び第５図はそれぞれ実施例における反転
層を妨げる領域のパターンを示す平面図、第４図（Ｂ）
は第４図（Ａ）のＥ−Ｆ線位置での拡大断面図、第６図
（Ａ）は従来のＭＯＳトランジスタを示す概略平面図、
同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ｂ線位置での断面図であ
る。 ２・・・・・・拡散領域、 ２Ｓ・・・・・・ソース、 ２Ｄ・・・・・・ドレイン。 １０・・・・・・ゲート電極、 ２２ａ〜２２ｃ、２８，３０，３２，３４゜３６．３８
−１〜３８−４ ・・・・・・反転層を妨げる領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャネル領域の一部に反転層の形成を妨げる不純
   物注入領域を形成し、ソースとドレインの間の電流量を
   制御したＭＯＳトランジスタ。
2. （２）前記不純物注入領域の大きさを複数種類とするこ
   とにより、ソースとドレインの間の電流量を複数種類に
   プログラムした特許請求の範囲第１項に記載のＭＯＳト
   ランジスタ。