JPH022134A - 絶縁ゲート型トランジスタ - Google Patents
絶縁ゲート型トランジスタInfo
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- JPH022134A JPH022134A JP14587888A JP14587888A JPH022134A JP H022134 A JPH022134 A JP H022134A JP 14587888 A JP14587888 A JP 14587888A JP 14587888 A JP14587888 A JP 14587888A JP H022134 A JPH022134 A JP H022134A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/4983—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET with a lateral structure, e.g. a Polysilicon gate with a lateral doping variation or with a lateral composition variation or characterised by the sidewalls being composed of conductive, resistive or dielectric material
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は絶縁ゲート型トランジスタ、特にゲート電極に
特徴的な構造を有する絶縁ゲート型トランジスタに関す
る。
特徴的な構造を有する絶縁ゲート型トランジスタに関す
る。
(従来の技術)
現在、絶縁ゲート屋電界効果トランジスタ(以下MIS
FETという)を用いた半導体デノ(イスの動作特性向
上の集積化のため、g子の微細化が進められているが、
従来の槽重をそのtま微細化すると素子内部に高電界領
域ができ、ホvトΦヤリ了が発生して信頼性の面で問題
が生じる。この問題に対処するため優こ、第4図1こ示
すようにMISFETのソース部(402)またはドレ
イン部(403)に低濃度領域(404)、(405)
を設けて4界を緩和し。
FETという)を用いた半導体デノ(イスの動作特性向
上の集積化のため、g子の微細化が進められているが、
従来の槽重をそのtま微細化すると素子内部に高電界領
域ができ、ホvトΦヤリ了が発生して信頼性の面で問題
が生じる。この問題に対処するため優こ、第4図1こ示
すようにMISFETのソース部(402)またはドレ
イン部(403)に低濃度領域(404)、(405)
を設けて4界を緩和し。
更にゲート成極(408)を高濃度不純物領域(403
)上部にまで形成し、高′1界の集中によるシリコン/
ゲート酸化模への捕獲が低濃度領域やチャネルのドレイ
ン瑞で発生しないようにするいわゆるL D D (L
ightly Doped Drain )構造のMI
SFET辱が提案されている。ここで* (406)
、(407)。
)上部にまで形成し、高′1界の集中によるシリコン/
ゲート酸化模への捕獲が低濃度領域やチャネルのドレイ
ン瑞で発生しないようにするいわゆるL D D (L
ightly Doped Drain )構造のMI
SFET辱が提案されている。ここで* (406)
、(407)。
(408) iまソース、ドレイン、ゲートの′電極
であり、 (409)はゲート杷縁模、 (410
)は絶縁保護膜である。しかし、このような構造のMI
SFETでは、低不純物濃度のn一部(404)、(4
05)があるためにt流駆勧能力が低下し、また前記n
部の上のゲート酸化[(409)にとラップされた′1
子によりh gmの低F、しきい直直圧、vth
の変効が生じることが知られている。これを回避するだ
めに第5図iこ示すようなn生部(402a ) 、
(403a)上にまでゲート電極(4o8a)を伸ばし
たLDD構造が提案されている( IEDM87 T
c1chnical DigestNo 、 3 、1
p、38.(1987) 、 R,Izawa、T、
Kure、S、Iij−ima、and T、Take
da)。この:簿:i’tのトランジスタによればOF
F状態の時も大きなドレイン成田がか力)りていると、
ドレイy領穢中の高飛度頃域のゲート端と重なりた部分
の表面において(@5図中の破線で囲りた部分)%高電
界が集中し、衝突イオン化やトンネリングによるfja
れ′1這流が発生して信頼性の面で問題となる。
であり、 (409)はゲート杷縁模、 (410
)は絶縁保護膜である。しかし、このような構造のMI
SFETでは、低不純物濃度のn一部(404)、(4
05)があるためにt流駆勧能力が低下し、また前記n
部の上のゲート酸化[(409)にとラップされた′1
子によりh gmの低F、しきい直直圧、vth
の変効が生じることが知られている。これを回避するだ
めに第5図iこ示すようなn生部(402a ) 、
(403a)上にまでゲート電極(4o8a)を伸ばし
たLDD構造が提案されている( IEDM87 T
c1chnical DigestNo 、 3 、1
p、38.(1987) 、 R,Izawa、T、
Kure、S、Iij−ima、and T、Take
da)。この:簿:i’tのトランジスタによればOF
F状態の時も大きなドレイン成田がか力)りていると、
ドレイy領穢中の高飛度頃域のゲート端と重なりた部分
の表面において(@5図中の破線で囲りた部分)%高電
界が集中し、衝突イオン化やトンネリングによるfja
れ′1這流が発生して信頼性の面で問題となる。
(発明が解決しようとする課題)
以上述べたように、上記LDD MISFETにおい
てはOFF時に漏れ、を流が生じる恐れがあり。
てはOFF時に漏れ、を流が生じる恐れがあり。
デバイス動作の面で問題がありた。本発明では。
濁れ電流の原因となる高1界を緩和することにより、漏
れfIL流の問題がなく信頼性の高いMIS型トランジ
スタの構造を提供することを目的とする。
れfIL流の問題がなく信頼性の高いMIS型トランジ
スタの構造を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために本発明は、ソースまたはドレ
イン領域内の高#に度不純物領域の上部に高電界集中を
緩和するような仕事関数を持つ導電物質でゲート電極を
形成する。つまり、チャネル領域上部のゲート電極材料
、あるいは、高濃度不純物領域よりも、n型トランジス
タの場合、仕事関数のより大きな導電物質%p型トラン
ジスタの場合、仕事関数のより小さな導電物質を高濃度
不純物領域のJ:部ゲートとして用いる。
イン領域内の高#に度不純物領域の上部に高電界集中を
緩和するような仕事関数を持つ導電物質でゲート電極を
形成する。つまり、チャネル領域上部のゲート電極材料
、あるいは、高濃度不純物領域よりも、n型トランジス
タの場合、仕事関数のより大きな導電物質%p型トラン
ジスタの場合、仕事関数のより小さな導電物質を高濃度
不純物領域のJ:部ゲートとして用いる。
また、高94度不純物領域を形成する際のチャネル4域
上部のゲート1凱側壁に、上記条件を満たす仕事関数を
待つ導、攬:勿質を用いるか、あるいは−回の1ltl
l 葉残しで高濃度不純物領域の上部昏こ充分をこゲー
)4fflが形成されない鳴合には、更に上記条件を満
たす仕事関数を持つ導電物質でゲート成極に圃壁残しを
繰り返すこと(こより本発明の絶縁ゲートm′4界効果
トランジスタの構造を実現する。
上部のゲート1凱側壁に、上記条件を満たす仕事関数を
待つ導、攬:勿質を用いるか、あるいは−回の1ltl
l 葉残しで高濃度不純物領域の上部昏こ充分をこゲー
)4fflが形成されない鳴合には、更に上記条件を満
たす仕事関数を持つ導電物質でゲート成極に圃壁残しを
繰り返すこと(こより本発明の絶縁ゲートm′4界効果
トランジスタの構造を実現する。
(作用)
′$発明昏こよれば、従来のLDD MOSFETで
は高α界が果申したドレイン領域中の高濃度領域のゲー
ト端近くの表面において生じた大きなエネルギーバンド
の曲がり、つまり、高電界が緩和されて、衝突イオン化
やトンネリングによる漏れ電流を防ぐことが出来る。
は高α界が果申したドレイン領域中の高濃度領域のゲー
ト端近くの表面において生じた大きなエネルギーバンド
の曲がり、つまり、高電界が緩和されて、衝突イオン化
やトンネリングによる漏れ電流を防ぐことが出来る。
(実施例)
第1図は本発明によ、る一実施例を示すn形LDDMO
8FETのチャネル長方向の断面図である。また1図中
A −A’で示される線で切りたときのチャネル幅方向
の電子fこ対するエネルギーバンド図を膏2図に示す、
@1図に3いて、第4図と同一の部分は同一の符号を付
して示し、詳泊口な説明は省略する。
8FETのチャネル長方向の断面図である。また1図中
A −A’で示される線で切りたときのチャネル幅方向
の電子fこ対するエネルギーバンド図を膏2図に示す、
@1図に3いて、第4図と同一の部分は同一の符号を付
して示し、詳泊口な説明は省略する。
本実施例のように、n形LDD MOSFETにおい
ては、n形の高濃度不純物領域(103)上部のゲー)
[極部(112) lこチャネル領域上部のゲート
電極材料(108人あるいは、高濃度不純物領域(10
3)よりも仕事関数yj m (201)の大きな物質
。
ては、n形の高濃度不純物領域(103)上部のゲー)
[極部(112) lこチャネル領域上部のゲート
電極材料(108人あるいは、高濃度不純物領域(10
3)よりも仕事関数yj m (201)の大きな物質
。
例えば、高濃度n形poly−81+鋼(Cu)、銀(
Ag)金(AuLタングステンIW、レニウム(Re)
、鉄(Fe ) 。
Ag)金(AuLタングステンIW、レニウム(Re)
、鉄(Fe ) 。
コバルト(coL 二vケル(Ni ) 、オスニウム
(Us ) 。
(Us ) 。
イリジウム(Ir)、白金(i−’t)などを用いるこ
と1こより、 (112)が無い場合のフェルミレベ
ルE?を、 (112)がある場合のフェルミレベル
EFまで下げ、エネルギーバンドの曲がりを伝導帯に8
いてEc’からEc、唾′鑞子帯に3いてE v Iか
゛らEvのように、緩や力)にすることにより高′庖界
を緩和する。
と1こより、 (112)が無い場合のフェルミレベ
ルE?を、 (112)がある場合のフェルミレベル
EFまで下げ、エネルギーバンドの曲がりを伝導帯に8
いてEc’からEc、唾′鑞子帯に3いてE v Iか
゛らEvのように、緩や力)にすることにより高′庖界
を緩和する。
第3図fat〜(1)ζこ、第1図の本発明すこよる一
実施例であるn形LDDMO8FETの製造方法をチャ
ネル稜方向ftl?+m図により示す。まず通常のnチ
ャネルMO8FET・波造技術普こよりp−底板(30
1)上(こ素子分離用フィールド酸化@(302人ゲー
ト酸化を臭(303人を形成し、KfJ記ゲート酸化模
(303)上にゲートシ極(304)を作る(第3図楓
))。
実施例であるn形LDDMO8FETの製造方法をチャ
ネル稜方向ftl?+m図により示す。まず通常のnチ
ャネルMO8FET・波造技術普こよりp−底板(30
1)上(こ素子分離用フィールド酸化@(302人ゲー
ト酸化を臭(303人を形成し、KfJ記ゲート酸化模
(303)上にゲートシ極(304)を作る(第3図楓
))。
次いで、リン(P)をイオン注入しC% n−領域(3
05a)、(305b)を形成しく第3図(b))、熱
拡散してドレイ7 iM域(305a)、(305b)
とする(@3図(C))。
05a)、(305b)を形成しく第3図(b))、熱
拡散してドレイ7 iM域(305a)、(305b)
とする(@3図(C))。
次いで、 poly−8i (306)を堆積しく第
3図(dl ) −前記ゲートを甑(304)の側壁に
反応性イオンエVチング技術(RIE)による側壁残し
技術で、酌記pO1y−8t(30G)を(306a)
、 (306b)ように残す(第3図(e))。
3図(dl ) −前記ゲートを甑(304)の側壁に
反応性イオンエVチング技術(RIE)による側壁残し
技術で、酌記pO1y−8t(30G)を(306a)
、 (306b)ように残す(第3図(e))。
次いで、ゲート’ta b (304)、(306a)
、(306b)をマスクとして、ヒ素(A8)をイオン
注入して、高不純物領域(307a)、(30?b)を
形成する(63図(fl ) −次いで、全面(こ(3
04)、(307a)、(307b)よりも仕事関数の
大きな物質であるタングステン嘆(309)を堆積しく
第3図は))、ゲートを構成する物′瓜を同五位にrる
ために熱処理によりI)OIy−8iゲート′戒JIi
、部我・元にタングステンシリサイド(310,)を形
成する(第3(9αhl )。
、(306b)をマスクとして、ヒ素(A8)をイオン
注入して、高不純物領域(307a)、(30?b)を
形成する(63図(fl ) −次いで、全面(こ(3
04)、(307a)、(307b)よりも仕事関数の
大きな物質であるタングステン嘆(309)を堆積しく
第3図は))、ゲートを構成する物′瓜を同五位にrる
ために熱処理によりI)OIy−8iゲート′戒JIi
、部我・元にタングステンシリサイド(310,)を形
成する(第3(9αhl )。
次いで、再びfl、1Efcよる側囃残し技術C1前を
己タングステy 膜(309)・3309a)−(30
9b)のよう(こ残す(@3図(i)〕。
己タングステy 膜(309)・3309a)−(30
9b)のよう(こ残す(@3図(i)〕。
その後、全面に絶縁;莫を堆積し、この絶縁膜にソース
拳ドレイン゛:a haとJ&硫rる7/タクトホール
を開けて、ソース及びヒフ1フ部1(’4 (メを形成
することにより、第1図にボした構造のトランジスタが
構成する。
拳ドレイン゛:a haとJ&硫rる7/タクトホール
を開けて、ソース及びヒフ1フ部1(’4 (メを形成
することにより、第1図にボした構造のトランジスタが
構成する。
以上述べたように本発明によれば、高濃度不純吻頃戟の
ゲート端側、茂園部における高“1界を緩和できるので
、この高電界4域で発生するトラyジスタOF’F時の
1れ′1流を防げるので、トランジスタの信頼性が向上
する。
ゲート端側、茂園部における高“1界を緩和できるので
、この高電界4域で発生するトラyジスタOF’F時の
1れ′1流を防げるので、トランジスタの信頼性が向上
する。
なj、(、、$:実施例ではトランジスタのチャネル部
が水平なものについて述べたが2本発明の構凛はこれに
限定されるものではなく、列えばトレ/f迎11魔に形
成された縦型トランジスタなど、高a度不gR物;屓域
上部に絶諌ゲートを持つ1造のデバイス(こおいても同
様な効果が得られる。
が水平なものについて述べたが2本発明の構凛はこれに
限定されるものではなく、列えばトレ/f迎11魔に形
成された縦型トランジスタなど、高a度不gR物;屓域
上部に絶諌ゲートを持つ1造のデバイス(こおいても同
様な効果が得られる。
また1本実施列ではソース、ドレイン部をn−+−。
n−の二重の拡散1−で形成したが、n一部が無い4遣
についても同様な効果が得られる。
についても同様な効果が得られる。
氾1図は1本滝明(こよるー゛屋施例のn形LDDMO
3F’ET のチャネル長方向の断面図、第2図は。 、■1図中のA −A’ で示される線で切ったと龜の
チャネル、鴫方向の電子に対するエネルギーバンド図、
・麻3図は、■1図に示した本発明による一実施例の製
造行程を示す@面図、第4図は、従来のLDD溝311
M08FETのチャネル長方向の断面図。 第5図は、従来の改良型LDD構造M OS F E
Tのチャネル長方向の断面図である。 101.301,401・・・p形半導体基板、102
゜103.307a、307b、402,403・・・
高濃度n形頃域、105,305a、305b、404
,405−低濃度n@域、106,406・・・ソース
!L 107,407・・・ドレイン電極、108,
109,110,111,112゜304.306a、
306b、309a、309b、310゜408・・・
ゲート′4極、 114,410・・・絶壕保護戻。 113.303,409・・・ゲート絶縁膜、302・
・・フィールド酸化膜、201・・・仕事関数。 代理人 弁理士 則 近 訂 右 同 松山光之 第 ■ 図
3F’ET のチャネル長方向の断面図、第2図は。 、■1図中のA −A’ で示される線で切ったと龜の
チャネル、鴫方向の電子に対するエネルギーバンド図、
・麻3図は、■1図に示した本発明による一実施例の製
造行程を示す@面図、第4図は、従来のLDD溝311
M08FETのチャネル長方向の断面図。 第5図は、従来の改良型LDD構造M OS F E
Tのチャネル長方向の断面図である。 101.301,401・・・p形半導体基板、102
゜103.307a、307b、402,403・・・
高濃度n形頃域、105,305a、305b、404
,405−低濃度n@域、106,406・・・ソース
!L 107,407・・・ドレイン電極、108,
109,110,111,112゜304.306a、
306b、309a、309b、310゜408・・・
ゲート′4極、 114,410・・・絶壕保護戻。 113.303,409・・・ゲート絶縁膜、302・
・・フィールド酸化膜、201・・・仕事関数。 代理人 弁理士 則 近 訂 右 同 松山光之 第 ■ 図
Claims (3)
- (1)第一伝導型を有する半導体基板の一主面上に第二
伝導型の第一及び第二領域が互いに所要の間隔を保持し
て形成され、前記第一及び第二領域間のチャネルを形成
するべき前記半導体基板の部分上に形成されたゲート絶
縁膜と、このゲート絶縁膜上にゲート電極が形成された
絶縁ゲート型トランジスタにおいて、前記第一または第
二領域を高濃度不純物領域で形成し、ゲート電極が第一
または第二領域の上部に達するように形成され、前記第
二伝導型上部のゲート電極材料の少なくとも基板側に面
した物質がチャネル領域上部のゲート電極材料、あるい
は高濃度不純物領域よりも、電子伝導型トランジスタの
場合、仕事関数のより大きな導電物質であり、正孔伝導
型トランジスタの場合、仕事関数のより小さな導電物質
であることを特徴とする絶縁ゲート型トランジスタ。 - (2)第一または第二領域に重なるように、第一または
第二領域よりも低不純物領域である第二導電量の第三ま
たは第四領域を有することを特徴とする請求項1記載の
絶縁ゲート型トランジスタ。 - (3)高濃度不純物領域上部にまで及ぶゲート電極を形
成するために、従来のゲート電極側壁において、チャネ
ル領域上部のゲート電極、または高濃度不純物領域の物
質とは仕事関数の異なった導電物質が形成されたもので
あることを特徴とする請求項1記載の絶縁ゲート型トラ
ンジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14587888A JPH022134A (ja) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | 絶縁ゲート型トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14587888A JPH022134A (ja) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | 絶縁ゲート型トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH022134A true JPH022134A (ja) | 1990-01-08 |
Family
ID=15395139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14587888A Pending JPH022134A (ja) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | 絶縁ゲート型トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH022134A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04225529A (ja) * | 1990-04-06 | 1992-08-14 | Applied Materials Inc | 微量の不純物を添加したドレイン(ldd)を有する集積回路構造体を製作する改良された方法 |
US5371391A (en) * | 1991-12-20 | 1994-12-06 | Nippon Steel Corporation | MOS semiconductor device and method of fabricating the same |
US6303494B1 (en) | 1998-12-24 | 2001-10-16 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method of forming gate electrode in semiconductor device |
US6693333B1 (en) | 2001-05-01 | 2004-02-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Semiconductor-on-insulator circuit with multiple work functions |
-
1988
- 1988-06-15 JP JP14587888A patent/JPH022134A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04225529A (ja) * | 1990-04-06 | 1992-08-14 | Applied Materials Inc | 微量の不純物を添加したドレイン(ldd)を有する集積回路構造体を製作する改良された方法 |
US5371391A (en) * | 1991-12-20 | 1994-12-06 | Nippon Steel Corporation | MOS semiconductor device and method of fabricating the same |
US6303494B1 (en) | 1998-12-24 | 2001-10-16 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method of forming gate electrode in semiconductor device |
US6693333B1 (en) | 2001-05-01 | 2004-02-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Semiconductor-on-insulator circuit with multiple work functions |
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