JPH03155662A - Mos電界効果トランジスタ - Google Patents
Mos電界効果トランジスタInfo
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- JPH03155662A JPH03155662A JP2216806A JP21680690A JPH03155662A JP H03155662 A JPH03155662 A JP H03155662A JP 2216806 A JP2216806 A JP 2216806A JP 21680690 A JP21680690 A JP 21680690A JP H03155662 A JPH03155662 A JP H03155662A
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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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7833—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
- H01L29/7836—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with a significant overlap between the lightly doped extension and the gate electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
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- H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
- H01L27/092—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
- H01L27/0922—Combination of complementary transistors having a different structure, e.g. stacked CMOS, high-voltage and low-voltage CMOS
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はゲート電極の両側面にサイドウオールスペーサ
を持つMOS電界効果トランジスタに関し、特にライト
リ−・ドープト・ドレイン(Llghtly Dope
d Drain 1以下ではLDDと称する)構造を有
するこの種電界効果トランジスタ(以下ではLDDトラ
ンジスタと称する)に関する。
を持つMOS電界効果トランジスタに関し、特にライト
リ−・ドープト・ドレイン(Llghtly Dope
d Drain 1以下ではLDDと称する)構造を有
するこの種電界効果トランジスタ(以下ではLDDトラ
ンジスタと称する)に関する。
従来のLD・Dトランジスタは、絶縁物からなるサイド
ウオールスペーサの下の半導体基板表面に低濃度のソー
ス拳ドレイン層を有し、その両(1111に高濃度のソ
ース・ドレイン層を設けている。高濃度ソース・ドレイ
ン層の表面はサイドウオールスペーサの外側にあり、ソ
ース・ドレイン電極が接続されている。低濃度ドレイン
層をサイドウオールスペーサの下に設ける理由は、ホッ
トキャリアの悪影響を防止するためである。もしも低濃
度ドレイン層か設けられていないと、ゲート電極直下の
ドレイン近傍に電界集中が起ってホットキャリアを発生
させ、そのホットキャリアがゲート絶縁膜に注入されて
トランジスタのスレッショルド電圧を変動させる。低濃
度ドレイン層を設けると、電界のピークがサイドウオー
ルスペーサの下に移り、ホットキャリアのゲート絶[1
への注入が抑制され、LDDトランジスタのスレッショ
ルド電圧の変動が防止できる。
ウオールスペーサの下の半導体基板表面に低濃度のソー
ス拳ドレイン層を有し、その両(1111に高濃度のソ
ース・ドレイン層を設けている。高濃度ソース・ドレイ
ン層の表面はサイドウオールスペーサの外側にあり、ソ
ース・ドレイン電極が接続されている。低濃度ドレイン
層をサイドウオールスペーサの下に設ける理由は、ホッ
トキャリアの悪影響を防止するためである。もしも低濃
度ドレイン層か設けられていないと、ゲート電極直下の
ドレイン近傍に電界集中が起ってホットキャリアを発生
させ、そのホットキャリアがゲート絶縁膜に注入されて
トランジスタのスレッショルド電圧を変動させる。低濃
度ドレイン層を設けると、電界のピークがサイドウオー
ルスペーサの下に移り、ホットキャリアのゲート絶[1
への注入が抑制され、LDDトランジスタのスレッショ
ルド電圧の変動が防止できる。
しかしながら、電界のピークがサイドウオールスペーサ
の下に存在するLDDトランジスタにおいては、ホット
キャリアがサイドウオールスペーサに注入されることに
なり、その結果、トランジスタのトランスコンダクタン
ス(gl)の時間経過にともなう劣化が除徐にではなく
初期に急激に起るという不都合な現象が生ずる。これを
防ぐために低濃度ドレイン層の不純物濃度をやや高くし
て電界のピークをゲート電極直下の方へ動かそうとする
と、先に述べたスレッショルド電圧の変動が生じてしま
う。
の下に存在するLDDトランジスタにおいては、ホット
キャリアがサイドウオールスペーサに注入されることに
なり、その結果、トランジスタのトランスコンダクタン
ス(gl)の時間経過にともなう劣化が除徐にではなく
初期に急激に起るという不都合な現象が生ずる。これを
防ぐために低濃度ドレイン層の不純物濃度をやや高くし
て電界のピークをゲート電極直下の方へ動かそうとする
と、先に述べたスレッショルド電圧の変動が生じてしま
う。
なお、PチャンネルMOS)ランジスタにおいては電界
集中によるホットキャリアの影響はNチャンネルMOS
トランジスタよりも小さいので、従来のC−MOS集積
回路ではNチャンネルMOSトランジスタだけをL D
D tJ造とし、PチャンネルMOS)ランジスタは
LDD構造を採用していなかった。PチャンネルMOS
)ランジスタをもLDD構造にする方が信頼性を向上さ
せるのに宵利であるが、従来のC−MOS集積回路では
フォトリソグラフィー工程を追加しなければならないの
で、採用が困難であった。
集中によるホットキャリアの影響はNチャンネルMOS
トランジスタよりも小さいので、従来のC−MOS集積
回路ではNチャンネルMOSトランジスタだけをL D
D tJ造とし、PチャンネルMOS)ランジスタは
LDD構造を採用していなかった。PチャンネルMOS
)ランジスタをもLDD構造にする方が信頼性を向上さ
せるのに宵利であるが、従来のC−MOS集積回路では
フォトリソグラフィー工程を追加しなければならないの
で、採用が困難であった。
従って本発明の目的は、ホットキャリアの悪影響を抑制
することのできるLDDI−ランジスタの構造を提供す
ることにある。
することのできるLDDI−ランジスタの構造を提供す
ることにある。
本発明の他の目的は、PチャンネルMOS)ランジスタ
をもLDD )ランジスタ構造としやすいC−MOS半
導体集積回路の構造を提供することにある。
をもLDD )ランジスタ構造としやすいC−MOS半
導体集積回路の構造を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、LDD構造のPチャンネルM
OSトランジスタとホットキャリアのサイドウオールス
ペーサへの注入を抑制しうるLDD構造のNチャンネル
MOS)ランジスタとを有するC−MOS半導体集積回
路を提供することにある。
OSトランジスタとホットキャリアのサイドウオールス
ペーサへの注入を抑制しうるLDD構造のNチャンネル
MOS)ランジスタとを有するC−MOS半導体集積回
路を提供することにある。
本発明のLDD トランジスタは、低濃度ドレイン層の
表面部分のうちチャンネル側、すなわちゲート電極側、
の端部を除く部分にドレイン層とは反対導電型の不純物
領域を設けたことを特徴とする。換言すれば、サイドウ
オールスペーサ直下の半導体基板表面にド1/イン層と
は反対導電型の不純物領域を形成し、この反対導電型不
純物領域の側面、特にゲート電極側の側面、と底面とを
とり囲むように低濃度ドレイン層を設け、サイドウオー
ルスペーサの外側に概略一致して反対導電型不純物領域
に接しかつ低濃度ドレイン層に接続するように高濃度ド
レイン層を形成したことを本発明は特徴とする。
表面部分のうちチャンネル側、すなわちゲート電極側、
の端部を除く部分にドレイン層とは反対導電型の不純物
領域を設けたことを特徴とする。換言すれば、サイドウ
オールスペーサ直下の半導体基板表面にド1/イン層と
は反対導電型の不純物領域を形成し、この反対導電型不
純物領域の側面、特にゲート電極側の側面、と底面とを
とり囲むように低濃度ドレイン層を設け、サイドウオー
ルスペーサの外側に概略一致して反対導電型不純物領域
に接しかつ低濃度ドレイン層に接続するように高濃度ド
レイン層を形成したことを本発明は特徴とする。
本発明の構造によれば、反対導電型不純物領域の存在に
よって低濃度ドレイン層が半導体基板の表面から離れて
深い所に位置するため、電界のピークが表面から深い所
に存在するようになり、ホットキャリアのサイドウオー
ルスペーサへの注入が抑制される。その結果、LDD特
有の劣化が起らなくなる。
よって低濃度ドレイン層が半導体基板の表面から離れて
深い所に位置するため、電界のピークが表面から深い所
に存在するようになり、ホットキャリアのサイドウオー
ルスペーサへの注入が抑制される。その結果、LDD特
有の劣化が起らなくなる。
電界集中は主としてドレイン層側に生じるのでソース層
には低濃度層や本発明による反対導電型不純物領域は設
けなくてもよい。しかしながら、ソース層にこれらを設
けないと製造プロセス上フォトリソグラフィー工程が増
える。従ってソース層にこれらを設けることによってフ
ォトリソグラフィー工程の増加を防ぐのも好ましい。本
発明はNチャンネルMOS)ランジスタにもPチャンネ
ルMOSトランジスタにも適用できるが、C−Mo5集
積回路において問題がより深刻なNチャンネルMOS)
ランジスタの方に本発明を適用するのが好ましい。その
場合には、PチャンネルMOSトランジスタをLDD構
造とすることをフォトリソグラフィー工程の増加なしに
達成できるという利点がある。
には低濃度層や本発明による反対導電型不純物領域は設
けなくてもよい。しかしながら、ソース層にこれらを設
けないと製造プロセス上フォトリソグラフィー工程が増
える。従ってソース層にこれらを設けることによってフ
ォトリソグラフィー工程の増加を防ぐのも好ましい。本
発明はNチャンネルMOS)ランジスタにもPチャンネ
ルMOSトランジスタにも適用できるが、C−Mo5集
積回路において問題がより深刻なNチャンネルMOS)
ランジスタの方に本発明を適用するのが好ましい。その
場合には、PチャンネルMOSトランジスタをLDD構
造とすることをフォトリソグラフィー工程の増加なしに
達成できるという利点がある。
本発明の他の態様によれば、半導体基板のP型の部分に
形成されたNチャンネルMOS)ランジスタと半導体基
板のN型の部分に形成されたPチャンネルMOSトラン
ジスタとを含むC−MO3半導体集積回路が提供される
。NチャンネルMOSトランジスタは、半導体基板のP
型部分に間隔を置いて形成されたN型のソース層および
ドレイン層と、これらN型のソース層およびドレイン層
の内側にそれぞれ接続し半導体基板のP型部分表面のチ
ャンネル領域を介して向き合いN型のソース層およびド
レイン層よりも浅くかつ不純物濃度が薄く形成されたN
−型のソース層およびドレイン層と、これらN−型のソ
ース層およびドレイン層の表面の一部にチャンネル領域
とは離間するようにそれぞれ形成されたP−型の領域と
、半導体基板のP型部分表面のチャンネル領域上にゲー
ト絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、このゲート
電極の両側の側壁に接しP−型の領域の上方に形成され
た絶縁物のサイドウオールスペーサとを有し、Pチャン
ネルMOS)ランジスタは、半導体基板のN型部分に間
隔を置いて形成されたP型のソース層およびドレイン層
と、これらP型のソース層およびドレイン層の内側にそ
れぞれ接続し半導体基板のN動部分表面のチャンネル領
域を介して向き合いP型のソース層およびドレイン層よ
りも浅くかつ不純物濃度が薄く形成されたP−型のソー
ス層およびドレイン層と、半導体基板のN型部分表面の
チャンネル領域上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲ
ート電極と、このゲート電極の両側の側壁に接しP−型
のソース層およびドレイン層上方に形成された絶縁物の
サイドウオールスペーサとを有する。
形成されたNチャンネルMOS)ランジスタと半導体基
板のN型の部分に形成されたPチャンネルMOSトラン
ジスタとを含むC−MO3半導体集積回路が提供される
。NチャンネルMOSトランジスタは、半導体基板のP
型部分に間隔を置いて形成されたN型のソース層および
ドレイン層と、これらN型のソース層およびドレイン層
の内側にそれぞれ接続し半導体基板のP型部分表面のチ
ャンネル領域を介して向き合いN型のソース層およびド
レイン層よりも浅くかつ不純物濃度が薄く形成されたN
−型のソース層およびドレイン層と、これらN−型のソ
ース層およびドレイン層の表面の一部にチャンネル領域
とは離間するようにそれぞれ形成されたP−型の領域と
、半導体基板のP型部分表面のチャンネル領域上にゲー
ト絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、このゲート
電極の両側の側壁に接しP−型の領域の上方に形成され
た絶縁物のサイドウオールスペーサとを有し、Pチャン
ネルMOS)ランジスタは、半導体基板のN型部分に間
隔を置いて形成されたP型のソース層およびドレイン層
と、これらP型のソース層およびドレイン層の内側にそ
れぞれ接続し半導体基板のN動部分表面のチャンネル領
域を介して向き合いP型のソース層およびドレイン層よ
りも浅くかつ不純物濃度が薄く形成されたP−型のソー
ス層およびドレイン層と、半導体基板のN型部分表面の
チャンネル領域上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲ
ート電極と、このゲート電極の両側の側壁に接しP−型
のソース層およびドレイン層上方に形成された絶縁物の
サイドウオールスペーサとを有する。
本発明の更に他の態様によれば、C−MOS半導体集積
回路に用いるのに適したNチャンネルMOSトランジス
タの製造方法が提供される。この製造方法は、ゲート電
極を形成する工程と、ゲート電極に自己整合して第一の
N型不純物を半導体基板のP型部分の表面に導入する工
程と、引続きP型不純物を第一のN型不純物を導入した
のと同じ部分からP型部分に達しないように導入する工
程と、ゲート電極の両側壁部にサイドウオールスペーサ
を形成する工程と、サイドウオールスペーサに対して自
己整合して第二のN型不純物を第一のN型不純物を導入
した部分の一部に導入する工程とを含む。
回路に用いるのに適したNチャンネルMOSトランジス
タの製造方法が提供される。この製造方法は、ゲート電
極を形成する工程と、ゲート電極に自己整合して第一の
N型不純物を半導体基板のP型部分の表面に導入する工
程と、引続きP型不純物を第一のN型不純物を導入した
のと同じ部分からP型部分に達しないように導入する工
程と、ゲート電極の両側壁部にサイドウオールスペーサ
を形成する工程と、サイドウオールスペーサに対して自
己整合して第二のN型不純物を第一のN型不純物を導入
した部分の一部に導入する工程とを含む。
次に本発明をその実施例について図面を用いて説明する
。
。
第1図GおよびHを参照すると、本発明の第一の実施例
によるC−MOS半導体積回路は素子分離絶縁層2でと
り囲まれたP型半導体基板1の矩形の表面領域(活性領
域)に形成されたNチャンネルMOSトランジスタNM
OSTと、P型半導体基板1内に設けられたNウェル1
1の素子分離絶縁層2でとり囲まれた矩形の表面領域(
活性領域)に形成されたPチャンネルMOS)ランジス
タPMOSTとを含んでいる。他の素子は説明を簡素に
するため図示を省略している。
によるC−MOS半導体積回路は素子分離絶縁層2でと
り囲まれたP型半導体基板1の矩形の表面領域(活性領
域)に形成されたNチャンネルMOSトランジスタNM
OSTと、P型半導体基板1内に設けられたNウェル1
1の素子分離絶縁層2でとり囲まれた矩形の表面領域(
活性領域)に形成されたPチャンネルMOS)ランジス
タPMOSTとを含んでいる。他の素子は説明を簡素に
するため図示を省略している。
NチャンネルMOS)ランジスタNMOSTはP型半導
体基板1の活性領域の両端に間隔を置いて形成された高
濃度N型ドレイン層5−2および高濃度N型ソース層6
−2と、これらの層5−2および6−2の内側にそれぞ
れ接続し半導体基板1の活性領域内のチャンネル領域9
を介して向き合い高濃度N型のドレイン層5−2および
ソース層6−2よりも浅くかつ不純物濃度が薄(形成さ
れたN−型のドレイン層5−1およびソース層6−1と
、これらN−型ドレイン層・ソース層5−1・6−1の
表面の一部にチャンネル領域9とは離間するようにそれ
ぞれ形成されたP−型の領域7−1および8−1とを有
している。チャンネル領域9上にはゲート絶縁膜12を
介してゲート電極3が設けられ、このゲート電極3の両
側の側壁に接しかつP−型の領域7−1および8−1の
上方にそれぞれ絶縁物のサイドウオールスペーサ4が形
成されている。一方PチャンネルMOS)ランジスタP
MOSTは、Nウェル11の活性領域の両端に形成され
た高濃度P型ドレイン層15−2および高濃度N型ソー
ス層1B−2と、これらの層15−2および16−2の
内側にそれぞれ接続しNウェル11の活性領域のチャン
ネル領域19を介して向き合っているP−型のドレイン
層15−1およびソースE1B−1とを有している。
体基板1の活性領域の両端に間隔を置いて形成された高
濃度N型ドレイン層5−2および高濃度N型ソース層6
−2と、これらの層5−2および6−2の内側にそれぞ
れ接続し半導体基板1の活性領域内のチャンネル領域9
を介して向き合い高濃度N型のドレイン層5−2および
ソース層6−2よりも浅くかつ不純物濃度が薄(形成さ
れたN−型のドレイン層5−1およびソース層6−1と
、これらN−型ドレイン層・ソース層5−1・6−1の
表面の一部にチャンネル領域9とは離間するようにそれ
ぞれ形成されたP−型の領域7−1および8−1とを有
している。チャンネル領域9上にはゲート絶縁膜12を
介してゲート電極3が設けられ、このゲート電極3の両
側の側壁に接しかつP−型の領域7−1および8−1の
上方にそれぞれ絶縁物のサイドウオールスペーサ4が形
成されている。一方PチャンネルMOS)ランジスタP
MOSTは、Nウェル11の活性領域の両端に形成され
た高濃度P型ドレイン層15−2および高濃度N型ソー
ス層1B−2と、これらの層15−2および16−2の
内側にそれぞれ接続しNウェル11の活性領域のチャン
ネル領域19を介して向き合っているP−型のドレイン
層15−1およびソースE1B−1とを有している。
これらの層15−1および16−1は高濃度P型ドレイ
ンJ1115−2およびソースE18−2よりも浅くか
つ不純物濃度が薄い。チャンネル領域19の上にゲート
絶縁膜12を介してゲート電極13が設けられ、ゲート
電極13の両側壁に接してP−型のドレインff15−
1およびソース層16−1の上方に絶縁物のサイドウオ
ールスペーサ14が形成されている。
ンJ1115−2およびソースE18−2よりも浅くか
つ不純物濃度が薄い。チャンネル領域19の上にゲート
絶縁膜12を介してゲート電極13が設けられ、ゲート
電極13の両側壁に接してP−型のドレインff15−
1およびソース層16−1の上方に絶縁物のサイドウオ
ールスペーサ14が形成されている。
NチャンネルMOSトランジスタのKtm度ソース層θ
−2には接地配線42が接続され、PチャンネルMOS
トランジスタの高濃度ソース層1θ−2には電源配線4
4が接続されている。両トランジスタの高濃度ドレイン
層5−2および15−2には出力線43が共通に接続さ
れている。両トランジスタのゲート電極3および13は
図示しない場所で入力線に共通に接続されている。こう
して両トランジスタはC−MOSインバータ回路を構成
している。
−2には接地配線42が接続され、PチャンネルMOS
トランジスタの高濃度ソース層1θ−2には電源配線4
4が接続されている。両トランジスタの高濃度ドレイン
層5−2および15−2には出力線43が共通に接続さ
れている。両トランジスタのゲート電極3および13は
図示しない場所で入力線に共通に接続されている。こう
して両トランジスタはC−MOSインバータ回路を構成
している。
第1図A −Hを参照して、第一の実施例のC−MOS
半導体積回路の製造工程を説明する。
半導体積回路の製造工程を説明する。
第1図Aを参照すると、ボロンをlX1018cm−0
の濃度で含むP型シリコン基板lに公知の方法でNウェ
ル11を形成する。Nウェル11はリンをlX1017
cm−’の濃度で含み深さは4μcmである。シリコン
パ板1の表面には活性領域を除き二酸化シリコンの素子
分離絶縁層2が4,000人の厚さで形成されている。
の濃度で含むP型シリコン基板lに公知の方法でNウェ
ル11を形成する。Nウェル11はリンをlX1017
cm−’の濃度で含み深さは4μcmである。シリコン
パ板1の表面には活性領域を除き二酸化シリコンの素子
分離絶縁層2が4,000人の厚さで形成されている。
活性領域の表面には二酸化シリコンのゲート絶縁膜12
が200人の厚さで形成されている。活性領域の中央部
のケート絶縁膜12上にはノンドープのポリシリコン層
3および13が設けられている。このポリシリコン層3
および13はゲート電極となるものであり、厚さは3,
000人、幅すなわちチャンネル長は0.8μcmであ
る。 次に第1図Bに示すように、PチャンネルMOS
)ランジスタとなる部分の活性領域をフォトレジスト2
1で覆い、NチャンネルMOSトランジスタとなる部分
の活性領域にリン(P+)をイオン注入する。このイオ
ン注入は、ゲート電極3と素子分離絶縁層2とをマスク
としてこれら部分3および2に自己整合した領域5−1
.8−1を形成するために行なわれ、ドーズ量はIXI
OI3am−”程度で、50から80KeVで行なわれ
る。フォトレジスト21を除去し、不純物活性化のため
の熱処理を9000で1時間行なう。この結果、不純物
濃度が5X 10 ”c m””から8X10”cm−
3の低濃度ソース・ドレイン層8−1.5−1が活性領
域にゲート電極3に自己整合して形成される。これらの
層の深さは0.2μcmであるが、比較的高いエネルギ
ー(50から80KeV)でイオン注入することによっ
て濃度のピークが深い領域にできるようにする。この例
では、濃度のピークの深さは600人である。
が200人の厚さで形成されている。活性領域の中央部
のケート絶縁膜12上にはノンドープのポリシリコン層
3および13が設けられている。このポリシリコン層3
および13はゲート電極となるものであり、厚さは3,
000人、幅すなわちチャンネル長は0.8μcmであ
る。 次に第1図Bに示すように、PチャンネルMOS
)ランジスタとなる部分の活性領域をフォトレジスト2
1で覆い、NチャンネルMOSトランジスタとなる部分
の活性領域にリン(P+)をイオン注入する。このイオ
ン注入は、ゲート電極3と素子分離絶縁層2とをマスク
としてこれら部分3および2に自己整合した領域5−1
.8−1を形成するために行なわれ、ドーズ量はIXI
OI3am−”程度で、50から80KeVで行なわれ
る。フォトレジスト21を除去し、不純物活性化のため
の熱処理を9000で1時間行なう。この結果、不純物
濃度が5X 10 ”c m””から8X10”cm−
3の低濃度ソース・ドレイン層8−1.5−1が活性領
域にゲート電極3に自己整合して形成される。これらの
層の深さは0.2μcmであるが、比較的高いエネルギ
ー(50から80KeV)でイオン注入することによっ
て濃度のピークが深い領域にできるようにする。この例
では、濃度のピークの深さは600人である。
次に第1図Cに示すように、Nチャンネル、Pチャンネ
ル両MOSトランジスタ予定部の活性領域にBFa”イ
オンを10から20KeVの低エネルギーで、ドーズ量
lXl0”cm−”で注入し、850”Cで1時間の熱
処理を行なって、NチャンネルMOS)ランジスタの低
濃度ドレイン−ソースff15−1.8−1の表面部に
深さがO01μcmで不純物濃度がlXl0′8cm’
″3のP型拡散ff7−1.8−1をそれぞれ形成する
。同時に、ボウエル11の活性領域表面にPチャンネル
MOSトランジスタの低濃度ドレイン−ソース層となる
P全拡散Ji!115−1.16−1が形成される。
ル両MOSトランジスタ予定部の活性領域にBFa”イ
オンを10から20KeVの低エネルギーで、ドーズ量
lXl0”cm−”で注入し、850”Cで1時間の熱
処理を行なって、NチャンネルMOS)ランジスタの低
濃度ドレイン−ソースff15−1.8−1の表面部に
深さがO01μcmで不純物濃度がlXl0′8cm’
″3のP型拡散ff7−1.8−1をそれぞれ形成する
。同時に、ボウエル11の活性領域表面にPチャンネル
MOSトランジスタの低濃度ドレイン−ソース層となる
P全拡散Ji!115−1.16−1が形成される。
このイオン注入は、ゲート電極3,13と素子分離絶縁
層2とをマスクとして行なわれ、NチャンネルMOS)
ランジスタ部分では低濃度ドレインーソース層形成のた
めのイオン注入と同一のマスクが用いられる。従って、
フォトリソグラフィー工程は不要である。P型拡散層?
−1,8−1はゲート電極3に自己整合して形成される
が、低濃度ドレイン・ソース層5−1. θ−1が拡散
によって拡大するので、それらの内部に止まっておりf
i終的にチャンネル領域9とは低濃度ドレイン・ソース
層5−1.8−1の残部表面領域によって0.07μc
m@間する。P型低濃度ドレイン・ソース層15−1.
te−tもゲート電極13に自己整合する。この工程の
イオン注入は低エネルギーで行い、表面から浅い領域に
P型拡散層7−1.8−1が形成されるようにした。
層2とをマスクとして行なわれ、NチャンネルMOS)
ランジスタ部分では低濃度ドレインーソース層形成のた
めのイオン注入と同一のマスクが用いられる。従って、
フォトリソグラフィー工程は不要である。P型拡散層?
−1,8−1はゲート電極3に自己整合して形成される
が、低濃度ドレイン・ソース層5−1. θ−1が拡散
によって拡大するので、それらの内部に止まっておりf
i終的にチャンネル領域9とは低濃度ドレイン・ソース
層5−1.8−1の残部表面領域によって0.07μc
m@間する。P型低濃度ドレイン・ソース層15−1.
te−tもゲート電極13に自己整合する。この工程の
イオン注入は低エネルギーで行い、表面から浅い領域に
P型拡散層7−1.8−1が形成されるようにした。
次に、シリコン酸化膜をCVD法によって2゜000か
ら3,000人彼着し、公知の異方性全面エツチングを
行なう事により、第1図りに示すように、サイドウオー
ルスペーサ4,14をゲート電極3,13の両側面にそ
れぞれ形成した。これらのサイドウオールスペーサ4.
14の幅は、2.000から3,000人である。その
後、第1図Eに示すように、PチャンネルMOS)ラン
ジスタ部をフォトレジスト22で覆い、砒素(As”)
イオンを50KeVのエネルギーで注入する。この時は
ゲート電極3だけでなくサイドウオールスペーサ4もマ
スクとなり、活性領域の両端部に高濃度N型ドレインー
ソース領域5−2.8−2がサイドウオールスペーサ4
と素子分離絶縁膜2とに自己整合して形成される。熱処
理の結果、高濃度ドレイン・ソース領域5−2.8−2
の深さは0.3μcms不純物濃度はlXl0”cm−
’になる。
ら3,000人彼着し、公知の異方性全面エツチングを
行なう事により、第1図りに示すように、サイドウオー
ルスペーサ4,14をゲート電極3,13の両側面にそ
れぞれ形成した。これらのサイドウオールスペーサ4.
14の幅は、2.000から3,000人である。その
後、第1図Eに示すように、PチャンネルMOS)ラン
ジスタ部をフォトレジスト22で覆い、砒素(As”)
イオンを50KeVのエネルギーで注入する。この時は
ゲート電極3だけでなくサイドウオールスペーサ4もマ
スクとなり、活性領域の両端部に高濃度N型ドレインー
ソース領域5−2.8−2がサイドウオールスペーサ4
と素子分離絶縁膜2とに自己整合して形成される。熱処
理の結果、高濃度ドレイン・ソース領域5−2.8−2
の深さは0.3μcms不純物濃度はlXl0”cm−
’になる。
次に、第1図Fに示すように、Nチャンネル間O8)ラ
ンジスタ部をフォトレジスト23で覆って50KeVの
エネルギーでBF、”イオンを注入する。この場合もゲ
ート電極13およびサイドウオールスペーサ14と素子
分離膜2とがマスクとなり、不純物濃度が約I X 1
0”c m−’で深さが0.4μcmの高濃度P型ドレ
イン・ソース層15−2.18−2がNウェル11の活
性領域の両端部にサイドウオールスペーサ14と素子分
離膜2とに自己整合して形成される。
ンジスタ部をフォトレジスト23で覆って50KeVの
エネルギーでBF、”イオンを注入する。この場合もゲ
ート電極13およびサイドウオールスペーサ14と素子
分離膜2とがマスクとなり、不純物濃度が約I X 1
0”c m−’で深さが0.4μcmの高濃度P型ドレ
イン・ソース層15−2.18−2がNウェル11の活
性領域の両端部にサイドウオールスペーサ14と素子分
離膜2とに自己整合して形成される。
最後に、第1図Gに示すように、眉間絶縁膜32で全表
面を覆い、高濃度ドレイン・ソース層5−2.6−2.
15−2.18−2の一部表面を露出させるようにコン
タクト用の穴を層間絶縁膜32にあけ、アルミニウムに
よって配線42,43.44が形成される。
面を覆い、高濃度ドレイン・ソース層5−2.6−2.
15−2.18−2の一部表面を露出させるようにコン
タクト用の穴を層間絶縁膜32にあけ、アルミニウムに
よって配線42,43.44が形成される。
この実施例によれば、Nチャンネル間O8)ランジスタ
においてサイドウオールスペーサ4がP型拡散層7−1
によってN−型ドレイン1jJ5−15−2から隔てら
れているので、ホットキャリアのサイドウオールスペー
サへの注入が少なくなり、従来生じていたようなトラン
スコンダクタンスの初期の劣化が起らなくなった。その
結果、トランジスタの信顆性が向上した。また、この実
施例のようにC−MOS集積回路のLDD構造のNチャ
ンネルMOSトランジスタに本発明を適用した場合、P
チャンネルMOS)ランジスタをもLDD構造とするこ
とが、第1図Cの工程の追加によって可能になる。換言
すれば、フォトリソグラフィ工程を追加せずに可能にな
る。
においてサイドウオールスペーサ4がP型拡散層7−1
によってN−型ドレイン1jJ5−15−2から隔てら
れているので、ホットキャリアのサイドウオールスペー
サへの注入が少なくなり、従来生じていたようなトラン
スコンダクタンスの初期の劣化が起らなくなった。その
結果、トランジスタの信顆性が向上した。また、この実
施例のようにC−MOS集積回路のLDD構造のNチャ
ンネルMOSトランジスタに本発明を適用した場合、P
チャンネルMOS)ランジスタをもLDD構造とするこ
とが、第1図Cの工程の追加によって可能になる。換言
すれば、フォトリソグラフィ工程を追加せずに可能にな
る。
第2図Cを参照すると、本発明の第二の実施例によるC
−MOS半導体集積回路は、第一の実施例の構造に対し
て第二のP型拡散層7−2.8−2を付加したものであ
る。第二のP型拡散層7−2.8−2は低濃度N型ドレ
イン働ソース層5−1.8−1のチャンネル領域9に面
する側面と底面に接してそれぞれ設けられており、その
深さは0.3 a c mz不純物濃度はlXl0”C
m−’程度である。
−MOS半導体集積回路は、第一の実施例の構造に対し
て第二のP型拡散層7−2.8−2を付加したものであ
る。第二のP型拡散層7−2.8−2は低濃度N型ドレ
イン働ソース層5−1.8−1のチャンネル領域9に面
する側面と底面に接してそれぞれ設けられており、その
深さは0.3 a c mz不純物濃度はlXl0”C
m−’程度である。
第2図A−Cを参照して第二の実施例の製造方法を説明
する。まず第1図Aの構造を作成し、それに対して第2
図Aに示すように比較的高い約100KeVのエネルギ
ーでBF2+イオンを全面に注入し、P型拡散ff?−
2,8−2およびP型拡散層35−1.36−1をP型
半導体基板1の活性領域およびNウェル11の活性領域
にそれぞれ形成する。以下の工程は第一の実施例と同じ
で、第2図Bに示すように、PチャンネルMOS)ラン
ジスタ部をフォトレジスト31で覆ってリンをNチャン
ネルMOSトランジスタ部にイオン注入し、N型低濃度
ドレイン・ソースJff15−1.6−1をP型拡散層
7−2.8−2内に形成する。次いで第一の実施例と同
様にBF2“を全面イオン注入し、サイドウオールスペ
ーサ4,14を設け、高濃度ドレイン・ソース層5−2
.6−2.15−2.18−2を形成して、第2図Cの
構成を得る。ここでPチャンネルMOS)ランジスタの
P型低濃度ドレイン・ソース層115−1.116−1
は、第1図Gのそれら15−1,1θ−1に比べて、第
2図AのBF2+イオン注入の分だけ濃度が濃くなって
いる。
する。まず第1図Aの構造を作成し、それに対して第2
図Aに示すように比較的高い約100KeVのエネルギ
ーでBF2+イオンを全面に注入し、P型拡散ff?−
2,8−2およびP型拡散層35−1.36−1をP型
半導体基板1の活性領域およびNウェル11の活性領域
にそれぞれ形成する。以下の工程は第一の実施例と同じ
で、第2図Bに示すように、PチャンネルMOS)ラン
ジスタ部をフォトレジスト31で覆ってリンをNチャン
ネルMOSトランジスタ部にイオン注入し、N型低濃度
ドレイン・ソースJff15−1.6−1をP型拡散層
7−2.8−2内に形成する。次いで第一の実施例と同
様にBF2“を全面イオン注入し、サイドウオールスペ
ーサ4,14を設け、高濃度ドレイン・ソース層5−2
.6−2.15−2.18−2を形成して、第2図Cの
構成を得る。ここでPチャンネルMOS)ランジスタの
P型低濃度ドレイン・ソース層115−1.116−1
は、第1図Gのそれら15−1,1θ−1に比べて、第
2図AのBF2+イオン注入の分だけ濃度が濃くなって
いる。
第二の実施例においては、N型低濃度ドレイン・ソース
層5−1.6−1をP型半導体基板1よりも高濃度のP
型拡散層7−2.8−2がとり囲んでいるので、ソース
・ドレイン間のバンチスルー耐圧が向上する。バンチス
ルー耐圧は、第1図Gの構造で8V以上だったのに対し
、12V以上に向上した。従ってソース会ドレイン間の
寸法を短かくして、より微細なトランジスタを形成する
ことができる。
層5−1.6−1をP型半導体基板1よりも高濃度のP
型拡散層7−2.8−2がとり囲んでいるので、ソース
・ドレイン間のバンチスルー耐圧が向上する。バンチス
ルー耐圧は、第1図Gの構造で8V以上だったのに対し
、12V以上に向上した。従ってソース会ドレイン間の
寸法を短かくして、より微細なトランジスタを形成する
ことができる。
以上説明したように本発明は、サイドウオールスペーサ
をt寺つL D D +f&造のNチャンネルMOSト
ランジスタにおいて、P型拡散層をサイドウォールスベ
ー・す直下のN−ドレイン層の表面部にチャンネル領域
とは離間して形成することにより、サイドウオールスペ
ーサと低不純物濃度トレイン層とを隔てることができ、
ホットキャリアのサイドウオールスペーサへの注入によ
るLDD特宵の劣化を防ぐことができる。
をt寺つL D D +f&造のNチャンネルMOSト
ランジスタにおいて、P型拡散層をサイドウォールスベ
ー・す直下のN−ドレイン層の表面部にチャンネル領域
とは離間して形成することにより、サイドウオールスペ
ーサと低不純物濃度トレイン層とを隔てることができ、
ホットキャリアのサイドウオールスペーサへの注入によ
るLDD特宵の劣化を防ぐことができる。
また本発明のトランジスタをC−MOS半導体集積回路
のNチャンネルMOSトランジスタに適用すれば、Pチ
ャンネルMOSトランジスタもフォ) IJソグラフィ
ー工程の追加なしにL D D JM造にすることがで
きるという効果がある。
のNチャンネルMOSトランジスタに適用すれば、Pチ
ャンネルMOSトランジスタもフォ) IJソグラフィ
ー工程の追加なしにL D D JM造にすることがで
きるという効果がある。
第1図A−Gは本発明の第一の実施例によるC−MOS
半導体集積回路の製造工程毎の縦断面図である。 第1図Hは第1図GのC−MOS半導体集積回路の平面
図である。 第2図A−Cは本発明の第二の実施例によるC−MOS
半導体集積回路の製造工程毎の縦断面図である。 1・・・P型半導体基板、2・・・素子分離絶縁層、3
.13・・・ゲート電極、11・・・Nウェル、21゜
22.23.31・・・フォトレジスト、4.14・・
・サイドウオールスペーサ、5−1.6−1・・・N−
型ドレイン・ソース層、5−2. θ−2・・・N0
型ドレインやソース層、7−1.8−1.15−1、t
e−i・・・P型拡散層、7−2.8−2・・・第2の
P型拡散層、15−2.16−2・・・P0型ドレイン
φソース!、9.19・・・チャンネル領域、12・・
・ゲート絶縁膜。 Nl−、込π jツのT
半導体集積回路の製造工程毎の縦断面図である。 第1図Hは第1図GのC−MOS半導体集積回路の平面
図である。 第2図A−Cは本発明の第二の実施例によるC−MOS
半導体集積回路の製造工程毎の縦断面図である。 1・・・P型半導体基板、2・・・素子分離絶縁層、3
.13・・・ゲート電極、11・・・Nウェル、21゜
22.23.31・・・フォトレジスト、4.14・・
・サイドウオールスペーサ、5−1.6−1・・・N−
型ドレイン・ソース層、5−2. θ−2・・・N0
型ドレインやソース層、7−1.8−1.15−1、t
e−i・・・P型拡散層、7−2.8−2・・・第2の
P型拡散層、15−2.16−2・・・P0型ドレイン
φソース!、9.19・・・チャンネル領域、12・・
・ゲート絶縁膜。 Nl−、込π jツのT
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の一導電型部分の表面に間隔を置いて形
成された反対導電型の第1のソース層および第1のドレ
イン層と、前記半導体基板の一導電型部分において前記
第1のソース層および前記第1のドレイン層の内側にそ
れぞれ接続し前記半導体基板の一導電型部分の表面領域
を介して向き合い前記第1のソース層および前記第1の
ドレイン層よりも浅くかつ不純物濃度が薄く形成された
前記反対導電型の第2のソース層および第2のドレイン
層と、前記第2のドレイン層の表面の一部に前記表面領
域とは離間するように形成された前記一導電型の領域と
、前記半導体基板の一導電型部分の前記表面領域上にゲ
ート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記ゲー
ト電極の両側の側壁に接して形成され前記第2のソース
層の上方および前記第2のドレイン層の上方であって前
記一導電型の領域の上方にそれぞれ位置する絶縁物のサ
イドウォールスペーサとを含むことを特徴とするMOS
電界効果トランジスタ。 2、前記第2のソース層の表面の一部に前記表面領域と
は離間するように形成された前記一導電型の他の領域を
有することを特徴とする請求項1記載のMOS電界効果
トランジスタ。 3、一導電型半導体基板の主表面にゲート絶縁膜を介し
て形成されたゲート電極と前記半導体基板の主表面にお
いて前記ゲート電極の両側にそれぞれ形成された反対導
電型ソース領域およびドレイン領域と前記ゲート電極の
少くとも両側の側壁部に設けられたサイドウォールスペ
ーサとを有するMOS電界効果トランジスタにおいて、
前記反対導電型ドレイン領域のうち前記サイドウォール
スペーサの直下の部分に前記一導電型の領域が形成され
、前記反対導電型ドレイン領域は前記一導電型の領域を
とり囲むように形成された第一の部分と前記サイドウォ
ールスペーサの外側に概略一致し前記一導電型の領域に
接するように形成された第二の部分とを有することを特
徴とするMOS電界効果トランジスタ。 4、P型部分およびN型部分を有する半導体基板と、半
導体基板のP型部分に間隔を置いて形成されたN型の第
1のソース層およびドレイン層と、前記N型の第1のソ
ース層およびドレイン層の内側にそれぞれ接続し前記半
導体基板のP型部分の表面領域を介して向き合い前記N
型の第1のソース層およびドレイン層よりも浅くかつ不
純物濃度が薄く形成されたN型の第2のソース層および
ドレイン層と、前記N型の第2のソース層およびドレイ
ン層の表面の一部に前記表面領域とは離間するようにそ
れぞれ形成されたP型領域と、前記半導体基板のP型部
分の前記表面領域上にゲート絶縁膜を介して設けられた
第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極の両側の側
壁に接し前記P型領域の上方にそれぞれ形成された絶縁
物の第1のサイドウォールスペーサと、前記半導体基板
のN型部分に間隔を置いて形成されたP型の第1のソー
ス層およびドレイン層と、前記P型の第1のソース層お
よびドレイン層の内側にそれぞれ接続し前記半導体基板
のN型部分の表面領域を介して向き合い前記P型の第1
のソース層およびドレイン層よりも浅くかつ不純物濃度
が薄く形成されたP型の第2のソース層およびドレイン
層と、前記半導体基板のN型部分の前記表面領域上にゲ
ート絶縁膜を介して設けられた第2のゲート電極と、前
記第2のゲート電極の両側の側壁に接し前記P型の第2
のソース層およびドレイン層上方にそれぞれ形成された
絶縁物の第2のサイドウォールスペーサとを含むことを
特徴とするC−MOS半導体集積回路装置。 5、半導体基板のP型領域の表面に第1のゲート絶縁膜
を設ける第1の工程と、前記第1のゲート絶縁膜上に第
1のゲート電極を形成する第2の工程と、前記第1のゲ
ート電極に自己整合して第1のN型不純物を前記半導体
基板のP型領域に導入する第3の工程と、引続き前記第
1のゲート電極に自己整合して第1のP型不純物を前記
第1のN型不純物を導入したのと同じ部分から前記P型
領域に達しないように導入する第4の工程と、前記第1
のゲート電極の両側壁部に第1のサイドウォールスペー
サを形成する第5の工程と、前記第1のサイドウォール
スペーサに対して自己整合して第2のN型不純物を前記
第1のN型不純物を導入した部分の一部に導入する第6
の工程とを含んでNチャンネルMOS電界効果トランジ
スタを製造することを特徴とするMOS電界効果トラン
ジスタの製造方法。 6、前記半導体基板のP型領域と異なる部分にN型領域
を設ける工程と、前記第1の工程と同時に前記N型領域
の表面に第2のゲート絶縁膜を設ける工程と、前記第2
の工程と同時に前記第2のゲート絶縁膜上に第2のゲー
ト電極を形成する工程と、前記第4の工程と同時に前記
第2のゲート電極に自己整合して前記第1のP型不純物
を前記半導体基板のN型領域に導入する工程と、前記第
5の工程と同時に前記第2のゲート電極の両側壁部に第
2のサイドウォールスペーサを形成する工程と、前記第
2のサイドウォールスペーサに対して自己整合して第2
のP型不純物を前記第1のP型不純物を導入した部分の
一部に導入する工程とを含んでPチャンネルMOS電界
効果トランジスタを製造することを特徴とする請求項5
記載のMOS電界効果トランジスタの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21896089 | 1989-08-24 | ||
JP1-218960 | 1989-08-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03155662A true JPH03155662A (ja) | 1991-07-03 |
Family
ID=16728046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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KR100376182B1 (ko) * | 1996-07-31 | 2003-07-18 | 샤프 가부시키가이샤 | 절연게이트형전계효과트랜지스터및그의제조방법 |
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