JPH10261795A - 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

絶縁ゲート型電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH10261795A
JPH10261795A JP6757997A JP6757997A JPH10261795A JP H10261795 A JPH10261795 A JP H10261795A JP 6757997 A JP6757997 A JP 6757997A JP 6757997 A JP6757997 A JP 6757997A JP H10261795 A JPH10261795 A JP H10261795A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
gate electrode
concentration
gate
low
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JP6757997A
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Inventor
Eiji Aoki
英治 青木
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲート電極及びゲート絶縁膜の厚さが薄くな
ってくると、ハロー領域を形成しようとすると、不純物
がゲート電極及びゲート絶縁膜を突き抜けてチャネル領
域にも注入されてしまい、トランジスタの動作閾値電圧
などのトランジスタ特性を変化させてしまうことにな
る。 【解決手段】 表面に凸部を有するP型シリコン基板1
に形成され、且つ、凸部の上面にゲート絶縁膜2を介し
てゲート電極3を有し、且つ、凸部の下部のシリコン基
板1面に高濃度ソース/ドレイン領域8、9を有し、且
つ、凸部側面に低濃度ソース/ドレイン領域4、5を有
し、ゲート電極3の中央側で、低濃度ソース/ドレイン
領域4、5を囲むように、シリコン基板1と同じ導電型
で該シリコン基板1より高濃度の短チャネル効果抑制層
6、7を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下、NMOSトランジスタを例に、従
来の構造と製造方法を図3にしたがって説明する。
【0003】まず、図3(a)に示すように、P型シリ
コン基板10上にゲート絶縁膜11を熱酸化により形成
する。その後、その上にポリシリコン等のゲート電極材
料12をCVD法により形成する。
【0004】次に、図3(b)に示すように、フォトレ
ジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ工程により、ゲ
ート電極パターンを形成し、該ゲート電極パターンをマ
スクにゲート電極材料12及びゲート絶縁膜11をエッ
チングし、ゲート電極部を形成する。
【0005】基板面のほぼ垂直方向から、注入過程で基
板を面内で回転させながら、リン(31+)などのN型
不純物をイオン注入し、低濃度ソース/ドレイン領域1
3、14を形成する。
【0006】次に、図3(c)に示すように、基板面垂
直方向に対して斜め方向から、且つ、注入過程で基板を
面内で回転させて、ボロン(11+)などのP型不純物
をイオン注入し、短チャネル効果抑制のためのハロー領
域15、16を形成する。
【0007】次に、図3(d)に示すように、CVD法
により絶縁膜を堆積し、続けてエッチバックを行い、サ
イドウォール部17、18を形成する。その後、ヒ素(
75As+)などのN型不純物を高濃度にイオン注入し、
高濃度ソース/ドレイン領域19、20を形成し、熱処
理により、イオン注入した不純物を活性化し、トランジ
スタを形成する。
【0008】上記説明はNMOSトランジスタの場合で
あるが、PMOSの場合は不純物の導電型が逆になるだ
けで、同様である。
【0009】尚、絶縁ゲート型電界効果トランジスタに
おいて、基板面に対して***した凸状部分の上面に、ゲ
ート絶縁膜を介して、ゲート電極が形成されており、凸
状部下段部分に、高濃度ソース/ドレイン領域が形成さ
れており、段差部側面に低濃度ソース/ドレイン領域が
形成されていることを特徴とする、半導体装置が特開平
5−343674号公報に提案されているが、これは低
濃度ソース/ドレイン部を長く取る取るため、段差を設
けるものであり、ハロー領域形成については何ら記載さ
れていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】絶縁ゲート型電界効果
トランジスタにおいては、ゲート長が短くなるにつれ
て、短チャネル効果と呼ばれる、トランジスタの動作閾
値電圧低下などの現象が生じる。トランジスタの製造過
程において、ゲート長のバラツキが必然的に生じるた
め、短チャネル効果は、できるだけ生じないようにする
ことが望ましい。
【0011】短チャネル効果を抑制する方法として、ハ
ロー領域と呼ばれる短チャネル効果抑制層をトランジス
タ構造の一部に形成する方法がある。このハロー領域
は、基板と導電型で、不純物濃度が基板より高い領域を
低濃度ソース/ドレイン領域を囲むように形成したもの
である。ハロー領域が存在すると、PN接合領域におけ
る基板側の空乏層の広がりを抑えるために、短チャネル
効果が抑制される。
【0012】しかし、素子の微細化に伴い、ゲート電極
及びゲート絶縁膜の厚さが薄くなってくると、上記のよ
うな従来技術の構造と、その製造方法により、ハロー領
域を形成しようとすると、低濃度ソース/ドレイン領域
を囲むような位置に形成する、不純物のイオン注入条件
では、この不純物がゲート電極及びゲート絶縁膜を突き
抜けてチャネル領域にも注入されてしまい、トランジス
タの動作閾値電圧などのトランジスタ特性を変化させて
しまうことになる。
【0013】また、逆にゲート電極及びゲート絶縁膜を
突き抜けないような注入条件では、空乏層の広がりを抑
えて、短チャネル効果を抑制するだけの十分な不純物を
低濃度ソース/ドレイン領域を囲むような位置に注入で
きない。
【0014】本発明の目的は、微細化された絶縁ゲート
型電界効果トランジスタにおいて、短チャネル効果抑制
のためのハロー領域を低濃度ソース/ドレイン領域を囲
むような領域だけに形成する手段を提供することにあ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、表面に凸部を有
する半導体基板に形成され、且つ、該凸部の上面にゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極を有し、且つ、上記凸部の
下部の上記半導体基板面に高濃度ソース/ドレイン領域
を有し、且つ、上記凸部側面に低濃度ソース/ドレイン
領域を有し、上記ゲート電極の中央側で、該低濃度ソー
ス/ドレイン領域を囲むように、上記シリコン基板と同
じ導電型で該半導体基板より高濃度不純物領域を有する
ことを特徴とするものである。
【0016】また、請求項2記載の本発明の絶縁ゲート
型電界効果トランジスタの製造方法は、半導体基板上
に、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極材料膜を形成
し、パターニングにより、ゲート電極部を形成すると同
時に、半導体基板もエッチングして、シリコン基板表面
に対して***した、凸部を形成する工程と、上記半導体
基板と異なる導電型の不純物を、半導体基板表面垂直方
向に対して、斜め方向で且つ回転させながらイオン注入
し、ソース/ドレイン領域となる低濃度の第1不純物領
域を形成する工程と、上記半導体基板と同じ導電型の不
純物を該半導体基板表面垂直方向に対して斜め方向で且
つ回転させながらイオン注入し、上記低濃度の第1不純
物領域よりもゲート電極中央部側に、第2不純物領域を
形成する工程と、上記半導体基板と異なる導電型の不純
物を上記ゲート部をマスクに、上記半導体基板表面垂直
方向からイオン注入し、ソース/ドレイン領域となる高
濃度の第3不純物領域を形成する工程と、上記第1乃至
第3不純物領域を活性化する工程とを有することを特徴
とするものである。
【0017】
【実施の形態】以下、実施の形態に基づいて本発明につ
いて詳細に説明する。
【0018】図1は本発明の一の実施の形態の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタの断面図であり、図2は本発
明の一の実施の形態の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タの製造工程図である。
【0019】尚、図1及び図2において、1はP型シリ
コン基板、2はゲート絶縁膜、3はゲート電極、4、5
は低濃度ソース/ドレイン領域、6、7は短チャネル効
果抑制層、8、9は高濃度ソース/ドレイン領域を示
す。
【0020】本発明は、図1に示すように、表面に凸部
を有するP型シリコン基板1に形成され、且つ、凸部の
上面にゲート絶縁膜2を介してゲート電極3を有し、且
つ、凸部の下部のシリコン基板1面に高濃度ソース/ド
レイン領域8、9を有し、且つ、凸部側面に低濃度ソー
ス/ドレイン領域4、5を有し、ゲート電極3の中央側
で、低濃度ソース/ドレイン領域4、5を囲むように、
シリコン基板1と同じ導電型で該シリコン基板1より高
濃度の短チャネル効果抑制層6、7を有することを特徴
とする。
【0021】以下に、図2を用いて、本発明の一実施の
形態の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造工程を
説明する。
【0022】まず、図2(a)に示すように、P型シリ
コン基板1(不純物濃度〜2.0×1017cm-3)上
に、厚さ50Åのゲート絶縁膜2を熱酸化による、熱酸
化膜で形成する。その後、ゲート絶縁膜2の上に厚さ1
500Åのゲート電極3の材料となるポリシリコン膜を
CVD法により形成する。
【0023】次に、図2(b)に示すように、パターニ
ングによりゲート電極部を形成すると同時に、シリコン
基板も500Å程度エッチングし、ゲート電極3がシリ
コン基板の凸状部上面に形成されるようにする。その
後、シリコン基板1に対して、垂直方向に対して約10
度の角度をつけて斜めから、且つ、注入過程で基板面内
で8回回転させながら、リン(31+)などのN型不純
物を、注入エネルギーを30keV、ドーズ量を4.0
×1013cm-2としてイオン注入し、低濃度ソース/ド
レイン領域4、5を形成する。
【0024】次に、図2(c)に示すように、シリコン
基板1に対して、垂直方向に対して約40度の角度をつ
けて斜めから、且つ、注入過程で基板面内で8回回転さ
せながら、ボロン(11+)などのP型不純物を、注入
エネルギーを10keV、ドーズ量を8.0×1012
-2としてイオン注入し、シリコン基板1と同じ導電型
で高濃度の短チャネル効果抑制層6、7を形成する。
【0025】次に、図2(d)に示すように、ヒ素(75
As+)などのN型不純物をシリコン基板に対して、ほ
ぼ垂直方向から(基板面垂直方向に対して7度)、加速
エネルギーを50keV、ドーズ量を3.0×1015
-2で、イオン注入し、高濃度ソース/ドレイン領域
8、9を形成する。その後、不純物活性化のための熱処
理を行い、トランジスタを形成する。
【0026】上述の実施の形態により、従来技術と同等
の性能を有するNMOSトランジスタが得られる。本発
明は上記実施の形態に限定されず、例えば、PMOSト
ランジスタの場合は、不純物の導電型が逆になるだけ
で、同様である。また、P型シリコン基板に直接トラン
ジスタを形成しているが、P型ウエルを形成し、そのウ
エルにトランジスタを形成してもよく、また、N型基板
で作成する場合も同様である。
【0027】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用いることにより、ゲート絶縁膜及びゲート電極が薄い
場合でも、低濃度ソース、ドレイン領域をゲート電極中
央側で囲む領域に、基板と同じ導電型で、不純物濃度の
高い領域を形成し、空乏層の広がりを抑えることがで
き、短チャネル効果を抑制した絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタの断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタの製造工程図である。
【図3】従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製
造工程図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 ゲート絶縁膜 3 ゲート電極 4、5 低濃度ソース/ドレイン領域 6、7 短チャネル効果抑制層 8、9 高濃度ソース/ドレイン領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に凸部を有する半導体基板に形成さ
    れ、且つ、該凸部の上面にゲート絶縁膜を介してゲート
    電極を有し、且つ、上記凸部の下部の上記半導体基板面
    に高濃度ソース/ドレイン領域を有し、且つ、上記凸部
    側面に低濃度ソース/ドレイン領域を有し、上記ゲート
    電極の中央側で、該低濃度ソース/ドレイン領域を囲む
    ように、上記シリコン基板と同じ導電型で該半導体基板
    より高濃度不純物領域を有することを特徴とする絶縁ゲ
    ート型電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介し
    て、ゲート電極材料膜を形成し、パターニングにより、
    ゲート電極部を形成すると同時に、半導体基板もエッチ
    ングして、シリコン基板表面に対して***した、凸部を
    形成する工程と、 上記半導体基板と異なる導電型の不純物を、半導体基板
    表面垂直方向に対して、斜め方向で且つ回転させながら
    イオン注入し、ソース/ドレイン領域となる低濃度の第
    1不純物領域を形成する工程と、 上記半導体基板と同じ導電型の不純物を該半導体基板表
    面垂直方向に対して斜め方向で且つ回転させながらイオ
    ン注入し、上記低濃度の第1不純物領域よりもゲート電
    極中央部側に、第2不純物領域を形成する工程と、 上記半導体基板と異なる導電型の不純物を上記ゲート部
    をマスクに、上記半導体基板表面垂直方向からイオン注
    入し、ソース/ドレイン領域となる高濃度の第3不純物
    領域を形成する工程と、 上記第1乃至第3不純物領域を活性化する工程とを有す
    ることを特徴とする、請求項1記載の絶縁ゲート型電界
    効果トランジスタの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004114412A1 (ja) * 2003-06-19 2004-12-29 Sharp Kabushiki Kaisha 半導体装置及びその製造方法
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