JPS63241965A - 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法

Info

Publication number
JPS63241965A
JPS63241965A JP7414187A JP7414187A JPS63241965A JP S63241965 A JPS63241965 A JP S63241965A JP 7414187 A JP7414187 A JP 7414187A JP 7414187 A JP7414187 A JP 7414187A JP S63241965 A JPS63241965 A JP S63241965A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask material
film
channel
substrate
impurity layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7414187A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Takatou
高東 宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7414187A priority Critical patent/JPS63241965A/ja
Publication of JPS63241965A publication Critical patent/JPS63241965A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66575Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
    • H01L29/66583Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate with initial gate mask or masking layer complementary to the prospective gate location, e.g. with dummy source and drain contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1033Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
    • H01L29/1041Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface
    • H01L29/1045Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface the doping structure being parallel to the channel length, e.g. DMOS like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66537Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using a self aligned punch through stopper or threshold implant under the gate region

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

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】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、集積回路に適した微細構造の絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ(MoSトランジスタ)とその製造
方法に関する。
(従来の技術) 近年、半導体集積回路の素子の微細化、高集積化および
高速化は目覚ましいものがある。特にMoSトランジス
タを用いた集積回路では素子の微細化が進み、ゲート長
は1μmあるいはそれ以下と短くなり、ゲート絶縁膜は
100人程堆積るいはそれ以下と薄くなっている。この
様な微細化MOSトランジスタでは、ソース、ドレイン
間のバントスルー耐圧が非常に小さいものとなり、また
しきい値が低下する短チヤネル効果が発生する。
これらの問題を解決するためには、チャネル領域表面部
の不純物濃度を高くすることが必要で、このため例えば
、イオン注入により基板表面に基板とと同導電型の不純
物層を形成することが従来より行われている。しかしな
がら、短チヤネル効果やバンチスルー耐圧の低下を十分
に補償するためにチャネル不純物層の濃度を高くすると
、チャネル領域とソース、ドレイン拡散層間のリーク電
流の増大や接合耐圧の低下をもたらし、また接合容量が
増大して素子の高速化を妨げる。またゲート長が短いと
ドレイン近傍のチャネル表面電界が非常に大きくなり、
インパクト・イオン化等の現象により素子の信頼性が低
いものとなる。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のようにMOSトランジスタの微細化を更に進める
と、チャネル不純物層を形成することによる、信頼性や
素子特性に対する種々の悪影響が出てくる。
本発明はこのような問題を解決し、微細化しても浸れた
素子特性と信頼性を得ることを可能としたMOSトラン
ジスタとその製造方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明によるMOSトランジスタは、チャネル不純物層
が、チャネル領域のソース、ドレイン側端部を除く中央
部に選択的に形成されていることを特徴とする。
またこの様な構造のMOSトランジスタを形成する本発
明の方法では、半導体基板上にゲート領域に開口を持つ
第1のマスク材料膜を形成し、次いでその間口側壁に選
択的に第2のマスク材料膜を形成し、これら第1.第2
のマスク材料膜をマスクとして不純物をイオン注入して
チャネル不純物層を形成する。ゲートN極は、その材料
膜の形成は第1.第2のマスク材料膜形成の前後いずれ
でもよいが、第1のマスク材料膜の開口により規定され
た寸法にパターン形成する。
(作用) 本発明のMo8)−ランジスタでは、チャネル不純物層
がチャネル領域全域ではなく、中央部に選択的に形成さ
れる。このため、チャネル不純物層を比較的高濃度にし
た場合にも、ソース、ドレインの接合リークの増大や接
合耐圧の低下が抑制される。またドレイン近傍でのチャ
ネル表面電界が緩和されるから、インパクト・イオン化
も抑制される。しきい値はチャネル領域中央部のチャネ
ル不純物層により決まるから、短チヤネル効果も抑制さ
れる。またソース、ドレインの接合容量の増大も抑制さ
れる結果、高速動作特性が確保される。更に本発明の構
造によりチャネル部の容量を全体として減少させること
ができ、渭流駆動能力の高いものが得られる。
本発明の方法によれば、チャネル不純物層が、チャネル
領域(ゲート領域)を規定する開口を持つ第1のマスク
材料膜と、その開口の側壁に選択的に形成された第2の
マスク材料膜をマスクとして用いたイオン注入により、
自己整合的に形成される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、一実施例のnチャネルMOSトランジスタを
示す。p−型3i基板1の表面にゲート絶縁wA2を介
して多結晶シリコン・ゲート電極3が形成され、このゲ
ート電極3をマスクとして不純物をイオン注入して、n
+型ソース、ドレイン拡散114.5が形成されている
。ソース、ドレイン拡散114.5間のチャネル領域に
は、その中央部にのみ選択的にチャネル不純物層として
p型層6が形成されている。
第2図(a)〜(e)は、この壜なMOSトランジスタ
構造を得るための製造工程の一例である。
p−型3i基板1には素子分離領域(図示せず)を形成
した後まず、(a)に示すように熱酸化膜2′を約20
0人形成し、この上にシリコン窒化ll7(第1のマス
ク材料膜)をCVD法により4000人堆積し、これら
の積層膜をバターニングしてゲート配線間に開口10を
形成する。次に(b)に示すように全面にCVD法によ
るシリコン酸化1118(第2のマスク材料膜)を30
00人堆積する。そして全面異方性エツチングを行って
、(C)に示すように窒化[17の開口10の側壁にの
み酸化膜8を残置させ、これら窒化1117と酸化膜8
をマスクとしてボロンをイオン注入してチャネル領域中
央部にp型層6を形成する。このときイオン注入条件は
例えば、加速電圧50keV、ドーズff11X101
3/aR2とする。
この後、酸化g18を選択的に除去した後、熱酸化によ
りゲート絶縁11m2を形成し、全面に多結晶シリコン
膜を堆積してこれをエッチバックして、(d)に示すよ
うに窒化117の開口10内にのみ埋込んでゲート電極
とする。ゲート電極には例えば、POCn3ガス中で2
0分熱処理してリン拡散を行う。そして窒化117をエ
ツチング除去し、ゲート電極をマスクとして不純物をイ
オン注入して、(8)に示すようにn+型ソース、ドレ
イン拡散1114.5を形成する。
この後、図示しないが全面にCVD絶nIlを堆積し、
これにコンタクト孔を開けてソース、ドレインおよびゲ
ートの電極配線を形成する。
こうしてこの実施例の方法によれば、チャネル不純物層
としてのp型層6が、チャネル領域中央部に選択的に、
自己整合的に形成される。しかもゲート電極材料である
多結晶シリコン113は、窒化膜7の間口10に埋込む
形でパターン形成されるから、通常のフォトエツチング
によりパターン形成する場合にしばしば生じるゲート配
線間の短絡事故が防止される。
そしてこの実施例によるMoSトランジスタは、しきい
値がチャネル領域中央部のチャネル不純物層で決り、こ
れを比較的高濃度とすることにより、短チヤネル効果が
抑制される。しかもソース、ドレイン近傍にはチャネル
不純物層がないから、ソース、ドレインの接合耐圧が高
く、接合リークが少ない。またチャネル領域のドレイン
近傍表面の電界も小さくなる。これらの結果、MOSト
ランジスタの信頼性は高いものとなる。また同様の理由
でソース、ドレインの接合容量が小さくなり、ゲート部
の容量も全体として小さくなるから、高速性に優れ、カ
ットオフ特性に優れた、電流駆動能力の大きいMoSト
ランジスタが得られる。
第3図(a)〜(Q)は、他の実施例のnチャネルMO
Sトランジスタの製造工程を示す。先の実施例と対応す
る部分には、先の実施例と同一符号を付しである。この
実施例では先の実施例と異なり、予めゲート電極材料膜
を形成した状態でチャネル不純物層形成を行う。即ちま
ず、(a)に示すように、p−型3i基板1に120人
の熱酸化膜からなるゲート絶縁1!J2を介してゲート
電極となる多結晶シリコンll 3を2000人全面に
堆積し、この上にシリコン窒化1!7(第1のマスク材
料膜)を3000人形成する。多結晶シリコン!13に
は、POCffiaガス中で900℃、20分の熱処理
により、リン拡散を行う。この後窒化膜7には周知のフ
ォトエツチング法によりゲート領域部に開口10を形成
する。次いで(b)に示すように全面に例えば3000
人のシリコン酸化膜8(第2のマスク材料膜)をCVD
法により堆積し、これを異方性エツチングによりエツチ
ングして、(C)に示すように開口1oの側壁にのみ残
して除去し、ボロンのイオン注入によりチャネル不純物
層としてのp型層6をチャネル領域中央部に形成する。
このときイオン注入条件は例えば、加速電圧160ke
V、ドーズ11X1013 /12とする。次いで酸化
llll8を除去した後、(d)に示すように全面にフ
ォトレジスト9を塗布する。
このフォトレジスト9はエッチバックして、(e)に示
すように窒化I!I7の開口10内にのみ残す。
そして(f)に示すように窒化l117をエツチング除
去する。この後フォトレジスト9を用いて多結晶シリコ
ン膜3をエツチングしてゲート電極を形成し、次いでこ
れをマスクとして不純物をイオン注入して、(Q)に示
すようにn中型ソース、ドレイン拡散層4,5を形成す
る。
この実施例によっても先の実施例と同様の効果が得られ
る。即ち、チャネル不純物層が先の実施例と同様、チャ
ネル領域中央部に選択的にかつ自己整合的に形成され、
また得られたMOSトランジスタの特性および信頼性は
先の実施例と同様の理由で優れたものとなる。
本発明は上記実施例に限られるものではない。
例えば、ゲート電極は多結晶シリコン膜の他、高融点金
属あるいそのシリサイドなどを用いることができる。ま
た第1.第2のマスク材料膜としても、多結晶シリコン
膜や高融点金属膜等、種々の組合わせが考えられる。チ
ャネル不純物層としてチャネル領域中央部に選択的に設
けるものと別に、チャネル領域全体に極く低濃度に不純
物層を形成するようにしてもよい。また本発明は、基板
としてエピタキシャル・ウェーハを用いた場合も有効で
ある。
その他本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
[発明の効果] 以上のように本発明によるMOSトランジスタは、チャ
ネル不純物層がチャネル領域中央部に選択的に形成され
ているため、チャネル領域全体にチャネル不純物層を形
成した場合の種々の問題が解決される。即ち、バンチス
ルーや短チヤネル効果を抑制しながら、しかもソース、
ドレインの接合耐圧低下やリーク増大が防止されて、微
細MOSトランジスタの信頼性向上が図られる。またチ
ャネル不純物層によるソース、ドレイン接合容量の増大
が抑制され、同時にゲート部の容量も小さくなるため、
優れた特性が得られる。
また本発明の方法によれば、チャネル不純物層はチャネ
ル領域中央部に自己整合的に形成されるから、上述のよ
うな優れた信頼性および特性を持つ微細MOSトランジ
スタを簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のMOS t−ランジスタを
示す図、第2図(a)〜(e)はその製造工程を示す図
、第3図(a)〜(Q)は他の実施例のMOSトランジ
スタの製造工程を示す図である。 1・・・p−型3を基板、2・・・ゲート絶縁膜、3・
・・多結晶シリコン・ゲート電極、4・・・n++ソー
ス拡散層、5・・・n+型トドレイン拡散層6・・・p
型層(チャネル不純物層)、7・・・シリコン窒化膜(
第1のマスク材料11り、8・・・シリコン酸化膜〈第
2のマスク材料膜)、9・・・フォトレジスト、10・
・・開口。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1 口 LjlJJ 第20(1) 第20(2) 第3 層(1)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に互いに離隔して形成された基板と逆
    導電型のソース、ドレイン拡散層と、これらソース、ド
    レイン拡散層間のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介し
    て形成されたゲート電極と、前記基板のチャネル領域表
    面部にしきい値制御のためにドープされた基板と同導電
    型のチャネル不純物層とを有する絶縁ゲート型電界効果
    トランジスタにおいて、前記チャネル不純物層が、前記
    チャネル領域の前記ソース、ドレイン拡散層側端部を除
    く中央部に選択的に形成されてい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. (2)半導体基板に、ゲート形成領域に開口を持つ第1
    のマスク材料膜を形成する工程と、前記第1のマスク材
    料膜の開口の側壁に選択的に第2のマスク材料膜を形成
    する工程と、前記第1および第2のマスク材料膜を耐イ
    オン注入マスクとして不純物をイオン注入して基板表面
    部に基板と同導電型のチャネル不純物層を形成する工程
    と、前記第2のマスク材料膜を除去する工程と、前記第
    1のマスク材料膜の開口により寸法が規定されたゲート
    電極を形成し、このゲート電極をマスクとして不純物を
    ドープして基板と逆導電型のソース、 ドレイン拡散層を形成する工程とを備えたことを特徴と
    する絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法。
  3. (3)前記ゲート電極の形成工程は、前記チャネル不純
    物層を形成して前記第2のマスク材料膜を除去した後、
    前記第1のマスク材料膜の開口部の基板表面にゲート絶
    縁膜を形成して全面に多結晶シリコン膜を堆積し、これ
    を前記第1のマスク材料膜の開口部にのみ埋込むように
    した特許請求の範囲第2項記載の絶縁ゲート型電界効果
    トランジスタの製造方法。
  4. (4)前記ゲート電極の形成工程は、前記第1および第
    2のマスク材料膜形成前に予め基板全面にゲート絶縁膜
    を介して多結晶シリコン膜を堆積しておき、この多結晶
    シリコン膜を通して不純物をイオン注入して前記チャネ
    ル不純物層を形成した後、その多結晶シリコン膜を前記
    第1のマスク材料膜の開口部で規定された寸法のゲート
    電極にパターン形成するようにした特許請求の範囲第2
    項記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法
  5. (5)前記第1のマスク材料膜はシリコン窒化膜であり
    、前記第2のマスク材料膜はシリコン酸化膜である特許
    請求の範囲第2項記載の絶縁ゲート型電界効果トランジ
    スタの製造方法。
JP7414187A 1987-03-30 1987-03-30 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法 Pending JPS63241965A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7414187A JPS63241965A (ja) 1987-03-30 1987-03-30 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7414187A JPS63241965A (ja) 1987-03-30 1987-03-30 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63241965A true JPS63241965A (ja) 1988-10-07

Family

ID=13538601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7414187A Pending JPS63241965A (ja) 1987-03-30 1987-03-30 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63241965A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5210437A (en) * 1990-04-20 1993-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba MOS device having a well layer for controlling threshold voltage
JPH06204469A (ja) * 1991-05-15 1994-07-22 Gold Star Electron Co Ltd 電界効果トランジスタおよびその製造方法
EP1054450A3 (en) * 1999-05-18 2001-02-07 Hiroshima University MOSFET semiconductor device with highly doped barrier region
JP2007088488A (ja) * 2006-10-18 2007-04-05 Renesas Technology Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5210437A (en) * 1990-04-20 1993-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba MOS device having a well layer for controlling threshold voltage
JPH06204469A (ja) * 1991-05-15 1994-07-22 Gold Star Electron Co Ltd 電界効果トランジスタおよびその製造方法
EP1054450A3 (en) * 1999-05-18 2001-02-07 Hiroshima University MOSFET semiconductor device with highly doped barrier region
JP2007088488A (ja) * 2006-10-18 2007-04-05 Renesas Technology Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2835216B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6055665A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0644572B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2730535B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS63241965A (ja) 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH01259560A (ja) 半導体集積回路装置
JPS61255069A (ja) 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタ
JPS6025028B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06177376A (ja) Mos電界効果半導体装置の製造方法
JPS6197967A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3088556B2 (ja) 半導体装置の製法
JPH02196434A (ja) Mosトランジスタの製造方法
JP2968548B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH09266255A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH1131814A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6156448A (ja) 相補型半導体装置の製造方法
JPH04246862A (ja) 半導体集積回路及び半導体集積回路製造方法
JPS63296374A (ja) Mos型半導体装置
JP3191313B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS63241966A (ja) 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH04127538A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07106569A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPS62128542A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06188259A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH03259562A (ja) 半導体集積装置