JP3100663B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- H10D84/0165—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs the components including complementary IGFETs, e.g. CMOS devices
- H10D84/0191—Manufacturing their doped wells
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Description
導体装置及びその製造方法に関する。
MOS FET の構成を示す断面図である。P型シリコン基板
11上にゲート酸化膜12が形成され、ゲート酸化膜12上に
ゲート電極13が接続されている。ゲート酸化膜12を隔て
た基板11表面にはN+ 型のソース領域14,ドレイン領域
15が形成されている。
を加えたときに、チャネルに空乏層が形成される。この
空乏層中の空乏層電荷は実効ゲート電界を強めるため、
キャリヤの移動度が減少してしまう。また、反転層中に
かかるゲート電界が減少し、キャリヤ濃度が減少する。
したがって、MOS FET の駆動能力の低下を引き起こすこ
とになる。さらに、基板バイアスを加えた場合しきい値
が増大する、いわゆるバックゲートバイアス効果の問題
もある。
MOS FET のゲート、ソース、ドレインの各空乏層電荷の
容量はMOS FET の高性能化に対して悪影響を及ぼし、M
OS駆動能力の低下を引き起こすという欠点がある。
されたものであり、その目的は、高い駆動能力を持つ高
性能なMOS構造の半導体装置及びその製造方法を提供
することにある。
は、半導体基板と、前記基板上に薄い絶縁膜を挟んで形
成されたゲート電極と、前記ゲート電極の縁下方からこ
のゲート電極より遠方に伸びるように前記基板表面に形
成された第1導電型の拡散領域と、前記ゲート電極下方
の半導体基板におけるチャネル領域部分において前記ゲ
ート電極に印加される電圧によって形成されるチャネル
空乏層幅と前記半導体基板の基板電圧によって形成され
る空乏層幅とを加えた値より小さいPN接合深さを有し
て前記ゲート電極下方の半導体基板におけるチャネル領
域に形成された第2導電型の第1の半導体領域と、前記
第1の半導体領域より高い不純物濃度を有し、かつ前記
拡散領域部分において形成される空乏層幅と前記半導体
基板の基板電圧によって形成される前記第1半導体領域
内の空乏層幅とを加えた値より大きいPN接合の深さを
有して前記第1の半導体領域に延在するように前記拡散
層領域に形成された第2導電型の第2の半導体領域とを
具備したことを特徴とする。
導電型の半導体基板表面に第2導電型の第1ウェル領域
を形成する工程と、前記基板上に薄い絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクに前記基板表面に第1導電型の
不純物を導入して拡散領域を形成する工程と、前記ゲー
ト電極をマスクにして第2導電型の不純物を導入し前記
拡散領域を囲う第2導電型の第2ウェル領域を前記第1
ウェル領域に延在するように形成する工程とを具備した
ことを特徴とする。
下方のチャネル領域部分と拡散領域部分とで変える。例
えば、ソースやドレインの拡散層部分では深く、かつチ
ャネル領域部分では浅くする。しかも、そのチャネル部
分のウェル領域の深さをゲート空乏層幅とウェル−基板
間の空乏層幅を加えたものより浅くする。しかも、拡散
層部分よりも濃度が低くされる。これにより、MOS FET
の空乏層電荷を抑える。
り説明する。
ル型MOS FET の構成を示す断面図である。N型のシリコ
ン基板1 表面にP型の第1、第2のウェル領域2-1 ,2-
2 が形成されている。第1ウェル領域2-1 はチャネル領
域に沿うように形成されている。第2ウェル領域2-2 は
第1ウェル領域2-1 より延在し、N+型のソース領域3、
ドレイン領域4 を囲うように形成されている。これらウ
ェル領域2-1 ,2-2上にはゲート酸化膜5 が形成され、
ゲート酸化膜5 上にソース領域3 とドレイン領域4 を隔
ててゲート電極6 が形成されている。
ート電極6 に印加される電圧によって形成されるチャネ
ル空乏層幅をWg、シリコン基板1 の基板電圧によって
形成される空乏層幅をWsとすると、次式の関係が成り
立つようになっている。 Xj1<Wg+Ws …(1)
は、ソース領域3 及びドレイン領域4 によって形成され
る空乏層幅をWd、シリコン基板1 の基板電圧によって
形成される空乏層幅をWsとすると、次式の関係が成り
立つようになっている。 Xj2>Wd+Ws …(2)
された第1ウェル領域2-1 の深さXj1が上記(1) 式の関
係になっているため、このMOS FET のチャネルの空乏層
電荷がシリコン基板1 の電圧Vsub によって変動する。
すなわち、電圧Vsub を上昇させることにより、チャネ
ル空乏層電荷が低減化される。また、第2ウェル領域2-
2 の深さXj2が上記(2) 式の関係になっており、ソー
ス,ドレイン領域3 ,4とシリコン基板1 との間でパン
チスルーが起こらないような構成になっている。
Tango,TEDM Tech.Dig.,P.640(1987)に記載されているth
in film SOI-MOS FET や、T.Mizuno,T.Higuchi,Y.Saito
h,S.Sawada,and S.Shinozaki,Symp.VLSI Tech.Dig.,P.2
3(1988) に記載されているTDMOS と同じようなメカニズ
ムによって高駆動能力、S-swing の改善、しきい値電圧
Vthの所望値を得つつ基板バイアス効果の低減化が期待
できる。上記構成のMOS FET の製造方法の一例を以下に
示す。
板1 表面にB+ をイオン注入して深さ約500nm、不
純物濃度1×1017cm-3のP型の第1ウェル領域2-1
を形成する。次に、基板1 上に15nmのゲート酸化膜
5 を形成し、ゲート酸化膜5上にゲート電極6 を形成す
る。
極6 をマスクにAs+ をイオン注入して不純物濃度1×
1020cm-3の拡散領域3 ,4 を形成する。さらに、ゲ
ート電極6 をマスクに高エネルギーにてB+ をイオン注
入し、第1ウェル領域2-1 に延在して拡散領域3 ,4 を
包むように不純物濃度1×1018cm-3の第2ウェル領
域2-2 を形成する(図1)。
ン領域4 が形成されていないMOS型の半導体装置の構
成である。ソース領域3 を接地し、基板バイアスによ
り、基板1 側をドレインとして用いる。動作方法はチャ
ネル領域の反転層から基板への電子の注入で動作する。
拡散領域がソース領域3 片方しか設けていないので、ゲ
ートが小さくなりチャネル長が短くなっても、短チャネ
ル効果のないトランジスタ動作が可能である。
図3の構造のトランジスタがフィールド酸化膜7 に隣接
して形成されている。動作方法は図3と同様である。ソ
ース領域4 を接地し、基板バイアスVsub により、基板
1 側をドレインとして破線の矢印8 のごとく図の縦方向
に導通させるトランジスタが構成される。
導体装置を示したが、シリコン基板1 がP型、第1、第
2のウェル領域2-1 ,2-2 がN型になり、ソース領域3
、ドレイン領域4 がP+型の構造のPチャネル型の半導
体装置を構成しても実施例同様の効果が期待できる。
ソースやドレインの拡散層部分のウェル領域の深さと比
べて、チャネル部分のウェル領域の深さをゲート空乏層
幅とウェル−基板間の空乏層幅を加えたものより浅くす
ることで、高い駆動能力を持つ高性能なMOS構造の半
導体装置及びその製造方法が提供できる。
図。
ウェル領域、 3…ソース領域、 4…ドレイン領域、 5…
ゲート酸化膜、 6…ゲート電極。
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体基板と、 前記基板上に薄い絶縁膜を挟んで形成されたゲート電極
と、 前記ゲート電極の縁下方からこのゲート電極より遠方に
伸びるように前記基板表面に形成された第1導電型の拡
散領域と、 前記ゲート電極下方の半導体基板におけるチャネル領域
部分において前記ゲート電極に印加される電圧によって
形成されるチャネル空乏層幅と前記半導体基板の基板電
圧によって形成される空乏層幅とを加えた値より小さい
PN接合深さを有して前記ゲート電極下方の半導体基板
におけるチャネル領域に形成された第2導電型の第1の
半導体領域と、前記第1の半導体領域より高い不純物濃度を有し、かつ
前記拡散領域部分において形成される空乏層幅と前記半
導体基板の基板電圧によって形成される前記第1半導体
領域内の空乏層幅とを加えた値より大きいPN接合の深
さを有して前記第1の半導体領域に延在するように前記
拡散層領域に形成された第2導電型の第2の半導体領域
とを具備したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 動作モードとして電流の流れが前記拡散
領域から前記ゲート電極下方の半導体基板下に向かう縦
方向であることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。 - 【請求項3】 動作モードとして電流の流れが前記拡散
領域から前記ゲート電極下方のチャネル領域を介して反
対側のゲート電極の縁下に向かう横方向であることを特
徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】 第1導電型の半導体基板表面に第2導電
型の第1ウェル領域を形成する工程と、前記基板上に薄
い絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にゲート電極
を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクに前記基板
表面に第1導電型の不純物を導入して拡散領域を形成す
る工程と、前記ゲート電極をマスクにして第2導電型の
不純物を導入し前記拡散領域を囲う第2導電型の第2ウ
ェル領域を前記第1ウェル領域に延在するように形成す
る工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項5】 前記第1ウェル領域は前記ゲート電極下
方の半導体基板におけるチャネル領域部分において前記
ゲート電極に印加される電圧によって形成されるチャネ
ル空乏層幅と前記半導体基板の基板電圧によって形成さ
れる空乏層幅とを加えた値より小さいPN接合深さを有
するように形成することを特徴とすることを特徴とする
請求項4記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記第2ウェル領域は前記拡散領域部分
において形成される空乏層幅と前記半導体基板の基板電
圧によって形成される前記第1半導体領域内の空乏層幅
とを加えた値より大きいPN接合の深さを有するように
形成することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03118963A JP3100663B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR92008686A KR960008866B1 (en) | 1991-05-24 | 1992-05-22 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US08/623,941 US5696401A (en) | 1991-05-24 | 1996-03-29 | Semiconductor device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03118963A JP3100663B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
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Family
ID=14749614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03118963A Expired - Lifetime JP3100663B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| US (1) | US5696401A (ja) |
| JP (1) | JP3100663B2 (ja) |
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- 1992-05-22 KR KR92008686A patent/KR960008866B1/ko not_active Expired - Fee Related
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1996
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Non-Patent Citations (1)
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