JPH01278073A - Mis type transistor and its manufacture - Google Patents

Mis type transistor and its manufacture

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JPH01278073A
JPH01278073A JP63108140A JP10814088A JPH01278073A JP H01278073 A JPH01278073 A JP H01278073A JP 63108140 A JP63108140 A JP 63108140A JP 10814088 A JP10814088 A JP 10814088A JP H01278073 A JPH01278073 A JP H01278073A
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JP
Japan
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drain
semiconductor substrate
region
transistor
film
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Application number
JP63108140A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahide Inuishi
犬石 昌秀
Katsukichi Mitsui
克吉 光井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/601Insulated-gate field-effect transistors [IGFET] having lightly-doped drain or source extensions, e.g. LDD IGFETs or DDD IGFETs 
    • H10D30/605Insulated-gate field-effect transistors [IGFET] having lightly-doped drain or source extensions, e.g. LDD IGFETs or DDD IGFETs  having significant overlap between the lightly-doped extensions and the gate electrode

Abstract

PURPOSE:To increase breakdown voltage, and improve the life of an element by arranging the gate electrode of an MIS type transistor on also the upper part of a comparatively low concentration region turning to a part of a source and a drain. CONSTITUTION:The layer 12 of a semiconductor film operating as a part of a gate electrode B is arranged on also regions 4, 5 doped with comparatively low concentration of inverse conductivity type with respect to a source 2 side and drain 3 side semiconductor substrate. Thereby, the electric field of drain 3 of an MIS type transistor is relieved, and the breakdown voltage is increased. In addition, the current driving capability in the triode region and the prentode region of transistor is not decreased, and the life of an element can be improved by reducing the deterioration of drain characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はMIS型トランジスタの構造およびその製造
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a MIS type transistor and its manufacturing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第6図はTSANG等により IEEE Transa
cti。
Figure 6 is based on IEEE Transa by TSANG etc.
cti.

n Electron Devices VOL、ED
−291982に発表されている短チヤネルトランジス
タのドレイン部の電界を緩和するドレイン・ソース構造
を有するLightly Doped口rain  (
以下LDDと略す)MOSトランジスタの構造を示寸断
面図である。
n Electron Devices VOL, ED
-291982, a Lightly Doped drain (
1 is a sectional view showing the structure of a MOS transistor (hereinafter abbreviated as LDD).

第6図において、P型に浅くドープされたP−半導体基
板1の主面内にN型に深くドープされたN+ソース領域
2とN+ドレイン領域3が形成されている。N+ソース
領域2およびN+ドレイン領域3にそれぞれ隣接して、
不純物濃度が1017/cm  から1018/Cm3
オーダーのN型に浅くド−プされたN”拡散領域4.5
が形成されている。
In FIG. 6, an N+ source region 2 and an N+ drain region 3, which are deeply N-doped, are formed in the main surface of a P- semiconductor substrate 1, which is lightly doped P-type. Adjacent to the N+ source region 2 and the N+ drain region 3, respectively,
Impurity concentration from 1017/cm to 1018/Cm3
N-type shallowly doped N” diffusion region of the order of 4.5
is formed.

またN−拡散領域4.5の間のP−半導体基板1の主面
付近をチャネル領域6とする。
Further, the vicinity of the main surface of the P- semiconductor substrate 1 between the N- diffusion regions 4.5 is defined as a channel region 6.

チャネル領域6の上側に、ゲート酸化膜7を介して、ポ
リシリコンから成るゲート電極8が設けられる。ゲート
電極8の側壁に接してゲート酸化  ′膜7から続く酸
化膜で形成されるサイドウオール9が設けられる。N−
拡散領144.5のチャネル領域6側の端は、ゲート電
極8の端の直下からそれぞれチャネル領域6の内側の方
に数100人入った位δにある。
A gate electrode 8 made of polysilicon is provided above channel region 6 with gate oxide film 7 in between. A sidewall 9 formed of an oxide film continuing from the gate oxide film 7 is provided in contact with the sidewall of the gate electrode 8. N-
The end of the diffusion region 144.5 on the channel region 6 side is located at a distance δ from just below the end of the gate electrode 8, about several hundred people inside the channel region 6, respectively.

第7図は第6図に示す従来のNチャネルLDDMOSト
ランジスタの製造方法を示す工程断面図である。第7図
(a)において、P−半導体基板1の主面上に酸化膜と
ポリシリコンを順次積層し、その後異方性エツチングに
よってゲート酸化膜7とゲート電極8を形成する。次に
第7図(b)において、リンまたはとソ等のN型不純物
をゲート電極8をマスクとしてP−半導体基板1にドー
ズ畠1013/C112オーダーのイオン注入を行う。
FIG. 7 is a process sectional view showing a method of manufacturing the conventional N-channel LDDMOS transistor shown in FIG. In FIG. 7(a), an oxide film and polysilicon are sequentially laminated on the main surface of a P- semiconductor substrate 1, and then a gate oxide film 7 and a gate electrode 8 are formed by anisotropic etching. Next, in FIG. 7(b), ions of an N-type impurity such as phosphorus or phosphorus are implanted into the P-semiconductor substrate 1 using the gate electrode 8 as a mask at a dose of 1013/C112 order.

次に第7図(C)4:#l+’%T、CV D (Ch
emical Vapor Peposition)法
により酸化膜10を形成する。そして第7図(d)にお
いて、酸化膜10を異方性エツチングにより、ゲート電
極8の側壁部だけをサイドウオール9として残し、他の
部分を除去する。
Next, Fig. 7 (C) 4: #l+'%T, CV D (Ch
An oxide film 10 is formed by a chemical vapor deposition method. Then, in FIG. 7(d), the oxide film 10 is anisotropically etched to leave only the sidewall portion of the gate electrode 8 as the sidewall 9, and remove the other portions.

その後、ゲート電極8とサイドウオール9をマスクとし
て・、P−半導体基板1に高1111のN型不純物を注
入する。次に第7図(e)において、第7図(b)およ
び(d)で注入したN型不純物のイオンを熱処理によっ
て拡散し最終的に図のような構造を得る。
Thereafter, using the gate electrode 8 and the sidewall 9 as a mask, N-type impurities with a height of 1111 are implanted into the P- semiconductor substrate 1. Next, in FIG. 7(e), the N-type impurity ions implanted in FIGS. 7(b) and 7(d) are diffused by heat treatment to finally obtain the structure shown in the figure.

次に、LDD構造の原理について説明する。第8図(a
)、 (b)はそれぞれ、五極管領域、三極管領域での
[DDMOSトランジスタの動作状態を示す構成図であ
る。P−半導体基板1およびN+ソース領域2はGND
電位(Ov)に接地されている。N1ドレイン領1a3
には電源電圧、例えば5Vが印加される。またゲート電
極8にはゲート電圧V。が与えられる。
Next, the principle of the LDD structure will be explained. Figure 8 (a
) and (b) are configuration diagrams showing the operating states of the DDMOS transistor in the pentode region and triode region, respectively. P− semiconductor substrate 1 and N+ source region 2 are connected to GND
Grounded to potential (Ov). N1 drain area 1a3
A power supply voltage, for example 5V, is applied to. Further, a gate voltage V is applied to the gate electrode 8. is given.

また、PN接合部には空乏層11が存在する。Further, a depletion layer 11 exists in the PN junction.

空乏層の幅Wは次式(1)で与えられる。The width W of the depletion layer is given by the following equation (1).

・・・(1) 式(1)において、NAはアクセプタ濃度、Noはドナ
ー濃度、v8は逆バイアス電圧、VDはPN接合の拡散
電位、ε8は半導体の誘電率、qは電?i4聞である。
...(1) In formula (1), NA is the acceptor concentration, No is the donor concentration, v8 is the reverse bias voltage, VD is the diffusion potential of the PN junction, ε8 is the dielectric constant of the semiconductor, and q is the electric current. It's i4 listening.

式(1)において、N型の不純物濃度N、の方がP型の
不純物濃度NAよりも著しく高い場合はNまた、N型の
不純物濃度N、とP型の不純物濃度NAがほぼ等しい場
合はND〒NAとして下記近似式(3)を得る。
In equation (1), if the N-type impurity concentration N is significantly higher than the P-type impurity concentration NA, then N, and if the N-type impurity concentration N and the P-type impurity concentration NA are almost equal, then N. The following approximate formula (3) is obtained as ND〒NA.

N+ドレイン領143だけでドレインを構成した場合、
チャネル領域6のドレイン端での空乏層の幅Wは式(2
)で与えられる。またLDD型MOSトランジスタのよ
うにN−拡散領域5を設けた場合、空乏層の幅Wは式(
3)で与えられる。逆バイアス電圧■8が同じなら、N
−拡散領域5を設けたLDD型MoSトランジスタの方
が、幅Wが大きくなりその部分にかかる電界は小さくな
る。そのためドレインとチャネル領域間で起こる高電界
によるブレークダウンなどが起こりにくくなる。
When the drain is composed of only N+drain region 143,
The width W of the depletion layer at the drain end of the channel region 6 is expressed by the formula (2
) is given by Furthermore, when an N-diffusion region 5 is provided as in an LDD type MOS transistor, the width W of the depletion layer is calculated by the formula (
3) is given by If the reverse bias voltage ■8 is the same, N
- The LDD type MoS transistor provided with the diffusion region 5 has a larger width W, and the electric field applied to that portion is smaller. Therefore, breakdown due to the high electric field occurring between the drain and channel regions is less likely to occur.

このようにして微細化に伴うドレイン耐圧の低下という
問題をLDD構造により解決している。
In this way, the problem of a decrease in drain breakdown voltage due to miniaturization is solved by the LDD structure.

次に動作について説明する。ドレイン電圧■。Next, the operation will be explained. Drain voltage■.

がゲート電圧v6より大きい時、トランジスタは第8図
(a)のように三極管領域での動作状態を示す。三極管
領域ではチャネル領域6に形成された反転層(図中斜線
部)の他に、チャネル領域6の、ドレイン側に高抵抗の
空乏層が現れる。この空乏層の他にソース側およびドレ
イン側のN−拡散領ti!4.5がチャネル領域6以外
の寄生抵抗となり、ドレイン電流の低下を招く。
When V is larger than the gate voltage v6, the transistor operates in the triode region as shown in FIG. 8(a). In the triode region, in addition to the inversion layer formed in the channel region 6 (the shaded area in the figure), a high-resistance depletion layer appears on the drain side of the channel region 6. In addition to this depletion layer, N- diffusion regions ti! on the source side and drain side! 4.5 becomes a parasitic resistance other than the channel region 6, which causes a decrease in drain current.

またドレイン電圧VDがゲート電圧VGより充分小さい
時、トランジスタは第8図(b)のように三極管領域で
の動作状態を示す。三極管領域では、チャネル領域6に
反転層(図中斜線部)がほぼ−様に形成され、チャネル
領域6での抵抗は小さいが、ソース側およびドレイン側
のN−拡散領域4゜5が寄生抵抗となり、やはりドレイ
ン電流を低下させトランジスタの電流駆動能力を下げる
Further, when the drain voltage VD is sufficiently lower than the gate voltage VG, the transistor operates in the triode region as shown in FIG. 8(b). In the triode region, an inversion layer (shaded area in the figure) is formed in the channel region 6 in an almost - shape, and the resistance in the channel region 6 is small, but the N- diffusion regions 4°5 on the source side and the drain side have a parasitic resistance. This also lowers the drain current and lowers the current driving ability of the transistor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来のLDDMO8+−ランジスタは以上のように構成
されているので、構造的にN−拡散領1ii!4゜5が
寄生抵抗となり、ドレイン電流が減少しトランジスタの
電流駆動能力が落ちるという問題があった。
Since the conventional LDDMO8+- transistor is configured as described above, it is structurally composed of an N- diffusion region 1ii! 4.5 degrees becomes a parasitic resistance, which causes a problem in that the drain current decreases and the current driving ability of the transistor deteriorates.

また、ドレイン付近の電界によって熱平衡状態より大き
いエネルギーを有するホットキャリヤが発生する。この
ホットキャリヤは、ドレイン側のN−拡散領域5付近で
発生し、その一部はドレイン側のサイドウオール9の下
部に注入される。サイドウオール9下部の酸化膜内のエ
ネルギー準位にトラップされたこのキャリヤによる電界
のため、N−拡散領域5の表面付近が空乏化される。こ
のため、閾値が高くなったり、動作状態になってもこの
N−拡散領域5の高抵抗部分のためコンダクタンスが小
さくなったりして、ざらにドレイン特性が劣化し実用に
耐える素子の寿命が短くなるという信頼性上の問題点が
あった。
Further, the electric field near the drain generates hot carriers having energy greater than that in a thermal equilibrium state. These hot carriers are generated near the N- diffusion region 5 on the drain side, and some of them are injected into the lower part of the sidewall 9 on the drain side. Due to the electric field caused by the carriers trapped in the energy level in the oxide film below the sidewall 9, the vicinity of the surface of the N- diffusion region 5 is depleted. As a result, the threshold value becomes high, and even in the operating state, the conductance becomes small due to the high resistance part of this N- diffusion region 5, which deteriorates the drain characteristics roughly and shortens the life of the device that can withstand practical use. There was a problem with reliability.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来同様にMIS型トランジスタのドレイン
電界を緩和し耐圧を高くすること 。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and as in the case of conventional transistors, the purpose is to reduce the drain electric field of the MIS type transistor and increase the withstand voltage.

ができるとともに、加えてトランジスタの三極管。Can be used as well as a transistor triode.

三極管領域での電流駆動能力を落とさず、またドレイン
特性の劣化を軽減することによって、素子の寿命を大幅
に改善できるMIS型トランジスタおよびその製造方法
を得ることを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a MIS type transistor and a method for manufacturing the same, which can significantly improve the life of the element by not reducing the current driving ability in the triode region and by reducing the deterioration of drain characteristics.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この売可に係るMIS型トランジスタは、第1導電型の
半導体基板と、前記半導体基板の主面内に所定間隔をお
いて形成された、前記半導体基板と反対導電型の第1お
よび第2の領域と、前記半導体基板主面内に、前記第1
および第2の領域に隣接してその間に形成された、前記
第1および第2の領域と比較して不純物濃度が低く同じ
導電型の第3および第4の領域と、前記第3.第4の領
域およびその間の前記半導体基板主面上に形成された絶
縁膜と、前記第3.第4の領域およびその間の前記半導
体基板主面の上側に、前記絶縁膜を介して形成されたゲ
ート電極とを備えたものである。
This MIS type transistor for sale includes a semiconductor substrate of a first conductivity type, and first and second semiconductor substrates of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, which are formed at a predetermined interval in the main surface of the semiconductor substrate. a region within the main surface of the semiconductor substrate;
and third and fourth regions formed adjacent to and between the second region and having a lower impurity concentration and the same conductivity type as the first and second regions; a fourth region and an insulating film formed on the main surface of the semiconductor substrate therebetween; A fourth region and a gate electrode formed on the upper side of the main surface of the semiconductor substrate between the fourth region and the insulating film are provided.

またこの発明に係るMIS型トランジスタの製造方法は
、第1導電型の半導体基板の主面上に第1の絶縁膜を形
成する工程と、前記第1の絶縁膜上にゲート電極となる
第1の半導体膜を形成する工程と、前記第1の半導体膜
上に第2の絶縁膜を形成し、さらにその上にレジストを
塗布しこれをパターン化する工程と、前記パターン化さ
れたレジストをマスクとして前記第2の絶縁膜および前
記第1の半導体膜にエツチングを行い前記レジスト部分
だけを残す工程と、前記エツチングにより形成されたパ
ターンをマスクとして、前記半導体基板に比較的低濃度
に前記半導体基板と反対導電型の不純物の導入を行う工
程と、前記レジストを除去し、全面に第2の半導体膜を
形成する工程と、前記第2の半導体膜を、前記第1の半
導体膜の側壁部分だけ残し他の部分は除去するよう異方
性エツチングを行う工程と、前記第2の絶縁膜および第
1の半導体膜と、その側壁部の前記第2の半導体膜をマ
スクとして、前記半導体基板に前記半導体基板と反対導
電型の不純物の導入を行う工程とを含むものである。
Further, the method for manufacturing an MIS transistor according to the present invention includes the steps of forming a first insulating film on the main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and forming a first insulating film on the first insulating film to become a gate electrode. forming a second insulating film on the first semiconductor film, further applying a resist thereon and patterning it, and masking the patterned resist. etching the second insulating film and the first semiconductor film to leave only the resist portion; and etching the semiconductor substrate at a relatively low concentration using the pattern formed by the etching as a mask. a step of introducing an impurity of a conductivity type opposite to that of the first semiconductor film; a step of removing the resist and forming a second semiconductor film on the entire surface; a step of performing anisotropic etching to remove the remaining portions; and a step of etching the semiconductor substrate with the second insulating film, the first semiconductor film, and the second semiconductor film on the side wall portion thereof as a mask. This method includes a step of introducing an impurity of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate.

〔作用〕[Effect]

この発明におけるMIS型トランジスタのゲート電極は
、ソースおよびドレインの一部となる比較的低濃度の領
域の上部にも設けられるので、動作時において、この比
較的低濃度の部分の抵抗を小さくする。また絶l1jl
中に注入されたホットキャリヤによる電界も緩和する。
Since the gate electrode of the MIS type transistor according to the present invention is also provided above the relatively lightly doped region that becomes part of the source and drain, the resistance of this relatively lightly doped portion is reduced during operation. Also absolutely l1jl
The electric field due to the hot carriers injected into it is also relaxed.

(実施例) 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図は、この発明の一実施例であるLDDMOSトランジ
スタの構造を示す断面図である。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
The figure is a sectional view showing the structure of an LDDMOS transistor which is an embodiment of the present invention.

N−拡散領域4.5の上側は、ゲート酸化11i7を介
して、ポリシリコンで形成されたサイドウオール12が
完全に覆っている。このサイドウオール12は、ポリシ
リコンで形成されているためゲート電極8の一部として
動作する。また、ゲート電極8の上部に酸化膜13が形
成され、さらに全体の表面に酸化膜14が形成される。
The upper side of the N- diffusion region 4.5 is completely covered with a sidewall 12 made of polysilicon via a gate oxide 11i7. Since this sidewall 12 is made of polysilicon, it operates as a part of the gate electrode 8. Further, an oxide film 13 is formed on the upper part of the gate electrode 8, and an oxide film 14 is further formed on the entire surface.

酸化g114のコンタクトホールを介しN+ソース領[
2に接してソース電極15が、N+ドレイン領域3に接
してドレイン電極16が形成される。その他の構成は第
6図に示す従来のLDDMOSトランジスタと同様であ
る。
N+ source region [
A source electrode 15 is formed in contact with the N+ drain region 2, and a drain electrode 16 is formed in contact with the N+ drain region 3. The rest of the structure is similar to the conventional LDDMOS transistor shown in FIG.

第2図は第1図に示すこの発明の一実施例であるNチャ
ネル100MOSトランジスタの製造方法を示す工程断
面図である。まず第2図(a)において、P−半導体基
板1の主面上に酸化m7.ポリシリコン層8(図中斜線
部)および酸化膜3を順次81層する。次に第2図(b
)において、レジスト17を塗布しパターンを形成した
後、異方性エツチングによって酸化膜13およびポリシ
リコン18の不要部分を除去する。この工程により、パ
ターン化されたレジスト17に覆われたゲート電極部の
ポリシリコン層8およびその上部の酸化膜13が残る。
FIG. 2 is a process sectional view showing a method of manufacturing the N-channel 100 MOS transistor, which is an embodiment of the present invention shown in FIG. First, in FIG. 2(a), oxidized m7. 81 layers of polysilicon layer 8 (shaded area in the figure) and oxide film 3 are sequentially formed. Next, Figure 2 (b
), after a resist 17 is applied and a pattern is formed, unnecessary portions of the oxide film 13 and polysilicon 18 are removed by anisotropic etching. This step leaves the polysilicon layer 8 of the gate electrode portion covered with the patterned resist 17 and the oxide film 13 above it.

続いて第2図(C)において、ゲート電極部のレジスト
172M化膜13.ポリシリコン層8をマスクとして、
リンまたはヒソ等のN型不純物をドーズffi 101
3/ c++3オーダーでイオン注入を行う。なおレジ
スト17を先に除去し、注入エネルギーを下げてイオン
注入を行ってもよい。
Subsequently, in FIG. 2(C), the resist 172M film 13. of the gate electrode portion is removed. Using the polysilicon layer 8 as a mask,
Dosing N-type impurities such as phosphorus or hiso ffi 101
Ion implantation is performed on the order of 3/c++3. Note that the resist 17 may be removed first, and the ion implantation may be performed by lowering the implantation energy.

次に第2図(d)において、レジスト17を除去し、酸
化膜7およびゲート電極部のポリシリコン層8゜酸化1
113の上に第2のポリシリコン層18(図中斜線部)
を形成する。そして第2図(e)において、第2のポリ
シリコン層18を、サイドウオール12となる部分を残
して異方性エツチングで除去する。その後ゲート電極部
のポリシリコン層8と酸化膜13、およびサイドウオー
ル12をマスクとして、P−半導体基板1に高′a度の
N型不純物をイオン注入する。次に第2図mにおいて、
不純物の熱拡散を行いN ソース領域2.N+ドレイン
領域3.およびN−拡散領域4,5を形成する。また酸
化膜14を形成し表面を覆う。酸化膜14にコンタクト
ホールを設け、N+ソース領域2.N+ドレイン領域3
に接するように、ソース電極15.ドレイン電極16を
それぞれ設ける。
Next, in FIG. 2(d), the resist 17 is removed, and the oxide film 7 and the polysilicon layer 8 of the gate electrode portion are oxidized 1.
A second polysilicon layer 18 is formed on 113 (shaded area in the figure).
form. Then, in FIG. 2(e), the second polysilicon layer 18 is removed by anisotropic etching, leaving a portion that will become the sidewall 12. Thereafter, using the polysilicon layer 8 of the gate electrode portion, the oxide film 13, and the sidewall 12 as masks, high-a degree N-type impurities are ion-implanted into the P- semiconductor substrate 1. Next, in Figure 2 m,
Thermal diffusion of impurities is performed in the N source region 2. N+ drain region 3. and N- diffusion regions 4 and 5 are formed. Further, an oxide film 14 is formed to cover the surface. A contact hole is provided in the oxide film 14 to form an N+ source region 2. N+ drain region 3
The source electrode 15. is in contact with the source electrode 15. Drain electrodes 16 are provided respectively.

最終的に図のような構成を得る。Finally, you will get the configuration shown in the figure.

なお上記実施例ではNチャネル100MOSトランジス
タの製造方法について説明したが、基板や注入する不純
物の導電型を逆にすることにより、PチャネルしODM
OSトランジスタも同様にして作ることができる。
In the above example, a method for manufacturing an N-channel 100MOS transistor was explained, but by reversing the conductivity type of the substrate and the impurity to be implanted, it can be made into a P-channel and ODM.
An OS transistor can also be made in a similar manner.

次に動作について説明する。ドレイ電圧■、がゲート電
圧v6より大きい五極管領域においては、主にソース側
に反転層が形成されている。そのためソース側のN−拡
散領域4のゲート酸化1!17付近に、ポリシリコンで
形成されたソース側のサイドウオール12からの電界に
よる電荷蓄積層ができ、この部分の寄生抵抗が減少する
Next, the operation will be explained. In the pentode region where the drain voltage (1) is higher than the gate voltage (v6), an inversion layer is formed mainly on the source side. Therefore, near the gate oxidation 1!17 of the N- diffusion region 4 on the source side, a charge storage layer is formed due to the electric field from the side wall 12 on the source side formed of polysilicon, and the parasitic resistance in this portion is reduced.

また、ドレイン電圧V、がゲート電圧■。より充分小さ
い三極管領域においては、ソース側、ドレイン側とも同
じように反転層が形成されている。
Also, the drain voltage V is the gate voltage ■. In the sufficiently smaller triode region, inversion layers are formed on both the source and drain sides.

そのためソース側およびドレイン側のサイドウオ” −
ル12からの電界により、ソース側およびドレイン側の
N−拡散領域4.5のそれぞれのゲート酸化膜7付近に
電荷蓄積層が形成され、それぞれの寄生抵抗が減少する
Therefore, the sidewalls on the source and drain sides are
Due to the electric field from the gate electrode 12, a charge storage layer is formed near the gate oxide film 7 of each of the N- diffusion regions 4.5 on the source side and the drain side, and the parasitic resistance of each is reduced.

第3図は、この発明のしDDMOSトランジスタの三極
管領域でのソース側表面チャネル方向のキャリヤ分布と
不純物濃度の一例を示したグラフである。曲線し はキ
ャリヤ分布1曲線L2はN型不純物濃度1曲線L3はP
型不純物濃度を示す。
FIG. 3 is a graph showing an example of carrier distribution and impurity concentration in the source side surface channel direction in the triode region of the DDMOS transistor of the present invention. The curve is carrier distribution 1 curve L2 is N-type impurity concentration 1 curve L3 is P
Indicates type impurity concentration.

また、測定条件は以下のとおりである。Moreover, the measurement conditions are as follows.

ゲート酸化膜7の厚さT。X・・・100m拡散領域4
へのイオン注入ドーズff1D・・・5×1012C「
2 ドレイン電圧V、・・・5■ ゲート電圧V。・・・5V N−拡散領域4の長さWの間、ポリシリコンで形成され
たサイドウオール12からの電界によって電荷蓄積層が
形成されているので、キャリヤ分布し1はN型不純物濃
度L2より一桁以上高くなっている。このためこの部分
の寄生抵抗が減少し、三極管領域でのこのトランジスタ
の電流駆動能力は従来の100MOSトランジスタに比
べて改善される。なお三極管領域においては、この電荷
蓄積層による寄生抵抗の減少が、ソース側およびドレイ
ン側のN−拡散領域4.5で起きるので、やはり電流駆
動能力は改善される。
Thickness T of gate oxide film 7. X...100m diffusion area 4
Ion implantation dose ff1D...5×1012C
2 Drain voltage V,...5 ■ Gate voltage V. ...5V N- Since a charge storage layer is formed by the electric field from the sidewall 12 made of polysilicon during the length W of the N-diffusion region 4, the carrier distribution and 1 are lower than the N-type impurity concentration L2. It's more than an order of magnitude higher. Therefore, the parasitic resistance in this part is reduced, and the current driving capability of this transistor in the triode region is improved compared to a conventional 100MOS transistor. Note that in the triode region, the reduction in parasitic resistance due to this charge storage layer occurs in the N- diffusion regions 4.5 on the source side and drain side, so that the current driving ability is improved as well.

第4図(a)、 (b)はそれぞれ、従来およびこの発
明による100MOSトランジスタのドレイン特性を示
ずグラフである。横軸はドレイン電圧VD1縦軸はドレ
イン電流I 1パラメータはゲート電圧vGである。第
4図(b)に示すこの発明の100MOSトランジスタ
の方が、ドレイン電流!。
FIGS. 4(a) and 4(b) are graphs showing the drain characteristics of the conventional 100MOS transistor and the present invention, respectively. The horizontal axis is the drain voltage VD1, the vertical axis is the drain current I, and the 1 parameter is the gate voltage vG. The drain current of the 100MOS transistor of the present invention shown in FIG. 4(b) is higher! .

の駆動能力においてまさっているのは明白である。It is clear that it has superior driving ability.

第5図(a)、 (b)はそれぞれ、従来およびこの発
明による100MOSトランジスタのドレイン部での1
秒間あたりのホットキャリヤ生成濃度を示した図である
。ソースからドレインへ向って流れるキャリヤによって
、ドレイン付近では衝突電離による新たなキャリヤが生
成される。その分布を等生成率線で示す。第5図(a)
において、従来の100MOSトランジスタではドレイ
ン付近で生成されたホットキャリヤの一部は、酸化膜で
形成されたサイドウオール9の下部に注入される。この
注入キャリヤの電界によってN−拡散領域5の表面が空
乏化され、寄生抵抗が大きくなる。第5図(b)におい
て、この発明のしDDMOSトランジスタでは、サイド
ウオール12の下部のゲート酸化膜7への注入キャリヤ
による電界は、その上部を覆っているゲート電極8の一
部として作用するポリシリコンで形成されたサイドウオ
ール12の電界によって緩和される。したがって、N−
拡散領域5の空乏化は緩和され、閾値の変動、寄生抵抗
の増加などの素子の劣化は軽減される。
FIGS. 5(a) and 5(b) show 1 at the drain part of the 100MOS transistor according to the conventional method and the present invention, respectively.
FIG. 3 is a diagram showing hot carrier generation concentration per second. The carriers flowing from the source to the drain generate new carriers near the drain due to impact ionization. The distribution is shown by a constant production rate line. Figure 5(a)
In the conventional 100MOS transistor, some of the hot carriers generated near the drain are injected into the lower part of the sidewall 9 formed of an oxide film. The electric field of the injected carriers depletes the surface of the N- diffusion region 5, increasing the parasitic resistance. In FIG. 5(b), in the DDMOS transistor of the present invention, the electric field due to the injected carriers into the gate oxide film 7 under the sidewall 12 is caused by the electric field caused by the injected carriers into the gate oxide film 7 under the sidewall 12. It is relaxed by the electric field of the sidewall 12 made of silicon. Therefore, N-
Depletion of the diffusion region 5 is alleviated, and device deterioration such as threshold fluctuation and increase in parasitic resistance is reduced.

なお上記実施例では、MOSトランジスタについて述べ
たが、他のMIS型トランジスタについても同様である
In the above embodiment, a MOS transistor was described, but the same applies to other MIS type transistors.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、100MOSトランジ
スタなどのMIS型トランジスタにおいて、ソース側お
よびドレイン側の半導体基板と反対導電型に比較的低濃
度にドープされた領域の上側にも、ゲート電極の一部と
して動作する半導体膜の層を設けたので、従来同様にM
IS型トランジスタのドレイン電界を緩和し耐圧を高く
することができるとともに、加えてトランジスタの三極
管、三極管領域での電流駆動能力を落とさず、またドレ
イン特性の劣化を軽減することによって、素子の寿命を
大幅に改善できるMIS型トランジスタおよびその製澗
方法を得ることもできる。
As described above, according to the present invention, in a MIS transistor such as a 100MOS transistor, the gate electrode is also placed above the region doped with a relatively low concentration of conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on the source side and drain side. Since we provided a layer of semiconductor film that operates as a
It is possible to reduce the drain electric field of IS type transistors and increase the withstand voltage, and also to extend the life of the element by not reducing the current driving ability in the triode region of the transistor and by reducing the deterioration of the drain characteristics. It is also possible to obtain a MIS type transistor and its manufacturing method that can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例による100MOSトラン
ジスタの構成を示す断面図、第2図(a)〜(f)は第
1図に示す100MOSトランジスタの製造方法を示す
工程断面図、第3図は第1図に示す100MOSトラン
ジスタのソース側のキャリヤ分布と不純物濃度を示すグ
ラフ、第4図(a)。 (b)はそれぞれ、従来およびこの発明のLDDMOS
トランジスタのドレイン特性を示すグラフ、第5図(a
)、 (b)はそれぞれ、従来およびこの発明の100
MOSトランジスタの[界ドレイン領域付近でのホット
キャリヤ生成濃度を示した図、第6図は従来のしDDM
OSトランジスタの構成を示す断面図、第7図(a)〜
(e)は第6図に示す従来のしDDMOSトランジスタ
の製造方法を示す工程断面図、第8図(a)、 (b)
はそれぞれ、五極管領域、三極管領域での第6図に示す
従来の100MOSトランジスタの動作状態を示す構成
図である。 図において、1はP−半導体基板、2はN+ソース領域
、3はN+ドレイン領域、4.5はN−拡散領域、7は
ゲート酸化膜、8はゲート電極、12はサイドウオール
、13は酸化膜、17はレジスト、18はポリシリコン
層である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人   大  岩  増  雄 第1図 12: サ4Yつオー2し 第2図 第2図 (e) 第3図 0.0       0.1       0.2Lz
:P型千札物all                
   (ソース → ÷ヤネル)WAN″″坊d1領熾
つ長コ 第5図 (a) (b) :J−f$0 U) 第6図 第7図 第7図 第8図 手続補正書(自発) 1.事件の表示   特願昭 63−108140号2
、発明の名称 MIS型トランジスタおよびその製造方法3、補正をす
る者 代表者志岐守哉 4、代理人 5、補正の対り 図面の第8図 6、補正の内容 (1)  図面の第8図を別紙の通り補正する。 以上
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a 100 MOS transistor according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) to (f) are process cross-sectional views showing a method for manufacturing the 100 MOS transistor shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4(a) is a graph showing the carrier distribution and impurity concentration on the source side of the 100MOS transistor shown in FIG. 1. (b) is the conventional LDDMOS and the present invention, respectively.
A graph showing the drain characteristics of a transistor, Figure 5 (a
), (b) are 100% of the conventional and this invention, respectively.
Figure 6 shows the concentration of hot carriers generated near the field drain region of a MOS transistor.
Cross-sectional view showing the structure of an OS transistor, FIG. 7(a)-
(e) is a process cross-sectional view showing the conventional method of manufacturing the DDMOS transistor shown in FIG. 6, and FIGS. 8(a) and (b)
6 are configuration diagrams showing operating states of the conventional 100 MOS transistor shown in FIG. 6 in a pentode region and a triode region, respectively. In the figure, 1 is a P- semiconductor substrate, 2 is an N+ source region, 3 is an N+ drain region, 4.5 is an N- diffusion region, 7 is a gate oxide film, 8 is a gate electrode, 12 is a side wall, and 13 is an oxide 17 is a resist film, and 18 is a polysilicon layer. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent Masuo Oiwa Fig. 1 12: S4Y Tsuo 2shi Fig. 2 Fig. 2 (e) Fig. 3 0.0 0.1 0.2Lz
:P-type Senjumono all
(Source → ÷ Yanel) WAN''''bo d1 Ryoritsu Nagako Figure 5 (a) (b) :J-f$0 U) Figure 6 Figure 7 Figure 7 Figure 8 Procedural amendment (voluntary ) 1. Display of the incident Patent application No. 63-108140 No. 2
, Title of the invention MIS type transistor and its manufacturing method 3, Person making the amendment Representative Moriya Shiki 4, Agent 5, Correspondence to the amendment Figure 8 of the drawings 6 Contents of the amendment (1) Figure 8 of the drawings Correct as shown in the attached sheet. that's all

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の主面内に、所定間隔をおいて形成され
た前記半導体基板と反対導電型の第1および第2の領域
と、 前記半導体基板主面内に前記第1および第2の領域に隣
接してその間に形成された、前記第1および第2の領域
と比較して不純物濃度が低く同じ導電型の第3および第
4の領域と、 前記第3、第4の領域およびその間の前記半導体基板主
面上に形成された絶縁膜と、 前記第3、第4の領域およびその間の前記半導体基板主
面の上側に、前記絶縁膜を介して形成されたゲート電極
とを備えたMIS型トランジスタ。
(1) a semiconductor substrate of a first conductivity type; first and second regions of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed at a predetermined interval in the main surface of the semiconductor substrate; third and fourth regions adjacent to and between the first and second regions in a plane and having a lower impurity concentration and the same conductivity type than the first and second regions; an insulating film formed on the main surface of the semiconductor substrate in the third and fourth regions and between them; and an insulating film formed on the main surface of the semiconductor substrate in the third and fourth regions and between them. A MIS type transistor having a gate electrode formed by
(2)MIS型トランジスタの製造方法であって、 第1導電型の半導体基板の主面上に第1の絶縁膜を形成
する工程と、 前記第1の絶縁膜上にゲート電極となる第1の半導体膜
を形成する工程と、 前記第1の半導体膜上に第2の絶縁膜を形成し、さらに
その上にレジストを塗布しこれをパターン化する工程と
、 前記パターン化されたレジストをマスクとして前記第2
の絶縁膜および前記第1の半導体膜にエッチングを行い
前記レジスト部分だけを残す工程と、 前記エッチングにより形成されたパターンをマスクとし
て、前記半導体基板に比較的低濃度に前記半導体基板と
反対導電型の不純物の導入を行う工程と、 前記レジストを除去し、全面に第2の半導体膜を形成す
る工程と、 前記第2の半導体膜を、前記第1の半導体膜の側壁部分
だけ残し他の部分は除去するよう異方性エッチングを行
う工程と、 前記第2の絶縁膜および第1の半導体膜と、その側壁部
の前記第2の半導体膜をマスクとして、前記半導体基板
に前記半導体基板と反対導電型の不純物の導入を行う工
程とを含む、MIS型トランジスタの製造方法。
(2) A method for manufacturing an MIS transistor, comprising: forming a first insulating film on the main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type; and forming a first insulating film on the first insulating film to become a gate electrode. forming a second insulating film on the first semiconductor film, further applying and patterning a resist on the second insulating film, and masking the patterned resist. as said second
etching the insulating film and the first semiconductor film to leave only the resist portion; and using the pattern formed by the etching as a mask, insulating the semiconductor substrate at a relatively low concentration with a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. a step of removing the resist and forming a second semiconductor film on the entire surface; and a step of removing the resist and forming a second semiconductor film on the entire surface of the first semiconductor film, leaving only a side wall portion of the first semiconductor film and other portions of the second semiconductor film. a step of performing anisotropic etching to remove the second insulating film, the first semiconductor film, and the second semiconductor film on the side wall portion thereof, using the second insulating film, the first semiconductor film, and the second semiconductor film on the sidewall portion as a mask, etching the semiconductor substrate in a direction opposite to the semiconductor substrate; A method for manufacturing an MIS type transistor, including a step of introducing a conductivity type impurity.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02174236A (en) * 1988-12-27 1990-07-05 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
US5426327A (en) * 1990-10-05 1995-06-20 Nippon Steel Corporation MOS semiconductor with LDD structure having gate electrode and side spacers of polysilicon with different impurity concentrations
JP2007273816A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Oki Electric Ind Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device

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