JPH022631A - Ｍｏｓトランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子構造とその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

高性能ＭＯ５ＬＳＩを実現するためにＭＯＳトランジス
タを単純に微細化していくと内部電界が高まりチャネル
キャリアのエネルギーが高くなる。このいわゆるホット
キャリアはゲート酸化膜中に飛び込み、そこでトラップ
されるために、閾電圧の変動、Ｇ１の低下など素子特性
の劣化をまねく、そこでドレイン端での電界を弱めるこ
とを目的としてドレインの不純物濃度を低下させる構造
が幾つか提案されている。その最も代表的なものは、　
ＬＤＤ（Ｌｉｇ−ｈｔｌｙ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ）
構造である。この構造では低濃度ドレイン層の不純物濃
度と長さとをコントロ−ルすることによってドレイン電
界を緩和し、ホットキャリアの発生が抑制されるという
効果が期待できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この構造ではゲートのサイドウオール形成前に
ＬＤＤをイオン注入によって形成するという製造上の制
約から、ＬＤＤ中のチャネル方向の分布は均一になって
しまう。このため、ホットキャリアが最も多く発生する
Ｖａ　”　１　／　２Ｖｏの条件下ではＬＤＤ中に電位
分布が発生するにもかかわらず、ＬＤＤが丁度空乏化す
る電位は１つしか選べず、高いオン電流と耐圧を同時に
実現する上で必ずしも最適というわけではない。すなわ
ち、ホットキャリアが最も多く発生するバイアス条件で
ＬＤＤの先端が丁度空乏化するような不純物濃度では主
たる高濃度ドレインに近い個所では濃度が不足し、オン
電流は低下する。また、主たる高濃度ドレインに近い個
所が丁度空乏化するような不純物濃度ではＬＤＤの先端
の濃度が高すぎ電界が高くなってホットキャリアが多く
発生する。

本発明の目的はＬＤＤ中の不純物濃度の横方向分布を最
適に制御し、高いホットキャリア耐性と低いオン抵抗を
同時に実現する新しい構造のＭＯＳ　トランジスタ及び
このような構造を容易にセルファラインで製造し得る製
造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明のＭＯＳトランジスタ
においては、ドレイン端における電界を弱めるために設
けられた低不純物濃度の延長ドレインを有し、該延長ド
レインの不純物濃度をチャネルに接している部分で最も
薄く、本来の高濃度ドレインに向かって徐々に濃くなり
、本来の高濃度ドレインと接する個所で最も濃くなるよ
うに変化させたものである。

また本発明のＭＯＳトランジスタの製造方法においては
、半導体基板上に、ゲート絶縁膜、ゲート電極材料が順
に積層された積層体上にポジ型レジストを塗布し、形成
しようとする低不純物濃度の延長ドレインの先端に対応
する部分からゲートエツジにかけて飛程距離がレジスト
の厚み以内で徐々に長くなるような収束イオンビーム露
光によってエツジにテーパーが付いたゲート電極形成レ
ジストパターンを形成し、現像後スパッタエツチングに
よりエツジ部分にテーパーを有するゲート電極を形成し
、１回のイオン注入により高濃度の主たるソース・ドレ
イン及び低濃度のソース・ドレインあるいはそのいずれ
かを一括して形成するものである。

〔作用・原理〕

次に本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の典型的
な構造である。１はＰ型基板、２は主たるソース、３は
主たるドレイン、６はゲート酸化膜、７はゲート電極（
ポリシリコンゲート）である。

主たるソース２には低濃度ソース４を有し、主たるドレ
イン３には低濃度ドレイン５を有している。

この構造において低濃度ソース４、低濃度ドレイン５中
の不純物濃度はチャネルに接している部分が最も薄く、
高濃度ソース２、ドレイン３に接している部分が最も濃
くなるように徐々に変化している。このため、Ｖａ　＝
　１　／　２Ｖ□の条件で低濃度ドレイン５に発生する
電位分布に対応して低濃度ドレイン５の全体を同時に丁
度空乏化させることができる。このためにホットキャリ
ア耐性は最も高くすることができる。Ｖ、）が低く低濃
度ドレイン５が空乏化していないとき、それが本来のド
レイン３に近い部分は比較的不純物濃度が高いので充分
低いシリーズ抵抗が実現できる。また低濃度ソース４は
Ｖ。にかかわらず常に空乏化しないがＶ［）が低い場合
のドレインに対するのと同様の原理によってシリーズ抵
抗は充分低く、最終的には充分低いオン抵抗が実現でき
る。また低濃度ソース４、ドレイン５中の不純物濃度は
ゲート電極７の肩の形状でコントロールされる。この肩
のテーパーはレジストを露光するときのＦＩＢの条件で
任意にコントロールできるので高精度に本構造のＭＯＳ
トランジスタを実現できる。

〔実施例〕

次に本発明の典型的な一実施例につき第２図（ａ）〜（
ｅ）の一連の工程図を用いて説明する。以下の説明では
説明の便宜上Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを仮定す
るが、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタでも取り扱う不
純物の種類の異なるだけで全く同様でありこれも当然本
発明に含まれる。

第２図（ａ）において、Ｐ型シリコン基板１１の表面に
ゲート酸化膜１６を成長させ、さらにポリシリコン層１
７′を約５０００人堆積しその上にレジストとしてポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）１８を約１癖厚みに
塗布する。次いでＬＤＤの先端となる部分で８０ＫａＶ
、ゲートエツジで３００ＫｅＶとなるように徐々に加速
エネルギーを変化させたＳ　ｉ４　Ｎ−の収束イオンビ
ームで露光し、次にゲート以外の領域を３００にｅＶの
Ｓｉ０のイオンビームで露光する。第２図（ｂ）におい
て、１９は露光レジストを示している。第２図（ｃ）は
ＰＭＭＡ現像後、選択性のない物理的スパッタエツチン
グ法により残ったＰＭＭＡをマスクとしてポリシリコン
ゲート１７を形成した状況を示す。このときポリシリコ
ンゲート１７の形状は現像後のＰＭＭＡの形状を反映し
てエツジ部分にテーパーがつくことになる。

第２図（ｄ）において、テーパー付きポリシリコンゲー
ト１７をマスクにしてヒ素を５　Ｘ　１０”／ａ＆程度
打ち込み、主たるソース１２、ドレイン１３と低濃度ソ
ース１４、ドレイン１５を同時に形成する６すなわち、
ポリシリコン層−１−１７のテーパ一部分ではイオン注
入に対するマスク効果が徐々に変化しているために基板
側に突き抜けるヒ素の量をテーパーの形状でコントロー
ルし、低濃度ドレインのチャネルに接する部分のヒ素濃
度を低く、本来のドレインに接する部分を濃くすること
が可能である。第２図（ｅ）において、層間絶縁膜２０
を成長させ、コンタクトホールをあけたあと、配線メタ
ル２１を施して図示の構造を得る。

〔発明の効果〕

本発明の構造によれば望みのバイアス条件例えばＶｏ　
＝１　／　２Ｖｏで低１度ドレインの全ての領域を同時
に空乏化でき、高いホットキャリア耐性が実現できる。

またＶＯが低く空乏化していない状態では本来のトレイ
ンに近づく程濃度が高くなっているので、寄生抵抗は最
小限であり、充分低いオン抵抗が実現できる。一方、本
発明の製造方法によれば上記構造のＭＯＳ　トランジス
タの低濃度ドレイン部分の濃度プロファイルを自由にコ
ントロールすることが可能でより高精度の最適化を行う
ことができる。また、主たるソース・ドレインと低濃度
ソース・ドレインとを一度のイオン注入で形成すること
が可能となり、本発明の構造を容易に実現できる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造のＭＯＳトランジスタの断面図、
第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明の典型的実施例につきそ
の製造工程順に示す断面図である。 ■、１１・・・Ｐ型（シリコン）基板　２，１２・・・
主たるソース３．１３・・・主たるドレイン　　　４，
１４・・・低濃度ソース５．１５・・・低濃度ドレイン
　　　６，１６・・・ゲート酸化膜７．１７・・・ポリ
シリコンゲート（ゲート電極）１９・・・露光レジスト
　　　　　２０・・・層間絶縁膜２１・・・配線メタル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ドレイン端における電界を弱めるために設けられ
   た低不純物濃度の延長ドレインを有し、該延長ドレイン
   の不純物濃度をチャネルに接している部分で最も薄く、
   本来の高濃度ドレインに向かって徐々に濃くなり、本来
   の高濃度ドレインと接する個所で最も濃くなるように変
   化させたことを特徴とするＭＯＳトランジスタ。
2. （２）半導体基板上に、ゲート絶縁膜、ゲート電極材料
   が順に積層された積層体上にポジ型レジストを塗布し、
   形成しようとする低不純物濃度の延長ドレインの先端に
   対応する部分からゲートエッジにかけて飛程距離がレジ
   ストの厚み以内で徐々に長くなるような収束イオンビー
   ム露光によってエッジにテーパーが付いたゲート電極形
   成レジストパターンを形成し、現像後スパッタエッチン
   グによりエッジ部分にテーパーを有するゲート電極を形
   成し、１回のイオン注入により高濃度の主たるソース・
   ドレイン及び低濃度のソース・ドレインあるいはそのい
   ずれかを一括して形成することを特徴とするＭＯＳトラ
   ンジスタの製造方法。