JPH0267735A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0267735A
JPH0267735A JP21977488A JP21977488A JPH0267735A JP H0267735 A JPH0267735 A JP H0267735A JP 21977488 A JP21977488 A JP 21977488A JP 21977488 A JP21977488 A JP 21977488A JP H0267735 A JPH0267735 A JP H0267735A
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JP
Japan
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insulating film
conductive layer
drain
semiconductor device
fet
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JP21977488A
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Hiroshi Goto
寛 後藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 動作劣化の少ないMOS F ETの構造と製造方法に
関し、 従来のLDD構造における、スペーサーの5iO1にキ
ャリアが捕獲されることを防止することを目的とし、 絶縁ゲート型FETのゲート電極とドレイン・コンタク
ト間の半導体表面に絶縁膜を延在し、該絶縁膜上にドレ
インと接続した導電層を形成して寄生的FET構造を備
えてなるとともに、該絶縁膜の厚さをホットキャリアが
抜け得るように薄く構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は高集積の半導体装置およびその製造方法に係り
、特に動作劣化(コンダクタンスの減少)の少ないMO
SFETの構造と製法に関する。
半導体装置の高集積化にともない、従来から用いられて
きたLDD構造のMOSFETでも劣化が目立ちはじめ
、より一層の高集積化、微細化を進めることが困難にな
っている。
〔従来の技術〕
従来、ゲートに隣接してスペーサーを設け、不純物プロ
ファイルを、ゲートに接するスペーサー直下部分を低濃
度に、スペーサー分離れた部分を高濃度にして、ソース
−ドレイン間の耐圧を向上したり、ゲート下の酸化膜の
ホットキャリアによる劣化を防止したりしていた。
従来のLDD構造のMOS F ETの工程断面図を第
4図A−Cに示す。
第4図C参照 p型Si基板1 (比抵抗lOΩell)の表面を10
00℃でdry酸化して300人の酸化膜を形成しく初
期酸化)、次にCVD法によりSi3N4膜を1000
人形成し、LOCO3用パターニングをする(図Aでは
図示されず) この5iffN4膜パターンをマスクと
して、B゛イオン注入50にeV1xlO+3で行い、
チャネルカットル壁領域2を形成する。LOGOSフィ
ールド酸化をwet02中で行い6000人のフィール
ド酸化膜3を形成し、six Na膜と初期酸化膜を除
去する。露出した基板表面を酸化してゲート酸化膜4を
形成する。この酸化はHC1下1000℃で300人の
膜厚に形成する。次にvthコントロールの89イオン
注入を5X10”  60Kevで行った後、5000
人のポリシリコン5のデポジションと不純物拡散を行い
、その上にCVD5iQ□6を3000人の厚さに堆積
する。この5.6の複合層をパターニングしてゲート電
極を形成する。
このようにして形成された半導体表面にリンイオンを4
0Kev  1 x 10”で注入し、5.6からなる
ゲート電極およびフィールド酸化膜3をマスクとしてn
−層が形成される。
第4図C参照 次にCVD5iQ□ 7を3000人被着し、異方性エ
ツチングしてサイドウオール8を残す。
Asイオンを50Kev   lXl0”で注入する。
第4図C参照 300人のブロック酸化を行った後、PSG9を1μm
の厚さに成長し、コンタクト窓lOを形成し、A1を堆
積してパターニングしてS、DのA1電極11,12を
形成する。以上の工程を経て第4図CのLDD構造のM
OSFETができあがる。
このようにして形成された従来のLDD構造のドレイン
部分を拡大して第5図Aに示してあり、ゲート両側面の
スペーサーに0.2〜0.3μmのStO,のサイドウ
オール8が用いられている。
ところが、この構造では第5図Bのようにチャネルで発
生したホットエレクトロンが図示矢印のようにこのスペ
ーサーのサイドウオール8の5i08に捕獲され、その
結果n−層の抵抗を上げてしまうという現象が起こる。
これは、FETのコンダクタンスを劣化させ、デバイス
の信頼度に問題を生じる。
〔発明が解決しようとする課題〕
そこで、本発明は上記従来のLDD構造における、スペ
ーサーのSin、にキャリアが捕獲されることを防止す
ることができる半導体素子の構造と製造方法を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解決するために、絶縁ゲート型
FETのゲート電極とドレイン・コンタクト間の半導体
表面に絶縁膜を延在し、該絶縁膜上に導電層を形成して
前記メインのFETに対して寄生的FET構造を設けて
なるとともに、該絶縁膜の厚さをホットキャリアが抜け
得るように薄く形成するものである。
第1図Aの例を用いて本発明を原理的に説明すると、こ
の構造では、スペーサーを持たず、チャネルp−層とコ
ンタクト部n゛層の間にn−層が入っており、その上部
には、ホットキャリアが通過できる程度の薄い絶縁膜I
3を設けてあり、その上部には導電層14を設けてこの
導電層をドレインのn゛層とコンタクトさせる。このよ
うにすることにより、本来のMOSFET (メインの
FET)の他にドレインにゲート電極がコンタクトした
寄生的MO3FET (ドレインの寄生的FET)が生
じる。
ホットキャリアはこのようにドレインの寄生的FETを
設けることにより、MOSFETの劣化を緩和するもの
である。
なお、本発明において、寄生的FETのvthはメイン
のFETのvthより低くなければならない。
それには、ゲート絶縁膜の厚さを薄くすること、或いは
、不純物濃度またはタイプを変えること等が考えられる
〔作用〕
本発明のMOSFETでは、従来のLDD構造MO3F
ETで問題になっていた、コンダクタンスの劣化の原因
となるホットキャリアをドレインの寄生的FETのゲー
ト電極の導電層14が運び去ってしまうので、劣化の原
因とならず、従って微細MO3FETで高信幀の素子が
作製できる。
〔実施例〕
第一の実施例の工程断面図を第2図C参照にボす。
第2図C参照 (1)p型Si基板(p 5ub) 1として、比抵抗
10Ω1を用意する。
(2)1000℃でdry酸化して300人の膜厚の酸
化膜を形成する(初期酸化)。
(3)次に、CV D S i 3 N a膜、膜厚1
000人を形成し、 (4)LOCO3用パターニングを行う(以上は図Aに
は表れない) (5)チャネルカットのためBイオンを5QKev、l
Xl013の条件でイオン注入し、チャネルカットル壁
領域2を形成する。
(6)次に、w e t O□下でフィールド酸化を行
い6000人のLOGOSフィールド酸化膜3を形成す
る。
(7)次いで3i3N4膜、初期酸化膜を除去した後、 (8)1000℃でdryoz酸化して300人のゲー
ト酸化膜4を形成する。vthコントロールのため、B
イオン注入を60Kev 5 x 10”で行った後、 (9)5のポリシリコンをデポジションする。これはC
VD法で5000人の膜厚に形成し、(lO)次いで不
純物拡散を行う。
(11)その後、ポリシリコン5をパターニングしてゲ
ート電極を形成する。
(12)ブロック酸化(850℃dry酸化:テストウ
エハー上で300人成長)を行う。〔これにより、ポリ
シリコン5上ではの酸化膜の厚さは500人となる。基
板上ではトータル450人になる〕。
第2図C参照 (21)表面に1,1ンイオン注入を行いn−層を形成
する。これは、40Kev  ] X I O13で行
う。
(22)次に、コンタクト窓15.16を形成した後、
(23)ポリシリコンの導電層14のデポジションをC
VD法により2000人の膜厚に行なう。
(24)  砒素イオン注入を50にevlXlo”で
行なう。後続の熱処理により、ポリシリコンにドープさ
れたA3がコンタクト窓15.16から拡散して、81
基板にn゛層が形成される。
第2図C参照 (31)ポリシリコンの導電層14をパターニングする
 (ソース/ドレイン分離)。
(32)次に850℃でdry酸化する。この時、ポリ
シリコン5上で500人の酸化膜が形成される。
(33)その後、PSG9を1μmの厚さに成長し、(
34)平坦化のメルトを1100℃で10分間行う。
(35) P S G 9にコンタクト窓形成した後、
(36)アルミデポジションを行い、 (37)アルミパターニングしてA1電掻11.12を
形成する。
以上のようにして、第2図Cの構造を得る。その部分を
拡大して示したのが第1図Aのドレイン構造である。
メインのFETのゲート酸化膜厚をTI  ドレインの
寄生的FETのゲート酸化膜厚をT2とすると、TI 
 <’l’、 となっている。そこで、ドレインの寄生
的FETのvthを下げるために、ドレインの寄生的F
ETのゲートの基板濃度をn−とし、デプレッシッン型
としている。
第二の実施例 第2図Bの工程(21)のイオン注入をリン40keν
2X10”とすることにより、第1図Bのドレイン構造
となり、ゲートとドレインコンタクト領域のn9層との
間がp−領域となる。それにより、メインのFETの基
板濃度p−より低い基板濃度p−を実現し、エンハンス
メント型のドレインの寄生的FETのvthを低下させ
ている。
第三の実施例 第2凹入で、工程(12)をゲート酸化膜エツチング、
ブロック酸化dry200 人、850 ℃とすること
により、第1図Cのドレイン構造となる。
それにより、ドレインの寄生的FETのゲート酸化膜厚
T2をメインのFETのゲート酸化膜厚T2より薄く形
成しており、基板濃度を変えることなく、ドレインの寄
生的FETのvthを低下している。
第4の実施例 第3図A−Dに本発明の第四の実施例を示す。
これはポリシリコンのサイドウオールを利用して、本発
明構造を実現したものである。
第3図C参照 工程(1)〜(10)までは第2図Aと同様である。
(11)CVDSiO□を3000人に形成する。
(12) CV D S i O* とポリシリコンの
パターニングを行う。
(13)ブロック酸化を850℃のdry酸化で膜厚3
00人に行う。
第3図C参照 (20)リンイオン注入でn−層形成する。
(21)ポリシリコン31を4000人デポジション(
22)サイドウオール31゛形成のため異方性エツチン
グを行う。
(23) n ’層形成をA s+のイオン注入50K
evIXIO”で行う。
第3図C参照 (31)導電層のポリシリコン32を2000人デポジ
ションする。
(32)導電層のポリシリコン32のドープをAs“イ
オン注入50Kev  1 x l O”で行う。
(33)導電層のポリシリコン32のパターニングを行
い、ソース/ドレイン分離を行う。
第3図り参照 (41)ブロック酸化を900℃のdry酸化で、膜厚
300人に行う。
(42) P S G 33を111m成長する。
(42)平坦化のメルトを1100℃、10分行う。
(43)コンタクト窓の形成を行う。
(45)アルミデポジション (46)アルミパターニングしてAf電極11.12を
形成する。
この実施例の構造にすることにより、ソース、ドレイン
のn−層の大きさが制御し易くなりFETの特性で安定
したものが得られる。
以上、本発明について、実施例で説明したが、本発明構
成において、ドレインの寄生的FETのゲート絶縁膜の
厚さは、ホットキャリアがトンネルして抜けるように薄
く形成する必要がある。その厚さの実用上の限度は、素
子構造、特にドレインの構造で変わるが、1000人よ
り薄いことが必要であり、好ましくは500Å以下で、
例えば250人程度とする。絶縁膜厚の下限は、素子の
要求される耐圧により自らきまる。ドレインの寄生的F
ETのゲート絶縁膜の厚さについては、MOSFETの
ゲート電流についての文献IEEEE ELECTII
ON  D[!V[CE  L[!TTERS  VO
L、EDL−7NO,10,0CTOBER1986、
p、561〜563の記載、或いは[EEE TRAN
SACTIONS ON [!LECTRON DEV
TC[!S VOL、HD−33No、10OCTOV
ER1986p、 1529〜1533 (D記載が参
照される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来のLDD構造MO5FETに比較
して、寿命を約2倍近く長(することができる。なお、
ここでいう寿命はコンダクタンスの値が10%減になる
までの時間である。
【図面の簡単な説明】
第1図A−Cは本発明の第一〜第三の実施例の要部拡大
断面図、 第2図A−Cは本発明の第一の実施例の工程断面図、 第3図A−Dは本発明の第四の実施例の工程断面図、 第4図A−Cは従来のLDD構造MOS F ETの工
程断面図、 第5図A、Bは従来のLDD構造MO3FETのドレイ
ン部分断面図である。 1はSt基板 2はチャネルカットのp型頭域 3はフィールド酸化膜 4はゲート酸化膜 5はポリシリコン ロ、7はCV D S i Ot 8はサイドウオール(Sing) 9はPSG 10はコンタクト窓 11.12はA1電極 13はホットキャリアが通過できる程度の薄い酸化膜 14は導電層(ポリシリコン) 15.16は開口 31はポリシリコン 31° はサイドウオール(ポリシリコン)32は導電
層のポリシリコン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁ゲート型FETのゲート電極とドレイン・コン
    タクト間の半導体表面に絶縁膜を延在し、該絶縁膜上に
    導電層を形成して前記メインのFETに対して寄生的F
    ET構造を設けてなるとともに、該絶縁膜の厚さをホッ
    トキャリアが抜け得るように薄く形成したことを特徴と
    する半導体装置。 2、請求項1記載の半導体装置において、 前記絶縁膜の厚さが1000Å以下であることを特徴と
    する半導体装置。 3、請求項1記載の半導体装置において、 前記寄生的FETがディプリーション型であることを特
    徴とする半導体装置。 4、請求項1記載の半導体装置において、 前記寄生的FETがエンハンス型であり、そのしきい値
    が前記メインのFETのしきい値より低いことを特徴と
    する半導体装置。 5、請求項4記載の半導体装置において、 前記メインのFETのゲート絶縁膜が寄生的FETのゲ
    ート絶縁膜より薄く形成され、前記メインのFETのチ
    ャネル部の不純物濃度が寄生的FETのチャネル部の不
    純物濃度より高いことを特徴とする半導体装置。 6、請求項4記載の半導体装置において、 前記寄生的FETのゲート絶縁膜をメインのFETのゲ
    ート絶縁膜より薄くすることによりしきい値を低下せし
    めてなる半導体装置。 7、請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置におい
    て、 前記導電層がドレインに接続されるとともに、外部配線
    に接続してなることを特徴とする半導体装置。 8、下記(イ)〜(ヘ)、 (イ)半導体基板上に薄い絶縁膜を形成した後、第一の
    導電層をその上に形成し、該導電層をパターニングして
    ゲート電極を形成する工程、 (ロ)該ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成した後イ
    オン注入法により低濃度の不純物層を形成する工程、 (ハ)該ゲートに近接した半導体基板表面の絶縁膜に開
    口を設けソースおよびドレインのコンタクト窓を形成す
    る工程、 (ニ)第二の導電層を形成する工程、 (ホ)該第二の導電層をパターニングしてソースおよび
    ドレインの引き出し電極を形成するとともに、該ゲート
    電極とドレインのコンタクト窓間に延在する絶縁膜上に
    該第二の導電層がドレインの引き出し電極と接続して残
    るようにパターニングする工程、 (ヘ)前記引き出し電極からの不純物拡散により高不純
    物層を形成する工程、を有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。 9、請求項8の半導体装置の製造方法において、(ロ)
    において、ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成する際
    に、半導体基板上の前記薄い絶縁膜のソースおよびドレ
    イン上の部分を除去して後行うことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。 10、請求項8記載の半導体装置の製造方法において、 (ロ)の低濃度の不純物層が、(ヘ)の引き出し電極か
    ら拡散する不純物と同極性のものであることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。 11、下記(イ)〜(ト)、 (イ)半導体基板上に薄い絶縁膜を形成した後、第一の
    導電層をその上に形成し、該導電層をパターニングして
    ゲート電極を形成する工程、 (ロ)該ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成した後イ
    オン注入法により低濃度の不純物層を形成する工程、 (ハ)第二の導電層を形成する工程、 (ニ)該第二の導電層を異方性エッチングにより、前記
    ゲート電極の少なくともドレイン側にサイドウォールを
    残すように除去する工程、 (ホ)ソースおよびドレインを形成するための不純物を
    導入する工程、 (ヘ)ソースおよびドレイン上の絶縁膜を選択的に除去
    した後、第三の導電層を付着する工程、(ト)該第三の
    導電層をパターニングしてソースおよびドレインの引き
    出し電極を形成する際に、該ドレインの引き出し電極と
    前記サイドウォールが電気的に接続されるようにパター
    ニングする工程、を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
JP21977488A 1988-09-02 1988-09-02 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH0267735A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04177828A (ja) * 1990-11-13 1992-06-25 Nec Yamaguchi Ltd 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04177828A (ja) * 1990-11-13 1992-06-25 Nec Yamaguchi Ltd 半導体装置の製造方法

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