JPH03276730A - Mosトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Mosトランジスタおよびその製造方法

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JPH03276730A
JPH03276730A JP7765190A JP7765190A JPH03276730A JP H03276730 A JPH03276730 A JP H03276730A JP 7765190 A JP7765190 A JP 7765190A JP 7765190 A JP7765190 A JP 7765190A JP H03276730 A JPH03276730 A JP H03276730A
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JP
Japan
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conductivity type
silicon substrate
type
region
gate electrode
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JP7765190A
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English (en)
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Mariko Itou
伊藤 麻理子
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、低濃度拡散ドレイン構造(以下「L D 
D Jという。)を有するMOSトランジスタおよびそ
の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のLDD構造のMOS)ランジスクについて、第4
図に基づいて説明する。
第4図は従来のNチャネル型MO3トランジスタの要部
を示す断面図である。
第4図に示すように、シリコン基板1” (p型ウェル
領域)上に酸化膜(図示せず)を堆積し、この酸化膜上
にポリシリコン膜(図示せず)を堆積した後、フォトリ
ソグラフフィ技術等により、ゲート酸化膜2が形成され
、さらにゲート酸化膜2上にポリシリコン膜からなるゲ
ート電極3が形成される。
そしてゲート電極3をマスクとして用いて、燐(P)を
イオン注入することにより、低濃度のn拡散領域5が形
成される。
次にゲート電極3の側壁に化学的気相成長法(CVD法
)により、スペーサとなる側壁酸化膜4が形成される。
そしてゲート電極3および側壁絶縁膜4をマスクとして
用い、ヒ素(As)をイオン注入することにより、MO
Sトランジスタのドレインおよびソースとなる高濃度の
n゛拡散領域6が形成される。
このような1.、 D D構造を有するMOS )ラン
ジスクは、低濃度のn−拡散領域5を形成することによ
って、ゲート電極3の端下の不純物濃度勾配を緩和する
ことによって、ドレイン近傍の電界強度を低減させるこ
とができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来のMOSトランジスタに
おいて、ホットキャリアが発生した場合、その発生箇所
は側壁絶縁膜4の下部である。一方側壁酸化膜4は、C
VD法により形成され、界面準位が多い。したがって側
壁絶縁膜4ヘホツトキヤリアの注入が促進され、かつト
ラップ(捕獲)されやすくなり、MOSトランジスタの
特性が劣化するという問題があった。
また性能を引き出すために、闇値電圧Vthを低下させ
ると、短チヤネル効果が著しくなるという問題があった
この発明の目的は、上記問題点に鑑み、ホットキャリア
のトラップ量を低減でき、短チヤネル効果を抑制し、か
つ闇値電圧■いを低減できるMOSトランジスタおよび
その製造方法を捉供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
請求項(1)記載のMOSトランジスタは、第1導電型
のシリコン基板と、このシリコン基板上に形成したゲー
ト電極と、このゲート電極の端下に形成したソースおよ
びドレインの一部となる低濃度の第2導電型の第1の拡
散領域と、この第2導電型の第1の拡散領域の外側に形
成したソースおよびドレインとなる高濃度の第2導電型
の第2の拡散領域と、シリコン基板の表面付近に、第2
導電型の第1の拡散領域と接合するように形成した低濃
度の第1導電型の表面層と、この第1導電型の表面層、
第2導電型の第1の拡散領域および第2導電型の第2の
拡散領域の直下に形成した高濃度の第1導電型の半導体
領域とを備えたものである。
請求項(2)記載のMOSトランジスタの製造方法は、
第1導電型のシリコン基板上に保護膜を形成する工程と
、この保護膜を介してシリコン基板中に不純物をイオン
注入することにより、シリコン基板の表面から深いとこ
ろまで高濃度の第1導電型の半導体領域を形成する工程
と、シリコン基板中に不純物をイオン注入することによ
り、シリコン基板の表面付近に低濃度の第1導電型の表
面層を形成する工程と、シリコン基板上にゲート電極を
形成する工程と、このゲート電極をマスクとして用いた
不純物のイオン注入により、ゲート電極の端下にソース
およびドレインの一部となる低濃度の第2導電型の第1
の拡散領域を形成する工程と、ゲート電極の側壁にスペ
ーサとなる側壁絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極お
よび側壁絶縁膜をマスクとして用いた不純物のイオン注
入により、ソースおよびドレインとなる高濃度の第2導
電型の第2の拡散領域を形成する工程とを含む。
〔作用〕
この発明の構成によれば、第1導電型のシリコン基板の
表面に低濃度な第1導電型の表面層を形成することによ
り、闇値電圧を低下させることができ、かつソースおよ
びドレインとなる第2導電型の第1の拡散領域および第
2導電型の第2の拡散層と、第1導電型の表面層との直
下に高濃度な第1導電型の半導体領域を形成することに
より、空乏層の広がりを抑制することによって、短チヤ
ネル効果を抑制することができる。また低濃度な第1導
電型の表面層および低濃度の第2導電型の第1の拡散領
域を形成することにより、ドレイン近傍の電界を緩和し
、電界強度のピークを側壁酸化膜の直下からゲート電極
の端下に移動させることができ、側壁酸化膜へのホット
キャリアのトラップ量を低減することができる。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例のNチャネル型MO3トラ
ンジスタの要部を示す断面図である。
第1図に示すように、シリコン基板1上には、ゲート酸
化膜2を形成し、ゲート酸化膜2上にはゲート電極3を
形成し、ゲート電極3の側壁には側壁酸化膜4を形成し
た。
シリコン基板1(p型ウェル領域)において、側壁酸化
膜4の直下にはソースおよびドレインの一部となる低濃
度のn−型拡散領域5(第2導電型の第1の拡散領域)
を形成し、このn−型拡散領域5の横方向には、ソース
およびドレインとなる高濃度のn゛型拡散領域6(第2
導電型の第2の拡散領域)を形成した。またシリコン基
板1の表面付近であり、かつn−型拡散領域5と接合す
る領域には、低濃度のp−型の表面層7(第1導電型の
表面層)を形成した。
またp−型の表面層7.n−型拡散領域5およびn゛型
拡散領域6の直下には、高濃度のp゛型半導体領域8(
第1導電型の半導体領域)を形成した。
第2図(a)〜げ)はこの発明の一実施例のMOSトラ
ンジスタの製造方法をNチャネル型MO3トランジスタ
に適用した例を示す工程順断面図である。
第2図(a)に示すように、シリコン基板1(p型ウェ
ル領域)の表面を熱酸化することにより、保護膜となる
膜厚約500人の酸化ケイ素膜9を形成する。
次に第2図Φ)に示すように、酸化ケイ素膜9を介して
シリコン基板1中に、ドーズ量的2×1012cm−2
のポロン(B)をイオン注入(加速電圧150keV、
矢印A)することにより、シリコン基板1の表面から深
いところまで高濃度のp+型半導体領域8を形成する。
次に第2図(C)に示すように、表面にドーズ量的2 
X 10 ”cm−”のリン(P)をイオン注入するこ
とにより、高濃度のp゛型半導体領域8の表面の濃度を
低下させることによって、低濃度なp−型の表面層7を
形成する。
次に保護膜である酸化ケイ素膜9を除去し、p型の表面
層7の表面を熱酸化することにより、膜厚約170人の
酸化ケイ素膜10を形成する。そしてこの酸化ケイ素膜
10上にLPCVD (減圧CVD)により、膜厚約4
000人の多結晶シリコン膜11を形成する。
次に第2図(d)に示すように、ホトレジスト技術およ
びエツチング技術により、酸化ケイ素膜10および多結
晶シリコン膜11を配線形状にエツチングすることによ
って、ゲート酸化膜2およびゲート電極3を形成する。
次に第2図(e)に示すように、ゲート電極3をマスク
に用いて、p−型の表面層7にドーズ量的2X 10 
”cm−2のリン(P)をイオン注入(加速電圧30k
eV)することにより、ソースおよびドレインの一部と
なる低濃度のn−型拡散wA@ 5(第2導電型の第1
の拡散領域)を形成する。
次に第2図(f)に示すように、CVD法により、表面
に膜厚約2500人の酸化ケイ素膜(図示せず)を堆積
し、ホトリソグラフィ技術およびエツチング技術により
、スペーサとなる側壁酸化膜4を形成する。
その後、この側壁酸化膜4およびゲート電極3をマスク
に用いて、ドーズ量的5 X 10 ”cm−2のヒ素
(As)をイオン注入することにより、ソースおよびド
レインとなる高濃度のn゛型拡散領域6(第2導電型の
第2の拡散jl t!! )を形成する。
このように形成したMO3+−ランリスタは、シリコン
基板1の表面に、低濃度なp−型の表面層7を形成する
ことにより、閾値電圧の低下させることができ、かつp
−型の表面層7と、ソースおよびドレインとなる低濃度
のn−型拡散領域5および高濃度のn゛型拡散領域6と
の直下に高濃度のp゛型半導体領域8を形成することに
より、空乏層の広がりを抑制することによって、短チヤ
ネル効果の抑制することができる。また低濃度なp〜型
の表面層7および低濃度のn−型拡散領域5を形成する
ことにより、ドレイン近傍の電界強度を緩和することが
でき、電界ピークの位置を側壁酸化膜4の直下からゲー
ト電極3の端下に移動させることによって、側壁酸化膜
4中へのホットキャリアのトラップ(捕獲)量を低減す
ることができ1 第3図は実施例および従来例のNチャネル型M○Sトラ
ンジスタを構成するシリコン基板の表面から深さ方向の
不純物濃度を示す図である。
第3図において、縦軸は不純物濃度、横軸はシリコン基
板の表面から深さ方向の位置(すなわち第1図および第
4図において、シリコン基板1゜1゛の7部)を示す。
またXは実施例のシリコン基板の深さ方向の不純物濃度
、Yは従来のシリコン基板の深さ方向の不純物濃度を示
し、X、はソースおよびドレインの拡散長を示す。
第3図番こ示すように、従来のシリコン基板の不純物濃
度は、シリコン基板1゛の表面付近にピークがあり、深
さ方向に低濃度となっているのに対して、実施例のシリ
コン基板1の不純物濃度は、シリコン基板1の表面は比
較的低濃度(低濃度のp−型の表面層7による。)であ
り、不純物濃度のピークの位置がソースおよびドレイン
となる高濃度のn゛拡散領域6と、高濃度のp゛型半導
体領域8との界面付近に相当する位置にある。
2 なおこの実施例は、Nチャネル型MO3トランジスタお
よびその製造方法を示したが、Pチャネル型MOSトラ
ンジスタにも適用できる。その場合、シリコン基板にイ
オン注入する不純物の導電型をn型からp型およびp型
からn型に変更すれば良い。
〔発明の効果〕
この発明のMOSトランジスタおよびその製造方法によ
れば、第1導電型のシリコン基板の表面に低濃度な第1
導電型の表面層を形成することにより、闇値電圧を低下
させることができ、かつソースおよびドレインとなる第
2導電型の第1の拡散fJ(jliおよび第2導電型の
第2の拡散層と、第1導電型の表面層との直下に高濃度
な第1導電型の半導体領域を形成することにより、空乏
層の広がりを抑制することによって、短チヤネル効果を
抑制することができ、パンチスルーの発生をなくすこと
ができる。また低濃度な第1導電型の表面層および低濃
度の第2導電型の、第1の拡散領域を形成することによ
り、ドレイン近傍の電界を緩和し、電界強度のピークを
側壁酸化膜の直下からゲート電極の端下に移動させるこ
とができ、側壁酸化膜へのホットキャリアのトラップ量
を低減することができる。その結果、短チヤネル効果を
抑制し、かつ闇値電圧を低減できる高性能のMOSトラ
ンジスタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のNチャネル型MO3トラ
ンジスタの要部を示す断面図、第2図(a)〜(f)は
この発明の一実施例のMOS トランジスタの製造方法
をNチャネル型MO3トランジスタに適用した例を示す
工程順断面図、第3図は実施例および従来例のNチャネ
ル型MO3トランジスタを構成するシリコン基板の表面
から深さ方向の不純物濃度を示す図、第4図は従来のN
チャネル型MO3トランジスタの要部を示す断面図であ
る。 1・・・シリコン基板、3・・・ゲート電極、4・・・
側壁絶縁膜、5・・・n−拡散領域(第2導電型の第1
の拡散領域)、6・・・n1拡散領域(第2導電型の第
2の拡散領域)、7・・・表面層、8・・・p゛型半導
体領域8 (第1導電型の半導体領域)、 9・・・酸化シ リヨン膜(保護膜) 5 −m−シリつン琴 −・・ゲー「電極 ・−一重り一5ゲ〕トf:非1に吠 −−−n−養散侵境(早2導電!の第1の鴻輔啄)−一
−n+鉱器域(第2縛電饗の第2の孤歓領域)−一−p
−表面層(第1導電型の散酌層)・・−p+賃牛導背琢
8(芽1専電型の半導停頒塊)−−一餌ヒシリフン朕(
イ千鏝欣) 第 図 第 2 図 第 図 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型のシリコン基板と、 このシリコン基板上に形成したゲート電極と、このゲー
    ト電極の端下に形成したソースおよびドレインの一部と
    なる低濃度の第2導電型の第1の拡散領域と、 この第2導電型の第1の拡散領域の外側に形成したソー
    スおよびドレインとなる高濃度の第2導電型の第2の拡
    散領域と、 前記シリコン基板の表面付近に、前記第2導電型の第1
    の拡散領域と接合するように形成した低濃度の第1導電
    型の表面層と、 この第1導電型の表面層、前記第2導電型の第1の拡散
    領域および前記第2導電型の第2の拡散領域の直下に形
    成した高濃度の第1導電型の半導体領域とを備えたMO
    Sトランジスタ。
  2. (2)第1導電型のシリコン基板上に保護膜を形成する
    工程と、 この保護膜を介して前記シリコン基板中に不純物をイオ
    ン注入することにより、前記シリコン基板の表面から深
    いところまで高濃度の第1導電型の半導体領域を形成す
    る工程と、 前記シリコン基板中に不純物をイオン注入することによ
    り、前記シリコン基板の表面付近に低濃度の第1導電型
    の表面層を形成する工程と、前記シリコン基板上にゲー
    ト電極を形成する工程と、 このゲート電極をマスクとして用いた不純物のイオン注
    入により、前記ゲート電極の端下にソースおよびドレイ
    ンの一部となる低濃度の第2導電型の第1の拡散領域を
    形成する工程と、 前記ゲート電極の側壁にスペーサとなる側壁絶縁膜を形
    成する工程と、 前記ゲート電極および前記側壁絶縁膜をマスクとして用
    いた不純物のイオン注入により、ソースおよびドレイン
    となる高濃度の第2導電型の第2の拡散領域を形成する
    工程とを含むMOSトランジスタの製造方法。
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