JPH03283670A - Mosトランジスタ - Google Patents
MosトランジスタInfo
- Publication number
- JPH03283670A JPH03283670A JP8424790A JP8424790A JPH03283670A JP H03283670 A JPH03283670 A JP H03283670A JP 8424790 A JP8424790 A JP 8424790A JP 8424790 A JP8424790 A JP 8424790A JP H03283670 A JPH03283670 A JP H03283670A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- concentration
- gate electrode
- groove
- trench
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
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。
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、LSI中に形成される高耐圧のMOSトラン
ジスタに関する。
ジスタに関する。
LSIの性能向上とコスト低減のために、チップ内に用
いるMOSトランジスタに種々の構造が考えられている
。第2図ないし第5図に、例えば雑誌「日経マイクロデ
バイスJ 19B8年4月号P58〜P64に記載され
ている四つのnMOSを示す。
いるMOSトランジスタに種々の構造が考えられている
。第2図ないし第5図に、例えば雑誌「日経マイクロデ
バイスJ 19B8年4月号P58〜P64に記載され
ている四つのnMOSを示す。
第3図は最も基本的な構造で、P形シリコン(S1)基
板lの表面層にN゛ソースドレイン拡散層21を形成し
、その間の領域上にゲート酸化膜3を介してゲート電極
4を設けたものである。この構造では、微細化が進展す
るに伴い、ゲート電極4の加工幅がせまくなる。従って
、ゲート電極を拡散マスクとして形成するソース、ドレ
イン拡散層21は横方向への拡散を極力おさえるために
浅い拡散が必要となり、nMOSではひ素(A3)の拡
散が用いられている。この場合、A3の拡散プロファイ
ルが急峻なために、ソース、ドレイン間耐圧の低下、バ
ンド間トンネル拡散層リーク現象の発注あるいはしきい
値電圧の低下など短チヤネル効果が問題となる。第4図
はD D D (Double Diffused D
rain)構造と呼ばれるもので、ソース、ドレイン拡
散を低濃度層22と高濃度層21の二重にした改良型で
ある。この場合には、拡散プロファイルが緩傾斜となる
ためソース、ドレイン間耐圧の向上は図られるものの限
界があること、低濃度層の存在により伝達コンダクタン
スが低下し高速性の点からは第3図の場合に比べて同程
度または若干劣ること、短チヤネル効果についての改善
はみられないことなどの欠点がある。第5図は、ソース
、ドレインの横方向にのみ低濃度拡散層22を設けた抵
抗型構造の別の改良型で、L D D (Llghtl
y Doped Drain−3ource)構造と呼
ばれるものである。この場合には、低濃度拡散層22は
ソース、ドレイン拡散層21とは独立に任意の濃度、深
さで形成できるため、耐圧設定の自由度があること、短
チヤネル効果に対する抑制効果があることなどの利点は
あるものの、抵抗型構造のため高速性の点では第3図の
構造に比べ伝達コンダクタンスが10〜20%低下して
劣ること、低濃度拡散層を形成するための側壁酸化膜3
1の形成工程を必要とし、プロセスが多少複雑であるこ
となどの欠点がある。第6図はGOLD (Gate−
Drain 0verlapped LDD)構造と呼
ばれるもので、第4図のLDD構造の低濃度拡散層22
の上部まで延在するゲート電極4を有する別の改良型で
ある。この場合には、LDD構造の欠点である伝達コン
ダクタンスは改善されて高速性の点で有利なものとなっ
ているが、プロセスが複雑になる欠点は残されている。
板lの表面層にN゛ソースドレイン拡散層21を形成し
、その間の領域上にゲート酸化膜3を介してゲート電極
4を設けたものである。この構造では、微細化が進展す
るに伴い、ゲート電極4の加工幅がせまくなる。従って
、ゲート電極を拡散マスクとして形成するソース、ドレ
イン拡散層21は横方向への拡散を極力おさえるために
浅い拡散が必要となり、nMOSではひ素(A3)の拡
散が用いられている。この場合、A3の拡散プロファイ
ルが急峻なために、ソース、ドレイン間耐圧の低下、バ
ンド間トンネル拡散層リーク現象の発注あるいはしきい
値電圧の低下など短チヤネル効果が問題となる。第4図
はD D D (Double Diffused D
rain)構造と呼ばれるもので、ソース、ドレイン拡
散を低濃度層22と高濃度層21の二重にした改良型で
ある。この場合には、拡散プロファイルが緩傾斜となる
ためソース、ドレイン間耐圧の向上は図られるものの限
界があること、低濃度層の存在により伝達コンダクタン
スが低下し高速性の点からは第3図の場合に比べて同程
度または若干劣ること、短チヤネル効果についての改善
はみられないことなどの欠点がある。第5図は、ソース
、ドレインの横方向にのみ低濃度拡散層22を設けた抵
抗型構造の別の改良型で、L D D (Llghtl
y Doped Drain−3ource)構造と呼
ばれるものである。この場合には、低濃度拡散層22は
ソース、ドレイン拡散層21とは独立に任意の濃度、深
さで形成できるため、耐圧設定の自由度があること、短
チヤネル効果に対する抑制効果があることなどの利点は
あるものの、抵抗型構造のため高速性の点では第3図の
構造に比べ伝達コンダクタンスが10〜20%低下して
劣ること、低濃度拡散層を形成するための側壁酸化膜3
1の形成工程を必要とし、プロセスが多少複雑であるこ
となどの欠点がある。第6図はGOLD (Gate−
Drain 0verlapped LDD)構造と呼
ばれるもので、第4図のLDD構造の低濃度拡散層22
の上部まで延在するゲート電極4を有する別の改良型で
ある。この場合には、LDD構造の欠点である伝達コン
ダクタンスは改善されて高速性の点で有利なものとなっ
ているが、プロセスが複雑になる欠点は残されている。
上記のように従来の各素子構造にはいずれも問題点があ
る0本発明の目的は、これらの問題点を除去し、信転性
、高速性、短チャネル効果に対する抑制効果、プロセス
の単純性のいずれの点でも従来の素子よりすぐれたMO
S)ランジスタを提供することにある。
る0本発明の目的は、これらの問題点を除去し、信転性
、高速性、短チャネル効果に対する抑制効果、プロセス
の単純性のいずれの点でも従来の素子よりすぐれたMO
S)ランジスタを提供することにある。
〔課題を解決するための手段]
上記の目的を達成するために、本発明のMOSトランジ
スタは、第一導電形の半導体基体の一主表面上に第二導
電形の第一半導体層および第一半導体層より低抵抗の第
二導電形の第二半導体層が積層され、第一、第二半導体
層を貫通して前記半導体基体まで到達した溝を有し、そ
の溝の内部に溝の底面および側面との間にゲート酸化膜
を介するゲート電極が収容されたものとする。
スタは、第一導電形の半導体基体の一主表面上に第二導
電形の第一半導体層および第一半導体層より低抵抗の第
二導電形の第二半導体層が積層され、第一、第二半導体
層を貫通して前記半導体基体まで到達した溝を有し、そ
の溝の内部に溝の底面および側面との間にゲート酸化膜
を介するゲート電極が収容されたものとする。
上記の構造は、第6図にnMOsについて示したGOL
D構造を基体主表面に対して垂直に形成した構造であり
、LDD構造、GOLD構造の長所に加えて、GOLD
構造に比べてゲート電極の幅を狭くできるため高集積化
が可能であると同時に、二度の選択拡散の必要がなく、
トレンチ技術を適用するだけで形成できるのでプロセス
的に単純である。
D構造を基体主表面に対して垂直に形成した構造であり
、LDD構造、GOLD構造の長所に加えて、GOLD
構造に比べてゲート電極の幅を狭くできるため高集積化
が可能であると同時に、二度の選択拡散の必要がなく、
トレンチ技術を適用するだけで形成できるのでプロセス
的に単純である。
第1図は本発明の一実施例のnMOSを示し、P形Sl
基板1の一面からA3を拡散して1μまでの深さの低濃
度N−3t層5および0.5nまでの深さの高濃度N’
Si層6が形成されている。N−3t層5の不純物濃度
は2 X 10” / ts s、 N ” S1層6
の不純物濃度は5 x IQ” / as ”である、
そして、エツチングにより表面から厚さ10n−の層6
.5を貫通し基板1本来の領域に達する暢0.5 pn
aの溝7が掘られており、その溝の内面および底面は1
0nmの厚さのゲート酸化膜3で覆われ、その中にゲー
ト電極4が埋込まれている。ゲート電極4は多結晶シリ
コンの堆積によって形成されたものである。
基板1の一面からA3を拡散して1μまでの深さの低濃
度N−3t層5および0.5nまでの深さの高濃度N’
Si層6が形成されている。N−3t層5の不純物濃度
は2 X 10” / ts s、 N ” S1層6
の不純物濃度は5 x IQ” / as ”である、
そして、エツチングにより表面から厚さ10n−の層6
.5を貫通し基板1本来の領域に達する暢0.5 pn
aの溝7が掘られており、その溝の内面および底面は1
0nmの厚さのゲート酸化膜3で覆われ、その中にゲー
ト電極4が埋込まれている。ゲート電極4は多結晶シリ
コンの堆積によって形成されたものである。
第2図は本発明の別の実施例のnMOSを示し、第1図
のP形St基板lの代わりに、P°シリコン基板2の上
にS OI (Silicon on In5ulat
or)技術で1 ttm厚さの酸化118を介してほう
素濃度5×I Q l ’l / 、 !のP形層!l
を設けている。そして、P形5ljit 11の上にさ
らに厚さ0.5 nの低濃度N−31層5.厚さ0.5
nの高濃度N″St層6を積層し、表面から層6.5を
貫通し、Pjlllに達する溝7を形成し、第1図と同
様にゲート酸化膜3.ゲート電極4を設けている0層5
.6は不純物としての^S濃度がそれぞれ2 X 10
”/ cm” + 5 X 10”/ cs”であり
、溝7の幅は0.5−であり、酸化膜3の厚さがlOL
lmlであることは第1図におけると同様である。
のP形St基板lの代わりに、P°シリコン基板2の上
にS OI (Silicon on In5ulat
or)技術で1 ttm厚さの酸化118を介してほう
素濃度5×I Q l ’l / 、 !のP形層!l
を設けている。そして、P形5ljit 11の上にさ
らに厚さ0.5 nの低濃度N−31層5.厚さ0.5
nの高濃度N″St層6を積層し、表面から層6.5を
貫通し、Pjlllに達する溝7を形成し、第1図と同
様にゲート酸化膜3.ゲート電極4を設けている0層5
.6は不純物としての^S濃度がそれぞれ2 X 10
”/ cm” + 5 X 10”/ cs”であり
、溝7の幅は0.5−であり、酸化膜3の厚さがlOL
lmlであることは第1図におけると同様である。
本発明によれば、MOS構造をトレンチ構造とし、ソー
ス、ドレイン層とそのチャネル側に設けられる低濃度拡
散層をトレンチの深さ方向に積重ね、トレンチの底面下
にチャネルを形成することにより、GOLD構造を半導
体基体主表面に垂直に形成することができた。これによ
り、GOLD構造の約半分のゲート電極の幅で実効チャ
ネル長0.5−を達成できるため、5v電源用の高集積
形MO3)ランジスタが実現できた。
ス、ドレイン層とそのチャネル側に設けられる低濃度拡
散層をトレンチの深さ方向に積重ね、トレンチの底面下
にチャネルを形成することにより、GOLD構造を半導
体基体主表面に垂直に形成することができた。これによ
り、GOLD構造の約半分のゲート電極の幅で実効チャ
ネル長0.5−を達成できるため、5v電源用の高集積
形MO3)ランジスタが実現できた。
第1図は本発明の一実施例のnMO3の断面図、第2図
は本発明の別の実施例のn M OSの断面図、第3図
、第4図、第5図、第6図はそれぞれ従来の高耐圧nM
O3の例の断面図である。 1:シリコン基板、3:ゲート酸化膜、4:ゲート電極
、5:低濃度N−層、6:高濃度N°層、第 図 第 図
は本発明の別の実施例のn M OSの断面図、第3図
、第4図、第5図、第6図はそれぞれ従来の高耐圧nM
O3の例の断面図である。 1:シリコン基板、3:ゲート酸化膜、4:ゲート電極
、5:低濃度N−層、6:高濃度N°層、第 図 第 図
Claims (1)
- 1)第一導電形の半導体基体の一主表面上に第二導電形
の第一半導体層および第一半導体層より低抵抗の第二導
電形の第二半導体層が積層され、第一、第二半導体層を
貫通して前記半導体基体まで到達した溝を有し、その溝
の内部に溝の底面および側面との間にゲート酸化膜を介
するゲート電極が収容されたことを特徴とするMOSト
ランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8424790A JPH03283670A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Mosトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8424790A JPH03283670A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Mosトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283670A true JPH03283670A (ja) | 1991-12-13 |
Family
ID=13825134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8424790A Pending JPH03283670A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Mosトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03283670A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5408116A (en) * | 1992-08-24 | 1995-04-18 | Hitachi, Ltd. | Grooved gate transistor having source and drain diffused layers with specified groove corner shape |
| WO1998011610A1 (en) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Advanced Micro Devices, Inc. | Ultra short trench transistors and process for making same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63229858A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS63287064A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Fujitsu Ltd | Mis形半導体装置およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8424790A patent/JPH03283670A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63229858A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS63287064A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Fujitsu Ltd | Mis形半導体装置およびその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5408116A (en) * | 1992-08-24 | 1995-04-18 | Hitachi, Ltd. | Grooved gate transistor having source and drain diffused layers with specified groove corner shape |
| WO1998011610A1 (en) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Advanced Micro Devices, Inc. | Ultra short trench transistors and process for making same |
| US5817560A (en) * | 1996-09-12 | 1998-10-06 | Advanced Micro Devices, Inc. | Ultra short trench transistors and process for making same |
| US5905285A (en) * | 1996-09-12 | 1999-05-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Ultra short trench transistors and process for making same |
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