JPH0399441A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0399441A
JPH0399441A JP23600589A JP23600589A JPH0399441A JP H0399441 A JPH0399441 A JP H0399441A JP 23600589 A JP23600589 A JP 23600589A JP 23600589 A JP23600589 A JP 23600589A JP H0399441 A JPH0399441 A JP H0399441A
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JP
Japan
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gate electrode
photoresist
semiconductor device
drain diffusion
mask
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JP23600589A
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English (en)
Inventor
Katsukichi Mitsui
克吉 光井
Shigeru Kusunoki
茂 楠
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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〕 この発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にM
IS型LDD構造トランジスタの構造、及びその製造方
法に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は1985年 シンポジウム オン VLSI 
テクノロジー、ダイジェスト オン テクニカル ベー
バーズrPLDD型高信幀性NチャネルMO3電界効果
トランジスタJ  (1985Sy+spostum 
on VLSI technology 、diges
t of technical papers  ”P
rofiled Lightly Doped Dra
in (PLDD)tS+−ランジスタの模式図である
0図において、1はP型半導体基板、2はゲート絶縁膜
、5は多結晶シリコンからなるゲート電極、6はN型中
濃度領域、7はN型低濃度領域、8は絶縁膜サイドウオ
ール、9はN型高濃度領域である。
次に動作について説明する。
第3図に示すprofiled −L D D型Nチャ
ネルMIs)ランジスタは、N型低濃度領域7とN型高
濃度領域9との間にN型中濃度領域6を設け、絶縁膜サ
イドウオール8下部の低濃度領域7の寄生抵抗を低減さ
せ、LDD型MISトランジスタの優れた電界緩和特性
に高い電流駆動能力を付加することを意図したものであ
る。
次に、第3図に示すprofiled −L D D型
NチャネルMISトランジスタの製造方法の一例を第4
図(a)〜(f)を用いて説明する。
第4図(a)はP型半導体基板1上にゲート絶縁膜2を
形成し、多結晶シリコン膜3を堆積させ、フォトレジス
ト4を塗布し、パターニングしたものである。
次に反応性イオンエツチング(RIB)法によヮてフォ
トレジスト4をマスクとして多結晶シリコン膜を異方的
にエツチングし、ゲート電極5を形成し、第4図(b)
の構造を得る。
次に低濃度の燐のイオン注入を行い、N型の低濃度領域
7を形成し、次に中濃度の砒素のイオン注入を行い、N
型の中濃度領域6を形成し、第4図(C)の構造を得る
次にフォトレジスト4を除去し、CVD絶縁膜を全面に
堆積させたのち、異方的にエツチングしてサイドウオー
ル絶縁膜8を形成し、第4図(d)の構造を得る。
次に、ゲート電極5とサイドウオール絶縁膜8をマスク
として高濃度の砒素のイオン注入を行い、N型高濃度領
域9を形成して第4図(e)を得、その後熱処理を行な
うことによって注入したイオンを拡散、活性化させ第4
図(f)の構造を得る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の半導体装置は、第3図に示すようにN型中濃度領
域6とN型低濃度領域7との境界がゲート電極5の下部
に存在し、N型中濃度領域6とゲート電極5とはオーバ
ーラツプした構成となっている。このような構成のもの
においては、ドレインに正の電圧、ゲートに負の電圧を
与えると、ゲート電極5直下のN型中濃度領域6表面に
大きな電界が加わり、第5図に示すようにバンドが大き
り栄、激に曲がり、価電子帯から伝導帯へキャリアがト
ンネリングし、ドレインと基板との間でリーク電流が流
れ、トランジスタ特性が低下するという問題点がある。
以下、この問題点を第5図を用いて詳細に説明する。即
ち、第5図はこのようなトンネル性リーク電流の発生機
構を示した図であり、同図(a)はNMO5)ランジス
タのゲート電極10、ドレイン拡散層11.及び基板1
2を示したものである0図に示すようにドレイン拡散層
llであるn9層と基板12の9層との接合面の両側に
は空乏層が存在しており、ドレイン11に正の電圧を印
加するとドレイン11から基板12方向の空乏層はドレ
イン電圧の平方根に比例して拡がり、ドレイン11から
基板12方向の電界を緩和するが、ドレイン11からゲ
ート電極10方向の空乏層はゲート絶縁膜があるために
拡がらず、ドレイン11からゲート電極10方向の電界
は増大する。このため、ゲート酸化膜近傍のドレイン拡
散層11に大きな電界が加わり、空乏層内で対発生した
電子・正孔対は再結合できず、発生した電子はドレイン
拡散層11に移動してドレイン・リーク電流として観測
され、発生した正札は基板に移動し、基板電流として観
測される。この現象をバンドダイアグラムに示すと第5
図ら)のようになる0図はゲート電極lOとドレイン拡
散層11が重なった領域で縦方向に切った断面でのバン
ドダイヤグラムを示しており、ドレインに正の電圧が印
加されているため、ドレイン拡散層11(基板12)側
でバンドが大きく急激に曲がり、電子が価電子帯から伝
導帯ヘトンネリングしている。
トンネリングする確率はバンドの曲がり具合に依存し、
バンドの曲がり具合が大きい程トンネリングする確率は
増加し、リーク電流が増大してトランジスタ特性が劣化
することとなる。
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、高い電流駆動能力を持つMIS型トランジス
タにおいて、価電子帯から伝導帯へキャリアがトンネリ
ングすることによって生じるリーク電流を減少させるこ
とができる、高性能な半導体装置及びその製造方法を提
供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、ゲート電極下にゲート絶
縁膜を介して形成された一対の低濃度ソース/ドレイン
拡散領域と、これに隣接して絶縁物サイドウオール直下
にのみ形成された中濃度ソース/ドレイン拡散領域と、
これに隣接して形成された高濃度ソース/ドレイン拡散
領域とを有するものである。
また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、フォト
レジストをマスクとして基板上に形成した一ト電極材料
をテーパー形状にエツチングする工程と、フォトレジス
ト及び形成したテーパ形状のゲート電極材料をマスクと
して中濃度不純物イオン注入を行う工程と、フォトレジ
ストを残したまま異方的に追加エツチングを行い上記の
テーパ部を除去して矩形のゲート電極を形成する工程と
、フォトレジスト及び形成した矩形のゲート電極をマス
クとして低濃度不純物イオン注入を行う工程と、フォト
レジスト除去後、基板全面にCVD絶縁膜を堆積させ、
異方的にエツチングして絶縁物サイドウオールを形成し
、これとゲート電極をマスクとして高濃度不純物イオン
注入を行なう工程とを含むことを特徴とするものである
〔作用〕
この発明においては、中濃度ソース/ドレイン拡散領域
を絶縁物サイドウオール直下にのみ設けるようにしたの
で、サイドウオール下の寄生抵抗が低減されるとともに
、トンネル性リーク電流が抑制される。
〔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図はこの発明に係る半導体装置の一実施例によるM
IS型トランジスタの模式図である。1はP型の半導体
基板、2はゲート絶縁膜、5は多結晶シリコンからなる
ゲート電極、6はN型の中濃度領域、7はN型の低濃度
領域、8は絶縁膜サイドウオール、9はN型の高濃度領
域である。
続いて、第2図(a)〜(ハ)を用いて第1図のMIS
型トランジスタの製造方法について説明する。
まず、第2図(a)に示すようにP型半導体基板l上に
ゲート絶縁膜2を形成し、多結晶シリコン膜3を堆積さ
せ、さらにフォトレジスト4を塗布してこれをパターニ
ングする。
次に反応性イオンエツチング(RIE)法により、フォ
トレジスト4をマスクとして多結晶シリコン膜3をテー
パ形状にエツチングし、第2図(ロ)の構造を得る。こ
のようなテーパ形状を得る方法としては、エツチング用
ガス中の酸素濃度を下げなからRIEを行なう方法、ま
たはレジストパターニング後にベータを行わないように
する方法等の種々の方法がある。
次に低加速電圧で1O14/c1iオーダの中濃度の砒
素のイオン注入を行い、N型の中濃度領域6を形成し、
第2図(C)の構造を得る。
次にフォトレジスト4を残したまま反応性イオンエツチ
ングを追加して行い、ゲート電極5のテーパ形状部を除
去し、第2図(d)の構造を得る。
次に10”/cdオーダの低濃度の燐のイオン注入を行
い、N型の低濃度領域7を形成し、第2図(e)の構造
を得る。
次にフォトレジスト4を除去した後、CVD絶縁膜を全
面に堆積させ、異方的にエツチングし、サイドウオール
絶縁膜8を形成し、第2図(f)の構造を得る。
次にゲート電極5とサイドウオール絶縁膜8をマスクと
して10IS/c+flオーダの高濃度の砒素のイオン
注入を行い、N型の高濃度領域9を形成して第2図ら)
の構造を得、さらに熱処理を行なうことによって注入し
たイオンを拡散・活性化させ、第2図(5)の構造の半
導体装置を完成させる。
このような上記実施例においては、第1図に示すように
、N型中濃度領域6とN型低濃度領域7との境界がゲー
ト電極5の下部にではなく、ゲート電極5の端にあるた
め、サイドウオール下の寄生抵抗を低減できるとともに
、ドレイン(ソース)に正の電圧、ゲートに負の電圧を
与えた場合でも価電子帯から伝導帯へのキャリアのトン
ネリングを抑制でき、絶縁膜と半導体界面近傍でのトン
ネル性リーク電流の発生を低減することができる。
なお、上記実施例では特に強調しなかったが、N型低濃
度領域7がゲート電極5の下部に形成されるため、この
MIS型トランジスタはゲートとN型低濃度領域がオー
バーラツプした構造となり、高い電流駆動能力と高いホ
ットキャリア信鎖性とを同時に有するトランジスタ構造
が得られる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、MIS型PLLD構造
の半導体装置において、N型低濃度領域とN型中濃度領
域との境界をゲート電極端に設定するようにしたので、
ゲート電極下部に中濃度拡散領域が形成されることがな
くなり、トンネル性リーク電流を抑制できる、高い電流
駆動能力を有する半導体装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体装置を示す断
面図、第2図(a)〜(ハ)はこの発明の一実施例によ
る半導体装置の製造方法を示す断面図、第3図は従来の
MIS型半導体装置の一例を示す断面図、第4図(a)
〜(f)は従来のMIS型半導体装置の一例の製造方法
を示す断面図、第5図(a)、 (b)はトンネル性リ
ーク電流発生機構を示す図である。 1はP型半導体基板、2はゲート絶縁膜、3は多結晶シ
リコン、4はフォトレジスト、5はゲート電極、6はN
型中濃度領域、7はN型低濃度領域、8は絶縁物サイド
ウオール、9はN型高濃度領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁物サイドウォールを有するMIS型LDD構
    造トランジスタを含む半導体装置であって、ゲート電極
    下にゲート絶縁膜を介して形成された一対の低濃度ソー
    ス/ドレイン拡散領域と、該低濃度ソース/ドレイン拡
    散領域に隣接して上記絶縁物サイドウォール直下にのみ
    形成された中濃度ソース/ドレイン拡散領域と、 該中濃度ソース/ドレインに隣接して形成された高濃度
    ソース/ドレイン拡散領域とを有することを特徴とする
    半導体装置。
  2. (2)絶縁物サイドウォールを有するMIS型LDD構
    造トランジスタを含む半導体装置の製造方法であって、 そのゲート電極、及びソース/ドレイン拡散層形成工程
    は、 フォトレジストをマスクとしてゲート電極材料をテーパ
    ー形状にエッチングする工程と、 上記テーパ形状のゲート電極材料及び上記フォトレジス
    トをマスクとして中濃度の不純物イオン注入を行う工程
    と、 上記フォトレジストを残したままさらに上記ゲート電極
    材料を異方的にエッチングし、上記テーパ部を除去し、
    矩形のゲート電極を形成する工程と、 上記矩形のゲート電極及び上記フォトレジストをマスク
    として、低濃度の不純物イオン注入を行う工程と、 上記フォトレジストの除去後、基板全面にCVD絶縁膜
    を堆積させ、異方的にエッチングして絶縁物サイドウォ
    ールを形成する工程と、 該絶縁物サイドウォール及びゲート電極をマスクとして
    高濃度の不純物イオン注入を行なう工程とを含むことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
JP23600589A 1989-09-12 1989-09-12 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH0399441A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597038B1 (en) 1998-02-24 2003-07-22 Nec Corporation MOS transistor with double drain structure for suppressing short channel effect

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6455865A (en) * 1987-08-26 1989-03-02 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH02219237A (ja) * 1989-02-20 1990-08-31 Sharp Corp Mis型半導体装置

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