JPH05211331A - Mis型fet装置およびその製造方法 - Google Patents

Mis型fet装置およびその製造方法

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JPH05211331A
JPH05211331A JP4014896A JP1489692A JPH05211331A JP H05211331 A JPH05211331 A JP H05211331A JP 4014896 A JP4014896 A JP 4014896A JP 1489692 A JP1489692 A JP 1489692A JP H05211331 A JPH05211331 A JP H05211331A
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JP
Japan
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boron
gallium
peak
single crystal
substrate
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JP4014896A
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English (en)
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Hitoshi Abiko
仁 安彦
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】MIS型FET装置のしきい値調整にボロンの
代りにガリウム、あるいはインジウムを用いる。又、製
造方法としてガリウム、あるいはインジウムをイオン注
入する。 【効果】ガリウム、あるいはインジウムは質量数がボロ
ンよりも大きくしたがって浅い拡散層を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMIS型FET装置の構
造およびその製造方法に係わり、とくに、MIS型FE
T装置のチャネル領域に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例えば表面チャネル型nチャネルM
IS型FET装置、図7に示すように、ボロン濃度1×
1015cm-3程度の単結晶けい素基板101に周知の従
来技術である選択酸化法等により素子分離用酸化けい素
102を形成し、ボロンを60eVでドーズ1×1012
cm-2程度イオン注入し、更にボロンを15KeVでド
ーズ5×1012cm-2程度イオン注入すると、不純物分
布は図8に示すように、浅いピーク103が基板表面か
ら約0.05μm、深いピーク104が約0.2μm程
度の所にくるようになる。この深いピーク104は主
に、ソースとドレイン間のパンチスルーを防止する為に
形成され、浅いピーク103が主にしきい値電圧を調整
する為に形成される。後は図9に示すようにゲート絶縁
膜105、ゲート電極106、n型のソースおよびドレ
インの不純物拡散層107を形成してMIS型FETを
得る。
【0003】次に、埋込チャネル型PチャネルMIS型
FETの場合は、やはり図10に示すようにリン濃度1
×1015cm-3程度の単結晶けい素基板101に素子分
離用酸化けい素102を形成し、例えばリンを200K
eVでドーズ1×1012cm-2程度イオン注入し、続い
て、ボロンを10KeVでドーズ1×1012cm-2程度
イオン注入する。この時の不純物分布は図11に示すよ
うに表面付近にボロンによるP型領域108が形成さ
れ、基板との間にpn接合109が基板から0.06μ
m程度の所にできる。埋込チャネル型MIS型FET装
置では、ゲート電極は基板と同型の多結晶ケイ素を用
い、仕事関数の差でこのP型領域108を空乏化して遮
断状態にしている。埋込チャネル型MIS型FETでは
遮断状態から導通状態へと移っていく時にこのpn接合
109からチャネルができ始める為、埋込チャネル型M
IS型FET装置を微細化するには、このpn接合10
9を浅くする、つまり、P型領域108の深さを浅くす
ることが重要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来のボロンでし
きい値調整を同う構造ではトランジスタの微細化ができ
ないという欠点がある。その理由は、ボロンは質量数が
小さいので浅い注入層を形成するには注入エネルギーを
小さくしなければならず、現在のイオン注入装置では1
0〜15KeV程度が限界である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のMIS型FET
装置は、単結晶けい素基板の一主面に形成されたMIS
型FETであって、チャンネル形成領域の前記基板表面
付近にピーク濃度が1×1018cm-3以下のガリウムも
しくはインジウムを含むことを特徴とする。又、製造方
法は、このガリウムもしくはインジウムはイオン注入法
により前記チャンネル形成領域に選択的に注入されるこ
とを特徴とする。ここで、ガリウムもしくはインジウム
のピーク濃度が1×1018cm-3より高くなると、実際
問題として、FETのカットオフがむずかしくなりエン
ハンスメントFETの製造が困難となる。
【0006】
【実施例】以下図面に従って、本発明のMIS型FET
装置を、その製造方法も含めて詳細に説明する。
【0007】第1の実施例として図1に示すように、例
えばボロン濃度が1×1015cm-3程度の単結晶けい素
基板101に、周知の選択酸化法等により素子分離用酸
化けい素102を形成する。次にボロンを60KeVで
ドーズ1×1012cm-2程度イオン注入し、続けて質量
数がボロンより大きいガリウムを80KeVで5×10
12cm-2程度イオン注入すると、不純物分布は図2に示
すように、ガリウムによる浅いピーク103が基板表面
から約0.05μm、ボロンによる深いピーク104が
約0.2μmの所にくるようになり、従来技術で説明し
た図11と同様な分布になる。勿論、ガリウムの代りに
ボロンを15KeVでイオン注入しても同程度の分布を
得ることは可能だが、更に分布を浅くしようとしても、
ボロンを用いた場合は10KeV程度で限界になるが、
ガリウムではボロンよりはるかに浅い分布が得られる。
【0008】後は、従来技術と同様に図3に示すように
ゲート絶縁膜105,ゲート電極106,ソースドレイ
ンの不純物拡散107等を形成し、本発明のMIS型F
ET装置を得る。
【0009】以上の説明ではガリウムをイオン注入した
が、やはり質量数がボロンより大きいインジウムについ
ても、注入エネルギーを調整するだけで同様である。
又、単体トランジスタのみならず、CMOSあるいはB
iCMOS等にも適用可能なのはいうまでもない。
【0010】更にイオン注入の際、基板表面に保護用酸
化膜を設けるなど本発明の主旨を逸脱しない範囲で応用
することも可能である。
【0011】次に、本発明の第2の実施例として、埋込
みチャネル型のPチャネルMIS型FETの場合につき
説明する。
【0012】図4に示すように、リン濃度が約1×10
15cm-3程度のn型単結晶けい素基板101に選択酸化
法で素子分離用酸化けい素102を形成し、例えばリン
を200KeVでドーズ1×1012cm-2程度イオン注
入し、続けてガリウムを10KeVで1×1012cm-2
程度イオン注入する。
【0013】この時の不純物分布は図5に示すように、
ガリウムによるP型領域108と基板との間のPN接合
109は基板表面から0.02μmの所にくる。ボロン
を10KeVでイオン注入した場合は、図11からPN
接合深さは0.06μmであるから1/3程度の深さに
できる。埋込みチャネル型トランジスタの縮小化はこの
PN接合深さを浅くすることが必要なので、ガリウムを
使うことは大きなメリットである。
【0014】あとは図6に示すように第1の実施例と同
様に、ゲート絶縁膜105、ゲート電極106、ソース
ドレインの不純物拡散層107を形成して、本発明のM
IS型FETを得る。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、しきい値
調整用の不純物の分布を浅くし、MIS型FETを微細
化する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の単結晶けい素基板を示
す断面図。
【図2】本発明の第1の実施例における不純物分布を示
す図。
【図3】本発明の第1の実施例のMIS型FET装置の
概略を示す断面図。
【図4】本発明の第2の実施例の単結晶けい素基板を示
す断面図。
【図5】本発明の第2の実施例における不純物分布を示
す図。
【図6】本発明の第2の実施例のMIS型FET装置の
概略を示す断面図。
【図7】従来技術の単結晶けい素基板を示す断面図。
【図8】従来技術における不純物分布を示す図。
【図9】従来技術のMIS型FET装置の概略を示す断
面図。
【図10】他の従来技術の単結晶けい素基板を示す図。
【図11】他の従来技術における不純物分布を示す図。
【符号の説明】
101 単結晶けい素基板 102 酸化けい素 103 浅いピーク 104 深いピーク 105 ゲート絶縁膜 106 ゲート電極 107 ソースドレインの不純物拡散層 108 P型領域 109 pn接合
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7377−4M H01L 29/78 301 Y

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶けい素基板の一主面に形成された
    MIS型FETであって、チャンネル形成領域の前記基
    板表面付近にピーク濃度が1×1018cm-3以下のガリ
    ウムもしくはインジウムを含むことを特徴とするMIS
    型FET装置。
  2. 【請求項2】 前記ガリウムもしくはインジウムはイオ
    ン注入法により前記チャンネル形成領域に選択的に注入
    されることを特徴とする請求項1に記載のMIS型FE
    T装置の製造方法。
JP4014896A 1992-01-30 1992-01-30 Mis型fet装置およびその製造方法 Withdrawn JPH05211331A (ja)

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Cited By (4)

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