JPH0774349A - Lld構造のmos−fet - Google Patents

Lld構造のmos−fet

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JPH0774349A
JPH0774349A JP24064293A JP24064293A JPH0774349A JP H0774349 A JPH0774349 A JP H0774349A JP 24064293 A JP24064293 A JP 24064293A JP 24064293 A JP24064293 A JP 24064293A JP H0774349 A JPH0774349 A JP H0774349A
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JP
Japan
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region
impurity concentration
mos
fet
concentration region
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Pending
Application number
JP24064293A
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English (en)
Inventor
Hideto Kitakado
英人 北角
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホットキャリアによる性能劣化を抑制し、か
つ短チャンネル効果が生じにくいMOS−FETを提供
すること。 【構成】 深さ方向の不純物濃度が最大となる位置をn
- 領域(低不純物濃度領域)4よりもn+ 領域(高不純
物濃度領域)5の方を0.05μm 以上深く形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOS−FETに係り、
特にLDD(Lightly DopedDrain)
構造を有するMOS−FETに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、LDD構造を有するMOS−FE
Tにおいてソース/ ドレイン領域の形成は、低不純物濃
度領域(以下n- 領域)も、高不純物領域(n+ 領域)
も共に同程度の深さに不純物を注入することにより形成
していた。例えばn- 領域の不純物としてリンを注入エ
ネルギー30KeV 、ドーズ量1 ×1013cm-2の条件で、また
+ 領域の不純物としてヒ素を50KeV 、5 ×1015cm-2
条件で行っていた。この場合、不純物濃度が最大となる
位置はSi基板表面から深さ方向にリンの場合0.037 μ
m 程度、ヒ素の場合0.032 μm 程度となり、これは後工
程の熱処理を行っても殆ど変化しない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示すように従来のソース/ドレイン領域においてはn-
域4およびn+ 領域5も共に同程度の深さに不純物を注
入していたために、トランジスタON状態ではSi基板
の表面(すなわちゲート酸化膜2およびゲート側壁酸化
膜3近傍)をキャリアが移動し、ゲート酸化膜2および
ゲート側壁酸化膜3へホットキャリアが侵入しやすい構
造となっていた。なお、1はゲート電極である。
【0004】また上記対策としてn- 領域の注入エネル
ギーを増大させn- 領域の不純物が最大となる位置をS
i基板表面より内部に形成する方法も提案されている。
たとえば、n- 領域の不純物注入エネルギーを70KeV 程
度に大きくして、最大濃度位置を0.09μm と深くする方
法が行われている。この場合、ホットキャリア発生位置
がSi基板のより深い位置に移るので、ゲート酸化膜およ
びゲート側壁酸化膜へのキャリアの侵入が減少し、ホッ
トキャリア耐圧が向上する。しかし、不純物の注入エネ
ルギーを増大させると、チャンネル内側へのn- 領域へ
の入り込みが大きくなり、OFF時のリーク電流が増大
する等, 短チャンネル効果による性能劣化が問題となっ
ていた。
【0005】本発明は上記問題点を解決しようとするも
ので、その目的はホットキャリアによる性能劣化を抑制
し、かつ短チャンネル効果が生じにくいMOS−FET
を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、n- 濃度領域よりもn+ 領域を半導体基板の深い領
域に形成することを考案した。すなわち、本発明は半導
体基板に不純物を注入して形成したn- 濃度領域および
+ 領域からなるソース/ ドレイン拡散領域を有するL
DD構造のMOS−FETにおいて、前記ソース/ ドレ
イン拡散領域の深さ方向の不純物濃度が最大となる位置
が前記n- 領域よりも前記n+ 領域の方が0.05μm 以上
深いところに位置する低濃度不純物領域および高濃度不
純物領域からなるソース/ドレイン拡散領域を有するこ
とを特徴とする。
【0007】また、n- 領域の基板表面側およびチャン
ネル領域外側に逆極性の不純物を注入することを考案し
た。すなわち、請求項2に係わる発明は、前記LDD構
造のMOS−FETにおいて、前記低濃度不純物領域と
逆特性の不純物領域を低濃度不純物領域の基板表面側お
よびチャンネル領域外側に設けたことを特徴とする。
【0008】また、n- 領域よりも深くエッチングした
半導体基板領域にn+ 領域を形成することを考案した。
すなわち、請求項3に係わる発明は、前記LDD構造の
MOS−FETにおいて、前記n- 領域よりも0.05μm
以上エッチングした半導体基板領域に不純物注入工程を
行うことによって形成したn+ 領域を有することを特徴
とする。
【0009】また、n+ 領域上部にシリサイド層を形成
することを考案した。すなわち、請求項4に係わる発明
は、前記LDD構造のMOS−FETにおいて、前記n
+ 領域上部に高融点金属シリサイド層を設けたことを特
徴とする。
【0010】
【作用】すなわち、n- 領域よりもn+ 領域を半導体基
板深部に形成することによって、ドレイン電流はn-
域の基板深部を流れる。従って短チャンネル効果に強
く、かつホットキャリア耐圧が向上する。また、n-
域の基板表面およびチャンネル領域外側に逆極性の不純
物を注入することにより基板表面にドレイン電流が流れ
にくくなり、従ってホットキャリア耐圧が向上する。ま
た、ゲート側壁酸化膜をエッチバック法により形成する
ときに、連続して半導体基板表面をエッチングすること
ができるので、従来プロセスを複雑化することなくn-
領域とn+ 領域を基板上に深さを変えて形成できる。ま
た、n+ 領域上部にシリサイド層を形成することによっ
て配線とn+ 領域とのコンタクト抵抗を小さくすること
が可能となる。
【0011】〔実施例1〕次に図面に示す実施例を挙げ
て本発明をさらに詳しく説明する。図1は本発明による
MOS−FETの全体構成を示す概略説明図である。以
下、本発明によるMOS−FETの製造方法および機能
を説明する。
【0012】はじめに多結晶Siのゲート電極1を形成
後、ゲート電極1をマスクとして、n- 領域4を形成す
るためのリンを注入角度7度、注入エネルギー20KeV,ド
ーズ量1 ×1013cm-2の条件でイオン注入する。次に、ゲ
ート側壁酸化膜3を0.15μm形成する。ゲート側壁酸化
膜3はシリコン酸化膜を成膜後、エッチバック法により
形成する。酸化膜エッチング後、連続してSi基板を0.
1 μm エッチングする。Si基板のエッチングと同時に
Siゲート電極もエッチングされるが、poly−Si
で厚み3000Å以上の場合は問題はない。次にn+ 領域5
を形成するためのヒ素を注入角度7 度、注入エネルギー
50Kev 、ドーズ量5 ×1015cm-2の条件で注入する。さら
に不純物の活性化のため、900 ℃、60分の熱処理を行う
と図1の構造をしたNMOS−FETが形成できる。図
中、n+ 領域5はn- 領域4よりも0.1 μm 深い位置に
形成されている。
【0013】本実施例において、p型基板の濃度が2 ×
1017cm-3の場合、ゲート電極寸法が0.3 μm でもp型基
板とn- 領域4が浅い接合となっているので、短チャン
ネル効果による素子特性への影響はない。また、n+
域5がn- 領域4よりも0.1μm 深いところに形成され
ているため、n- 領域4のドレイン電流は基板深部を流
れ、その結果ホットキャリア耐圧を3.3V以上確保でき
る。
【0014】〔実施例2〕図2は本発明によるMOS−
FETの全体構成を示す概略説明図である。以下、製造
方法および機能を説明する。実施例1同様、n- 領域の
不純物注入後ゲート側壁酸化膜3を0.2 μm 形成する
〔図2(a)〕。ゲート側壁酸化膜3を0.2μm と厚く
しているのは、ソース/ドレイン領域のn+ / n- 領域
間隔を0.4 μm 以上確保するためである。n+ / n-
隔が0.4 μm 以下になるとn- 領域4を浅い接合として
も、n+ / n- 間でパンチスルーを生じてしまう。但
し、n+領域5の内側に逆極性不純物を注入し、パンチ
スルーストッパーとすることによりゲート側壁酸化膜3
の厚さを0.15μm 以下にすることは可能である。
【0015】次に、ゲート側壁酸化膜3をマスクとし
て、n- 領域の不純物と逆極性の不純物を注入し、n-
領域4の基板表面側およびチャンネル領域外側を高抵抗
化する。注入条件としてn- 領域を形成するためにリン
を角度7 度、エネルギー30KeV,ドーズ量2 ×1013cm-2
条件で注入する。また、高抵抗領域6を形成するために
ホウ素を角度7 度, エネルギー15KeV,ドーズ量1 ×1013
cm-2の条件で注入する。次にヒ素を200KeV,6×1015cm-2
で注入し基板深部にn+ 領域5を形成する〔図2
(b)〕。
【0016】本実施例において、n- 領域4の基板表面
側およびチャンネル領域外側をn-領域4と逆特性の不
純物の注入によって高抵抗化することによって、基板表
面にドレイン電流が流れにくくすることができ、その結
果ホットキャリア耐圧が向上する。また本実施例の不純
物注入条件を用いることによって、不純物濃度最大位置
がn- 領域4よりもn+ 領域5の方が0.05μm 以上基板
深部に形成される。従ってドレイン電流はn- 領域4の
より一層深部を流れるようになり、ホットキャリア耐圧
が向上する。
【0017】なお、本実施例においてはn+ 領域5の基
板表面の不純物濃度が低くなっているため、このまま配
線とのコンタクトをとるとコンタクト抵抗が大きくなる
おそれがある。この場合、コンタクト形成領域上にチタ
ン等の高融点金属を2000Å(オングストローム)以上成
膜後、これをシリサイド化させることによりn+ 領域5
の高抵抗領域を低抵抗化することができる。図2(c)
は本発明によるシリサイド構造の例であり、図3は本発
明によるコンタクトホール上のみシリサイド化させた例
であり、7は高融点シリサイド層、8は層間絶縁膜を示
す。
【0018】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
- 領域よりもn+ 領域を半導体基板深部に形成するこ
とによって、p型基板とn- 領域が浅い接合であっても
ドレイン電流はn- 領域の基板深部を流れる。従って短
チャンネル効果に強く、かつホットキャリア耐圧に優れ
たMOS−FETを提供できる。また、n- 領域の基板
表面およびチャンネル領域外側に逆極性の不純物を注入
することにより基板表面にドレイン電流が流れにくくな
り、従ってホットキャリア耐圧に優れたMOS−FET
を提供できる。また、ゲート側壁酸化膜をエッチバック
法により形成するときに、連続して半導体基板表面をエ
ッチングすることができるので、従来プロセスを複雑化
することなくn- 領域とn+ 領域を基板上に深さを変え
て形成でき、従ってホットキャリア耐圧に優れたMOS
−FETを提供できる。また、n+ 領域上部にシリサイ
ド層を形成することによって配線とn+ 領域とのコンタ
クト抵抗を小さくすることが可能となり、上記他の実施
例と組み合わせることによってコンタクト抵抗の小さく
かつホットキャリア耐圧に優れたMOS−FETを提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるLDD構造MOS−FETの例
を示す断面図である。
【図2】(a),(b),(c)は本発明の実施例の製
造工程を示す断面図である。
【図3】コンタクトホール上のみシリサイド化させた例
を示す断面図である。
【図4】従来技術によるLDD構造MOS−FETを示
す断面図である。
【符号の説明】
1 ゲート電極 2 ゲート酸化膜 3 ゲート側壁酸化膜 4 n- 領域(低不純物濃度領域) 5 n+ 領域(高不純物濃度領域) 6 高抵抗領域 7 高融点シリサイド層 8 層間絶縁膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に不純物を注入して形成した
    低不純物濃度領域および高不純物濃度領域からなるソー
    ス/ ドレイン拡散領域を有するLDD構造のMOS−F
    ETにおいて、前記ソース/ ドレイン拡散領域の深さ方
    向の不純物濃度が最大となる位置が前記低不純物濃度領
    域よりも前記高不純物濃度領域の方が0.05μm 以上深い
    ところに位置する低不純物濃度領域および高不純物濃度
    領域からなるソース/ ドレイン拡散領域を有することを
    特徴とするLDD構造のMOS−FET。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のMOS−FETにおい
    て、前記低不純物濃度領域と逆特性の不純物領域を低不
    純物濃度領域の基板表面側およびチャンネル領域外側に
    設けたことを特徴とするLDD構造のMOS−FET。
  3. 【請求項3】 請求項第1項記載のMOS−FETにお
    いて、前記低不純物濃度物領域よりも0.05μm以上エッ
    チングした半導体基板領域に不純物注入工程を行うこと
    によって形成した高不純物濃度領域を有することを特徴
    とするLDD構造のMOS−FET。
  4. 【請求項4】 請求項第1項記載のMOS−FETにお
    いて、前記高不純物濃度領域上部に高融点金属シリサイ
    ド層を設けたことを特徴とするLDD構造のMOS−F
    ET。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009011997A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Freescale Semiconductor Inc. Transistor with differently doped strained current electrode region

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009011997A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Freescale Semiconductor Inc. Transistor with differently doped strained current electrode region
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