JPS58145156A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS58145156A
JPS58145156A JP57028314A JP2831482A JPS58145156A JP S58145156 A JPS58145156 A JP S58145156A JP 57028314 A JP57028314 A JP 57028314A JP 2831482 A JP2831482 A JP 2831482A JP S58145156 A JPS58145156 A JP S58145156A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
insulating film
semiconductor device
depletion type
region
Prior art date
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Pending
Application number
JP57028314A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadamichi Masamoto
政本 忠道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP57028314A priority Critical patent/JPS58145156A/ja
Publication of JPS58145156A publication Critical patent/JPS58145156A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149—Source or drain regions of field-effect devices
    • H10D62/151—Source or drain regions of field-effect devices of IGFETs 
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関し、特にMO8@O8電界効果
トランジスタる。
近年、MO8電界効果トランジスタにおいて、素子の高
性能化のための勢力は、一方では高電圧高電猾を特徴と
する高電力化であり、もう一方では高速高電流利得を特
徴とする高周波化である。
MO8型電界効果トランジスタの高周波化のための性能
係数(Figure  of merit)Fは、素子
特性及び素子構潰パラメータで表わすと である。ここでgm、Cinは素子の相互コンダクタン
ス、入力容量でありμ、 V’G 、 Vd 、 Lは
それぞれキャリア移動度、正味のゲート電圧、キャリア
のドリフト速度、実効チヤネル長である。これらの指数
から高周波化のための条件は第1にチャネル長の低減で
あり次に、キャリア移動度の向上とバイアス電圧の上昇
、従ってキャリアのドリフト速度に依存する。これらの
要請から現状では、チャネル長は 1μm以下のサブミ
クロンの寸法が要求されており、この寸法の微小化に伴
って種々の製造上の制御性の問題が生じている。すなわ
ち、チャネルhはもちろんのことしきい値電圧がばらつ
いたり、ドレイン耐圧が減少するといった欠点がある。
本発明は上記欠点を除き、制御性が良く、且つ高周波特
性の優れたMO8電界効果型の半導体装置を提供するも
のである。
本発明の半導体装置は、−主面が(100)面である一
導電型半導体基板の該−主面に設けられた逆向き台形の
溝部と、前記溝部の傾斜面の一方に設けられ前記半導体
基板と逆導電型のソース領域と、前記溝部の他方の傾斜
面に設けられたデプレッション型のM2S部と、前記溝
部の底面に設けられたエンハンスメント型のM2S部と
、前記デプレッション型MO8部に接続して前記半導体
基板の一主面に設けられた逆導電型のドレイン領域とを
含んで構成される。
前記デプレッション型及びエンハンスメント型MO8部
は前記溝部の表面に絶縁膜を設け、該絶縁膜上に金属膜
を設けることにより形成される。
前記絶縁膜は前記半導体基板の一主面上の絶縁膜に接続
して形成され、かつ前記デプレッション型及びエンハン
スメント型MO8部の絶縁膜の厚さよりも前記ソース領
域及びドレイン領域の絶縁膜の厚さの方が大きいように
形成される。
本発明の半導体装置は、前記ドレイン領域から流れ出る
ドレイン電流の使用範囲の最大値をID。
maxとするとき VTI :エンハンスメント型MO8のターンオン電圧 5− VT2:デプレッション型MO8のターンオン螺圧 μ7:デプレツシヨン型MO8のキャリア移動度 12:デプレッション型MO8のチャネル長COX、2
:デプレッシ冒ン型MO8のゲート絶縁膜容量 W:M2S部のチャネル幅 なる式(1)が成立するように形成される。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第1図(a)〜(C)は本発明の一実施例の製造方法を
説明するための工程断面図である。
まず、第1図(a)に示すように、−主面が(100)
面であるP型シリコン基板の一主面に通常の方法により
N型領域2を形成し、その上に5in2等の絶縁膜3f
設ける。更にその上にホトレジスト膜4を設け、露光、
現像し開口部を設ける。ホトレジスト膜4をマスクにし
て絶縁膜3をエツチングして幅りの窓5をあける。
 6− 次に、第1図tb+に示すように、(1111而の方が
他の而と比較してエツチング速度が遅いような異方性エ
ツチング液、例λ、ばKOH@液等を用いて基板1を異
方性エツチングして逆向き台形の溝部6を設ける。溝部
6のIIIf+面が(1,11)面、底面が(100)
而となる。また、N型懺域2は二つに分けらする。これ
全ソース領域2′ 、ドレイン領域2“とする。次に溝
部6の一方の傾斜面に入射角管θだけ傾けたイオン注入
によりAs、P等のドナー不純物をイオン注入し、熱処
理#−を施し、N型ソース領域7を形成する。
次に、ff11図tc)に示すように、熱酸化等により
ゲート絶縁1[8’、8“及び層間絶縁膜8を形成した
後、ゲート絶縁膜9を形成する。最後にソース及びドレ
イン・1域2′ 、2“にコンタクト窓の開孔部を設け
、それぞれにAI等の金属を極等を形成する。ここで、
)@ IIJ1絶縁膜8のnさはゲート絶縁膜8′、8
“より厚く形ルνすることが重装である。基板1とゲー
ト絶縁膜8′とゲート成極9とでエンハンスメント型M
o5ifll(以下E g M2S部と記す)10を形
成し、基板1とゲート絶縁膜8“とゲート電極9とでデ
プレッション型MO8部(以下り型M2S部と記す)1
1を形成する。このようにE型及びD型のM2S部を有
する半導体装置をEl)−MOfS型電界効果トランジ
スタと称することにする。E型、D型の差異はターンオ
ン電圧によって規定されるが、このターンオン電圧は基
板の不純物濃度、ゲート酸化膜厚、8l−8I02系の
Qssの関数であるばかりでなく、S + −8i O
2界面近傍にB、P、A、s等の不純物をドープするこ
とによって容易に制御できる。
以上の如く形成したED、−MO8型心界効果トランジ
スタにおいてドレイン電流の使用範囲においてその最大
値を■D、maxとした時に次なる関係式が成立するよ
うに形成した事が本発明の第1の特徴でち6゜ ここで VTI : E型MO8のターンオン電圧VT
2 : D型MO8のターンオン電圧μ2:D型MO8
のキャリア移動度 e2.:D型MO8(Dチャネル長 COX、2 : D型MO8のゲート酸化膜容量W:E
D型MO8のチャネル幅 第2図は第1図(C)に示した一実施例の等価回路図で
ある。
第2図において、Eはエンハンスメント型、Dはデブレ
ッシ田ン型を示し、点MはE部とD部の実効的な接点を
示す。この点Mでの電位yVMで表示する。
第3図は第2図に示す等価回路の動作特性の一例の特性
曲線図である。E型、D型MO8のそれぞれの動作条件
は次の通りである。領域I 、 IIにおいては、E部
がカットオフであるために電流は流れない。領域v、■
においてはE部とD部の電流駆動能力が同程度となり、
双方が電諸制限項となるが、領域1.mVにおいては、
D部の電流駆動能力がE部の駆動能力より大きいため、
全体として 9− は、E部のみによって電離が決定される。E部は飽和状
態であるので、この時の電Rを線形近似で示すと、 D部は領域■では非飽和、領域■では飽和状態となるが
Voの範囲は第3図から VT 1(Vc <VT t+V/a (VT t −
VT x ) ・(4)このVaの値から(3)式の電
iInの範囲は直ちにα=β2//1 従って、ED−MO8型トランジスタに於てなるように
素子パラメータを設定するとドレイン電流・ゲート電圧
特性はE型MO8部のみによって決まる。すなわち第1
図(C)において溝部6の底部のトランジスタによって
決められる。この底部は(100)面であり斜面部の(
111)面と比較すると、MOSを形成した場合一般的
には、Qssが小さく、表面移動度が大きい。これは前
述した高周波化には有利である。又、チャネル長の微小
化においては、第4図に示した90くE型MO8部のチ
ャネル長l−の決定は窓50幅り、溝部6の閑さt及び
D型MO8部のチャネル長12.ドレイン領域2“の接
合深さXjによってなされる。
(ψ−55°) 例として、A!−=1μ”+1z=1.5 ttm、X
j =0.311MとするとL=3.45μmとなり、
チャンネル長1μmの制御f345μmによってなされ
た訳であるからばらつき等を深さtの制御を適当にする
ことにより、約1/3に減少することができる。これは
実際の製作上大きなメリットである。
以上のように前記条件によれば、電離はE型M(18部
のみによって決めらねる。このことは逆にD型MO8部
ではドレイン・ソース間の電圧の一部を相っているので
E型MO8部だけの場合と比較すると、高耐圧化を計る
ことが可能である。この時電流には影Ii#全与えない
。次に、第1図(C1及び第4図に示すように、溝6の
一部の傾斜面にはイオン注入等によりソース領域を形成
したがゲート酸化膜形成時にこれらの高濃度拡散領域に
は増速酸化を引き起こす事が可能である。これらの増速
酸化によりソース領域2′ 、7及びドレイン領域2“
とゲート電極間に付随する寄生容t’を低減させること
ができる。この溝部6の傾斜面にイオン注入する時、第
4図に示したように、入射角θはE型チャネル長11と
溝部6の深さtによって次式で表わされる。
例として、1l=tμl t=1.5ttm(lz=1
.5tttn、xj=03μmの時)の時θ=54’で
ある。以上のようにゲート・ソース間の寄生容量を減ら
すことを目的として、溝部6のソース側の傾斜面の酸化
膜厚をE及びD型MO8のゲート酸化膜厚より大きくな
るように形成した事が本発明の第2の特徴である。又、
D型MO8の制御をイオン注入によって行う場合、前記
ソース領域の場合と同様であり、入射角を(7)式に従
って調整すれば良い。
以上説明したように、本発明は逆向き台形の溝部を形成
したEl)−MO8型成界効果トランジスタにおいて、
チャネル長或u”を気的特性の制御性を向トさせ、素子
性能の高周波化を達成せしめることが可能であるという
効果ケ有す。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(C)は本発明の一実施例の製造方法を
説明するための工程断面図、第2図は第1図(C)に示
す一実施例の等価回路図、第3図は第1図(C)に示す
一実施例の動作特性の一例の特性曲線図、第4図は第1
図(C)に示す一実施例の幾何学的条件を説明するため
の図である。 1・・・・・・I〕型シリコン基板、2・・・・・・N
型領域、2′・・・・・・ソース領域、2″・・・・・
・ドレイン領域、3・・・・・・絶縁膜、4・・・・・
ホトレジスト膜、5・°°・・・窓、6・°。 ・・・溝部、7・・・・・・ソース領域、8・・・・・
・層間絶縁膜、B/ 、 B″−・・・・・ゲート絶縁
膜、9・・・・・・ゲート’+を極、10・・・・・・
エンハンスメントMO8部、 11・・・・・・テフレ
ノションMO8部。 =13−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−主面が(100)面である一導成型半導体基板
    の該−主面に設けられた逆向き台形の溝部と、前記溝部
    の傾゛斜面の一方に設けられ前記半導体基板と逆導電型
    のソース領域と、前記溝部の他方の傾斜面に設けられた
    デプレッション型のM2S部と、前記溝部の底面に設け
    られたエンハンスメント型のM2S部と、前記デプレッ
    ション型MO8部に接続して前記半導体基板の一主面に
    設けられた逆導電型のドレイン領域とを含むことを特徴
    とする半導体装置。
  2. (2)前記デプレッション型及びエンノ・ンスメント型
    MO8部が前記溝部の表面に絶縁膜を設け、該絶4禄模
    上に金属膜を設けて形成されることを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項記載の半導体装置。
  3. (3)前記絶縁膜は前記半導体基板の一主面トの絶縁膜
    に接続して形成され、かつ前記デプレッション型及びエ
    ンハンスメント型MO8部の絶縁膜の厚さよりも前記ソ
    ース領域及びドレイン領域の絶縁膜の厚さが大きいこと
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導体装
    置。
  4. (4)前記ドレイン領域から帽れ出るドレインtttA
    fの使用範囲の最大値をin、maxとするときここで VTl:エンハンスメント型MO8のターンオン電圧 VT2:デプレッション型MO8のターンオン′邂圧 μ2:デプレソ7ヨン型MO8のキャリア移動度 12:デプレッション型MO8のチャネル長 Cox、2:デプレッション型MO8のゲート絶縁膜容
    量 W:M2S部のチャネル幅 なる式が成立するように形成したことを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載の半導体装置。
JP57028314A 1982-02-24 1982-02-24 半導体装置 Pending JPS58145156A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63197375A (ja) * 1987-02-12 1988-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mos型半導体装置及びその製造方法
WO1998012753A1 (en) * 1996-09-18 1998-03-26 Advanced Micro Devices, Inc. Short channel self aligned vmos field effect transistor
US6150693A (en) * 1996-09-18 2000-11-21 Advanced Micro Devices Short channel non-self aligned VMOS field effect transistor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63197375A (ja) * 1987-02-12 1988-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mos型半導体装置及びその製造方法
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