[go: up one dir, main page]

JP3221901B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP3221901B2
JP3221901B2 JP00028292A JP28292A JP3221901B2 JP 3221901 B2 JP3221901 B2 JP 3221901B2 JP 00028292 A JP00028292 A JP 00028292A JP 28292 A JP28292 A JP 28292A JP 3221901 B2 JP3221901 B2 JP 3221901B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
oxide film
region
channel
substrate
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP00028292A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05183153A (en
Inventor
澤 一 也 松
田 早 苗 福
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP00028292A priority Critical patent/JP3221901B2/en
Publication of JPH05183153A publication Critical patent/JPH05183153A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3221901B2 publication Critical patent/JP3221901B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は絶縁ゲート型トランジス
タを構成する半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device constituting an insulated gate transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、大規模集積回路(以下、LSIと
いう。)を構成する素子として絶縁ゲート型トランジス
タが広く用いられている。絶縁ゲート型とは、金属性
(金属製あるいは金属に近い多結晶シリコン(Si)
製)の電極に電圧を印加し、絶縁物を介して半導体表面
を制御するタイプの総称であり、一般にMIS(MetalI
nsulator Semiconductor)と呼ばれる。その中で、絶縁
物として酸化膜を用いたものがMOS(Metal Oxide Se
miconductor)、窒化膜を用いたものがMNS(Metal Ni
tride Semiconductor)、アルミナ被膜を用いたものがM
AS(Metal Alumina Semiconductor)にあたる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an insulated gate transistor has been widely used as an element constituting a large-scale integrated circuit (hereinafter referred to as LSI). Insulated gate type refers to metallic (polycrystalline silicon (Si) made of metal or metal
MIS (Metal I / O) is a general term for a type in which a voltage is applied to an electrode of a MIS (Metal I / O) and the semiconductor surface is controlled via an insulator.
nsulator Semiconductor). Among them, those using an oxide film as an insulator are MOS (Metal Oxide Se
MNS (Metal Ni)
tride Semiconductor), M using alumina coating
It corresponds to AS (Metal Alumina Semiconductor).

【0003】図15は一例として電子伝導型(以下、n
チャネルと称する。)MOSFETの構造を示すもので
ある。
FIG. 15 shows an electron conduction type (hereinafter referred to as n) as an example.
It is called a channel. 1) shows the structure of the MOSFET.

【0004】この図において、601はp型シリコン基
板であり、この基板601の表面部には相互にチャネル
形成領域分の間隔を置いてn+ ソース領域602及びn
+ ドレイン領域603が形成され、そのチャネル形成領
域上には上記絶縁物としてのゲート酸化膜604が形成
され、このゲート酸化膜604上には上記金属性電極と
してのゲート電極605が形成されている。
Referring to FIG. 1, reference numeral 601 denotes a p-type silicon substrate, and n + source regions 602 and n
A + drain region 603 is formed, a gate oxide film 604 as the insulator is formed on the channel formation region, and a gate electrode 605 as the metal electrode is formed on the gate oxide film 604. .

【0005】このような構造において、ゲート電極60
5に+電圧を印加すると、基板601内のゲート酸化膜
604下の領域で電子が表面側へ引寄せられ、これがキ
ャリアとなるn型のチャネルが形成され、電流は、この
チャネルを通ることでソース領域602からドレイン領
域603に向かって流れることが可能となる。
In such a structure, the gate electrode 60
When a + voltage is applied to 5, an electron is attracted to the surface side in a region below the gate oxide film 604 in the substrate 601 to form an n-type channel which serves as a carrier, and current flows through this channel. It is possible to flow from the source region 602 to the drain region 603.

【0006】また、このようなMOS等のMISFET
において、近年では、SOI(Semiconductor on Insul
ator)構造がよく用いられる。このSOIMOSFET
は、絶縁膜の上に新たに素子を構成したもので、三次元
集積回路のような高密度・高機能素子の実現には欠かせ
ない技術であり、また、三次元的に積層せず従来と同様
の構成の集積回路においても、個々の素子の完全な分離
を可能とする重要な技術の一つである。
In addition, such MISFETs as MOS, etc.
In recent years, SOI (Semiconductor on Insul
ator) structure is often used. This SOIMOSFET
Is a technology in which a new element is constructed on an insulating film, which is indispensable for realizing high-density and high-performance elements such as three-dimensional integrated circuits. This is one of the important technologies that enables complete separation of individual elements even in an integrated circuit having the same configuration as that of the above.

【0007】図16はその一例としてSOI構造を持つ
nチャネルMOSFETの構造を示すものである。
FIG. 16 shows an example of the structure of an n-channel MOSFET having an SOI structure.

【0008】この図において、701はp型シリコン基
板であり、この基板701上にはその上下層を電気的に
絶縁分離し上記SOI構造を提供する層間分離酸化膜層
702が形成され、MOS素子部は、この酸化膜層70
2上に形成されている。703はそのn+ 型ソース領
域、704はn+ 型ドレイン領域、705はゲート酸化
膜、706はゲート電極である。酸化膜702上におけ
るソース領域703及びドレイン領域704を除く半導
体領域は両者703,704間のチャネルを形成するチ
ャネル形成層707とされている。
In this figure, reference numeral 701 denotes a p-type silicon substrate, on which an interlayer isolation oxide film layer 702 for electrically insulating and separating the upper and lower layers to provide the SOI structure is formed. The part is the oxide film layer 70
2 is formed. Reference numeral 703 denotes the n + -type source region, 704 denotes an n + -type drain region, 705 denotes a gate oxide film, and 706 denotes a gate electrode. A semiconductor region on the oxide film 702 except for the source region 703 and the drain region 704 is a channel formation layer 707 that forms a channel between the two.

【0009】基本的な動作は図15に示すものと同様で
あるが、酸化膜702があるために、この酸化膜702
上のシリコン層(すなわち、チャネル形成層707)の
不純物濃度を低濃度化しても、ソース領域703とドレ
イン領域704から空乏層が延びてソースとドレインの
間が電気的に導通状態になる現象(パンチスルー現象)
が抑制される。したがって、チャネル形成層707の不
純物濃度を低くすることができるので、そこでの不純物
散乱が低下し、MISトランジスタ特有の垂直電界も低
下することとなって、ソース領域703からドレイン領
域704へ流れる電流値が増大することとなる。また、
酸化膜702があるため、上層素子部と下地基板701
との寄生容量が少ない。さらには、酸化膜702によっ
て下地基板701から絶縁されているため、下地基板7
01中で放射線によって発生した電荷がnMISトラン
ジスタとしての動作に影響を与えないこととなる。
The basic operation is the same as that shown in FIG. 15, but because of the presence of oxide film 702,
Even when the impurity concentration of the upper silicon layer (that is, the channel formation layer 707) is reduced, the depletion layer extends from the source region 703 and the drain region 704, so that the source and the drain are electrically connected. Punch-through phenomenon)
Is suppressed. Therefore, the impurity concentration of the channel formation layer 707 can be reduced, so that the impurity scattering there is reduced and the vertical electric field unique to the MIS transistor is also reduced, so that the current value flowing from the source region 703 to the drain region 704 is reduced. Will increase. Also,
Since the oxide film 702 exists, the upper element portion and the base substrate 701
And small parasitic capacitance. Further, since the oxide film 702 is insulated from the base substrate 701, the base substrate 7
01, the charge generated by the radiation does not affect the operation as the nMIS transistor.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たMISトランジスタ及びSOI型MISトランジスタ
にあっては、ドレイン領域とチャネル領域間の接合部に
発生する高電界のために、主伝導キャリアが高エネルギ
に加速されて衝突イオン化を起こし、これが原因で発生
した、主伝導キャリアとは逆極性の電荷がトランジスタ
の特性に悪影響を与えるという問題がある。
However, in the MIS transistor and the SOI type MIS transistor described above, the main conduction carriers have high energy due to the high electric field generated at the junction between the drain region and the channel region. There is a problem in that the ion is accelerated to cause collision ionization, and the charge generated due to this, which has a polarity opposite to that of the main conduction carrier, adversely affects the characteristics of the transistor.

【0011】例えば、上記nチャネルのトランジスタの
場合には、ドレイン領域近傍で、衝突イオン化によっ
て、正孔が生成されるが、この正孔がゲート絶縁膜に注
入し易く、ゲート絶縁膜の膜質を低下させ、トランジス
タ特性を変動させてしまうこととなる。また、正孔伝導
型のpMISトランジスタとSOI型pMISトランジ
スタでは、衝突イオン化によって生成した電子が、同様
の悪影響を特性に与えることとなるのである。
For example, in the case of the above-mentioned n-channel transistor, holes are generated by impact ionization in the vicinity of the drain region. These holes are easily injected into the gate insulating film, and the quality of the gate insulating film is reduced. This causes the transistor characteristics to fluctuate. In a hole conduction type pMIS transistor and an SOI type pMIS transistor, electrons generated by impact ionization have similar adverse effects on characteristics.

【0012】また、ゲート電圧をチャネル形成層内に反
転層が形成されるまで印加しても、このチャネル形成層
内には電気的に中性な領域が存在する。
Even if a gate voltage is applied until an inversion layer is formed in the channel forming layer, an electrically neutral region exists in the channel forming layer.

【0013】図17はその様子をSOI型nMISトラ
ンジスタにおいて示すものである。
FIG. 17 shows this state in the case of an SOI type nMIS transistor.

【0014】この図において、801は図示しないp型
下地基板上に形成された上下層間絶縁分離酸化膜、80
2はn+ 型ソース領域、803はn+ 型ドレイン領域、
804はゲート酸化膜、805はゲート電極、806は
チャネル形成層であり、素子断面中の実線は等電位の箇
所を結んで形成される等電位線であって、その中の数字
は電位を表している。
In FIG. 1, reference numeral 801 denotes an upper and lower interlayer insulating oxide film formed on a p-type base substrate (not shown);
2 is an n + type source region, 803 is an n + type drain region,
Reference numeral 804 denotes a gate oxide film, 805 denotes a gate electrode, 806 denotes a channel forming layer, and solid lines in the cross section of the element are equipotential lines formed by connecting portions of the same potential. ing.

【0015】図示のごとく、SOI型であっても、チャ
ネル形成層806が厚くなれば、反転層形成レベルまで
ゲート電圧を印加しても空乏層はチャネル形成層806
下の酸化膜801までは達せず、チャネル形成層806
中に電気的に中性な領域(斜線部)が残存する。そのた
め、上記衝突イオン化によって生じた正孔がポテンシャ
ルの低いチャネル下方に流れることにより、チャネル形
成層806中に生じている中性領域に正孔がたまり、チ
ャネル形成層806の電位を上昇させる。
As shown in the figure, even if the SOI type is used, if the channel forming layer 806 becomes thicker, the depletion layer becomes the channel forming layer 806 even when a gate voltage is applied to the level at which the inversion layer is formed.
The channel formation layer 806 does not reach the lower oxide film 801.
An electrically neutral region (shaded portion) remains therein. Therefore, holes generated by the impact ionization flow below the channel having a low potential, so that holes are accumulated in a neutral region generated in the channel formation layer 806, and the potential of the channel formation layer 806 is increased.

【0016】例えば、チャネル形成層の厚さTSOI =2
500オングストローム、同不純物濃度CSOI =1017
cm-3,VD =VG =1.5Vでは、図17に示される
斜線部の正孔濃度は、その周りに比べて2〜3桁も高く
1014cm-3にもなる。その結果、下地基板に正の電圧
を印加するのと同様の効果が生じ、図18に示す電流−
電圧特性のように、正孔がたまり始めるドレイン電圧の
ところでキンクが生じ、更にドレイン電圧を高くしたと
ころで平らな飽和領域ができないので、安定な回路動作
が保証されないという問題がある。
For example, the thickness TSOI of the channel formation layer is 2
500 Å, same impurity concentration CSOI = 10 17
At cm -3 and V D = VG = 1.5 V, the hole concentration in the hatched portion shown in FIG. 17 is higher by two to three orders of magnitude than that around it, and reaches 10 14 cm -3 . As a result, the same effect as when a positive voltage is applied to the underlying substrate occurs, and the current-
As in the case of the voltage characteristics, a kink occurs at a drain voltage at which holes start to accumulate, and a flat saturation region cannot be formed when the drain voltage is further increased. Therefore, there is a problem that stable circuit operation cannot be guaranteed.

【0017】本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、衝突イ
オン化により生じた、キャリアとは逆極性の電荷(正孔
(nチャネル)あるいは電子(pチャネル))のゲート
酸化膜への侵入、およびチャネル形成層での蓄積を防止
し、もって特性が変動しにくく信頼性の高い、MISト
ランジスタを構成する半導体装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a charge (hole (n-channel) or electron) having a polarity opposite to that of a carrier generated by impact ionization. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device forming a MIS transistor which prevents (p-channel)) from entering a gate oxide film and accumulation in a channel formation layer, and thus has high reliability with less fluctuation in characteristics.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁
分離層と、前記絶縁分離層上に形成されたSiGe層
と、前記SiGe層上に形成された第1導電型のシリコ
ン領域と、前記シリコン領域中に互いに離間して形成さ
れた第2導電型のソース領域およびドレイン領域と、前
記ソース領域およびドレイン領域間の前記シリコン領域
表面部に設けられたチャネル領域と、前記チャネル領域
上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に
形成されたゲート電極と、を備えたことを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention comprises: a semiconductor substrate; an insulating separation layer formed on the semiconductor substrate; a SiGe layer formed on the insulating separation layer; A first conductivity type silicon region formed in the silicon region, a second conductivity type source region and a drain region formed separately from each other in the silicon region, and the silicon region surface portion between the source region and the drain region , A gate insulating film formed on the channel region, and a gate electrode formed on the gate insulating film.

【0019】なお、前記SiGe層は、前記チャネル領
域を伝導する主伝導キャリアとは逆極性の電荷を有する
キャリアが引き込まれるエネルギ状態となっている層で
あることが好ましい。
It is preferable that the SiGe layer is a layer that is in an energy state in which a carrier having a charge having a polarity opposite to that of a main conduction carrier that conducts in the channel region is drawn.

【0020】なお、前記SiGe層は、SiとGeとの
組成比がほぼ一定となる第1の層を含んでいることが好
ましい。
It is preferable that the SiGe layer includes a first layer in which the composition ratio of Si and Ge is substantially constant.

【0021】なお、前記SiGe層は、前記シリコン領
域との界面から離れるにつれてGeの濃度が零から増大
する第2の層を含んでいることが好ましい。
Preferably, the SiGe layer includes a second layer in which the concentration of Ge increases from zero as the distance from the interface with the silicon region increases.

【0022】なお、前記第1の層は、その全域に亘って
一定のエネルギ状態なっている定エネルギ層であること
が好ましい。
It is preferable that the first layer is a constant energy layer having a constant energy state over the entire area.

【0023】なお、前記第2の層は、前記キャリアが加
速されるエネルギ状態となっている遷移層であることが
好ましい。
It is preferable that the second layer is a transition layer in an energy state in which the carriers are accelerated.

【0024】特にSOI型MISトランジスタでは、分
離酸化膜上のチャネル形成層の不純物濃度をSOI構造
を持たない通常構造のMISトランジスタよりも低くで
きるので、キャリア濃度が元来低く、衝突イオン化で生
成した電子または正孔がゲート絶縁膜から離れる方向に
拡散し易い。したがって、通常構造のMISトランジス
タよりも高信頼性が実現できる。
In particular, in the SOI type MIS transistor, the impurity concentration of the channel forming layer on the isolation oxide film can be lower than that of the MIS transistor having the normal structure without the SOI structure. Electrons or holes easily diffuse in a direction away from the gate insulating film. Therefore, higher reliability can be realized than a MIS transistor having a normal structure.

【0025】[0025]

【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】図1は本発明半導体装置の第1参考例に係
るnチャネルMOSFETの構造を示すもので、定エネ
ルギ層を有する構造としたものである。
FIG. 1 shows the structure of an n-channel MOSFET according to a first embodiment of the semiconductor device of the present invention, which has a structure having a constant energy layer.

【0027】この図において、11はp型シリコン基板
であって、この基板11における表面側の領域にnチャ
ネル素子部が形成されている。すなわち、基板11にお
ける表面近傍の領域にはチャネル長分の間隔を置いてn
+ 型ソース領域12とn+ 型ドレイン領域13とが形成
され、同基板11の一主面上であって且つソース領域1
2とドレイン領域13との間にはゲート酸化膜14が形
成され、このゲート酸化膜14上にはゲート電極15が
形成されている。
In this figure, reference numeral 11 denotes a p-type silicon substrate, and an n-channel element portion is formed in a surface side region of the substrate 11. In other words, in the region near the surface of the substrate 11, n
+ Source region 12 and n + drain region 13 are formed on one main surface of substrate 11 and in source region 1.
A gate oxide film 14 is formed between the gate electrode 2 and the drain region 13, and a gate electrode 15 is formed on the gate oxide film 14.

【0028】基板11上における素子部のソース領域1
2及びドレイン領域13を除く半導体領域は2層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜14直下に位置する
上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深く形成
され且つ単結晶シリコンにより形成されてチャネル形成
層16とされており、このチャネル形成層16直下に位
置する下層部はシリコン及びゲルマニウムがその全域に
わたり、Siが75%、Geが25%の同組成比で合成
されたSiGe合金からなっており、正孔のエネルギに
関し、チャネル形成層16よりも低く且つその全域にわ
たり一定のエネルギ状態とされた定エネルギ層17とし
て形成されている。
Source region 1 of the element section on substrate 11
The semiconductor region except the 2 and the drain region 13 has a two-layer structure, of which the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 14 is formed slightly deeper than the channel depth to be formed and is formed of single crystal silicon. A channel forming layer 16 is formed, and a lower layer portion located immediately below the channel forming layer 16 is made of an SiGe alloy synthesized with the same composition ratio of 75% Si and 25% Ge over the entire area of silicon and germanium. With respect to the hole energy, it is formed as a constant energy layer 17 lower than the channel forming layer 16 and in a constant energy state over the entire region.

【0029】次いで、本参考例の作用を図19を参照し
て説明する。図19(a)は本参考例に係るnチャネル
MOSFETの断面図であり、図19(b)は図19
(a)に示す切断線A−Aで切断した断面の正孔に対す
るエネルギ状態を示すグラフである。図19(a)にお
いて、ゲート電極15およびソース領域12ならびにド
レイン領域13にそれぞれ適切な電位が印加されると、
黒丸で示した主伝導キャリアである電子が、n型ソース
領域12からn型ドレイン領域13に向かって、p型チ
ャネル形成層16中を走行し、n型ドレイン領域近傍で
衝突イオン化を起こす。一方、図19(b)から分かる
ように、正孔に対する定エネルギ層17のエネルギ状態
は、p型チャネル形成層16のエネルギ状態よりも低い
状態に調整されている。このため、上記イオン衝突化に
よって発生した正孔(図19(a)中で白丸で示す)
は、p型チャネル形成層16よりもエネルギの低い定エ
ネルギ層17に引き込まれるように速やかに移動し、最
終的にはn型ソース層12に吸収される。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 19A is a cross-sectional view of an n-channel MOSFET according to the present reference example, and FIG.
4 is a graph showing an energy state of holes in a cross section cut along a cutting line AA shown in FIG. In FIG. 19A, when an appropriate potential is applied to each of the gate electrode 15, the source region 12, and the drain region 13,
Electrons, which are main conduction carriers shown by black circles, travel in the p-type channel formation layer 16 from the n-type source region 12 to the n-type drain region 13 and cause impact ionization near the n-type drain region. On the other hand, as can be seen from FIG. 19B, the energy state of the constant energy layer 17 for holes is adjusted to a state lower than the energy state of the p-type channel formation layer 16. For this reason, holes generated by the ion collision (shown by white circles in FIG. 19A)
Move quickly so as to be drawn into the constant energy layer 17 having lower energy than the p-type channel formation layer 16, and are eventually absorbed by the n-type source layer 12.

【0030】その結果、正孔がゲート酸化膜14に侵入
しにくくなり、トランジスタ特性の変動が抑制される。
従って、従来技術よりも高信頼性が得られることとな
る。
As a result, holes hardly penetrate into the gate oxide film 14 and fluctuations in transistor characteristics are suppressed.
Therefore, higher reliability can be obtained than in the prior art.

【0031】また、正孔をチャネル形成層16中のチャ
ネルから離すことができるため、チャネル近傍で正孔が
蓄積するのを防止することができ、この点からもトラン
ジスタ特性の変動が抑制され、従来技術よりも高信頼性
を実現することができることとなる。
Further, since the holes can be separated from the channel in the channel forming layer 16, the accumulation of holes near the channel can be prevented. In this respect, the variation in transistor characteristics can be suppressed. It is possible to realize higher reliability than the prior art.

【0032】さらに、本参考例ではゲルマニウムを含ま
ないチャネル形成層16を素子層の最上層に形成した
が、これにはゲート酸化膜14との界面の界面準位の発
生をなるべく少なくする効果と、チャネル電流が流れる
この部分の禁制帯幅は大きいままにして、衝突イオン化
率の上昇を防ぐという効果がある。
Further, in this embodiment, the channel forming layer 16 containing no germanium is formed on the uppermost layer of the element layer. This has the effect of minimizing the generation of interface states at the interface with the gate oxide film 14. In addition, there is an effect that the forbidden band width in this portion where the channel current flows is kept large to prevent the collision ionization rate from increasing.

【0033】図2は本発明の第2参考例に係るnチャネ
ルMOSトランジスタの構造を示すもので、定エネルギ
層に加え、チャネル形成層と定エネルギ層との間に、ゲ
ート酸化膜側から半導体基板側に向かって、つまり基板
の深さ方向にエネルギが低下する遷移層を備える構造と
したものである。
FIG. 2 shows a structure of an n-channel MOS transistor according to a second reference example of the present invention. In addition to the constant energy layer, a semiconductor is provided between the channel forming layer and the constant energy layer from the gate oxide film side. The structure has a transition layer whose energy decreases toward the substrate, that is, in the depth direction of the substrate.

【0034】この図において、21はp型シリコン基板
であり、素子部は、この基板21上に形成されており、
22はn+ 型ソース領域、23はn+ 型ドレイン領域、
24はゲート酸化膜、25はゲート電極である。
In this figure, reference numeral 21 denotes a p-type silicon substrate, and an element portion is formed on the substrate 21.
22 is an n + type source region, 23 is an n + type drain region,
24 is a gate oxide film and 25 is a gate electrode.

【0035】基板21上における素子部のソース領域2
2及びドレイン領域23を除く半導体領域は3層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜24直下に位置する
上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深く形成
され且つ単結晶シリコンにより形成されてチャネル形成
層26とされおり、このチャネル形成層26直下に位置
する中間層はSiGe合金からなっており、そのシリコ
ン及びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)が100
%:0%から75%:25%まで基板21の深さ方向に
線形変化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板
21の深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層27と
して形成されている。この遷移層27直下の最下層部
は、シリコン及びゲルマニウムがその全域にわたり、S
iが75%、Geが25%の同組成比で合成されたSi
Ge合金からなる定エネルギ層28として形成されてい
る。
The source region 2 of the element section on the substrate 21
The semiconductor region excluding the second and drain regions 23 has a three-layer structure, of which the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 24 is formed slightly deeper than the channel depth to be formed and is formed of single crystal silicon. The intermediate layer located immediately below the channel forming layer 26 is made of a SiGe alloy, and the composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100.
From 0% to 75%: 25%, the transition layer 27 linearly changes in the depth direction of the substrate 21, thereby forming a transition layer 27 in which the energy for holes gradually decreases continuously in the depth direction of the substrate 21. ing. In the lowermost layer immediately below the transition layer 27, silicon and germanium are formed over the entire area, and S
Si synthesized at the same composition ratio of 75% i and 25% Ge
It is formed as a constant energy layer 28 made of a Ge alloy.

【0036】次に、上記構造を有する本参考例の作用を
図20を参照して説明する。図20(a)は本参考例に
係るnチャネルMOSFETの断面図であり、図20
(b)は図20(a)に示す切断線A−Aで切断した断
面の正孔に対するエネルギ状態を示すグラフである。図
20(a)において、ゲート電極25およびソース領域
22ならびにドレイン領域23にそれぞれ適切な電位が
印加されると、黒丸で示した主伝導キャリアである電子
が、n型ソース領域22からn型ドレイン領域23に向
かって、p型チャネル形成層26中を走行し、n型ドレ
イン領域近傍で衝突イオン化を起こす。一方、図20
(b)から分かるように、正孔に対する定エネルギ層2
8のエネルギ状態は、p型チャネル形成層26のエネル
ギ状態よりも低い状態に調整され、遷移層27のエネル
ギ状態はp型チャネル形成層26のエネルギ状態から定
エネルギ層28のエネルギ状態に連続的に低くなるよう
に調整されている。すなわち、正孔を基板21のより深
部へ加速する擬似電界が生じることになるため、上記イ
オン衝突化によって発生した正孔(図20(a)中で白
丸で示す)は、p型チャネル形成層26よりもエネルギ
の低い定エネルギ層28に、第1参考例に比べて高速に
引き込まれるように移動する。したがって、第1参考例
に比べて正孔がゲート酸化膜24から高速に離れるた
め、第1参考例よりも高信頼性が実現できる。
Next, the operation of this embodiment having the above structure will be described with reference to FIG. FIG. 20A is a cross-sectional view of the n-channel MOSFET according to this reference example.
20B is a graph illustrating an energy state with respect to holes in a cross section taken along a cutting line AA illustrated in FIG. In FIG. 20A, when an appropriate potential is applied to each of the gate electrode 25, the source region 22, and the drain region 23, electrons that are main conduction carriers indicated by black circles are transferred from the n-type source region 22 to the n-type drain. It travels through the p-type channel formation layer 26 toward the region 23 and causes impact ionization near the n-type drain region. On the other hand, FIG.
As can be seen from (b), the constant energy layer 2 for holes
8 is adjusted to a state lower than the energy state of the p-type channel forming layer 26, and the energy state of the transition layer 27 is continuously changed from the energy state of the p-type channel forming layer 26 to the energy state of the constant energy layer 28. Has been adjusted to be lower. That is, a pseudo electric field that accelerates holes to a deeper portion of the substrate 21 is generated, so that holes generated by the ion bombardment (indicated by white circles in FIG. 20A) are removed from the p-type channel forming layer. It moves to the constant energy layer 28 having lower energy than 26 so as to be drawn at a higher speed than in the first reference example. Therefore, holes are separated from the gate oxide film 24 at a higher speed than in the first embodiment, so that higher reliability can be realized than in the first embodiment.

【0037】図3は本発明の第3参考例に係るnチャネ
ルMOSFETの構造を示すもので、図2に示すものか
らチャネル形成層を抜いたものに相当し、定エネルギ層
と深さ方向の遷移層とを備え、この遷移層によりチャネ
ル形成層を兼ねるようにしたものである。
FIG. 3 shows the structure of an n-channel MOSFET according to a third embodiment of the present invention, which corresponds to the structure shown in FIG. 2 from which a channel forming layer is omitted. And a transition layer, and the transition layer also serves as a channel forming layer.

【0038】この図において、31はp型シリコン基板
であり、素子部は、32はこの基板31上に形成された
素子部のn+ 型ソース領域、33は同じくn+ 型ドレイ
ン領域、34はゲート酸化膜、35はゲート電極であ
る。
In this figure, reference numeral 31 denotes a p-type silicon substrate, and an element portion 32 is an n + -type source region of an element portion formed on the substrate 31; 33 is an n + -type drain region; A gate oxide film 35 is a gate electrode.

【0039】基板31上の素子部におけるソース領域3
2及びドレイン領域33を除く半導体領域は2層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜34直下に位置する
上層部は、形成されるチャネル深さよりも十分深く形成
され且つSiGe合金からなっており、そのシリコン及
びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)が100%:0
%から75%:25%まで基板31の深さ方向に線形変
化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板31の
深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層36として形
成されている。この遷移層36直下の最下層部は、シリ
コン及びゲルマニウムがその全域にわたり、Siが75
%、Geが25%の同組成比で合成されたSiGe合金
からなる定エネルギ層37として形成されている。
The source region 3 in the element portion on the substrate 31
The semiconductor region excluding the second and drain regions 33 has a two-layer structure, of which the upper layer located immediately below the gate oxide film 34 is formed sufficiently deeper than the channel depth to be formed and is made of a SiGe alloy. The composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100%: 0.
% To 75%: a linear transition in the depth direction of the substrate 31 from 25% to 25%, thereby forming a transition layer 36 in which the energy for holes gradually decreases continuously in the depth direction of the substrate 31. In the lowermost layer immediately below the transition layer 36, silicon and germanium cover the entire area, and Si is 75%.
% And Ge are formed as a constant energy layer 37 made of a SiGe alloy synthesized at the same composition ratio of 25%.

【0040】このような構造を有する本参考例のFET
によれば、ゲート酸化膜34直下から前述したような類
似電界が発生するので、図2に示した第2参考例よりも
更に高速に正孔がゲート酸化膜34、そしてチャネル形
成領域から離れ、且つソース領域32から排出される。
The FET of this embodiment having such a structure
According to this, a similar electric field as described above is generated immediately below the gate oxide film 34, so that the holes move away from the gate oxide film 34 and the channel formation region more rapidly than in the second reference example shown in FIG. In addition, the light is discharged from the source region 32.

【0041】図4は本発明の第1実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、このもの
はSOI構造と図1に示す第1参考例の構造とを組合わ
せたものに相当する。
FIG. 4 shows the structure of the SOI n-channel MOSFET according to the first embodiment of the present invention. This structure is obtained by combining the SOI structure with the structure of the first embodiment shown in FIG. Equivalent to.

【0042】この図において、41はp型シリコン基板
であり、この基板41上には基板41とその上層の素子
層とを電気的に絶縁分離し、SOI構造を提供する層間
分離酸化膜42が形成されている。43は、この基板4
1上に形成された素子部のn+ 型ソース領域、44は同
じくn+ 型ドレイン領域、45はゲート酸化膜、46は
ゲート電極である。
In this figure, reference numeral 41 denotes a p-type silicon substrate. On the substrate 41, an interlayer isolation oxide film 42 for electrically insulating and separating the substrate 41 from an element layer thereover and providing an SOI structure is provided. Is formed. 43 is the substrate 4
N + -type source region of the element portion formed on 1, also n + -type drain region 44, 45 is a gate oxide film, 46 is a gate electrode.

【0043】基板41上の素子部におけるソース領域4
3及びドレイン領域44を除く半導体領域は2層構造と
なっており、そのうちゲート酸化膜45の直下に位置す
る上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深く形
成され且つ単結晶シリコンからなるチャネル形成層47
とされ、このチャネル形成層47の直下に位置する下層
部は、シリコン及びゲルマニウムがその全域にわたり、
Siが75%、Geが25%の同組成比で合成されたS
iGe合金からなる定エネルギ層48として形成されて
いる。
The source region 4 in the element portion on the substrate 41
The semiconductor region excluding the drain region 3 and the drain region 44 has a two-layer structure. Among them, the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 45 is formed slightly deeper than the channel depth to be formed and is made of single crystal silicon. Forming layer 47
In a lower layer portion located immediately below the channel forming layer 47, silicon and germanium are formed over the entire area thereof.
S synthesized at the same composition ratio of 75% Si and 25% Ge
It is formed as a constant energy layer 48 made of an iGe alloy.

【0044】本実施例によれば、分離酸化膜42上のチ
ャネル形成層47の不純物濃度をSOI構造を持たない
通常構造のMISトランジスタよりも低くできるので、
衝突イオン化で生成した正孔がチャネル形成領域側から
離れる方向に拡散し易く、通常構造のMISトランジス
タよりも高信頼性が実現できる。
According to this embodiment, the impurity concentration of the channel forming layer 47 on the isolation oxide film 42 can be made lower than that of the MIS transistor having the normal structure without the SOI structure.
The holes generated by the impact ionization are easily diffused in a direction away from the channel forming region side, and higher reliability can be realized as compared with a MIS transistor having a normal structure.

【0045】図5は本発明の第2実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、このもの
はSOI構造と図2に示す第2参考例の構造とを組合わ
せたものに相当する。
FIG. 5 shows the structure of an SOI type n-channel MOSFET according to a second embodiment of the present invention, which is a combination of the SOI structure and the structure of the second embodiment shown in FIG. Equivalent to.

【0046】この図において、51はp型シリコン基板
であり、この基板51上には層間分離酸化膜52が形成
されており、53は、この酸化膜52上に形成された素
子部のn+ 型ソース領域、54は同じくn+ 型ドレイン
領域、55はゲート酸化膜、56はゲート電極である。
In this figure, reference numeral 51 denotes a p-type silicon substrate, on which an interlayer isolation oxide film 52 is formed, and 53 is an n + of an element portion formed on the oxide film 52. A source region, 54 is an n + -type drain region, 55 is a gate oxide film, and 56 is a gate electrode.

【0047】酸化膜52上の素子部におけるソース領域
53及びドレイン領域54を除く半導体領域は3層構造
となっており、そのうちゲート酸化膜55の直下に位置
する最上層部は、形成されるチャネル深さよりも若干深
く形成され且つ単結晶シリコンからなるチャネル形成層
57とされ、このチャネル形成層57の直下に位置する
中間層はSiGe合金からなっており、そのシリコン及
びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100%:0
%から75%:25%まで基板51の深さ方向に線形変
化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板51の
深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層57として形
成されている。この遷移層57直下の下層部は、シリコ
ン及びゲルマニウムがその全域にわたり、Siが75
%、Geが25%の同組成比で合成されたSiGe合金
からなる定エネルギ層58として形成されている。
The semiconductor region excluding the source region 53 and the drain region 54 in the element portion on the oxide film 52 has a three-layer structure, of which the uppermost layer located immediately below the gate oxide film 55 is a channel to be formed. The channel formation layer 57 is formed slightly deeper than the depth and made of single crystal silicon. The intermediate layer located immediately below the channel formation layer 57 is made of a SiGe alloy, and has a composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100%: 0
% To 75%: a transition layer 57 that linearly changes in the depth direction of the substrate 51 from 25% to 25%, whereby the energy for holes gradually decreases continuously in the depth direction of the substrate 51. In a lower layer portion immediately below the transition layer 57, silicon and germanium cover the entire area, and Si
% And Ge are formed as a constant energy layer 58 made of a SiGe alloy synthesized at the same composition ratio of 25%.

【0048】本実施例によれば、遷移層57の存在によ
り、図4に示す第1実施例よりも更に一層、衝突イオン
化で生成した正孔がチャネル形成領域から離れやすくな
る。
According to the present embodiment, the presence of the transition layer 57 makes it easier for holes generated by impact ionization to leave the channel formation region than in the first embodiment shown in FIG.

【0049】図6は本発明の第3実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、このもの
は、SOI構造と図3に示す第3参考例の構造とを合わ
せ持ったものに相当する。
FIG. 6 shows the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a third embodiment of the present invention, which has a combination of the SOI structure and the structure of the third embodiment shown in FIG. Is equivalent to

【0050】この図において、61はp型シリコン基
板、62はこの基板61上には層間分離酸化膜、63は
この酸化膜62上に形成された素子部のn+ 型ソース領
域、64は同じくn+ 型ドレイン領域、65はゲート酸
化膜、66はゲート電極である。
In this figure, 61 is a p-type silicon substrate, 62 is an interlayer isolation oxide film on this substrate 61, 63 is an n + type source region of an element portion formed on this oxide film 62, and 64 is the same. An n + type drain region, 65 is a gate oxide film, and 66 is a gate electrode.

【0051】酸化膜62上の素子部におけるソース領域
63及びドレイン領域64を除く半導体領域は2層構造
となっており、そのうちゲート酸化膜65の直下に位置
する上層部は、形成されるチャネル深さよりも十分に深
く形成され且つSiGe合金からなっており、そのシリ
コン及びゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100
%:0%から75%:25%まで基板61の深さ方向に
線形変化し、これにより、正孔に対するエネルギが基板
61の深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層67と
して形成されている。この遷移層67直下の下層部は、
シリコン及びゲルマニウムがその全域にわたり、Siが
75%、Geが25%の同組成比で合成されたSiGe
合金からなる定エネルギ層68として形成されている。
The semiconductor region excluding the source region 63 and the drain region 64 in the element portion on the oxide film 62 has a two-layer structure, of which the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 65 has a channel depth to be formed. And is made of a SiGe alloy with a composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) of 100
From 0% to 75%: 25%, the transition layer 67 linearly changes in the depth direction of the substrate 61, thereby forming a transition layer 67 in which the energy for holes gradually decreases continuously in the depth direction of the substrate 61. ing. The lower layer immediately below the transition layer 67 is
SiGe synthesized with the same composition ratio of 75% Si and 25% Ge over the entire area of silicon and germanium
It is formed as a constant energy layer 68 made of an alloy.

【0052】よって、本実施例によれば、図5に示す第
2実施例よりも一層、衝突イオン化で生成した正孔がチ
ャネル形成領域から離れ易くなる。
Therefore, according to the present embodiment, holes generated by impact ionization are more easily separated from the channel forming region than in the second embodiment shown in FIG.

【0053】図7は本発明の第4参考例に係るnチャネ
ルMOSFETの構造を示すものであり、この図に示す
ものは、図2に示す第2参考例のFETから定エネルギ
層を取去ったものに相当し、深さ方向の遷移層のみを備
える構造となっている。
FIG. 7 shows the structure of an n-channel MOSFET according to a fourth embodiment of the present invention. The structure shown in FIG. 7 is obtained by removing the constant energy layer from the FET of the second embodiment shown in FIG. And has only a transition layer in the depth direction.

【0054】この図において、71はp型シリコン基
板、72はこの基板71上に形成された素子部のn+
ソース領域、73は同じくn+ 型ドレイン領域、74は
ゲート酸化膜、75はゲート電極である。
In this figure, 71 is a p-type silicon substrate, 72 is an n + -type source region of an element portion formed on the substrate 71, 73 is an n + -type drain region, 74 is a gate oxide film, and 75 is a gate oxide film. It is a gate electrode.

【0055】基板71上の素子部におけるソース領域7
2及びドレイン領域73を除く半導体領域は基板71と
した基底層を含めて3層構造となっており、そのうちゲ
ート酸化膜74の直下に位置する上層部は、形成される
チャネル深さよりも若干に深く形成され且つ単結晶シリ
コンからなるチャネル形成層76とされており、その下
層部はSiGe合金からなっており、そのシリコン及び
ゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100%:0%
から75%:25%まで基板71の深さ方向に線形変化
して、正孔に対するエネルギが基板61の深さ方向に徐
々に連続的に低くなる遷移層77として形成されてい
る。
The source region 7 in the element portion on the substrate 71
The semiconductor region excluding the second and drain regions 73 has a three-layer structure including the base layer serving as the substrate 71, and the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 74 is slightly smaller than the channel depth to be formed. The channel formation layer 76 is formed deeply and is made of single crystal silicon. The lower layer portion is made of a SiGe alloy, and the composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100%: 0%.
From 75% to 25% in the depth direction of the substrate 71, and the transition layer 77 is formed in which the energy for holes gradually and continuously decreases in the depth direction of the substrate 61.

【0056】本実施例によってもチャネル直下における
遷移層77の存在により、正孔がチャネル形成領域から
離れやすくすることができるとともに、SiGe層中に
正孔が蓄積されにくくなり、寄生バイポーラ効果を抑制
することができる。
Also in this embodiment, the presence of the transition layer 77 immediately below the channel allows holes to be easily separated from the channel formation region, makes it difficult for holes to be accumulated in the SiGe layer, and suppresses the parasitic bipolar effect. can do.

【0057】図8は本発明の第5参考例に係るnチャネ
ルMOSFETの構造を示すもので、ここでは、図3に
示す第3参考例のFETから定エネルギ層を取去り、遷
移層のみを有する構造としたものを示している。
FIG. 8 shows the structure of an n-channel MOSFET according to a fifth embodiment of the present invention. Here, the constant energy layer is removed from the FET of the third embodiment shown in FIG. 1 shows a structure having the above structure.

【0058】この図において、81はp型シリコン基
板、82はこの基板81上に形成された素子部のn+
ソース領域、83は同じくn+ 型ドレイン領域、84は
ゲート酸化膜、85はゲート電極である。
In this figure, 81 is a p-type silicon substrate, 82 is an n + -type source region of an element portion formed on the substrate 81, 83 is an n + -type drain region, 84 is a gate oxide film, and 85 is a gate oxide film. It is a gate electrode.

【0059】基板81上の素子部におけるソース領域8
2及びドレイン領域83を除く半導体領域は基板81か
らなる基底層を含めて2層構造となっており、ゲート酸
化膜84の直下に位置する上層部は、形成されるチャネ
ル深さよりも深く形成され且つSiGe合金からなって
おり、そのシリコン及びゲルマニウムの組成比(Si:
Ge)は100%:0%から75%:25%まで基板8
1の深さ方向に線形変化して、正孔に対するエネルギが
基板81の深さ方向に徐々に連続的に低くなる遷移層8
6として形成されている。
Source region 8 in the element section on substrate 81
The semiconductor region except the second and drain regions 83 has a two-layer structure including the base layer made of the substrate 81, and the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 84 is formed deeper than the channel depth to be formed. And a SiGe alloy having a composition ratio of silicon and germanium (Si:
Ge) is 100%: 0% to 75%: 25%.
1, the energy of the transition layer 8 changes linearly in the depth direction, and the energy for holes gradually and continuously decreases in the depth direction of the substrate 81.
6 are formed.

【0060】よって、本参考例によれば、図7に示す第
4参考例よりも一層の効果を期待できる。
Therefore, according to the present embodiment, further effects can be expected as compared with the fourth embodiment shown in FIG.

【0061】図9は本発明の第4実施例に係るSOI型
nチャネルMOSFETの構造を示すもので、この図に
示すものは、SOI構造と図7に示す構造とを組合わせ
たものに相当する。
FIG. 9 shows the structure of an SOI type n-channel MOSFET according to a fourth embodiment of the present invention. The structure shown in FIG. 9 corresponds to a combination of the SOI structure and the structure shown in FIG. I do.

【0062】この図において、91はp型シリコン基
板、92はこの基板91上に形成された層間分離酸化
膜、93はこの酸化膜92上に形成された素子部のn+
型ソース領域、94は同じくn+ 型ドレイン領域、95
はゲート酸化膜、96はゲート電極である。
In this figure, reference numeral 91 denotes a p-type silicon substrate, 92 denotes an interlayer isolation oxide film formed on the substrate 91, and 93 denotes an n + of an element portion formed on the oxide film 92.
Source region, 94 is also an n + type drain region, 95
Is a gate oxide film, and 96 is a gate electrode.

【0063】酸化膜92上の素子部におけるソース領域
93及びドレイン領域94を除く半導体領域は2層構造
となっており、そのうちゲート酸化膜95の直下に位置
する上層部は、形成されるチャネル深さよりも深く形成
され且つ単結晶シリコンからなっていて、チャネル形成
層97とされており、このチャネル形成層97の下層側
の層はSiGe合金からなっており、そのシリコン及び
ゲルマニウムの組成比(Si:Ge)は100%:0%
から75%:25%まで基板91の深さ方向に線形変化
する遷移層98として形成されているものである。
The semiconductor region excluding the source region 93 and the drain region 94 in the element portion on the oxide film 92 has a two-layer structure, and the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 95 has a channel depth to be formed. The channel formation layer 97 is formed deeper than that and is made of single crystal silicon, and a layer below the channel formation layer 97 is made of a SiGe alloy, and the composition ratio of silicon and germanium (Si : Ge) is 100%: 0%
From 75% to 25% as a transition layer 98 that changes linearly in the depth direction of the substrate 91.

【0064】よって、本実施例によれば、SOI構造を
有することから図7に示す第4参考例よりも一層の効果
が期待され、かつSOI浮遊効果の抑制も可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, since it has an SOI structure, further effects are expected compared to the fourth reference example shown in FIG. 7, and the SOI floating effect can be suppressed.

【0065】図10は本発明の第5実施例に係るSOI
型nチャネルMOSFETの構造を示すもので、ここで
はSOI構造と図8に示す構造とを組合わせた構造を有
するものが示されている。
FIG. 10 shows an SOI according to a fifth embodiment of the present invention.
It shows a structure of a type n-channel MOSFET, in which a structure having a combination of the SOI structure and the structure shown in FIG. 8 is shown.

【0066】この図において、101はp型シリコン基
板、102はこの基板101上に形成された層間分離酸
化膜、103はこの酸化膜102上に形成された素子部
のn+ 型ソース領域、104は同じくn+ 型ドレイン領
域、105はゲート酸化膜、106はゲート電極であ
る。
In this figure, 101 is a p-type silicon substrate, 102 is an interlayer isolation oxide film formed on this substrate 101, 103 is an n + type source region of an element portion formed on this oxide film 102, 104 Denotes an n + type drain region, 105 denotes a gate oxide film, and 106 denotes a gate electrode.

【0067】酸化膜102上の素子部におけるソース領
域103及びドレイン領域104を除く半導体領域はそ
の全域に亘りチャネル形成層を兼任する遷移層107と
されている。この遷移層107も、上記と同様、SiG
e合金からなり、そのシリコン及びゲルマニウムの組成
比(Si:Ge)は100%:0%から75%:25%
まで基板101の深さ方向に線形変化するものとして形
成されている。
The semiconductor region excluding the source region 103 and the drain region 104 in the element portion on the oxide film 102 is a transition layer 107 which also serves as a channel forming layer over the entire region. This transition layer 107 is also made of SiG
e alloy, and the composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge) is 100%: 0% to 75%: 25%.
The substrate is formed so as to linearly change in the depth direction of the substrate 101.

【0068】よって、本実施例によれば、図9に示す第
4実施例よりも一層の効果を期待することができること
となる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to expect more effects than the fourth embodiment shown in FIG.

【0069】図11は本発明の第6実施例に係るSOI
型nチャネルMOSFETの構造を示すもので、その特
徴とするところは、主伝導キャリアとは逆極性の電荷に
対し、上記基板の深さ方向に加え、ドレイン領域からソ
ース領域に向かう方向(以下、便宜上、横方向と略称す
る。)の遷移を与えたことにある。
FIG. 11 shows an SOI according to a sixth embodiment of the present invention.
It shows the structure of an n-channel type MOSFET, and its feature is that, in addition to the charge having the polarity opposite to that of the main conduction carrier, in addition to the depth direction of the substrate, the direction from the drain region to the source region (hereinafter, referred to as For the sake of convenience, the transition in the horizontal direction is abbreviated).

【0070】この図において、201はp型シリコン基
板であり、この基板201上にはSOI構造を与える層
間分離酸化膜202が形成されるとともに、素子形成領
域を囲むように素子間分離酸化膜203が形成されてい
る。
In this figure, reference numeral 201 denotes a p-type silicon substrate, on which an interlayer isolation oxide film 202 for providing an SOI structure is formed, and an element isolation oxide film 203 surrounding an element formation region. Are formed.

【0071】204は素子部のn+ 型ソース領域、20
5はn+ 型ドレイン領域、206はゲート酸化膜、20
7はゲート電極、208は素子層と配線層とを電気的に
絶縁分離する層間分離酸化膜、209はソース電極、2
10はドレイン電極である。酸化膜202上における素
子部のソース領域204及びドレイン領域205を除く
半導体領域は3層構造となっており、そのうちゲート酸
化膜206の直下に位置する上層部は単結晶シリコンか
らなり且つチャネルをカバーできる程度の深さを有する
チャネル形成層211として形成されている。このチャ
ネル形成層211の下層はSiGe合金からなってお
り、そのシリコン及びゲルマニウムの組成比(Si:G
e)は100%:0%から75%:25%まで深さ方向
及び横方向に線形に増大する遷移層212として形成さ
れている。例えば、深さ方向に相当する図11における
A−A′線に沿った箇所の組成比(Si:Ge)は10
0%:0%から80%:20%まで変化し、横方向に相
当する図11中のB−B′線に沿った箇所の組成比(S
i:Ge)は95%:5%から85%:15%まで変化
する。よって、この遷移層212においては、酸化膜2
02に近付くほど、そしてソース領域204に近付くほ
ど、正孔に対するエネルギ状態が低くなる。遷移層21
2の下層は基底層213とされ、基板201と同じ単結
晶シリコンからなっている。
Reference numeral 204 denotes an n + type source region of the element portion;
5 is an n + type drain region, 206 is a gate oxide film, 20
7, a gate electrode; 208, an interlayer isolation oxide film for electrically insulating and separating an element layer and a wiring layer; 209, a source electrode;
Reference numeral 10 denotes a drain electrode. The semiconductor region on the oxide film 202 except for the source region 204 and the drain region 205 of the element portion has a three-layer structure, of which the upper layer portion located immediately below the gate oxide film 206 is made of single crystal silicon and covers the channel. The channel formation layer 211 is formed as deep as possible. The lower layer of the channel forming layer 211 is made of a SiGe alloy, and has a composition ratio of silicon and germanium (Si: G
e) is formed as a transition layer 212 that increases linearly in the depth and lateral directions from 100%: 0% to 75%: 25%. For example, the composition ratio (Si: Ge) at a location along the line AA ′ in FIG. 11 corresponding to the depth direction is 10
From 0%: 0% to 80%: 20%, the composition ratio (S) of a portion along the line BB ′ in FIG.
i: Ge) varies from 95%: 5% to 85%: 15%. Therefore, in the transition layer 212, the oxide film 2
02, and closer to the source region 204, the energy state for holes is lower. Transition layer 21
The lower layer 2 is a base layer 213 and is made of the same single crystal silicon as the substrate 201.

【0072】本実施例によれば、遷移層212において
は、酸化膜202に近付くほど、そしてソース領域20
4に近付くほど、正孔に対するエネルギ状態が低くなる
ため、SOI型nチャネルMOSFETの主要電流成分
である電子がドレイン付近で衝突イオン化により発生さ
せた過剰な正孔を、速やかにゲルマニウムの割合の高い
方、すなわち、素子領域におけるゲート酸化膜206側
とは反対側の深い方向に、それもソース領域204側に
導く役目を果たすため、深さ方向の遷移のみに比べ、過
剰な正孔をより速やかにソース電極から引き抜くことが
できることとなる。
According to the present embodiment, in the transition layer 212, the closer to the oxide film 202, and the more the source region 20
4, the energy state with respect to the holes becomes lower, so that the electrons, which are the main current components of the SOI-type n-channel MOSFET, generate excessive holes generated by impact ionization near the drain and quickly increase the proportion of germanium. On the other hand, in the element region, in the deep direction opposite to the gate oxide film 206 side, it also plays a role of leading to the source region 204 side. Thus, it can be pulled out from the source electrode.

【0073】また、本実施例ではゲルマニウムを含まな
いチャネル形成層211をSOI素子層の最上層に形成
したが、これにはゲート酸化膜206との界面の界面準
位の発生をなるべく少なくする効果と、チャネル電流が
流れるこの部分の禁制帯幅は大きいままにして、衝突イ
オン化率の上昇を防ぐという効果がある。
In this embodiment, the channel forming layer 211 containing no germanium is formed as the uppermost layer of the SOI element layer. This has the effect of minimizing the generation of interface states at the interface with the gate oxide film 206. This has the effect that the forbidden band width in this part where the channel current flows is kept large and the collision ionization rate is prevented from increasing.

【0074】ここにおいて、これまで述べてきたMOS
FETのうち図1に示す第1参考例、図4に示す第1実
施例、図11に示す第6実施例の製法について図面を参
照し以下に説明する。
Here, the MOS described so far has been described.
The manufacturing method of the first reference example shown in FIG. 1, the first embodiment shown in FIG. 4, and the sixth embodiment shown in FIG. 11 will be described below with reference to the drawings.

【0075】図12は図1に示す第1参考例のFET構
造を得るための製造プロセスを工程別素子断面によって
図解するものである。
FIG. 12 illustrates the manufacturing process for obtaining the FET structure of the first reference example shown in FIG.

【0076】まず、p型シリコン基板301上にSiG
e合金膜302と単結晶シリコン膜303とを、その順
に、UHV/CVD(Ultra High Vacuum /Chemical V
aporDeposition)またはMBE(Molecular Beam Epitax
y)を用いて形成する(図12(a))。なお、ここに
おいてSiGe合金膜302を形成するにあたり、それ
らの材料ガスの供給を制御することで、シリコンとゲル
マニウムとの組成比(Si:Ge=75%:25%)を
全域に亘り一定に維持したり、深さ方向や横方向に変化
させることが可能である。
First, a SiG film is formed on a p-type silicon substrate 301.
The e-alloy film 302 and the single crystal silicon film 303 are formed in this order by UHV / CVD (Ultra High Vacuum / Chemical V).
aporDeposition) or MBE (Molecular Beam Epitax)
y) (FIG. 12A). In forming the SiGe alloy film 302, the composition ratio of silicon and germanium (Si: Ge = 75%: 25%) is maintained constant over the entire region by controlling the supply of these material gases. And can be varied in the depth direction or the lateral direction.

【0077】次に、単結晶シリコン膜303上を熱酸化
して酸化膜304を形成し、この酸化膜304上に多結
晶シリコン膜305を、上記UHV/CVDまたはMB
E法により堆積させる(図12(b))。
Next, an oxide film 304 is formed by thermally oxidizing the single crystal silicon film 303, and a polycrystalline silicon film 305 is formed on the oxide film 304 by the above UHV / CVD or MB.
It is deposited by the E method (FIG. 12B).

【0078】続いて、リソグラフィ技術により酸化膜3
04及び多結晶シリコン膜305をパターニングし、ゲ
ート酸化膜306とゲート電極307とを形成する(図
12(c))。
Subsequently, the oxide film 3 is formed by a lithography technique.
The gate oxide film 306 and the gate electrode 307 are formed by patterning the substrate 04 and the polycrystalline silicon film 305 (FIG. 12C).

【0079】そして、単結晶シリコン膜303側からS
iGe合金膜302に進入するに至る深さまで、ヒ素を
イオン注入することによって、n+ 型ソース領域308
とn+ 型ドレイン領域309を形成すると同時にSiG
e合金膜310を低エネルギ層310、単結晶シリコン
膜303をチャネル形成層311としてそれぞれ形成す
る(図12(d))。
Then, from the single crystal silicon film 303 side, S
Arsenic is ion-implanted to a depth that allows the n + -type source region 308 to enter the iGe alloy film 302.
And n + type drain region 309 are formed and
The e-alloy film 310 is formed as the low energy layer 310 and the single crystal silicon film 303 is formed as the channel formation layer 311 (FIG. 12D).

【0080】以上の製造工程によれば、図1の第1参考
例のMOSFET構造が得られる。なお、PECVDま
たはMBEにおいて、ゲルマニウムの組成比を連続的に
変化させれば、第2(図2)、第3(図3)、第4(図
7)、第5(図8)参考例の構造も同様の製造工程で得
られることとなる。
According to the above manufacturing steps, the MOSFET structure of the first reference example shown in FIG. 1 is obtained. In PECVD or MBE, if the composition ratio of germanium is continuously changed, the second (FIG. 2), the third (FIG. 3), the fourth (FIG. 7), and the fifth (FIG. 8) reference examples can be used. The structure is obtained by the same manufacturing process.

【0081】次に、図4の第1実施例のSOI型nチャ
ネルMOSFET構造を得るための製造プロセスについ
て図13を参照しつつ説明する。
Next, a manufacturing process for obtaining the SOI type n-channel MOSFET structure of the first embodiment shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG.

【0082】まず、シリコン基板401上にLPCVD
(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)によって
酸化膜402を形成した後、SiGe合金膜403と単
結晶シリコン膜404とをUHV/CVDまたはMBE
によって形成する(図13(a))。
First, LPCVD is performed on a silicon substrate 401.
After forming the oxide film 402 by (Low Pressure Chemical Vapor Deposition), the SiGe alloy film 403 and the single crystal silicon film 404 are formed by UHV / CVD or MBE.
(FIG. 13A).

【0083】次いで、PECVDによって酸化膜405
を形成した後、n+ 型多結晶シリコン膜406を形成す
る(図13(b))。
Next, oxide film 405 is formed by PECVD.
Is formed, an n + -type polycrystalline silicon film 406 is formed (FIG. 13B).

【0084】続いて、リソグラフィ技術により酸化膜4
05及び多結晶シリコン膜406をパターニングし、ゲ
ート酸化膜407とゲート電極408とを形成する(図
13(c))。
Subsequently, the oxide film 4 is formed by a lithography technique.
05 and the polycrystalline silicon film 406 are patterned to form a gate oxide film 407 and a gate electrode 408 (FIG. 13C).

【0085】そして、単結晶シリコン膜404側からS
iGe合金膜403に進入するに至る深さまで、ヒ素を
イオン注入することによって、n+ 型ソース領域409
とn+ ドレイン領域410とを形成すると同時に、両領
域409,410間におけるSiGe合金膜403を低
エネルギ層411、単結晶シリコン膜404をチャネル
形成層412としてそれぞれ形成する(図13
(d))。
Then, from the single crystal silicon film 404 side, S
Arsenic is ion-implanted to a depth that allows the n + -type source region 409 to enter the iGe alloy film 403.
And an n + drain region 410, and at the same time, a SiGe alloy film 403 between the two regions 409 and 410 is formed as a low energy layer 411 and a single crystal silicon film 404 is formed as a channel formation layer 412 (FIG. 13).
(D)).

【0086】以上の製造工程によれば、図4の第1実施
例のFET構造が得られる。なお、PECVDまたはM
BEにおいて、ゲルマニウムの組成比を連続的に変化さ
せれば、第2(図5)、第3(図6)、第4(図9)、
第5(図10)実施例の構造も同様の製造工程で得られ
る。
According to the above manufacturing steps, the FET structure of the first embodiment shown in FIG. 4 is obtained. In addition, PECVD or M
In BE, if the composition ratio of germanium is continuously changed, the second (FIG. 5), the third (FIG. 6), the fourth (FIG. 9),
The structure of the fifth (FIG. 10) embodiment can be obtained by the same manufacturing process.

【0087】図14は図11に示すSOI型nチャネル
MOSFETの製造プロセスを工程別素子断面で図解す
るものである。
FIG. 14 illustrates the manufacturing process of the SOI type n-channel MOSFET shown in FIG.

【0088】まず最初に、半導体基板501上にスパッ
タ法またはCVD法などによりシリコン酸化膜502を
全面に約1μmの厚みで形成し、ついでシリコン酸化膜
502上に多結晶シリコン膜を例えば6000オングス
トロームの厚みで形成する。ついで電子ビームアニール
法、あるいは、ヒータによるアニール法などを用いて上
記多結晶シリコン膜を単結晶化し、酸化性雰囲気中で酸
化してフッ化アンモニウムなどの溶液で酸化膜を除去、
あるいはRIEなどのドライエッチングによるエッチバ
ック法により約1000オングストロームの膜厚の単結
晶シリコン膜503を形成する(図14(a))。
First, a silicon oxide film 502 is formed with a thickness of about 1 μm on the entire surface of a semiconductor substrate 501 by a sputtering method, a CVD method or the like, and then a polycrystalline silicon film is formed on the silicon oxide film 502 by, for example, 6000 Å. Formed with thickness. Then, the polycrystalline silicon film is monocrystallized by using an electron beam annealing method, or an annealing method using a heater, and oxidized in an oxidizing atmosphere to remove the oxide film with a solution such as ammonium fluoride.
Alternatively, a single-crystal silicon film 503 having a thickness of about 1000 Å is formed by an etch-back method using dry etching such as RIE (FIG. 14A).

【0089】次いで、高真空CVD法あるいは分子線エ
ピタキシャル法などにより、単結晶シリコン膜503上
に1000オングストローム程度の膜厚のシリコン・ゲ
ルマニウム合金膜504を形成する。この際、ゲルマニ
ウムの割合が下層から上層に向かって上述した組成変化
でなだらかに減少するように原料ガスの供給を制御す
る。この後ドレイン側となる部分にレジスト等でマスク
をし、例えば45°の斜めイオン注入法により100K
evでGeイオンを注入しレジストを除去した後、例え
ば600℃で24時間アニールすることにより横方向に
Geの含有率に分布をもたせることができる。さらに、
連続してゲルマニウムを含まない単結晶シリコン膜50
5を例えば100オングストローム程度、SiGe合金
膜504上に形成する(図14(b))。ここで単結晶
シリコン膜505は1016cm-3以下の低濃度にp型の
不純物が導入されていることが望ましい。
Next, a silicon-germanium alloy film 504 having a thickness of about 1000 angstroms is formed on the single crystal silicon film 503 by a high vacuum CVD method or a molecular beam epitaxial method. At this time, the supply of the source gas is controlled so that the ratio of germanium gradually decreases from the lower layer to the upper layer due to the above-described composition change. Thereafter, a mask or the like is applied to a portion to be on the drain side with a resist or the like.
After Ge ions are implanted by ev to remove the resist, annealing is performed, for example, at 600 ° C. for 24 hours, so that the Ge content can be distributed in the lateral direction. further,
Continuously single-crystal silicon film 50 containing no germanium
5 is formed on the SiGe alloy film 504, for example, on the order of 100 angstroms (FIG. 14B). Here, it is desirable that the single crystal silicon film 505 is doped with p-type impurities at a low concentration of 10 16 cm −3 or less.

【0090】その後、単結晶シリコン膜505上に熱酸
化法またはCVD法などを用いて酸化膜を例えば200
オングストローム形成し、さらにこの酸化膜上にLPC
VD法などによりゲート電極となる多結晶シリコン膜を
例えば4000オングストローム形成し、これら酸化膜
及び多結晶シリコン膜を同時にパターニングしてゲート
酸化膜511及びゲート電極512を形成する。次に、
これらゲートの両側に自己整合的に、例えば1020cm
-3程度の高濃度のヒ素などのn型不純物をイオン注入し
て拡散し、nチャネルトランジスタのソース領域507
及びドレイン領域508となるn型拡散層を形成すると
同時に、これらの領域507,508以外の領域におけ
る単結晶シリコン膜503を基底層506、SiGe合
金膜504を遷移層509、単結晶シリコン膜505を
チャネル形成層510としてそれぞれ形成する(図14
(c))。
After that, an oxide film is formed on the single crystal silicon
Angstrom is formed, and LPC is formed on this oxide film.
A polycrystalline silicon film serving as a gate electrode is formed at, for example, 4000 angstroms by a VD method or the like, and the oxide film and the polycrystalline silicon film are simultaneously patterned to form a gate oxide film 511 and a gate electrode 512. next,
Self-aligned on both sides of these gates, for example 10 20 cm
An n-type impurity such as arsenic having a high concentration of about -3 is ion-implanted and diffused to form a source region 507 of an n-channel transistor.
At the same time as forming the n-type diffusion layer to be the drain region 508, the single crystal silicon film 503 in the region other than these regions 507 and 508 is used as the base layer 506, the SiGe alloy film 504 is used as the transition layer 509, and the single crystal silicon film 505 is used as the single crystal silicon film 505. Each is formed as a channel forming layer 510 (FIG. 14
(C)).

【0091】その後、トレンチ用のホールを開孔し、そ
の状態でCVD法等によりシリコン酸化膜を全面に形成
した後、ソース・ドレイン領域507,508に達する
コンタクトホールをそれぞれ開孔して、素子間分離酸化
膜514及び層間分離酸化膜513として形成し、さら
に、このコンタクトホールに金属配線を埋込むことによ
り、ソース電極515及びドレイン電極516を形成し
て、本発明の一実施例である半導体装置が形成される
(図14(d))。この場合の電極515,516の材
料は、n型拡散層とオーミックなコンタクトをとれるも
のならば何でもよい。
Thereafter, a hole for a trench is opened, and in this state, a silicon oxide film is formed on the entire surface by a CVD method or the like. Then, contact holes reaching the source / drain regions 507 and 508 are opened. A source electrode 515 and a drain electrode 516 are formed as an isolation oxide film 514 and an interlayer isolation oxide film 513, and a metal wiring is buried in the contact hole. The device is formed (FIG. 14D). In this case, any material can be used for the electrodes 515 and 516 as long as they can make ohmic contact with the n-type diffusion layer.

【0092】なお、この実施例では、はじめにSOI用
の酸化膜502上に基底層506となる単結晶シリコン
膜503を形成するために、まず多結晶シリコン膜を堆
積し、これをアニールによって単結晶化したが、例えば
シリコン基板に酸素原子をイオン注入して埋込み酸化膜
を形成するSIMOX法などを用いてもよい。あるいは
絶縁膜の上に直接エピタキシャル成長を行っても構わな
い。
In this embodiment, first, in order to form a single-crystal silicon film 503 to be the base layer 506 on the SOI oxide film 502, a polycrystalline silicon film is deposited first, and this is annealed to form a single-crystal silicon film. However, for example, a SIMOX method for forming a buried oxide film by ion implantation of oxygen atoms into a silicon substrate may be used. Alternatively, epitaxial growth may be performed directly on the insulating film.

【0093】また、ゲート電極512に多結晶シリコン
膜を用いたが、所望の閾値が得られるようなものなら、
他の半導体材料でも、シリサイド化合物でも、例えばア
ルミニウム、タングステンなどのような金属でもかまわ
ない。
Although a polycrystalline silicon film is used for the gate electrode 512, if a desired threshold can be obtained,
Other semiconductor materials, silicide compounds, and metals such as aluminum and tungsten may be used.

【0094】さらに、上記の実施例では遷移層509中
の禁制帯を変化させる手段としてSiGe合金を用い
た。SiGe合金においては、ゲルマニウムの含有率を
20%程度にまですると禁制帯がシリコンよりも0.1
eV以上狭くなる。SiGe合金の場合にはこの禁制帯
の変化は主として価電子帯の変化によるものであり、伝
導帯を流れる電子はほとんど影響を受けないが、価電子
帯を流れる正孔は、ゲルマニウムの含有率を変化させた
ために生じる価電子帯の傾きにより、ゲルマニウムの割
合の高いほうに向かって、力を受ける。0.1eVの禁
制帯の差が1000オングストロームにあれば電界の強
さは10kV/cmになり、正孔をこの電界により流す
ことが可能である。したがって、nチャネルSOIMO
SFETの主要電流成分である電子がドレイン付近で衝
突イオン化により発生させた過剰な正孔を、速やかにゲ
ルマニウムの割合の高い方、すなわち、ゲートと反対の
深い方向に流し出す役目を果たす。SiGe合金以外で
も、禁制帯の滑らかな減少が可能で、かつ、その変化の
主な部分は価電子帯側の変化であるような物質であれば
よい。
Further, in the above embodiment, as a means for changing the forbidden band in the transition layer 509, a SiGe alloy is used. In a SiGe alloy, when the germanium content is reduced to about 20%, the forbidden band becomes 0.1% less than that of silicon.
It becomes narrower than eV. In the case of the SiGe alloy, the change in the forbidden band is mainly due to the change in the valence band, and the electrons flowing in the conduction band are hardly affected. Due to the tilt of the valence band caused by the change, a force is applied toward the higher proportion of germanium. If the difference between the forbidden bands of 0.1 eV is 1000 angstroms, the electric field strength becomes 10 kV / cm, and holes can be caused to flow by this electric field. Therefore, n-channel SOIMO
An electron, which is a main current component of the SFET, plays a role of quickly flowing out excess holes generated by impact ionization near the drain in a direction in which the proportion of germanium is high, that is, in a deep direction opposite to the gate. Other than the SiGe alloy, any material can be used as long as it can smoothly reduce the forbidden band and the main part of the change is a change in the valence band.

【0095】また、禁制帯が狭いところでは、真性キャ
リア濃度が高くなるため、流れ込んだ正孔の再結合確率
が増す。また残留する場合も、従来の構造に比べて、ゲ
ートからの距離が遠いので、従来のSOI型MOSFE
Tのように基板の電位を変化させることなくドレイン電
流を安定にすることが可能になる。
Further, since the intrinsic carrier concentration is high where the forbidden band is narrow, the recombination probability of the holes that have flowed in increases. Also, in the case of remaining, the distance from the gate is longer than that of the conventional structure.
The drain current can be stabilized without changing the potential of the substrate as in T.

【0096】さらに、pチャネルSOIMOSFETで
は、禁制帯の滑らかな減少が可能で、かつ、その変化の
主な部分は伝導帯側の変化であるような物質を用いれ
ば、上記のSOI型nチャネルMOSFETと同様の高
性能SOI型pチャネルMOSFETが可能である。
Further, in a p-channel SOI MOSFET, if a substance whose forbidden band can be smoothly reduced and a main part of the change is a change in the conduction band is used, the above-described SOI n-channel MOSFET can be used. A high-performance SOI p-channel MOSFET similar to that described above is possible.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、チャネル形成層の表面部よりも基板側の
方が主伝導キャリアとは逆極性の電荷にとってエネルギ
が低く、ドレイン領域近傍で、衝突イオン化によって生
成した新生電荷は従来技術によるMISトランジスタよ
りも高速に基板側へ移動することとなるため、ゲート絶
縁膜に高エネルギの電荷が注入しにくく、ゲート絶縁膜
の膜質低下が抑制されることとなる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the substrate side has lower energy for the charge of the opposite polarity to the main conduction carrier than the surface portion of the channel formation layer, and the vicinity of the drain region The new charges generated by impact ionization move to the substrate faster than the conventional MIS transistor, so that high-energy charges are less likely to be injected into the gate insulating film, and the deterioration of the gate insulating film quality is suppressed. Will be done.

【0098】また、チャネル形成領域下に当該新生電荷
が蓄積されにくくなるため、高いドレイン電圧まで安定
した電流−電圧特性を得ることができる。
Further, since the new charges are less likely to be accumulated under the channel forming region, stable current-voltage characteristics can be obtained up to a high drain voltage.

【0099】さらに、ゲート絶縁膜側から半導体基板側
に向かってエネルギが低下する遷移層を備えることとす
れば、衝突イオン化で生じた電荷を速やかに下部に流出
させることができる。
Further, if a transition layer whose energy decreases from the gate insulating film side to the semiconductor substrate side is provided, charges generated by impact ionization can be quickly discharged to the lower part.

【0100】特にSOI型MISトランジスタでは、分
離酸化膜上のチャネル形成層の不純物濃度をSOI構造
を持たない通常構造のMISトランジスタよりも低くで
きるので、キャリア濃度が元来低く、衝突イオン化で生
成した電子または正孔がゲート絶縁膜から離れる方向に
拡散し易い。したがって、通常構造のMISトランジス
タよりも高信頼性が実現できる。
Particularly, in the SOI type MIS transistor, the impurity concentration of the channel forming layer on the isolation oxide film can be made lower than that of the MIS transistor having the normal structure without the SOI structure. Electrons or holes easily diffuse in a direction away from the gate insulating film. Therefore, higher reliability can be realized than a MIS transistor having a normal structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1参考例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。
FIG. 1 shows an n-channel MOSF according to a first reference example of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the element showing the structure of the ET.

【図2】本発明の第2参考例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。
FIG. 2 shows an n-channel MOSF according to a second reference example of the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the element showing the structure of the ET.

【図3】本発明の第3参考例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。
FIG. 3 shows an n-channel MOSF according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the element showing the structure of the ET.

【図4】本発明の第1実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。
FIG. 4 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。
FIG. 5 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。
FIG. 6 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4参考例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。
FIG. 7 shows an n-channel MOSF according to a fourth reference example of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the element showing the structure of the ET.

【図8】本発明の第5参考例に係るnチャネルMOSF
ETの構造を示す素子断面図。
FIG. 8 shows an n-channel MOSF according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the element showing the structure of the ET.

【図9】本発明の第4実施例に係るSOI型nチャネル
MOSFETの構造を示す素子断面図。
FIG. 9 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5実施例に係るSOI型nチャネ
ルMOSFETの構造を示す素子断面図。
FIG. 10 is an element sectional view showing the structure of an SOI n-channel MOSFET according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6実施例に係るnチャネルMOS
FETの構造を示す素子断面図。
FIG. 11 shows an n-channel MOS according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an element cross-sectional view illustrating a structure of an FET.

【図12】図1に示すFET構造の製造プロセスを示す
工程別素子断面図。
FIG. 12 is an element cross-sectional view showing a manufacturing process of the FET structure shown in FIG. 1 according to a step;

【図13】図4に示すFET構造の製造プロセスを示す
工程別素子断面図。
FIG. 13 is a sectional view of an element in a step showing a manufacturing process of the FET structure shown in FIG. 4;

【図14】図11に示すFET構造の製造プロセスを示
す工程別素子断面図。
FIG. 14 is a sectional view of an element showing a manufacturing process of the FET structure shown in FIG. 11;

【図15】従来のnチャネルMOSFETの構造を示す
素子断面図。
FIG. 15 is an element cross-sectional view showing the structure of a conventional n-channel MOSFET.

【図16】従来のSOI型nチャネルMOSFETの構
造を示す素子断面図。
FIG. 16 is an element sectional view showing a structure of a conventional SOI n-channel MOSFET.

【図17】従来のSOI型nチャネルMOSFETにお
ける電位分布を示す等電位線図。
FIG. 17 is an equipotential diagram showing a potential distribution in a conventional SOI type n-channel MOSFET.

【図18】図17に示すSOI型nチャネルMOSFE
TにおけるVD −ID 特性を示す曲線図。
18 is an SOI type n-channel MOSFE shown in FIG.
FIG. 4 is a curve diagram showing VD-ID characteristics at T.

【図19】第1参考例の作用を説明する図。FIG. 19 is a view for explaining the operation of the first reference example.

【図20】第2参考例の作用を説明する図。FIG. 20 is a view for explaining the operation of the second reference example;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,31,41,51,61,71,81,9
1,101,201 p型シリコン基板 12,22,32,43,53,63,72,82,9
3,103,204 n+ 型ソース領域 13,23,33,44,54,64,73,83,9
4,104,205 n+ 型ドレイン領域 14,24,34,45,55,65,74,84,9
5,105,206 ゲート酸化膜 15,25,35,46,56,66,75,85,9
6,106,207 ゲート電極 16,26,47,57,76,97,211 チャネ
ル形成層 17,28,37,48,59,68 定エネルギ層 27,36,58,67,77,86,98,107,
212 遷移層 42,52,62,92,102,202 層間分離酸
化膜
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 9
1,101,201 p-type silicon substrate 12,22,32,43,53,63,72,82,9
3,103,204 n + type source regions 13,23,33,44,54,64,73,83,9
4,104,205 n + type drain regions 14,24,34,45,55,65,74,84,9
5,105,206 Gate oxide film 15,25,35,46,56,66,75,85,9
6, 106, 207 Gate electrode 16, 26, 47, 57, 76, 97, 211 Channel forming layer 17, 28, 37, 48, 59, 68 Constant energy layer 27, 36, 58, 67, 77, 86, 98 , 107,
212 transition layer 42,52,62,92,102,202 interlayer isolation oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−120067(JP,A) 特開 昭61−4280(JP,A) 特開 平3−3366(JP,A) 特開 昭63−252478(JP,A) 特開 昭63−313865(JP,A) 特開 平2−100327(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-120067 (JP, A) JP-A-61-4280 (JP, A) JP-A-3-3366 (JP, A) JP-A-63-1988 252478 (JP, A) JP-A-63-313865 (JP, A) JP-A-2-100327 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された絶縁分離層と、 前記絶縁分離層上に形成されたSiGe層と、 前記SiGe層上に形成された第1導電型のシリコン領
域と、 前記シリコン領域中に互いに離間して形成された第2導
電型のソース領域およびドレイン領域と、 前記ソース領域およびドレイン領域間の前記シリコン領
域表面部に設けられたチャネル領域と、 前記チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate; an insulating separation layer formed on the semiconductor substrate; a SiGe layer formed on the insulating separation layer; and a first conductivity type silicon region formed on the SiGe layer. A source region and a drain region of a second conductivity type formed apart from each other in the silicon region; a channel region provided on the surface of the silicon region between the source region and the drain region; A semiconductor device, comprising: a gate insulating film formed thereon; and a gate electrode formed on the gate insulating film.
【請求項2】前記SiGe層は、前記チャネル領域を伝
導する主伝導キャリアとは逆極性の電荷を有するキャリ
アが引き込まれるエネルギ状態となっている層であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The SiGe layer according to claim 1, wherein said SiGe layer is in a state of energy in which a carrier having a charge having a polarity opposite to that of a main conduction carrier conducting said channel region is attracted. Semiconductor device.
【請求項3】前記SiGe層は、SiとGeとの組成比
がほぼ一定となる第1の層を含んでいることを特徴とす
る請求項1または2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said SiGe layer includes a first layer in which a composition ratio of Si and Ge is substantially constant.
【請求項4】前記SiGe層は、前記シリコン領域との
界面から離れるにつれてGeの濃度が零から増大する第
2の層を含んでいることを特徴とする請求項1乃至3の
いずれかに記載の半導体装置。
4. The SiGe layer according to claim 1, wherein the SiGe layer includes a second layer in which the concentration of Ge increases from zero as the distance from the interface with the silicon region increases. Semiconductor device.
【請求項5】前記第1の層は、その全域に亘って一定の
エネルギ状態なっている定エネルギ層であることを特徴
とする請求項3記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first layer is a constant energy layer having a constant energy state over the entire area.
【請求項6】前記第2の層は、前記キャリアが加速され
るエネルギ状態となっている遷移層であることを特徴と
する請求項4記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein said second layer is a transition layer in an energy state in which said carriers are accelerated.
JP00028292A 1992-01-06 1992-01-06 Semiconductor device Expired - Lifetime JP3221901B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00028292A JP3221901B2 (en) 1992-01-06 1992-01-06 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00028292A JP3221901B2 (en) 1992-01-06 1992-01-06 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05183153A JPH05183153A (en) 1993-07-23
JP3221901B2 true JP3221901B2 (en) 2001-10-22

Family

ID=11469554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP00028292A Expired - Lifetime JP3221901B2 (en) 1992-01-06 1992-01-06 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3221901B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69629760T2 (en) * 1995-06-16 2004-07-08 Interuniversitair Micro-Electronica Centrum Vzw Vertical MISFET devices, CMOS process integration, RAM applications
US6633066B1 (en) 2000-01-07 2003-10-14 Samsung Electronics Co., Ltd. CMOS integrated circuit devices and substrates having unstrained silicon active layers
KR100429869B1 (en) * 2000-01-07 2004-05-03 삼성전자주식회사 CMOS Integrated circuit devices and substrates having buried silicon germanium layers therein and methods of forming same
JP4542689B2 (en) * 2000-09-26 2010-09-15 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor device
WO2002082526A1 (en) 2001-04-03 2002-10-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and its manufacturing method
JP2005150217A (en) * 2003-11-12 2005-06-09 Fujitsu Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011134972A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Panasonic Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05183153A (en) 1993-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5349225A (en) Field effect transistor with a lightly doped drain
US7161213B2 (en) Low threshold voltage PMOS apparatus and method of fabricating the same
JP3260660B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US5031008A (en) MOSFET transistor
JP3462301B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
TWI234283B (en) Novel field effect transistor and method of fabrication
JP3305197B2 (en) Semiconductor device
US20050093154A1 (en) Multiple gate semiconductor device and method for forming same
US6177346B1 (en) Integrated circuitry and method of forming a field effect transistor
JPH02159767A (en) Mos field-effect transistor formed in semiconductor layer on insulating substrate
KR20010015148A (en) Soi cmos contact through gate, self-aligned to source-drain diffusions
US6358783B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH11243210A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
EP0198336B1 (en) Hybrid extended drain concept for reduced hot electron effect
JP3103159B2 (en) Semiconductor device
US5686735A (en) Silicon-on-insulator (SOI) transistor
US5485028A (en) Semiconductor device having a single crystal semiconductor layer formed on an insulating film
JP3221901B2 (en) Semiconductor device
JP2888878B2 (en) Semiconductor device
EP0255133B1 (en) Mos field-effect transistor and method of making the same
JP3526127B2 (en) Method for manufacturing MOS transistor
JPH0460352B2 (en)
JPS61255069A (en) Insulated gate field-effect transistor
JP2888857B2 (en) Semiconductor device
JP3708370B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070817

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080817

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090817

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090817

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817

Year of fee payment: 11