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JP3344078B2 - Insulated gate field effect transistor - Google Patents

Insulated gate field effect transistor

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JP3344078B2
JP3344078B2 JP11818694A JP11818694A JP3344078B2 JP 3344078 B2 JP3344078 B2 JP 3344078B2 JP 11818694 A JP11818694 A JP 11818694A JP 11818694 A JP11818694 A JP 11818694A JP 3344078 B2 JP3344078 B2 JP 3344078B2
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type
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channel
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  • 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】この発明は、MOS型電界効果ト
ランジスタ(MOSFET)等の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタに関し、特にソース・ドレイン領域とチャ
ネル領域とが同一導電型になる埋め込みチャネル型の電
界効果トランジスタに採用して好適なデバイス構造の具
現に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated gate field effect transistor such as a MOS field effect transistor (MOSFET), and more particularly to a buried channel type field effect in which a source / drain region and a channel region have the same conductivity type. The present invention relates to a device structure suitable for use in a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、こうした埋め込みチャネ
ル型MOSFETは、チャネル領域がソース・ドレイン
領域と反対の導電型になる表面チャネル型MOSFET
に比べ、ドレイン近傍の電界強度が低く、ホットキャリ
ア効果に対して強いデバイス構造を有している。
As is well known, such a buried channel type MOSFET is a surface channel type MOSFET in which a channel region has a conductivity type opposite to that of a source / drain region.
, The electric field strength near the drain is lower, and the device structure has a strong resistance to the hot carrier effect.

【0003】また、埋め込みチャネル型MOSFETは
一般に、上記表面チャネル型MOSFETに比べて移動
度の劣化が少なく、且つ内部ノイズが小さいといった特
徴を有している。
Further, the buried channel type MOSFET generally has a feature that the mobility is less deteriorated and the internal noise is smaller than the surface channel type MOSFET.

【0004】図5に、こうした埋め込みチャネル型MO
SFETとしての基本的なデバイス構造を示す。同図5
に示されるように、埋め込みチャネル型MOSFETは
基本的に、例えばn型シリコン(Si)ウェル1上にp
+型ソース・ドレイン領域2及びp−型チャネル領域3
がそれぞれ形成されるとともに、ウェル1表面のゲート
酸化膜4を介してn+型ゲート電極5が配設される構造
となっている。ゲート電極5を覆う膜6は、側壁酸化膜
である。
FIG. 5 shows such a buried channel type MO.
1 shows a basic device structure as an SFET. FIG. 5
As shown in FIG. 1, a buried channel type MOSFET is basically formed on an n-type silicon (Si)
+ Type source / drain region 2 and p− type channel region 3
Are formed, and an n + type gate electrode 5 is provided via a gate oxide film 4 on the surface of the well 1. The film 6 covering the gate electrode 5 is a sidewall oxide film.

【0005】埋め込みチャネル型MOSFETではこの
ように、ソース・ドレイン領域2とチャネル領域3とが
同一導電型(図5の例ではp型)になっており、こうし
た構造を通じて、上述した移動度の劣化が少なく且つ、
内部ノイズの小さいデバイス特性を実現している。
In the buried channel type MOSFET, the source / drain region 2 and the channel region 3 are of the same conductivity type (p-type in the example of FIG. 5). Less and
Device characteristics with low internal noise are realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、移動度の
劣化が少なく且つ、内部ノイズの小さいデバイス特性を
有する埋め込みチャネル型MOSFETであるが、その
課題を抽出するにあたってまず、移動度劣化の原因と内
部ノイズの原因について考察してみる。
As described above, the buried channel type MOSFET has a device characteristic with a small deterioration of mobility and a small internal noise. And the cause of internal noise.

【0007】移動度劣化の原因は主に、チャネル領域に
加わる垂直方向の電界強度の増大、及びゲート酸化膜/
シリコン(Si)ウェル界面近傍の格子欠陥によるキャ
リアの散乱によるものと考えられる。
[0007] The causes of the mobility degradation are mainly caused by an increase in the electric field strength in the vertical direction applied to the channel region, and an increase in the gate oxide film /
This is considered to be due to carrier scattering due to lattice defects near the silicon (Si) well interface.

【0008】一方、内部ノイズの原因は主に、ゲート酸
化膜/シリコン(Si)ウェル界面近傍の格子欠陥によ
るキャリアのランダムな捕獲、並びに放出によるものと
考えられる。
On the other hand, it is considered that the cause of the internal noise is mainly due to random capture and emission of carriers due to lattice defects near the gate oxide film / silicon (Si) well interface.

【0009】このため、埋め込みチャネル型MOSFE
Tの上記移動度の劣化が少なく且つ内部ノイズが小さい
特性とは、概ね以下の理由によるものと考えられてい
る。 (1)埋め込みチャネル型MOSFETでは、上述した
ソース・ドレイン領域とチャネル領域とが同一導電型と
なる構造上、ドレイン電流は上記ゲート酸化膜/シリコ
ン(Si)ウェル界面からチャネル領域内部に広がって
流れる。 (2)このため、上記移動度劣化と内部ノイズの共通の
原因であるゲート酸化膜/シリコン(Si)ウェル界面
近傍に存在する格子欠陥の影響を余り受けなくて済み、
結果として、移動度の劣化が少なく、内部ノイズも小さ
くなる。
For this reason, a buried channel type MOSFE
The characteristic that the mobility of T is small and the internal noise is small is considered to be due to the following reasons. (1) In the buried channel type MOSFET, the drain current spreads and flows from the gate oxide film / silicon (Si) well interface into the channel region due to the structure in which the source / drain region and the channel region have the same conductivity type. . (2) For this reason, the influence of lattice defects near the gate oxide film / silicon (Si) well interface, which is a common cause of the mobility degradation and internal noise, can be reduced.
As a result, the deterioration of the mobility is small and the internal noise is small.

【0010】したがって、埋め込みチャネル型MOSF
ETの更なる高性能化を図るべく、これら移動度の劣化
を更に少なく且つ、内部ノイズを更に小さくするために
は、ドレイン電流の経路を上記ゲート酸化膜/シリコン
(Si)ウェル界面から更に遠ざけるようにすればよい
ことが明かである。
Therefore, the buried channel type MOSF
In order to further reduce the mobility degradation and further reduce the internal noise in order to further improve the performance of the ET, the path of the drain current is further distant from the gate oxide film / silicon (Si) well interface. It is clear that this should be done.

【0011】因みに図5に示した埋め込みチャネル型M
OSFETにおいて、そのドレイン電流経路を上記界面
から遠ざけるには、n型シリコン(Si)ウェル1に対
するp−型チャネル領域3の接合深さを更に深くすれば
よい。
The buried channel type M shown in FIG.
In the OSFET, in order to keep the drain current path away from the interface, the junction depth of the p − type channel region 3 with the n type silicon (Si) well 1 may be further increased.

【0012】そして通常、このp−型チャネル領域3の
接合深さを深くするには、該p−型チャネル領域3を形
成する際のホウ素(B)のイオン注入エネルギを大きく
すればよい。
Normally, the junction depth of the p-type channel region 3 can be increased by increasing the ion implantation energy of boron (B) when forming the p-type channel region 3.

【0013】図7に、上記埋め込みチャネル型MOSF
ETにおいてホウ素(B)のイオン注入エネルギを変え
て形成した2種類のp−型チャネル領域の、ゲート酸化
膜/シリコン(Si)ウェル界面からシリコン(Si)
ウェルの深さ方向への距離に対するトータル不純物濃度
値の絶対値推移について、そのシミュレーション結果を
示す。
FIG. 7 shows the buried channel type MOSF.
Silicon (Si) from the gate oxide film / silicon (Si) well interface of two types of p-type channel regions formed by changing the ion implantation energy of boron (B) in ET
A simulation result is shown for the transition of the absolute value of the total impurity concentration value with respect to the distance in the depth direction of the well.

【0014】なおここで、上記トータル不純物濃度値の
絶対値は、n型不純物濃度をND 、またp型不純物濃度
をNA とするとき、 |ND −NA | として表される。
Here, the absolute value of the total impurity concentration is expressed as | ND-NA |, where the n-type impurity concentration is ND and the p-type impurity concentration is NA.

【0015】また、同シミュレーションは、 ・不純物濃度1.0×10^16/cm^3 (「^」はべ
き乗を表す)のn型シリコン(Si)ウェル上に20n
mの酸化膜を形成し、その上方からホウ素(B)をイオ
ン注入する。 ・該イオン注入後は、上記酸化膜を剥離し、新たにゲー
ト酸化膜として10nmの酸化膜を形成する。 ・その後、950℃の熱処理を20分間行う。 といった条件にて行った。
Further, the simulation is as follows: 20 n on an n-type silicon (Si) well having an impurity concentration of 1.0 × 10 16 / cm 3 (“^” represents a power)
m oxide film is formed, and boron (B) is ion-implanted from above. After the ion implantation, the oxide film is peeled off, and a new oxide film of 10 nm is formed as a gate oxide film. Thereafter, a heat treatment at 950 ° C. is performed for 20 minutes. It was performed under such conditions.

【0016】また、上記イオン注入に際し、その注入エ
ネルギは、 (イ)30KeV (ロ)80KeV の2通りとし、注入量は共に1.4×10^12/cm^
2 (「^」はべき乗を表す)で同じとした。
In the above ion implantation, two types of implantation energy are used: (a) 30 KeV and (b) 80 KeV, and the implantation amount is 1.4 × 10 {12 / cm}.
2 (“^” represents a power).

【0017】このようにして得られた2つの埋め込みチ
ャネル型MOSFETのしきい値Vthは、どちらもほぼ
−0.6Vである。さて同図7において、実線は、上記
(イ)のイオン注入エネルギを30KeVとして上記p
−型チャネル領域を形成したMOSFETにおけるトー
タル不純物濃度値の絶対値推移を示し、また破線は、上
記(ロ)のイオン注入エネルギを80KeVとして同p
−型チャネル領域を形成したMOSFETにおけるトー
タル不純物濃度値の絶対値推移を示す。
The threshold values Vth of the two buried channel type MOSFETs thus obtained are both substantially -0.6 V. In FIG. 7, the solid line represents the above p (p) with the ion implantation energy of 30 KeV.
The transition of the absolute value of the total impurity concentration value in the MOSFET having the negative type channel region is shown, and the broken line is the same as that in the above (b) when the ion implantation energy is 80 KeV.
6 shows the transition of the absolute value of the total impurity concentration value in a MOSFET having a negative channel region.

【0018】この図7から明らかなように、ホウ素
(B)の注入エネルギを大きくするほどその形成される
p−型チャネル領域のシリコン(Si)ウェルに対する
接合深さは深くなる。
As is apparent from FIG. 7, as the implantation energy of boron (B) is increased, the junction depth of the p-type channel region formed with the silicon (Si) well is increased.

【0019】また、図8は、上記2つの埋め込みチャネ
ル型MOSFETにおいて、それらゲート電極に−2.
0Vの電圧を加えた場合(ゲート電圧Vg=−2.0
V)の、各p−型チャネル領域の、ゲート酸化膜/シリ
コン(Si)ウェル界面からシリコン(Si)ウェルの
深さ方向への距離に対する正孔濃度の推移について、そ
のシミュレーション結果を示したものである。
FIG. 8 shows the two buried channel MOSFETs having -2.
When a voltage of 0 V is applied (gate voltage Vg = −2.0
V) shows the simulation result of the change in hole concentration with respect to the distance from the gate oxide film / silicon (Si) well interface to the depth direction of the silicon (Si) well in each p− type channel region. It is.

【0020】この図8によれば、上記(ロ)のようにイ
オン注入エネルギを大きくしてp−型チャネル領域を形
成する方が、すなわち同p−型チャネル領域のシリコン
(Si)ウェルに対する接合深さが深くなる方が、その
正孔濃度もよりn型シリコン(Si)ウェルの深さ方向
に広がっていることが判る。すなわちこの場合、上記ド
レイン電流は、ゲート酸化膜/シリコン(Si)ウェル
界面から更に遠ざかるようになる。
According to FIG. 8, it is better to form the p-type channel region by increasing the ion implantation energy as described in (b) above, that is, the junction of the p-type channel region with the silicon (Si) well. It can be seen that as the depth increases, the hole concentration also increases in the depth direction of the n-type silicon (Si) well. That is, in this case, the drain current is further away from the gate oxide film / silicon (Si) well interface.

【0021】以上のように、埋め込みチャネル型MOS
FETの更なる高性能化を図るためには、ホウ素(B)
のイオン注入エネルギを大きくして、p−型チャネル領
域のシリコン(Si)ウェルに対する接合深さをより深
くすることが有効となる。
As described above, the buried channel type MOS
In order to further improve the performance of FET, boron (B)
It is effective to increase the ion implantation energy to increase the junction depth of the p − -type channel region with the silicon (Si) well.

【0022】しかし、例えば図5に示した従来の埋め込
みチャネル型MOSFETにおいてそのp−型チャネル
領域3のシリコン(Si)ウェル1に対する接合深さを
深くしようとすると、以下のような2つの問題が新たに
生じることとなった。
However, for example, in the conventional buried channel type MOSFET shown in FIG. 5, when the junction depth of the p− type channel region 3 to the silicon (Si) well 1 is increased, the following two problems occur. It is a new occurrence.

【0023】1つは、p−型チャネル領域3の接合深さ
が深くなると、ソース・ドレイン領域2の下部近傍にお
けるn型シリコン(Si)ウェル1のn型不純物濃度が
減少し、いわゆるパンチスルーといった現象が発生する
ようになることである。
One is that when the junction depth of the p − -type channel region 3 is increased, the n-type impurity concentration of the n-type silicon (Si) well 1 in the vicinity of the lower portion of the source / drain region 2 is reduced. Such a phenomenon occurs.

【0024】このパンチスルーとは、上記ソース・ドレ
イン領域2の下部近傍でのn型不純物濃度が減少するこ
とにより、小さいドレイン−ソース間電圧でもドレイン
端の空乏層とソース端の空乏層とが接触するようになっ
て、ゲート電圧では制御できない内部電流がドレイン−
ソース間に流れる現象である。
The punch-through means that the depletion layer at the drain end and the depletion layer at the source end are formed even at a small drain-source voltage because the n-type impurity concentration near the lower part of the source / drain region 2 is reduced. As a result, the internal current that cannot be controlled by the gate voltage
It is a phenomenon that flows between sources.

【0025】このパンチスルーが起こるドレイン−ソー
ス間電圧がこのMOSFETを駆動する電源電圧よりも
低い場合には、同MOSFETは使用不能となる。もう
1つは、先の図7からも明らかなように、上記(ロ)の
ようにイオン注入エネルギを大きくしてp−型チャネル
領域3のn型シリコン(Si)ウェル1に対する接合深
さを深くすると、必然的に、同p−型チャネル領域3の
表面濃度が低下してしまうことである。
If the drain-source voltage at which the punch-through occurs is lower than the power supply voltage for driving the MOSFET, the MOSFET cannot be used. The other is, as is clear from FIG. 7, that the ion implantation energy is increased and the junction depth of the p − -type channel region 3 with the n-type silicon (Si) well 1 is increased as in (b) above. If the depth is increased, the surface concentration of the p-type channel region 3 necessarily decreases.

【0026】一般に、シリコン(Si)ウェルの表面付
近の濃度は、MOSFETの複雑な製造プロセスのため
に、どうしても正確な値にならず、大きくばらついたも
のとなる。
In general, the concentration in the vicinity of the surface of a silicon (Si) well does not always become an accurate value due to a complicated manufacturing process of a MOSFET, but varies greatly.

【0027】そこで、MOSFETの製造プロセスにお
いては通常、その表面濃度を、上記チャネル領域を形成
する際のイオン注入によって決めるようにしている。し
かし、図7に示されるように、上記埋め込みチャネル型
MOSFETにおいてこうしてp−型チャネル領域3の
表面濃度が低下してしまうと、同MOSFETとしての
表面濃度も、n型シリコン(Si)ウェル1の上記大き
くばらついた表面濃度の影響を受けざるを得なくなる。
Therefore, in the process of manufacturing a MOSFET, the surface concentration is usually determined by ion implantation when forming the channel region. However, as shown in FIG. 7, when the surface concentration of the p− type channel region 3 in the buried channel type MOSFET is reduced in this manner, the surface concentration of the MOSFET is also reduced to the level of the n type silicon (Si) well 1. Inevitably, it is affected by the above-mentioned large uneven surface density.

【0028】そしてその結果、同MOSFET自身のし
きい値Vthのばらつきを招き、ひいては製品として、歩
留まりの著しい低下を招くこととなる。このように、例
えばp−型チャネル領域を形成する際、ホウ素(B)の
イオン注入エネルギを大きくしてその接合深さを深くす
ることは、同埋め込みチャネル型MOSFETの更なる
高性能化を図る上で確かに有望ではある。しかし実情と
しては、上記2つの問題の存在が大きく、結局、こうし
た方法が採用されるには至っていない。
As a result, the threshold value Vth of the MOSFET itself varies, and as a result, the yield is remarkably reduced as a product. As described above, for example, when forming the p − -type channel region, increasing the ion implantation energy of boron (B) to increase the junction depth increases the performance of the buried channel type MOSFET. Above is certainly promising. However, as a matter of fact, the above two problems are significant, and as a result, such a method has not been adopted.

【0029】なお近年は、例えば特公平4−82064
号公報にみられるように、こうした埋め込みチャネル型
MOSFETをサブミクロン域まで微細化すべく、チャ
ネル領域直下の一部で且つソース・ドレイン領域側部
に、ドレイン電圧によるポテンシャルの伸びを抑制する
高濃度不純物層を形成するようにしたものもある。図6
に、同MOSFETのデバイス構造を参考までに示す。
In recent years, for example, Japanese Patent Publication No. 4-82064
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-214, in order to miniaturize such a buried channel type MOSFET to a submicron region, a high concentration impurity which suppresses the potential growth due to drain voltage is provided in a part immediately below the channel region and on the side of the source / drain region. In some cases, a layer is formed. FIG.
The device structure of the MOSFET is shown for reference.

【0030】すなわちこの埋め込みチャネル型MOSF
ETは、同図6に示されるように、先の図5に例示した
MOSFETの構造に対し、そのチャネル領域3直下で
且つソース・ドレイン領域2側部に、同チャネル領域3
を選択的に覆う態様で、n型の高濃度不純物層7を更に
具える構造となっている。
That is, this buried channel type MOSF
As shown in FIG. 6, the ET is different from the MOSFET structure shown in FIG. 5 in that the channel region 3 is located immediately below the channel region 3 and on the side of the source / drain region 2.
Is selectively covered, and the structure further includes an n-type high-concentration impurity layer 7.

【0031】こうしたデバイス構造によれば、p−型チ
ャネル領域3のn型シリコン(Si)ウェル1に対する
接合深さを深くしたとしても、ソース・ドレイン領域2
の下部近傍におけるn型不純物濃度の減少は好適に抑制
される。すなわち、上記高濃度不純物層7の設計が適切
に行われさえすれば、上述したパンチスルーといった現
象の発生は良好に回避される。
According to such a device structure, even if the junction depth of the p − type channel region 3 to the n type silicon (Si) well 1 is increased, the source / drain region 2
The decrease in the concentration of the n-type impurity in the vicinity of the lower portion is suitably suppressed. That is, as long as the high-concentration impurity layer 7 is appropriately designed, the above-described phenomenon such as punch-through can be favorably avoided.

【0032】しかし、同デバイス構造にあっても、上述
した移動度劣化を更に少なくし且つ内部ノイズを更に小
さくすべく、上記p−型チャネル領域3の接合深さを深
くすれば、同チャネル領域3の表面濃度の低下は免れな
い。すなわち、こうして埋め込みチャネル型MOSFE
Tとしての更なる高性能化を図ろうとすれば、上述同
様、同MOSFET自身のしきい値Vthのばらつきを招
き、ひいては製品としての歩留まり低下を招くようにな
る。
However, even in the device structure, if the junction depth of the p-type channel region 3 is increased in order to further reduce the above-described mobility degradation and further reduce the internal noise, the same channel region can be obtained. The surface concentration of No. 3 is inevitable. That is, the buried channel type MOSFE
In order to further improve the performance as T, as described above, the threshold value Vth of the MOSFET itself varies, and as a result, the yield as a product decreases.

【0033】以上では便宜上、pチャネルMOSFET
を例にとって説明したが、他に、nチャネルMOSFE
Tであっても、或いはMOS(金属−酸化膜−半導体)
構造に限らず、いわゆるMIS(金属−絶縁体−半導
体)構造を採る絶縁ゲート型の電界効果トランジスタに
あっては、それが埋め込みチャネル型として構成される
以上、こうした実情も概ね共通したものとなっている。
In the above description, for convenience, a p-channel MOSFET
Has been described as an example.
T or MOS (metal-oxide-semiconductor)
Not only the structure but also the insulated gate field-effect transistor adopting a so-called MIS (metal-insulator-semiconductor) structure, since it is configured as a buried channel type, such a situation is generally common. ing.

【0034】この発明は、上記実情に鑑みてなされたも
のであり、チャネル領域の接合深さを深くしても、パン
チスルーの発生やしきい値のばらつきを好適に抑制し
て、埋め込みチャネル型としての性能を更に高めること
のできる絶縁ゲート型電界効果トランジスタを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and even if the junction depth of the channel region is increased, the occurrence of punch-through and the variation in the threshold voltage can be suitably suppressed, and the buried channel type It is an object of the present invention to provide an insulated gate type field effect transistor capable of further improving the performance as a device.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、請求項1記載の発明では、前記デバイス構造を有
する埋め込みチャネル型の絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタにおいて、そのチャネル領域を、半導体基板の厚
さ方向に積層された少なくとも2層の積層構造とし、該
チャネル領域直下のソース・ドレイン領域側部には、同
チャネル領域を選択的に覆う前記半導体基板と同一導電
型からなる高濃度不純物層を具える構造とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a buried channel type insulated gate field effect transistor having the above-mentioned device structure, the channel region is formed by the thickness of a semiconductor substrate. A high-concentration impurity layer of the same conductivity type as the semiconductor substrate that selectively covers the channel region is provided on the side of the source / drain region immediately below the channel region. It has a structure to be equipped.

【0036】また、前記チャネル領域は、前記ゲート絶
縁膜との界面を形成する表面不純物濃度がトータル不純
物濃度で前記半導体基板の不純物濃度以上となるよう、
その不純物濃度が設定されるようにする。
Further, the channel region is formed such that a surface impurity concentration forming an interface with the gate insulating film is equal to or higher than an impurity concentration of the semiconductor substrate in total impurity concentration.
The impurity concentration is set.

【0037】また、請求項記載の発明では、この請求
記載の発明の条件下において、前記チャネル領域
が、ゲート絶縁膜との界面側に配設される第1の領域
と、この第1の領域よりも深い位置に配設されて同第1
の領域よりも不純物濃度の高い第2の領域とを有する構
成とする。
According to the second aspect of the present invention, under the conditions of the first aspect of the present invention, the channel region is formed between the first region provided on the interface side with the gate insulating film and the first region. 1 is disposed at a position deeper than the
And a second region having a higher impurity concentration than the region.

【0038】そして、請求項記載の発明では、これら
の各デバイス構造において、前記高濃度不純物層を、そ
の前記半導体基板との接合深さが前記チャネル領域の同
半導体基板との接合深さよりも深くなる位置に配設する
ようにする。
According to the third aspect of the present invention, in each of these device structures, the junction depth between the high-concentration impurity layer and the semiconductor substrate is larger than the junction depth between the channel region and the same semiconductor substrate. It should be placed in a deeper position.

【0039】[0039]

【作用】請求項1記載の発明のデバイス構造にあって、
上記少なくとも2層の積層構造として形成されるチャネ
ル領域の表面側、すなわちゲート絶縁膜との界面側に配
される層は、同チャネル領域としての表面濃度の低下を
防止すべく作用する。
In the device structure according to the first aspect of the present invention,
The layer disposed on the surface side of the channel region formed as a laminated structure of at least two layers, that is, the interface side with the gate insulating film acts to prevent a decrease in surface concentration as the channel region.

【0040】また、該チャネル領域のより半導体基板内
部方向に配設される層は、同チャネル領域の半導体基板
に対する接合深さを深くするよう作用する。したがっ
て、チャネル領域の接合深さを深くすると同チャネル領
域の表面濃度が低下するといった、前述した相反する現
象は、こうした少なくとも2層の積層構造として形成さ
れるチャネル領域構造により良好に解消されるようにな
る。
Further, the layer disposed closer to the inside of the semiconductor substrate in the channel region acts to increase the junction depth of the channel region to the semiconductor substrate. Therefore, the above-described contradictory phenomena, such as a decrease in the surface concentration of the channel region when the junction depth of the channel region is increased, are favorably eliminated by such a channel region structure formed as a laminated structure of at least two layers. become.

【0041】また一方、上記チャネル領域のより半導体
基板内部方向に配設される層を通じてその半導体基板に
対する接合深さが深く設定されても、上記高濃度不純物
層の存在により、ソース・ドレイン領域下部付近での基
板不純物濃度の低下は好適に抑制される。このため、前
述したパンチスルーなどの発生も良好に回避されるよう
になる。
On the other hand, even if the junction depth with respect to the semiconductor substrate is set to be deeper through the layer provided in the semiconductor substrate in the direction closer to the inside of the semiconductor substrate, the presence of the high-concentration impurity layer lowers the source / drain region. A decrease in the substrate impurity concentration in the vicinity is suitably suppressed. For this reason, the occurrence of the above-described punch-through can be avoided well.

【0042】このように、請求項1記載の発明のデバイ
ス構造によれば、チャネル領域表面の濃度低下やパンチ
スルーなどの発生を招くことなく、チャネル領域の半導
体基板に対する接合深さを深くすることができるように
なる。そしてこのため、前述したドレイン電流の経路も
ゲート酸化膜との界面から遠ざかるようになり、結果と
して、移動度の劣化が更に抑制され且つ、内部ノイズも
更に小さくなる。すなわち、同埋め込みチャネル型の絶
縁ゲート型電界効果トランジスタとして、その安定性が
十分確保された上で、更なる高性能化が図られるように
なる。
As described above, according to the device structure of the first aspect of the present invention, the junction depth of the channel region with the semiconductor substrate can be increased without lowering the concentration on the surface of the channel region or causing punch-through. Will be able to As a result, the path of the drain current described above also moves away from the interface with the gate oxide film, and as a result, the deterioration of the mobility is further suppressed and the internal noise is further reduced. That is, as the buried channel type insulated gate field effect transistor, its stability is sufficiently ensured and further higher performance can be achieved.

【0043】なお、上記少なくとも2層からなるチャネ
ル領域の積層構造は、例えば、注入エネルギの異なる2
回以上のイオン注入によって実現することができる。ま
た、こうした請求項1記載の発明のデバイス構造にあっ
・前記チャネル領域は、前記ゲート絶縁膜との界面を形
成する表面不純物濃度がトータル不純物濃度で前記半導
体基板の不純物濃度以上となるようその不純物濃度が設
定される。ものとすれば、半導体基板の大きくばらつい
た表面濃度の影響を受けない程度に上記チャネル領域の
表面濃度を十分高く維持することができるようになる。
The laminated structure of the channel region composed of at least two layers has, for example, two layers having different implantation energies.
It can be realized by ion implantation more than once. Further, in the device structure of the present invention of such claim 1, - wherein the channel region, so that the surface impurity concentration to form an interface between the gate insulating film is equal to or higher than the impurity concentration of said semiconductor substrate at a total impurity concentration The impurity concentration is set. If this is the case, the surface concentration of the channel region can be maintained sufficiently high so as not to be affected by the greatly varied surface concentration of the semiconductor substrate.

【0044】したがって、同電界効果トランジスタのし
きい値Vthにばらつきを生じることはなくなり、歩留ま
りの低下を招くこともなくなる。また、この請求項
載の発明のデバイス構造にあって、上記請求項記載の
発明によるように、 ・前記チャネル領域が、ゲート絶縁膜との界面側に配設
される第1の領域と、この第1の領域よりも深い位置に
配設されて同第1の領域よりも不純物濃度の高い第2の
領域とを有する。ものとすれば、上記しきい値Vthのば
らつきを好適に回避した上で、より効率的に上記チャネ
ル領域の半導体基板に対する接合深さを深くすることが
できるようになる。すなわち、同チャネル領域中の前述
した正孔濃度の高い領域は、半導体基板のより内部に広
がるようになり、上記ドレイン電流の経路も、より効果
的にゲート酸化膜との界面から遠ざかるようになる。
Therefore, the threshold value Vth of the field effect transistor does not vary, and the yield does not decrease. Further, in the device structure according to the first aspect of the present invention, as in the second aspect of the present invention, it is preferable that: the channel region includes a first region provided on an interface side with a gate insulating film; And a second region which is disposed at a position deeper than the first region and has a higher impurity concentration than the first region. If this is the case, it is possible to more efficiently increase the junction depth of the channel region with the semiconductor substrate while suitably avoiding the variation in the threshold value Vth. That is, the above-described region having a high hole concentration in the channel region spreads more inside the semiconductor substrate, and the path of the drain current also more effectively moves away from the interface with the gate oxide film. .

【0045】また、これらの各デバイス構造において、
上記請求項記載の発明によるように、 ・前記高濃度不純物層を、その前記半導体基板との接合
深さが前記チャネル領域の同半導体基板との接合深さよ
りも深くなる位置に配設する。ものとすれば、上述した
ソース・ドレイン領域下部付近での半導体基板の不純物
濃度の低下は、同高濃度不純物層を通じて確実に抑制さ
れるようになる。すなわち、前述したパンチスルーなど
の発生も、更に確実に防止されるようになる。
In each of these device structures,
According to the third aspect of the present invention, the high-concentration impurity layer is disposed at a position where the junction depth with the semiconductor substrate is deeper than the junction depth with the semiconductor substrate in the channel region. In this case, the decrease in the impurity concentration of the semiconductor substrate in the vicinity of the lower portion of the source / drain regions described above is reliably suppressed through the high concentration impurity layer. That is, the occurrence of the punch-through described above is more reliably prevented.

【0046】[0046]

【実施例】図1に、この発明にかかる絶縁ゲート型電界
効果トランジスタの一実施例についてそのデバイス構造
を示す。
FIG. 1 shows a device structure of an embodiment of an insulated gate field effect transistor according to the present invention.

【0047】この実施例の絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタは、図5に示した埋め込みチャネル型pチャネル
MOSFETにおいてその移動度の劣化を更に抑制し、
且つ内部ノイズを更に小さくすべくチャネル領域の接合
深さを深くしても、前述したパンチスルーの発生やしき
い値のばらつきを好適に抑制することのできる装置とし
て構成されている。
The insulated gate field effect transistor of this embodiment further suppresses the deterioration of the mobility in the buried channel type p channel MOSFET shown in FIG.
In addition, even if the junction depth of the channel region is increased in order to further reduce the internal noise, the device is configured to be able to appropriately suppress the occurrence of the punch-through and the variation in the threshold value described above.

【0048】すなわち、この実施例の埋め込みチャネル
型MOSFETにおいても、基本的には、n型シリコン
(Si)ウェル1上に、p+型ソース・ドレイン領域2
及びp−型チャネル領域3(31、32)を有し、ウェ
ル1表面のゲート酸化膜4を介してn+型ゲート電極5
が配設される構造となっている。
That is, in the buried channel type MOSFET of this embodiment, basically, the p + type source / drain region 2 is formed on the n type silicon (Si) well 1.
And an n + -type gate electrode 5 via a gate oxide film 4 on the surface of the well 1.
Is arranged.

【0049】そして、同実施例のMOSFETでは特
に、上記チャネル領域が、ゲート酸化膜4との界面側に
配設される第1チャネル領域31と、該第1チャネル領
域31の下部(より深い位置)に配設される第2チャネ
ル領域32との2層構造を有して形成されている。
In the MOSFET of this embodiment, in particular, the channel region includes a first channel region 31 provided on the interface side with the gate oxide film 4 and a lower portion (at a deeper position) of the first channel region 31. ) Has a two-layer structure with the second channel region 32 disposed in the first region.

【0050】こうした2層構造を有するチャネル領域に
おいて、第1チャネル領域31は、ゲート酸化膜4との
界面を形成する表面の不純物濃度が、トータル不純物濃
度でn型シリコン(Si)ウェル1の不純物濃度以上と
なるよう、その不純物濃度が設定されている。チャネル
領域の不純物濃度に関するこうした設定によって上記ウ
ェル1の大きくばらついた表面濃度の影響を受け難くな
り、ひいては同MOSFETのしきい値Vthが安定した
値をとるようになることは前述した。
In the channel region having such a two-layer structure, the first channel region 31 has an impurity concentration on the surface forming the interface with the gate oxide film 4 in the n-type silicon (Si) well 1 with a total impurity concentration. The impurity concentration is set so as to be equal to or higher than the concentration. As described above, the setting of the impurity concentration in the channel region makes it less likely to be affected by the surface concentration of the well 1 which varies greatly, and the threshold value Vth of the MOSFET takes a stable value.

【0051】また同チャネル領域において、他方の第2
チャネル領域32は、チャネル領域としての上記ウェル
1に対する接合深さを深くするよう設けられた領域であ
り、同実施例のMOSFETにおいては、上記第1チャ
ネル領域31の不純物濃度よりも更に高い不純物濃度を
有する層として形成されている。
In the same channel region, the other second
The channel region 32 is a region provided to increase the junction depth with the well 1 as a channel region. In the MOSFET of the embodiment, the impurity concentration is higher than the impurity concentration of the first channel region 31. Is formed as a layer having

【0052】したがって、チャネル領域の接合深さを深
くすると同チャネル領域の表面濃度が低下するといっ
た、前述した相反する現象は、こうした第1及び第2チ
ャネル領域31及び32の2層構造からなるチャネル領
域構造によって良好に解消されるようになる。
Therefore, when the junction depth of the channel region is increased, the surface concentration of the channel region decreases, and the above-mentioned contradictory phenomena are caused by the channel having the two-layer structure of the first and second channel regions 31 and 32. It can be solved well by the region structure.

【0053】しかも、第2チャネル領域32を第1チャ
ネル領域31よりも高い不純物濃度を有する層として形
成したことにより、ドレイン電流の経路を、ゲート酸化
膜4との界面からより効果的に遠ざけることができるよ
うにもなる。
Moreover, since the second channel region 32 is formed as a layer having a higher impurity concentration than the first channel region 31, the path of the drain current can be more effectively separated from the interface with the gate oxide film 4. You can do it.

【0054】また、同図1に示されるように、この実施
例のMOSFETでは更に、上記チャネル領域31及び
32直下のソース・ドレイン領域2側部に、同チャネル
領域31及び32を選択的に覆うn型の高濃度不純物層
7を設けている。
As shown in FIG. 1, the MOSFET of this embodiment further selectively covers the channel regions 31 and 32 on the side of the source / drain region 2 immediately below the channel regions 31 and 32. An n-type high concentration impurity layer 7 is provided.

【0055】このため、上記第2チャネル領域32を通
じてチャネル領域としての接合深さが深く設定されて
も、この高濃度不純物層7の存在によって、ソース・ド
レイン領域2下部付近でのウェル1のn型不純物濃度の
低下は好適に抑制されるようになる。したがって、前述
したパンチスルーなどの発生も良好に回避される。
Therefore, even if the junction depth as a channel region is set deep through the second channel region 32, the presence of the high concentration impurity layer 7 causes n of the well 1 near the lower portion of the source / drain region 2. The decrease in the concentration of the type impurity is suitably suppressed. Therefore, the occurrence of the above-described punch-through and the like can be satisfactorily avoided.

【0056】なお、同実施例のMOSFETにおいて、
膜6は、上記ゲート電極5の側面を覆う側壁酸化膜6で
ある。図2は、こうした実施例の埋め込みチャネル型p
チャネルMOSFETの製造プロセスについてその一例
を示したものであり、次に、同図2を併せ参照して、同
実施例のMOSFETの製造方法を説明する。
Incidentally, in the MOSFET of the embodiment,
The film 6 is a sidewall oxide film 6 that covers the side surface of the gate electrode 5. FIG. 2 shows the buried channel type p of such an embodiment.
An example of a manufacturing process of a channel MOSFET is shown. Next, a manufacturing method of the MOSFET of the embodiment will be described with reference to FIG.

【0057】図1に示したこの実施例の埋め込みチャネ
ル型pチャネルMOSFETは、以下に列記する工程を
通じて作製することができる。 (1)まず、周知の通常の工程に従って、不純物濃度
1.0×10^16/cm^3 (「^」はべき乗を表す)
のn型シリコン(Si)ウェル1を形成した後、その上
に膜厚20nmの酸化膜を形成する。 (2)次に、この20nmの酸化膜を通して、上記第1
チャネル領域31形成用のホウ素(B)を、注入エネル
ギ30KeV、注入量0.5×10^12/cm^2
(「^」はべき乗を表す)にてイオン注入する。 (3)引き続き、同20nmの酸化膜を通して、上記第
2チャネル領域32形成用のホウ素(B)を、注入エネ
ルギ80KeV、注入量0.9×10^12/cm^2
(「^」はべき乗を表す)にてイオン注入する。 (4)その後、上記20nmの酸化膜を剥離して、その
跡に膜厚10nmのゲート酸化膜4を形成する。これら
(1)〜(4)の工程を経た同装置の断面構造は図2
(a)に示される態様となる。 (5)次に、図2(b)に示されるように、n+型ポリ
シリコンを形成した後、上記ゲート酸化膜4も含めてパ
ターンニングして、ゲート電極5を形成する。 (6)更にその後、自己整合的に、リン(P)を、注入
エネルギ180KeV、注入量1.0×10^12/cm
^2 (「^」はべき乗を表す)にてイオン注入して、上
記p−型の第1及び第2チャネル領域31及び32直下
に、n型高濃度不純物層7を形成する。 (7)次に、化学蒸着法、いわゆるCVD法を用いて二
酸化シリコン(SiO2)を堆積した後、これをエッチ
ング除去して、図2(c)に示される態様で、上記側壁
酸化膜6を形成する。 (8)そしてその後、これも自己整合的に、二フッ化ホ
ウ素(BF2 )を、注入エネルギ40KeV、注入量
3.0×10^15/cm^2 (「^」はべき乗を表す)
にてイオン注入して、p+型のソース・ドレイン領域2
を形成する。
The buried channel type p-channel MOSFET of this embodiment shown in FIG. 1 can be manufactured through the steps listed below. (1) First, according to a well-known ordinary process, the impurity concentration is 1.0 × 10 16 / cm 3 (“^” represents a power).
After forming the n-type silicon (Si) well 1, a 20-nm-thick oxide film is formed thereon. (2) Next, through the 20 nm oxide film,
Boron (B) for forming the channel region 31 is implanted with an implantation energy of 30 KeV and an implantation amount of 0.5 × 10 12 / cm 2.
(“^” represents a power). (3) Subsequently, the boron (B) for forming the second channel region 32 is implanted through an oxide film of the same thickness of 20 nm at an implantation energy of 80 KeV and an implantation amount of 0.9 × 10 12 / cm 2.
(“^” represents a power). (4) After that, the 20 nm oxide film is peeled off, and a 10 nm thick gate oxide film 4 is formed in its place. The cross-sectional structure of the device after these steps (1) to (4) is shown in FIG.
The embodiment shown in FIG. (5) Next, as shown in FIG. 2B, after forming n + type polysilicon, patterning is performed including the gate oxide film 4 to form a gate electrode 5. (6) Then, phosphorus (P) is implanted in a self-aligning manner with an implantation energy of 180 KeV and an implantation amount of 1.0 × 10 ^ 12 / cm.
Ion implantation is performed at ^ 2 (“^” represents a power) to form an n-type high-concentration impurity layer 7 immediately below the p − -type first and second channel regions 31 and 32. (7) Next, after depositing silicon dioxide (SiO2) using a chemical vapor deposition method, so-called CVD method, the silicon dioxide (SiO2) is removed by etching, and the side wall oxide film 6 is removed in the manner shown in FIG. Form. (8) Then, also in a self-aligned manner, boron difluoride (BF2) was implanted at an implantation energy of 40 KeV and an implantation amount of 3.0 × 10 @ 15 / cm @ 2 ("" represents a power).
Ion implantation at the p + -type source / drain region 2
To form

【0058】以上の工程を経て、図1に示される構造を
有する埋め込みチャネル型pチャネルMOSFETが得
られるようになる。なお、便宜上図示は割愛したが、そ
の後は、周知の通常のMOSFET製造プロセスを通じ
て、同埋め込みチャネル型のpチャネルMOSFET装
置が完成される。
Through the above steps, a buried channel p-channel MOSFET having the structure shown in FIG. 1 can be obtained. Although not shown for convenience, the buried channel type p-channel MOSFET device is completed through a well-known ordinary MOSFET manufacturing process thereafter.

【0059】図3に、こうして作製された実施例のMO
SFETの、ゲート酸化膜4/n型シリコン(Si)ウ
ェル1界面から同ウェル1の深さ方向への距離に対する
トータル不純物濃度値の絶対値推移について、そのシミ
ュレーション結果を示す。
FIG. 3 shows the MO of the embodiment thus manufactured.
A simulation result is shown for the transition of the absolute value of the total impurity concentration value with respect to the distance from the interface of the gate oxide film 4 / n-type silicon (Si) well 1 to the depth direction of the well 1 in the SFET.

【0060】このトータル不純物濃度値の絶対値が、n
型不純物濃度をND 、またp型不純物濃度をNA とする
とき、 |ND −NA | として表されることは前述した通りである。
The absolute value of the total impurity concentration value is n
As described above, when the type impurity concentration is ND and the p-type impurity concentration is NA, it is expressed as | ND -NA |.

【0061】先の図7に示したシミュレーション結果と
対比して明らかなように、この図3によれば、 ・前記(イ)の如く、ホウ素(B)を注入エネルギ30
KeVにてイオン注入した場合に比べて、そのp−型チ
ャネル領域(31、32)のウェル1に対する接合深さ
は深くなっている。 ・前記(ロ)の如く、ホウ素(B)を注入エネルギ80
KeVにてイオン注入した場合に比べて、同p−型チャ
ネル領域(31、32)の表面不純物濃度は高い濃度に
維持されている。すなわち、n型シリコン(Si)ウェ
ル1の不純物濃度(ND =1.0×10^16/cm^3
)と同等、若しくはそれ以上となっている。ことが判
る。
As is apparent from comparison with the simulation result shown in FIG. 7, FIG. 3 shows that: (1) boron (B) is implanted at an energy of 30;
The junction depth of the p-type channel regions (31, 32) with the well 1 is deeper than in the case where ions are implanted with KeV. As described in (b) above, boron (B) is implanted at an energy of 80.
The surface impurity concentration of the p-type channel regions (31, 32) is maintained at a higher concentration than in the case of ion implantation at KeV. That is, the impurity concentration of the n-type silicon (Si) well 1 (ND = 1.0 × 10 ^ 16 / cm ^ 3)
) Or higher. You can see that.

【0062】また、図4は、同製作された実施例のMO
SFETの、ゲート酸化膜4/n型シリコン(Si)ウ
ェル1界面から同ウェル1の深さ方向への距離に対する
正孔濃度の推移について、そのシミュレーション結果を
示したものである。
FIG. 4 shows an MO of the same embodiment.
FIG. 5 shows a simulation result of a change in hole concentration with respect to a distance from an interface between a gate oxide film 4 and an n-type silicon (Si) well 1 to a depth direction of the SFET in the SFET.

【0063】ここでも、上記ゲート電極5への印加電圧
Vgは、−2.0Vとしている。先の図8に示したシミ
ュレーション結果と対比して明らかなように、この図4
によれば、 ・前記(イ)の如く、ホウ素(B)を注入エネルギ30
KeVにてイオン注入した場合に比べて、そのp−型チ
ャネル領域(31、32)の正孔濃度は、よりn型シリ
コン(Si)ウェル1の深さ方向に広がっている。こと
が判る。このことが、ゲート酸化膜4/シリコン(S
i)ウェル1界面からより遠ざかるかたちでドレイン電
流が流れ、ひいては同界面近傍に存在する格子欠陥の影
響を受け難くなることを意味することも前述した。
Here, the voltage Vg applied to the gate electrode 5 is -2.0 V. As apparent from comparison with the simulation result shown in FIG.
According to the above, as described in (a), boron (B) is implanted at an energy of 30
The hole concentration of the p-type channel regions (31, 32) is more widened in the depth direction of the n-type silicon (Si) well 1 than in the case of ion implantation with KeV. You can see that. This means that the gate oxide film 4 / silicon (S
i) As described above, it means that the drain current flows more distant from the well 1 interface, and thus, it is less susceptible to lattice defects existing near the interface.

【0064】このように、該実施例の埋め込みチャネル
型MOSFETによれば、チャネル領域表面の濃度低下
やパンチスルーなどの発生を招くことなく、チャネル領
域の半導体基板(n型シリコン(Si)ウェル1)に対
する接合深さを深くすることができるようになる。
As described above, according to the buried channel type MOSFET of this embodiment, the semiconductor substrate (the n-type silicon (Si) well 1 ) Can be made deeper.

【0065】そしてこのため、ドレイン電流の経路もゲ
ート酸化膜4との界面から遠ざかるようになり、結果と
して、移動度の劣化が更に抑制され且つ、内部ノイズも
更に小さくなる。すなわち、同埋め込みチャネル型のM
OSFETとして、その安定性が十分確保された上で、
更なる高性能化が図られるようになる。
As a result, the path of the drain current also moves away from the interface with the gate oxide film 4, and as a result, the deterioration of the mobility is further suppressed and the internal noise is further reduced. That is, the embedded channel type M
As the stability of the OSFET,
Further higher performance can be achieved.

【0066】なお、同実施例のMOSFETでは、チャ
ネル領域を第1チャネル領域31と第2チャネル領域3
2との2層構造としたが、第1チャネル領域31を通じ
てその表面の不純物濃度が適正に維持される限り、更な
る多層構造とすることも勿論可能である。こうした構造
によれば、チャネル領域の接合深さの更なる増大を図る
ことができるようになる。
In the MOSFET of this embodiment, the channel regions are divided into the first channel region 31 and the second channel region 3.
However, as long as the impurity concentration on the surface is properly maintained through the first channel region 31, a further multi-layer structure is also possible. According to such a structure, the junction depth of the channel region can be further increased.

【0067】また、同実施例のMOSFETでは、第2
チャネル領域32が第1チャネル領域31よりも更に高
い不純物濃度を有する層として形成されるとした。しか
し、該チャネル領域も含め、その周囲の不純物濃度条件
によっては、必ずしもこれら各層の不純物濃度が異なっ
たり、或いは深い層ほど高い不純物濃度が必要になるわ
けでもない。何れにせよ、2層以上からなるチャネル領
域構造であれば、上記に準じた効果は期待できる。
In the MOSFET of the embodiment, the second
It is assumed that the channel region 32 is formed as a layer having a higher impurity concentration than the first channel region 31. However, depending on the impurity concentration conditions surrounding the region including the channel region, it is not always necessary that the impurity concentration of each of these layers is different or that the deeper the layer, the higher the impurity concentration. In any case, if the channel region structure has two or more layers, the same effect as above can be expected.

【0068】[0068]

【0069】また、上述した同実施例のMOSFETの
製造方法も一例にすぎない。例えば上記構造を有するチ
ャネル領域の形成も、イオン注入に限らず、熱拡散等の
方法によってこれを形成することもできる。
The method of manufacturing the MOSFET of the above-described embodiment is merely an example. For example, the formation of the channel region having the above structure is not limited to the ion implantation, and the channel region may be formed by a method such as thermal diffusion.

【0070】また、図1に示される同実施例のMOSF
ETのように、上記高濃度不純物層7は、その半導体基
板(ウェル1)との接合深さが上記チャネル領域の同半
導体基板(ウェル1)との接合深さよりも深くなる位置
に配設されることが望ましい。しかし、この高濃度不純
物層7の存在そのものがソース・ドレイン領域2下部付
近のn型不純物濃度の低下を抑制するため、同条件が必
ずしも満たされなくとも、上記に準じた効果は期待でき
る。
The MOSF of the embodiment shown in FIG.
Like the ET, the high-concentration impurity layer 7 is provided at a position where the junction depth with the semiconductor substrate (well 1) is deeper than the junction depth with the semiconductor substrate (well 1) in the channel region. Is desirable. However, the presence of the high-concentration impurity layer 7 itself suppresses a decrease in the concentration of the n-type impurity near the lower portion of the source / drain region 2, so that the same effect can be expected even if the condition is not always satisfied.

【0071】また、同実施例では便宜上、埋め込みチャ
ネル型pチャネルMOSFETのデバイス構造について
言及したが、この発明にかかる絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタがこのようなpチャネルMOSFETに限定
されるものでないことは勿論である。他に、埋め込みチ
ャネル型nチャネルMOSFETについても、或いはM
OS(金属−酸化膜−半導体)構造に限らず、いわゆる
MIS(金属−絶縁体−半導体)構造を採る絶縁ゲート
型の電界効果トランジスタにあっても、それが埋め込み
チャネル型として構成される以上、上記に準じたかたち
でこの発明にかかる構成を適用することができ、その更
なる高性能化を図ることができる。
In this embodiment, the device structure of the buried channel type p-channel MOSFET has been described for convenience. However, it is to be understood that the insulated gate field effect transistor according to the present invention is not limited to such a p-channel MOSFET. Of course. In addition, a buried channel type n-channel MOSFET or M
Not only an OS (metal-oxide-semiconductor) structure but also an insulated gate field-effect transistor adopting a so-called MIS (metal-insulator-semiconductor) structure, since it is configured as a buried channel type, The configuration according to the present invention can be applied in a manner similar to the above, and further higher performance can be achieved.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、チャネル領域表面の濃度低下やパンチスルーなどの
発生を招くことなく、同チャネル領域の半導体基板に対
する接合深さを深くすることができるようになる。
As described above, according to the present invention, the junction depth of the channel region with the semiconductor substrate can be increased without causing a decrease in the concentration on the surface of the channel region or occurrence of punch-through. Become like

【0073】すなわち、埋め込みチャネル型の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタとして、その安定性が十分に
確保された上で、 ・移動度の劣化が更に抑制される。 ・内部ノイズも更に小さくなる。 など、更なる高性能化が図られるようになる。
That is, as a buried channel type insulated gate field effect transistor, its stability is sufficiently ensured, and the deterioration of mobility is further suppressed.・ Internal noise is further reduced. For example, higher performance can be achieved.

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

【図1】この発明にかかる絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタの一実施例について、そのデバイス構造を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a device structure of an embodiment of an insulated gate field effect transistor according to the present invention.

【図2】同実施例の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
の製造プロセスを示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the insulated gate field effect transistor of the same embodiment.

【図3】同実施例の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
の、ゲート酸化膜/ウェル界面からウェルの深さ方向へ
の距離に対するトータル不純物濃度値の絶対値推移につ
いて、そのシミュレーション結果を示したグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing a simulation result of an absolute value change of a total impurity concentration value with respect to a distance from a gate oxide film / well interface to a well depth direction in the insulated gate field effect transistor of the example. is there.

【図4】同実施例の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
の、ゲート酸化膜/ウェル界面からウェルの深さ方向へ
の距離に対する正孔濃度の推移について、そのシミュレ
ーション結果を示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a simulation result of a change in hole concentration with respect to a distance from a gate oxide film / well interface to a well depth direction in the insulated gate field effect transistor of the same example.

【図5】埋め込みチャネル型pチャネルMOSFETの
基本的なデバイス構造を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a basic device structure of a buried channel type p-channel MOSFET.

【図6】図5に示されるMOSFETをサブミクロン域
まで微細化すべく改良した従来の埋め込みチャネル型p
チャネルMOSFETのデバイス構造を示す断面図であ
る。
FIG. 6 shows a conventional buried channel type p-type MOSFET which is improved to miniaturize the MOSFET shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a device structure of a channel MOSFET.

【図7】上記埋め込みチャネル型MOSFETにおい
て、ホウ素のイオン注入エネルギを変えて形成した2種
類のp−型チャネル領域の、ゲート酸化膜/ウェル界面
からウェルの深さ方向への距離に対するトータル不純物
濃度値の絶対値推移について、そのシミュレーション結
果を示したグラフである。
FIG. 7 shows the total impurity concentration of two types of p − -type channel regions formed by changing the ion implantation energy of boron in the above-mentioned buried channel type MOSFET with respect to the distance from the gate oxide film / well interface to the well depth direction. 9 is a graph showing a simulation result of a change in an absolute value of a value.

【図8】上記2種類のp−型チャネル領域の、ゲート酸
化膜/ウェル界面からウェルの深さ方向への距離に対す
る正孔濃度の推移について、そのシミュレーション結果
を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a simulation result of a change in hole concentration with respect to a distance in a depth direction of a well from a gate oxide film / well interface in the two types of p − -type channel regions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n型シリコン(Si)ウェル、2…p+型ソース・
ドレイン領域、3、31、32…p−型チャネル領域、
4…ゲート酸化膜、5…n+型ゲート電極、6…側壁酸
化膜、7…n型高濃度不純物層。
1 ... n-type silicon (Si) well, 2 ... p + type source
Drain region, 3, 31, 32... P-type channel region,
4 gate oxide film, 5 n + type gate electrode, 6 sidewall oxide film, 7 n-type high concentration impurity layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−196170(JP,A) 特開 昭61−160975(JP,A) 特開 昭63−95672(JP,A) 特開 昭55−16480(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-196170 (JP, A) JP-A-61-160975 (JP, A) JP-A-63-95672 (JP, A) JP-A-55-195672 16480 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一方導電型の半導体基板表面に形成され
たゲート絶縁膜を介して配設されたゲート電極と、前記
半導体基板上に同基板と反対導電型にて選択的に形成さ
れたソース・ドレイン領域と、これらソース・ドレイン
領域の間にこれらソース・ドレイン領域と同一導電型に
て形成されたチャネル領域とを有する埋め込みチャネル
型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいて、 前記チャネル領域は、前記半導体基板の厚さ方向に積層
された少なくとも2層の積層構造を有し、 該チャネル領域直下の前記ソース・ドレイン領域側部に
は、同チャネル領域を選択的に覆う前記半導体基板と同
一導電型からなる高濃度不純物層を具え、 前記チャネル領域は、前記ゲート絶縁膜との界面を形成
する表面不純物濃度が、トータル不純物濃度で前記半導
体基板の不純物濃度以上となるよう、その不純物濃度が
設定されることを特徴とする絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタ。
1. A gate electrode provided on a surface of a semiconductor substrate of a conductivity type via a gate insulating film, and a source selectively formed on the semiconductor substrate by a conductivity type opposite to the substrate. A buried channel type insulated gate field effect transistor having a drain region and a channel region formed between the source / drain regions and having the same conductivity type as the source / drain regions, wherein the channel region is The semiconductor substrate has a laminated structure of at least two layers laminated in the thickness direction of the semiconductor substrate, and has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate which selectively covers the channel region on the side of the source / drain region immediately below the channel region. Wherein the channel region has a surface impurity concentration forming an interface with the gate insulating film, which is higher than a total impurity concentration. An insulated gate field effect transistor, wherein the impurity concentration is set so as to be equal to or higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate.
【請求項2】 前記チャネル領域は、前記ゲート絶縁膜
との界面側に配設される第1の領域と、この第1の領域
よりも深い位置に配設されて同第1の領域よりも不純物
濃度の高い第2の領域とを有して構成される請求項1記
載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel region is provided at a first region provided on an interface side with the gate insulating film, and at a position deeper than the first region. 2. The insulated gate field effect transistor according to claim 1, comprising a second region having a high impurity concentration.
【請求項3】 前記高濃度不純物層は、その前記半導体
基板との接合深さが前記チャネル領域の同半導体基板と
の接合深さよりも深くなる位置に配設される請求項1又
は2に記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
3. The high-concentration impurity layer according to claim 1, wherein a junction depth with the semiconductor substrate is greater than a junction depth of the channel region with the semiconductor substrate. Insulated gate field effect transistor.
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