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JPH04313238A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH04313238A
JPH04313238A JP7773091A JP7773091A JPH04313238A JP H04313238 A JPH04313238 A JP H04313238A JP 7773091 A JP7773091 A JP 7773091A JP 7773091 A JP7773091 A JP 7773091A JP H04313238 A JPH04313238 A JP H04313238A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gates
layer
transistor
conductivity type
gate
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.)
Pending
Application number
JP7773091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Shibusawa
渋沢 勝彦
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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 Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP7773091A priority Critical patent/JPH04313238A/en
Publication of JPH04313238A publication Critical patent/JPH04313238A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the structure of a highly reliable semiconductor device which is used in an analog circuit or other devices. CONSTITUTION:This semiconductor device has two gates (5) which are installed near to each other in the channel direction on the layer (21) of one conductivity type formed in an active region of a semiconductor substrate (1), an impurity region (6) which is formed at enough depth to separate the conductive layer (21) completely in a part of the substrate which is between the gates, a main gate (7) which is so formed as to fill the space between these gates and to stretch over the two gates, and source.drain regions (8) which are formed on both sides of the two gates.

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、半導体素子、特にアナ
ログ回路等に用いられるトランジスタの構造に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, particularly the structure of transistors used in analog circuits and the like.

【0002】0002

【従来の技術】集積回路におけるトランジスタは、微細
加工技術の進歩とともに、より微細化の方向に進んでい
る。トランジスタの微細化に伴い、幾つかの問題が顕在
化しているが、その中でも、MOSトランジスタのホッ
トエレクトロンによるゲート膜の劣化の問題はトランジ
スタの信頼性の上で重要である。
2. Description of the Related Art Transistors in integrated circuits are becoming increasingly finer with advances in microfabrication technology. With the miniaturization of transistors, several problems have become apparent, and among them, the problem of deterioration of the gate film of a MOS transistor due to hot electrons is important in terms of reliability of the transistor.

【0003】ゲート長が、2μm以下の微細なトランジ
スタでは、通常の構造のままでは、信頼性が確保できず
、何らかの対策を施す必要があった。代表的な構造とし
ては、図2に示したような、(a)2重ドレイン(DD
D)や(b)ライトリード−プトドレイン(LDD)が
あった。いずれの構造も、電界の集中するチャネルの接
合部でN層の不純物濃度を低くして、電界を緩和するこ
とにより、ホットエレクトロンの発生を抑えている。
[0003] In a fine transistor with a gate length of 2 μm or less, reliability cannot be ensured with a normal structure, and it is necessary to take some countermeasures. A typical structure is (a) double drain (DD
D) and (b) light lead-putodrain (LDD). In either structure, the impurity concentration of the N layer is lowered at the channel junction where the electric field is concentrated, thereby relaxing the electric field and suppressing the generation of hot electrons.

【0004】DDD構造の場合には通常のトランジスタ
と同様に、ゲートを形成した後、ソースドレインの形成
時に拡散係数の異なる不純物を二重に注入する。NMO
Sトランジスタでは、まずリンを導入し、続いて、ヒ素
を導入するのが一般的である。こうすることにより、拡
散係数の大きなリンはチャネル方向へも拡散し、N− 
層を形成する。
In the case of a DDD structure, as in a normal transistor, after a gate is formed, impurities having different diffusion coefficients are doubly implanted when forming a source/drain. N.M.O.
In S transistors, it is common to first introduce phosphorus and then arsenic. By doing this, phosphorus with a large diffusion coefficient is also diffused in the channel direction, and N-
form a layer.

【0005】一方、LDD構造では、NMOSトランジ
スタを例にとると、ゲート形成後に、まず、リンあるい
はヒ素を比較的ドーズの低いイオン注入を行いN− 層
を形成する。続いて、全面にCVD酸化膜を生成し、こ
れに異方性のエッチングを施す。こうすることにより、
ゲートの側面に、CVD酸化膜が残る。(サイドウォー
ルという)この後、ソースドレインの形成を行うと、サ
イドウォール下には、N+ 層が形成されないので、チ
ャネル部にN− 層が残る。このように、チャネルの接
合部分でN− 層と、P層との接合にすることにより、
電界を緩和できる。
On the other hand, in an LDD structure, taking an NMOS transistor as an example, after the gate is formed, phosphorus or arsenic is first implanted at a relatively low dose to form an N- layer. Subsequently, a CVD oxide film is formed on the entire surface, and anisotropic etching is performed on this. By doing this,
A CVD oxide film remains on the sides of the gate. (referred to as sidewalls) After this, when a source/drain is formed, an N+ layer is not formed under the sidewalls, so an N- layer remains in the channel portion. In this way, by creating a junction between the N- layer and the P layer at the junction of the channel,
It can alleviate the electric field.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術においてはチャネル部の接合濃度を自由に
制御することが困難であり、また所定の不純物の拡散や
注入において、アラインメントに注意する必要があり、
製造工程が複雑になるという欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such conventional techniques, it is difficult to freely control the junction concentration in the channel portion, and it is necessary to pay attention to alignment when diffusing or implanting a predetermined impurity. can be,
The disadvantage is that the manufacturing process is complicated.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、高信頼性を要
求されるトランジスタにおいてトランジスタの形成され
る活性領域(アクティブ領域)全体をチャネル領域より
不純物濃度の低いN− 層あるいはP層とし、その後電
界緩和領域となるゲートを、近接して2つ形成し、その
2本のゲートの隙間を、所望のチャネル濃度にした後、
メインゲートを形成する。その後セルフアラインでソー
スドレインを形成するようにしたものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a transistor requiring high reliability, in which the entire active region in which the transistor is formed is an N- layer or a P layer having a lower impurity concentration than the channel region. After that, two gates that will become electric field relaxation regions are formed close to each other, and the gap between the two gates is adjusted to the desired channel concentration.
Form the main gate. Thereafter, sources and drains are formed by self-alignment.

【0008】[0008]

【作用】活性領域全体をN− 層またはチャネル領域よ
り不純物濃度の低いP− 層とすることによりホットキ
ャリアの発生が抑えられ、そしてチャネル領域の不純物
濃度の抑制が容易となる。
[Operation] By forming the entire active region as an N- layer or a P- layer having a lower impurity concentration than the channel region, generation of hot carriers can be suppressed and the impurity concentration in the channel region can be easily suppressed.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明の第1の実施例の製造方法の
説明図である。本発明はNMOSトランジスタの場合を
例にして説明する。従来どおり、基板をLOCOSを用
いて、フィールド酸化膜3により、活性領域(アクティ
ブ領域)と、フィールド領域に、素子分離した後、高信
頼性トランジスタを形成するアクティブ領域にN− 層
21(図1a)を形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. The present invention will be explained using an NMOS transistor as an example. As before, after the substrate is separated into an active region and a field region by a field oxide film 3 using LOCOS, an N- layer 21 (FIG. 1a) is applied to the active region where a highly reliable transistor is formed. ) to form.

【0010】このN− 層21、の濃度設定は重要であ
る。まず、N− 層21を形成する場合は、この濃度が
従来のDDDトランジスタや、LDDトランジスタのN
− 層に相当する。トランジスタの性能(応答速度)を
より重視する場合は、濃く、信頼性を重視する場合は薄
く設定する。いずれの場合も、トランジスタのチャネル
領域の(後工程で形成される)P層6の濃度と、このN
− 層21の濃度差がホットキャリアの発生量を決定す
る。
The concentration setting of this N- layer 21 is important. First, when forming the N- layer 21, this concentration is higher than that of the conventional DDD transistor or LDD transistor.
− Corresponds to a layer. If you place more emphasis on transistor performance (response speed), set it to a higher value, and if you place more emphasis on reliability, set it to a lower value. In either case, the concentration of the P layer 6 (formed in a later process) in the channel region of the transistor and this N
- The concentration difference in layer 21 determines the amount of hot carriers generated.

【0011】次に、ポリシリコンゲート(以後これをサ
イドゲートと呼ぶ)5をチャネル方向に近接して2つ形
成する。(図1b)ここでこの2つのゲート5のゲート
長が、LDDトランジスタのサイドウォール領域に相当
する。また2つのゲートのゲート間隔が、このトランジ
スタのゲート長に相当する。
Next, two polysilicon gates (hereinafter referred to as side gates) 5 are formed close to each other in the channel direction. (FIG. 1b) Here, the gate lengths of these two gates 5 correspond to the sidewall regions of the LDD transistor. Further, the gate interval between the two gates corresponds to the gate length of this transistor.

【0012】サイドゲート5の形成後、サイドゲートの
間に所望のチャネル濃度になるように不純物を導入する
。(図1c)この際1、チャネルにできたP層6がN−
 層21を確実に分割することが重要である。チャネル
6の濃度を調整した後、この隙間にポリシリコンを再び
うめこみ、これをメインゲート7とする。(図1dに相
当する)この後、セルフアラインでソースドレイン8の
形成を行い(図1e)その後の工程は従来の工程と同様
である。
After forming the side gates 5, impurities are introduced between the side gates to obtain a desired channel concentration. (Fig. 1c) At this time, 1, the P layer 6 formed in the channel is N-
It is important to ensure that layer 21 is divided. After adjusting the concentration of the channel 6, polysilicon is again filled into this gap, and this is used as the main gate 7. After this (corresponding to FIG. 1d), the source/drain 8 is formed by self-alignment (FIG. 1e), and the subsequent steps are similar to the conventional steps.

【0013】なお図1では、サイドゲート5と、メイン
ゲート7は、電気的に絶縁されており、別々電圧を印加
することも可能であるが、基本的には、サイドゲートと
、メインゲートは、同電位で使用することも可能であり
、同電位で使用する場合は、必ずしも、絶縁される必要
はない。
In FIG. 1, the side gate 5 and the main gate 7 are electrically insulated, and it is possible to apply separate voltages, but basically the side gate and the main gate are , it is also possible to use them at the same potential, and when they are used at the same potential, they do not necessarily need to be insulated.

【0014】図3は、本発明の第2の実施例の製造方法
の説明図である。本実施例では、前記第1の実施例にお
いて形成したN− 層21にかえて、P− 層22を形
成するものである。(図3a)このP− 層22の濃度
設定は、前記N− 層21の場合と同様重要であり、チ
ャネル領域のP層6の濃度よりも薄くなるように設定す
る。どこまで薄くするかについては、このP− 層22
と接合を形成するソース,ドレインのN− 層8との濃
度差、つまり信頼性の必要に応じて決められる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a P- layer 22 is formed in place of the N- layer 21 formed in the first embodiment. (FIG. 3a) The concentration setting of the P- layer 22 is important as in the case of the N- layer 21, and is set to be thinner than the concentration of the P layer 6 in the channel region. As for how thin it should be, this P- layer 22
This is determined depending on the concentration difference between the source and drain N- layers 8 forming the junction, that is, the reliability requirements.

【0015】この後の工程は第1の実施例と同様に行な
い、本発明の第2の実施例の構造を形成する。
The subsequent steps are carried out in the same manner as in the first embodiment to form the structure of the second embodiment of the present invention.

【0016】また、説明のためゲート材料として、ポリ
シリコンのみを示しているが、いわゆるポリサイドを使
用することも可能である。
Further, although only polysilicon is shown as the gate material for the sake of explanation, it is also possible to use so-called polycide.

【0017】さらに図4に示したように、本発明は、L
DDあるいはDDD構造との組みあわせも可能である。 こうすることによりさらに対ホットキャリア性に優れた
構造をとることができる。
Furthermore, as shown in FIG.
A combination with DD or DDD structure is also possible. By doing so, a structure with even better resistance to hot carriers can be obtained.

【0018】本発明のようなトランジスタ構造では、従
来のトランジスタと同様な性能を有しかつ高信頼性を実
現できるが、トランジスタのサイズは大きくなってしま
う。このため、メモリー等のセルトランジスタとして本
発明のような構造を使用することは、あまり有利とはい
えないが、アナログ回路で特に信頼性的にきびしい部分
(Vgs=1/2Vds近辺のバイアス条件で使用した
り、Vdsが9Vのように高い場合)がある場合、特定
のトランジスタについて信頼性を向上させるためには有
利である。
Although the transistor structure of the present invention has performance similar to that of conventional transistors and can achieve high reliability, the size of the transistor becomes large. Therefore, it cannot be said that it is very advantageous to use the structure of the present invention as a cell transistor in a memory, etc., but it is suitable for use in analog circuits where reliability is particularly severe (bias conditions near Vgs = 1/2 Vds). It is advantageous to improve reliability for certain transistors when using high-voltage transistors or when Vds is as high as 9V).

【0019】[0019]

【発明の効果】以上、詳細に説明したようにトランジス
タのチャネル部の接合濃度を自由に制御できる構造とし
たので、必要な信頼性に応じたトランジスタを構成でき
る。しかも、トランジスタの実効ゲート長は、従来のト
ランジスタと変らないため、性能等は劣化しない。さら
に全工程がセルフアラインで形成できるため、アライン
メント誤差を生じない、という利点を有している。
As described in detail above, since the structure is such that the junction concentration of the channel portion of the transistor can be freely controlled, the transistor can be constructed in accordance with the required reliability. Moreover, since the effective gate length of the transistor is the same as that of conventional transistors, performance etc. do not deteriorate. Furthermore, since all steps can be performed in self-alignment, there is an advantage that alignment errors do not occur.

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

【図1】本発明の半導体素子の第1の実施例の構造をそ
の製造ステップに従って示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention according to its manufacturing steps.

【図2】従来のトランジスタの構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the structure of a conventional transistor.

【図3】本発明の半導体素子の第2の実施例の構造をそ
の製造ステップに従って示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the structure of a second embodiment of the semiconductor device of the present invention according to its manufacturing steps;

【図4】本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    P型基板 5    第1ゲート 6    P型チャネル拡散層 21,22    拡散層 7    第2ゲート 8    ソースドレイン 3    フィールド酸化膜 4    ゲート酸化膜 1 P type board 5 1st gate 6 P-type channel diffusion layer 21, 22 Diffusion layer 7 2nd gate 8 Source drain 3 Field oxide film 4 Gate oxide film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板の活性領域に形成される一
方の導電形式の層上に、チャネル方向において近接して
設けた2個のゲートと、上記基板のこれらゲート間部分
に上記層を完全に分離させるに充分な深さをもって形成
される不純物領域と、このゲート間を埋めると共に上記
2個のゲートにまたがり形成されるメインゲートと、上
記2個のゲートの両側に形成されるソース・ドレイン領
域と、を含む半導体素子の構造。
1. Two gates provided close to each other in the channel direction on a layer of one conductivity type formed in an active region of a semiconductor substrate, and a portion of the substrate between these gates completely covered with the layer. An impurity region formed with a depth sufficient to separate the gates, a main gate formed to fill the space between the gates and to span the two gates, and source/drain regions formed on both sides of the two gates. A structure of a semiconductor device including.
【請求項2】  前記不純物領域の不純物濃度は前記一
方の導電形式の層の不純物濃度より大である請求項1の
構造。
2. The structure of claim 1, wherein the impurity concentration of the impurity region is greater than the impurity concentration of the one conductivity type layer.
【請求項3】  前記2個のゲートと前記メインゲート
は電気的に絶縁されるごとくなった請求項2の構造。
3. The structure of claim 2, wherein said two gates and said main gate are electrically isolated.
【請求項4】  前記不純物領域は前記層の導電形式と
同一である請求項2の構造。
4. The structure of claim 2, wherein said impurity region is of the same conductivity type as said layer.
【請求項5】  前記不純物領域は前記層の導電形式と
は異なる請求項2の構造。
5. The structure of claim 2, wherein said impurity region is different in conductivity type from said layer.
JP7773091A 1991-04-10 1991-04-10 Semiconductor device Pending JPH04313238A (en)

Priority Applications (1)

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JP7773091A JPH04313238A (en) 1991-04-10 1991-04-10 Semiconductor device

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7773091A JPH04313238A (en) 1991-04-10 1991-04-10 Semiconductor device

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JP7773091A Pending JPH04313238A (en) 1991-04-10 1991-04-10 Semiconductor device

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JP (1) JPH04313238A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0846201A (en) * 1994-07-25 1996-02-16 Hyundai Electron Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH09129879A (en) * 1995-11-02 1997-05-16 Nec Corp Semiconductor device
JP2004343118A (en) * 2003-05-16 2004-12-02 Agere Systems Inc Split gate type metal oxide semiconductor device

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