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半導体用語集

改良型LDD

英語表記：improvemented LDD

　LDD構造はチャネル電界を緩和してホットキャリア耐性を高めたり、ソース・ドレイン間耐圧を高めたりするのに効果的であるが、一方でソース、ドレイン直列抵抗の増加によりドレイン電流が滅少するという問題がある。また、LDD領域の不純物濃度が低い時に、ホットキャリア注入によってドレイン側のLDD領域上の酸化膜が劣化し、これによってLDD領域表面のキャリア密度が低下してLDD領域の直列抵抗が増加するという問題もある。これらの問題を解決するために、改良型のLDD構造がいろいろ提案されている。MLDD （Moderately LDD）はLDD領域の不純物濃度をチャネル電界が最小となる条件よりも少し高めに設定して、ソース、ドレイン直列抵抗の増加をできるだけ小さく抑えたLDDである。PLDD（Profiled LDD）はホットキャリア注入による LDD領域表面の抵抗の増加を防ぐためにLDD領域表面により濃度の高い浅い不純物領域を形成したLDDである。したがって、PLDDではLDD領域が濃度の高い領域と低い領域の二層構造となっている。表面の濃度の高い領域が抵抗の増加を防ぐのに有効に働き、濃度の低い領域がチャネル電界の緩和に有効に働く。BLDD (Buried LDD）ではLDD領域をシリコン表面よりも少し内部に入ったところに形成することによって、チャネル電流の通路がチャネル電界最大の点を通らないようにしている。また、ホットキャリアの最も多く発生する点をゲート酸化膜・シリコン界面から遠ざけて、ホットキャリアがゲート酸化膜中に注入されるのを防いでいる。LDD領域の下部や周囲を取り囲むように基板と同じ導電型でより濃度の高い不純物領域を設けて短チャネル効果やパンチスルー耐圧を改善したDILDD（Double Implanted LDD）も提案されている。基板と同じ導電型でより濃度の高い不純物領をDILDDではポケット領域またはハロー領域と呼んでいる。このポケット領域、ハロー領域もイオン注入で形成する。0.1µmやサブ0.1µmのゲート長を持つ極微細MOSトランジスタではポケット領域やハロー領域の形成は必須と考えられている。この他、LDD領域の直列抵抗の影響を受けずに電界緩和ができる理想的なLDD構造としてITLDD (Inverse T LDD)も提案されている。通常のLDD構造ではLDD領域の一部がゲート電極の下に重なるように形成されているが、ITLDDではLDD領域の全体がゲート電極の下にくるように形成される。ITLDDでは電界緩和が重要なゲート電圧領域と高い電流駆動能力を要求されるゲート電圧領域が違うことに着目してこのような素子構造としている。
MOSトランジスタではチャネル電界の緩和はチャネル電界が大きくなるゲート電圧の比較的低い領域で重要である。また、電流駆動能力はゲート電圧の高い領域で特に重要となる。ITLDDではLDD領域の不純物濃度を低くして、ゲート電圧の比較的低い領域で電界緩和を十分に行うようにしている。LDD領域の不純物濃度が低くても、ゲート電圧が低い動作領域ではチャネル抵抗が高いのでLDD領域の抵抗はあまり問題にならない。ゲート電圧の高い領域では、LDD領域が完全にゲート電極下にあるのでLDD領域にもキャリアが誘起されて抵抗が減少するので、ドレイン電流の減少も防げる。したがって、ITLDDは電流駆動能力も高く、ホットキャリア耐性にも優れた理想的なLDDということができる。ただ、問題は素子の作製方法である。ITLDDではLDD領域をゲート電極下に形成するため、ゲート電極の構造を、チャネル領域上で厚くLDD領域上で薄い、逆T字型としている。LDD領域は薄いゲート電極を通してイオン注入することによって形成している。このような素子の作製方法はあまり実用的とはいえない。その後発表されたGOLD（Gate Over Lapped Drain）構造も基本的にはITLDDと同じ構造であり、そのままでは実用化が難しかった。その後斜めイオン注入技術が開発されて、通常のゲート電極構造でもLDD領域をゲート電極下に形成することができるようになってからLDD領域をゲート下に設けるLDD構造も実用化されるようになった。

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