JP3279369B2 - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタの製造方法Info
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Description
の製造方法に係わり、特に微細なSOI(Silicon on I
nsulator)型電界効果トランジスタを製造する方法に関
する。
は、図11に示すような構造を有している。図11にお
いて、21は半導体層、22はゲート絶縁層、23はゲ
ート電極、25はソース・ドレイン領域である。このよ
うな構造の電界効果トランジスタにおいて、近年、デバ
イスサイズが微小化するに従って、チャネル領域のドレ
イン端でのホット・エレクトロン発生が問題となってい
る。また薄膜SOI型電界効果トランジスタの構造を図
12に示す。図12において、31は半導体層、32は
ゲート絶縁層、33はゲート電極、35はソース・ドレ
イン領域である。このような薄膜SOI型電界効果トラ
ンジスタにおいて、ソース・ドレイン間の耐圧を向上さ
せるために、ゲート電極33とソース・ドレイン35領
域を距離aだけオフセットさせたオフセット構造が採用
される。またこのオフセット構造では、ソース・ドレイ
ン間を流れる電流が減少するため、トランジスタの増幅
率を大きくできなくなるので、これを改善するために、
図13に示すような構造が採用される。図13におい
て、41は半導体層、42はゲート絶縁層、43はゲー
ト電極、44は45はソース・ドレイン領域、49はス
ペーサで、オフセットさせた部分に、ソース・ドレイン
領域45より低濃度の不純物領域44を形成するLDD
(Light Doped Drain)構造も提案されている。
上記のような従来例において、オフセット構造では、ソ
ース・ドレイン間を流れる電流が減少するため、トラン
ジスタの増幅率を大きくできない。また、LDD構造に
おいては、ゲート電極とセルフ・アラインで低濃度領域
およびソース・ドレイン領域を形成するためにスペーサ
が必要になり、製造工程が複雑になる。
エレクトロンの発生を効果的に抑制することができる電
界効果トランジスタを単純な工程で容易に製造すること
が可能な方法を提供することである。
ジスタの製造方法は、ソース・ドレイン領域、チャネル
領域およびゲート電極を有する電界効果トランジスタの
製造方法において、半導体層にゲート絶縁層を、ついで
前記ゲート電極を形成し、ついで該ゲート電極上に耐酸
化マスク層を形成し、該耐酸化マスク層及び該ゲート電
極をマスクとして、前記ソース・ドレイン領域となるべ
き箇所で該半導体層を選択酸化し、該ソース・ドレイン
領域の上面が、前記チャネル領域の表面より下方にある
ように形成した後、低濃度不純物領域を、前記ソース・
ドレイン領域となるべき箇所に、基板に対して斜め方向
からイオンを打ち込むことによって形成し、その後ソー
ス・ドレインの高濃度不純物領域を、該基板に対して垂
直な方向からのイオン打ち込みによって形成することを
特徴とする。
領域を斜めイオン打ち込みにより形成することにより、
ドレイン端でのホット・エレクトロンの発生を抑制した
電界効果トランジスタを単純な工程で容易に製造するこ
とができる。
タの基本構造を示す図1について説明する。図におい
て、1は半導体層、1’はチャネル領域、2はゲート絶
縁層、3はゲート電極、4は低濃度不純物領域、5はソ
ース・ドレイン領域である。図1から明らかなように、
本発明の電界効果トランジスタにおいては、ソース・ド
レイン領域5の上面がチャネル領域1’表面より下方に
位置し、そしてチャネル領域1’とソース・ドレイン領
域5の間に、ソース・ドレイン領域5よりも低濃度の不
純物領域4を有する構造となっている。このような構造
の電界効果トランジスタは、ドレイン端でのホット・エ
レクトロンの発生を抑制することが可能である。またこ
のような電界効果トランジスタは、後で詳細に説明する
ように、低濃度不純物領域4を斜めイオン打ち込みによ
り形成することにより容易に製造することができる。
電界効果トランジスタを製造する方法の実施例を示す。
リコンウェハ[(100)、1〜2Ω・cm]の表面
を、Si3N4を酸化マスクとして、1μmの深さで酸化
することにより、素子分離領域19を形成した。 (2)次に図3に示すように、熱酸化法により、ゲート
酸化膜12としてSiO2膜を1000Åの厚さで形成
した。 (3)その後、図4に示すように、減圧CVD法によ
り、多結晶Siを3000Åの厚さで堆積させた後、そ
の上に減圧CVD法によりSi3N4層20を1000Å
の厚さで堆積させ、さらに31P+(リン)を加速電圧8
0keVで8×1015cm-2注入し、パターニングによ
り多結晶SiとSi3N4層20をエッチングすることに
よりゲート電極13を形成した。 (4)次に図5に示すように、基体11を1000℃の
酸素雰囲気の炉内で30分間熱酸化することにより、ゲ
ート電極13に対応する部分以外の領域を500Åの厚
さで酸化した。 (5)次にイオン打ち込み装置に、基体11をその上面
がイオン入射方向に対して45°の角度で傾斜するよう
に設置し、基体11を回転させながら、31P+(リン)
を加速電圧70kVで3×1013cm-2注入し、図6に
示すような低濃度不純物領域14を形成した。 (6)次に図7に示すように、基体11上面に対するイ
オン入射角度が垂直になるように基体11の設置角度を
変え、ゲート電極13をマスクとして31P+(リン)を
加速電圧95keVで2×1015cm-2注入した後、9
50℃、30分の熱処理を行ない、ソース・ドレイン領
域15を形成した。 (7)その後、図8に示すように、通常の半導体プロセ
スと同様にして、層間絶縁層16としてNSGを600
0Åの厚さで堆積させたのち、ソース・ドレイン領域1
5およびゲート電極13にコンタクト・ホールを形成
し、その後、A1−Si(1%)を用いて配線17を形
成し、最後に保護層18として、プラズマCVD法によ
りSi3N4を7000Åの厚さで堆積させた。
ジスタは、ドレイン端でのホット・エレクトロンの発生
が抑制され、ホット・エレクトロンによるデバイス特性
の劣化も減少した。
Film Transistar)に応用したときの実施例を記す。 (1)図9に示すように、石英基板104の素子形成領
域のみを4000Åの深さでエッチングした後、核形成
面となるべきSi3N4層101を500Åの厚さで堆積
した。次に非核形成面となるべきSiO2層102を5
00Åの厚さで常圧CVD法により堆積した後、素子形
成領域の中心部に2μm角でSiO2層のみをエッチン
グした。 (2)この基板104をCVD装置に設置し、150T
orr、1050℃、SiH2Cl2/HCl/H2:
0.53/1.6/100(1/min)で結晶形成処
理して、図10に示すような、高さ約20μm、直径約
40μmの山形のSi単結晶(103)が各核形成面を
起点として形成した。 (3)その後、コロイダルシリカ(平均粒径0.01μ
m)を含んだ加工液を用いて行なわれる通常のシリコン
ウェハの表面研磨装置で、圧力220g/cm2、温度
30〜40℃の範囲で研磨した。このシリコン単結晶の
研磨は、図10に示すように、シリコン単結晶が素子形
成領域の外側のSiO2層と同じ高さになったところで
停止され、この結果、層厚4000±200Åの平坦な
Si単結晶層113が得られた。 (4)以上のようにして作製した薄膜Si半導体層上
に、ゲート酸化層として、熱酸化法によりSiO2層を
1000Åの厚さで形成した。 (5)その後、減圧CVD法により、poly−Siを
3000Åの厚さで堆積させ、31P+(リン)を加速電
圧80keVで8×1015cm-2注入し、パターニング
によりpoly−SiとSi3N4をエッチングすること
によりゲート電極を形成した。 (6)次に基体をRIE(Reactive Ion Etching)装置
内に設置し、前記ゲート電極部分をマスクとして、ソー
ス・ドレイン領域部分のSiO2層および半導体層を5
00Åの深さでエッチングした後、熱酸化法により再度
酸化することにより、厚さ1000Åの酸化層を形成し
た。 (7)この基体をイオン打ち込み装置に設置し、イオン
入射方向に対して45°の角度で傾斜させ、回転させな
がら31P+(リン)を加速電圧70kVで3×1013c
m-2注入し、低濃度不純物領域を形成した。 (8)次に基体に対するイオン入射角度が垂直になるよ
うに設置角度を変え、ゲート電極をマスクとして31P+
(リン)を加速電圧95keVで2×1015cm- 2注入
した後、950℃、30分の熱処理を行ないソース・ド
レイン領域を形成した。 (9)その後、通常の半導体プロセスと同様に、層間絶
縁層としてNSGを6000Åの厚さで堆積させたの
ち、ソース・ドレイン領域およびゲート電極にコンタク
ト・ホールを形成し、その後、Al−Si(1%)を用
いて配線を形成し、最後に保護層としてプラズマCVD
法によりSi3N4を7000Åの厚さで堆積させた。
ジスタは、ソース・ドレイン間の耐圧が20V以上と良
好な特性を示した。
領域表面がチャネル領域の上面よりも下にあるような構
造にしたので、基板に対して斜め方向からのイオン打ち
込み法により低濃度不純物領域を形成した後、基板に対
して垂直方向からのイオン打ち込み法により形成するこ
とが可能である。したがってホット・エレクトロンの発
生が抑制され微細な単結晶デバイスにおいては、ホット
・エレクトロンによる特性の変化が減少し、あるいは良
好なソース・ドレイン耐圧を有する薄膜SOIトランジ
スタが、ゲート電極とセルフ・アラインで簡便な方法で
再現性良く作製できる。
の構造を示す断面図。
効果トランジスタを作製する工程を示す断面図。
効果トランジスタを作製する工程を示す断面図。
効果トランジスタを作製する工程を示す断面図。
効果トランジスタを作製する工程を示す断面図。
効果トランジスタを作製する工程を示す断面図。
効果トランジスタを作製する工程を示す断面図。
効果トランジスタを作製する工程を示す断面図。
する工程を示す断面図。
成する工程を示す断面図。
ンジスタの断面図。
スタの断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 ソース・ドレイン領域、チャネル領域お
よびゲート電極を有する電界効果トランジスタの製造方
法において、 半導体層にゲート絶縁層を、ついで前記ゲート電極を形
成し、ついで該ゲート電極上に耐酸化マスク層を形成
し、該耐酸化マスク層及び該ゲート電極をマスクとし
て、前記ソース・ドレイン領域となるべき箇所で該半導
体層を選択酸化し、該ソース・ドレイン領域の上面が、
前記チャネル領域の表面より下方にあるように形成した
後、低濃度不純物領域を、前記ソース・ドレイン領域と
なるべき箇所に、基板に対して斜め方向からイオンを打
ち込むことによって形成し、その後ソース・ドレインの
高濃度不純物領域を、該基板に対して垂直な方向からの
イオン打ち込みによって形成することを特徴とする電界
効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】 前記ゲート電極は多結晶シリコンからな
り、前記耐酸化マスク層はSi3N4からなる請求項1記
載の電界効果トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35485492A JP3279369B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35485492A JP3279369B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06188255A JPH06188255A (ja) | 1994-07-08 |
JP3279369B2 true JP3279369B2 (ja) | 2002-04-30 |
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JP (1) | JP3279369B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7927416B2 (en) | 2006-10-31 | 2011-04-19 | Sensient Colors Inc. | Modified pigments and methods for making and using the same |
US7964033B2 (en) | 2007-08-23 | 2011-06-21 | Sensient Colors Llc | Self-dispersed pigments and methods for making and using the same |
US9221986B2 (en) | 2009-04-07 | 2015-12-29 | Sensient Colors Llc | Self-dispersing particles and methods for making and using the same |
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1992
- 1992-12-18 JP JP35485492A patent/JP3279369B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US7927416B2 (en) | 2006-10-31 | 2011-04-19 | Sensient Colors Inc. | Modified pigments and methods for making and using the same |
US8147608B2 (en) | 2006-10-31 | 2012-04-03 | Sensient Colors Llc | Modified pigments and methods for making and using the same |
US8163075B2 (en) | 2006-10-31 | 2012-04-24 | Sensient Colors Llc | Inks comprising modified pigments and methods for making and using the same |
US7964033B2 (en) | 2007-08-23 | 2011-06-21 | Sensient Colors Llc | Self-dispersed pigments and methods for making and using the same |
US8118924B2 (en) | 2007-08-23 | 2012-02-21 | Sensient Colors Llc | Self-dispersed pigments and methods for making and using the same |
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