JP3628513B2 - Semiconductor device - Google Patents

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JP3628513B2
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隆昭 小林
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばSOS構造の半導体装置におけるノイズを低減するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来のSOS構造のMOSFETの断面構造を示す模式的説明図であり、このMOSFETは、サファイア基板1上に設けられた単結晶シリコンによって構成されるソース2(n、n型半導体)とドレイン(n、n型半導体)3とが形成され、さらに、この単結晶シリコンの上部にはゲート酸化膜5、電極として機能するn型の多結晶シリコン6、SiO層7とが積層され積層部の両側面にはスペーサ4a、4bが設けられている。
【0003】
そして、多結晶シリコン6に電圧を印可すると、ソース2・ドレイン3間のp型半導体の領域に100(Å)程度の厚みのチャネル8が形成されて、ソース2・ドレイン3間に電流が流れることによって導通動作が行われる。この際、ゲート酸化膜5と単結晶シリコンとの界面での電子の散乱が発生して、チャネル8内に留まらずにドリフトする電子が多数発生し、サファイア基板1と単結晶シリコンとの界面にドリフト電子が多数トラップ、デトラップされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子の散乱が多くなりドリフト電子が前記界面に多数トラップ、デトラップされることは電子のゆらぎが大きくなることを意味し、このゆらぎがノイズ源となっていた。
【0005】
従来のものでは、その1/fノイズがバルク型のものの100倍程度まで大きくなっていた。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、SOS等の絶縁基板上に形成されたMOSFETを備える半導体装置の1/fノイズを抑制することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、絶縁基板上に形成されたMOSFETを備える半導体装置であって、第1の導電型の半導体で構成されたソース領域及びドレイン領域と、前記第1の導電型とは異なる第2の導電型の半導体で構成されたゲート領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の間に形成され、前記ソース領域及びドレイン領域の不純物濃度より低い不純物濃度の第1の導電型の半導体で構成され且つチャネル形成可能なチャネル形成可能領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の間であり且つ前記チャネル形成可能領域の下部に形成され、前記第2の導電型の半導体で構成されたチャネル下部領域と、を備え、前記ソース領域と前記チャネル下部領域との間に、順方向バイアス電圧が印加されていることを特徴する半導体装置である。
【0007】
また、請求項2に係る発明は、絶縁基板上に形成されたMOSFETを備える半導体装置であって、n型の半導体で構成されたソース領域及びドレイン領域と、p型の半導体で構成されたゲート領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の間に形成され、前記ソース領域及びドレイン領域の不純物濃度より低い不純物濃度のn型の半導体で構成され且つチャネル形成可能なチャネル形成可能領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の間であり且つ前記チャネル形成可能領域の下部に形成され、p型の半導体で構成されたチャネル下部領域と、を備え、前記ソース領域と前記チャネル下部領域との間に、前記ソース領域が低電位側となるように、バイアス電圧が印加されていることを特徴とする半導体装置である。
さらに、請求項3に係る発明は、絶縁基板上に形成されたMOSFETを備える半導体装置であって、p型の半導体で構成されたソース領域及びドレイン領域と、n型の半導体で構成されたゲート領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の間に形成され、前記ソース領域及びドレイン領域の不純物濃度より低い不純物濃度のp型の半導体で構成され且つチャネル形成可能なチャネル形成可能領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の間であり且つ前記チャネル形成可能領域の下部に形成され、前記n型の半導体で構成されたチャネル下部領域と、を備え、前記ソース領域と前記チャネル下部領域との間に、前記ソース領域が高電位側となるように、バイアス電圧が印加されていることを特徴とする半導体装置である。
【0008】
請求項1から請求項3に係る発明によれば、チャネル形成可能領域で形成されるチャネル層が厚くなり、チャネル形成可能領域の深い場所を電子が多く流れるため電子の界面散乱が小さくなり、電子のゆらぎにより発生するノイズが低減される結果、1/fノイズが低減される。
【0010】
また、ソース領域とチャネル下部領域との間に、順方向バイアス電圧を印加することによって、例えばチャネルからドリフトされてきた電子が絶縁基板界面に到達しにくくなり、絶縁基板界面によるトラップ、デトラップが生じにくくなり1/fノイズが一層低減されることになる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の実施形態である半導体装置の断面図、図2はその平面図であり、図2中の切断線A−Aで切断したものを矢印方向から見た断面図が図1となる。なお、理解の容易化のため平面図において、適宜断面図に現れる構成要素(後に説明するスペーサ、SiO層)を省略している。
【0012】
この半導体装置は、サファイア基板10上に設けられた単結晶シリコンによって構成されるソース20(n、n型半導体)とドレイン(n、n型半導体)30とが形成され、さらに、この単結晶シリコンの上部にはゲート酸化膜50、電極として機能するp型の多結晶シリコン60、保護膜として機能するSiO層70とが積層され積層部の両側面にはSiOからなるスペーサ40a、40bが設けられている。
【0013】
そして、ソース20とドレイン30との間には、p型の単結晶シリコン100とこの上に形成されたn型の単結晶シリコン110とが設けられていると共に、バイアス電圧80がソース20側が低電位側となるように印可されている。
【0014】
また、図2に示すように、多結晶シリコン60にはコンタクトホール90が設けられていると共に、バイアス電圧印可用電極であるボディコンタクト用電極94を備えるp型の領域であるボディコンタクト部93が、このボディコンタクト部93とドレイン30(ソース20)との電気的絶縁を図るための空乏層92を挟んで単結晶シリコン層と対向して配置されていると共に、このボディコンタクト部93はp型領域100と電気的に接続されている。
【0015】
次に、このような構造の半導体装置の製造方法を図3を参照して説明する。
まず、サファイア基板1上に、エピタキシャル成長によって厚さ2000(Å)の単結晶シリコンを形成する(図3(a))。
【0016】
次に、単結晶の上に100(Å)の酸化膜(SiO)を形成し、マスク部材で所望のパターンのマスキングを行い、イオン注入を行う。1cm当たり5×1012個の濃度のイオン化ボロン(B)を70(keV)のエネルギーでイオン注入すると共に、1cm当たり1×1013個の濃度のイオン化リン(P)を40(keV)のエネルギーでイオン注入する。この結果、n領域とその下方のp領域とが形成される(図3(b))。なお、イオン化ボロンの注入はしきい値電圧を調整するため、イオン化リンの注入はサファイア・単結晶シリコン界面を低抵抗化するために行う。
【0017】
次に、前工程で形成した酸化膜、マスク部材を取り除き、850°C、水素と酸素の混合ガスの雰囲気内でシリコン表面を酸化させて厚さ100(Å)のゲート酸化膜50を形成し、その上にCVDによって厚さ3000(Å)の多結晶シリコン60を形成する。さらに、1cm当たり5×1014個のフッ化ボロンイオン(BF )を30(keV)のエネルギーでイオン注入する(図3(c))。
【0018】
次に、CVDによって厚さ3000(Å)のSiOを堆積させてSiO層70を形成し、ゲート電極パターンを形成した後に900°C、窒素ガスの雰囲気内で1時間アニール処理を行って、多結晶シリコン60の活性化、および、n領域110とp領域100の相互拡散を行う。なお、リンとボロンの拡散係数は略同一で濃度は前述した様にリンの方が濃いため両領域の境界部はサファイア・シリコン界面より300(Å)程度の位置に設けられる(図3(d))。
【0019】
次に、1cm当たり1×1013個の濃度のイオン化リン(P)を60(keV)のエネルギーでイオン注入して、領域100、110の両側にn型の領域を形成する(図3(e))。
【0020】
次に、スペーサ用のSiOを堆積し(図3(f))、これを異方性エッチングしてスペーサ40a、40bを形成する。そして、1cm当たり2×1015個の濃度の砒素イオン(As)を150(keV)のエネルギーでイオン注入して、nの領域を形成してソース20、ドレイン30を形成する(図3(g))。なお、前述したボディコンタクト部93に対し、1cm当たり2×1015個の濃度のフッ化ボロンイオン(BF )を60(keV)のエネルギーでイオン注入を行いp型の領域にしておけば良い。以上のような製造工程によって図1に示す半導体装置を製造することができる。
【0021】
さて、図1に示す半導体装置の多結晶シリコン60に電圧を印可するとチャネル150が形成されて導通状態となるが、この時のしきい値電圧は、多結晶シリコン60をp型としかつn領域110を形成したので、従来通りの0.6(V)程度である。そして、シリコン基板上の単結晶シリコンは同じ導電型(n型)となり深さ方向の障壁が小さくなるので、チャネル150の厚みが500(Å)程度と従来より厚くなり、n領域110とゲート酸化膜50との界面から基板方向に深い領域で電子が多く流れるため電子の界面散乱が少なくなり、1/fノイズを抑制することが可能となる。
【0022】
さらに、p領域100には、ソース側を低電位側としたバイアス電圧が印可されているため、ドリフト電子はサファイア界面に到達せずボディコンタクト用電極94によって外部に吐き出され、界面によるトラップ、デトラップが生じにくくなり一層1/fノイズを抑制することが可能となる。
【0023】
図4に第2の実施の形態の半導体装置の断面図を示す。この実施の形態の半導体装置はP型MOSFETである点に特徴がある。
この半導体装置は、サファイア基板10上に設けられた単結晶シリコンによって構成されるソース21(p、p型半導体)とドレイン(p、p型半導体)31とが形成され、さらに、この単結晶シリコンの上部にはゲート酸化膜50、電極として機能するn型の多結晶シリコン60、保護膜として機能するSiO層70とが積層され積層部の両側面にはSiOからなるスペーサ40a、40bが設けられている。
【0024】
そして、ソース21とドレイン31との間には、n型の単結晶シリコン101とこの上に形成されたp型の単結晶シリコン111とが設けられていると共に、バイアス電圧81(例えば−0.5(v))がソース21側が高電圧側となるように印可されている。このような装置は、単結晶および多結晶シリコンが図示したような導電型となるようにイオン注入を変更すれば、図3と同様な製造工程で製造することが可能となる。
【0025】
さて、多結晶シリコン61に電圧を印可するとチャネル151が形成されて導通状態となるが、この時のしきい値電圧は、多結晶シリコン61をn型としかつp領域111を形成したので、従来通りの0.6(V)程度である。そして、シリコン基板上の単結晶シリコンは同じ導電型(p型)となり深さ方向の障壁が小さくなるので、チャネル151の厚みが500(Å)程度と従来より厚くなり、p領域111とゲート酸化膜50との界面から基板方向に深い領域で電子が多く流れるため電子の界面散乱が少なくなり、1/fノイズを抑制することが可能となる。
【0026】
さらに、n領域101には、ソース側を高電位側としたバイアス電圧が印可されているため、ドリフト電子はサファイア界面に到達せずボディコンタクト用電極94によって外部に吐き出され、界面によるトラップ、デトラップが生じにくくなり一層1/fノイズを抑制することが可能となる。
【0027】
図5に第3の実施の形態の半導体装置の断面図を示す。この実施の形態の半導体装置はバイアス電圧を印可せずチャネル厚みのみを厚くする点に特徴がある。この半導体装置は、サファイア基板10上に設けられた、700Å程度の比較的薄い単結晶シリコンによって構成されるソース22(n、n型半導体)とドレイン(n、n型半導体)32とが形成され、さらに、この単結晶シリコンの上部にはゲート酸化膜50、電極として機能するp型の多結晶シリコン60、保護膜として機能するSiO層70とが積層され積層部の両側面にはSiOからなるスペーサ40a、40bが設けられている。
【0028】
そして、ソース22とドレイン32との間には、700Å程度の比較的薄いn型の単結晶シリコン112が設けられている。このような装置は、図1におけるp領域100を形成しないように工程変更を行えば、図3と同様な製造工程で製造することが可能となる。
【0029】
さて、多結晶シリコン60に電圧を印可するとチャネル152が形成されて導通状態となるが、この時のしきい値電圧は、多結晶シリコン60をp型としかつn領域112を形成したので、従来通りの0.6(V)程度である。そして、シリコン基板上の単結晶シリコンは同じ導電型(n型)となり深さ方向の障壁が小さくなるので、チャネル152の厚みが500(Å)程度と従来より厚くなり、n領域112とゲート酸化膜50との界面から基板方向に深い領域で電子が多く流れるため電子の界面散乱が少なくなり、1/fノイズを抑制することが可能となる。この実施の形態によれば、バイアス電圧を印可せずにチャネル厚さを厚くすることのみを行っているので、より簡単な構成で1/fノイズを抑制することが可能となる。例えばバディコンタクト部93が不要となるので、製造工程が一層単純化されて低コスト化を図ることが可能になる。
【0030】
以上説明してきた本発明の実施の形態によれば、チャネル厚みを従来より厚くすることや、バイアス電圧によりドリフト電子をサファイア基板に到達しないようにすることによって、電子の界面散乱や電子の界面トラップ、デトラップを抑制して1/fノイズを抑制したSOS構造のMOSFETを実現することが可能になる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1から請求項3に係る発明によれば、チャネル形成可能領域の深い場所を電子が多く流れるため電子の界面散乱が小さくなり、1/fノイズが低減される。
【0032】
また、ソース領域とチャネル下部領域との間に、順方向バイアス電圧を印加することによって、絶縁基板界面によるトラップ、デトラップが生じにくくなり1/fノイズが一層低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施形態の半導体装置の断面図である。
【図2】本発明に係る実施形態の半導体装置の平面図である。
【図3】半導体装置の製造工程を説明する説明図である。
【図4】本発明に係る第2の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図5】本発明に係る第3の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図6】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
10 サファイア基板
20 ソース
21 ソース
22 ソース
30 ドレイン
31 ドレイン
32 ドレイン
40a スペーサ
40b スペーサ
50 ゲート酸化膜
60 多結晶シリコン
61 多結晶シリコン
70 SiO
80 バイアス電圧
81 バイアス電圧
90 コンタクトホール
92 空乏層
93 ボディコンタクト部
94 ボディコンタクト用電極
100 p領域
101 n領域
110 n領域
111 p領域
112 n領域
150 チャネル
151 チャネル
152 チャネル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for reducing noise in a semiconductor device having, for example, an SOS structure.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a schematic explanatory view showing a cross-sectional structure of a conventional SOS structure MOSFET. This MOSFET is a source 2 (n + , n-type semiconductor) composed of single crystal silicon provided on a sapphire substrate 1. And a drain (n + , n-type semiconductor) 3 are formed, and a gate oxide film 5, an n + -type polycrystalline silicon 6 functioning as an electrode, and a SiO 2 layer 7 are formed on the single crystal silicon. Spacers 4a and 4b are provided on both side surfaces of the laminated portion.
[0003]
When a voltage is applied to the polycrystalline silicon 6, a channel 8 having a thickness of about 100 (Å) is formed in the p-type semiconductor region between the source 2 and the drain 3, and a current flows between the source 2 and the drain 3. Thus, the conduction operation is performed. At this time, electrons are scattered at the interface between the gate oxide film 5 and the single crystal silicon, and a large number of drifting electrons are generated without staying in the channel 8, and the interface between the sapphire substrate 1 and the single crystal silicon is generated. Many drift electrons were trapped and detrapped.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the scattering of electrons increases and a large number of drift electrons are trapped and detrapped at the interface, which means that the fluctuation of electrons increases, and this fluctuation becomes a noise source.
[0005]
In the conventional one, the 1 / f noise is increased to about 100 times that of the bulk type.
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to suppress 1 / f noise of a semiconductor device including a MOSFET formed on an insulating substrate such as an SOS. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a semiconductor device including a MOSFET formed on an insulating substrate, and includes a source region and a drain region made of a semiconductor of a first conductivity type , A gate region made of a semiconductor of a second conductivity type different from the first conductivity type is formed between the source region and the drain region, and has an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region . A channel-formable region formed of a semiconductor of the first conductivity type and capable of forming a channel; and formed between the source region and the drain region and below the channel-formable region; and a channel bottom area composed of a semiconductor, between the source region and the channel lower region, especially the forward bias voltage is applied It is a semiconductor device that.
[0007]
According to a second aspect of the present invention , there is provided a semiconductor device comprising a MOSFET formed on an insulating substrate, wherein the source region and the drain region are made of an n-type semiconductor, and the gate is made of a p-type semiconductor. A channel-formable region formed between the source region and the source region and the n-type semiconductor having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region and capable of forming a channel; and the source region And a channel lower region formed of a p-type semiconductor between the source region and the channel lower region, and between the source region and the channel lower region. A semiconductor device is characterized in that a bias voltage is applied so that the region is on a low potential side.
Furthermore, the invention according to claim 3 is a semiconductor device including a MOSFET formed on an insulating substrate, wherein the source region and the drain region are made of a p-type semiconductor, and the gate is made of an n-type semiconductor. A channel-formable region formed between the source region and the source region and the drain region, formed of a p-type semiconductor having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region, and capable of forming a channel; and the source region A channel lower region formed between the source region and the channel lower region, and formed between the source region and the channel lower region. A semiconductor device is characterized in that a bias voltage is applied so that a source region is on a high potential side.
[0008]
According to the first to third aspects of the present invention, the channel layer formed in the channel formable region is thick, and a large amount of electrons flow in a deep location in the channel formable region, so that the interface scattering of electrons is reduced, and the electrons As a result of reducing the noise generated by the fluctuation of 1 / f, 1 / f noise is reduced.
[0010]
In addition, by applying a forward bias voltage between the source region and the channel lower region , for example, electrons drifted from the channel are less likely to reach the insulating substrate interface, and trapping and detrapping are caused by the insulating substrate interface. 1 / f noise is further reduced.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, and a cross-sectional view taken along a cutting line AA in FIG. Become. In addition, in order to facilitate understanding, components (spacers and SiO 2 layers, which will be described later) appearing in cross-sectional views as appropriate are omitted in the plan view.
[0012]
In this semiconductor device, a source 20 (n + , n-type semiconductor) and a drain (n + , n-type semiconductor) 30 made of single crystal silicon provided on a sapphire substrate 10 are formed. A gate oxide film 50, a p + type polycrystalline silicon 60 functioning as an electrode, and a SiO 2 layer 70 functioning as a protective film are stacked on top of the crystalline silicon, and spacers 40a made of SiO 2 are formed on both sides of the stacked portion. , 40b are provided.
[0013]
A p type single crystal silicon 100 and an n type single crystal silicon 110 formed thereon are provided between the source 20 and the drain 30, and a bias voltage 80 is applied to the source 20. It is applied so that the side becomes the low potential side.
[0014]
Further, as shown in FIG. 2, a contact hole 90 is provided in the polycrystalline silicon 60, and a body contact portion 93 which is a p + type region including a body contact electrode 94 which is a bias voltage applying electrode. However, the body contact portion 93 and the drain 30 (source 20) are disposed so as to face the single crystal silicon layer with a depletion layer 92 for electrical insulation therebetween. - it is -type region 100 and electrically connected.
[0015]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device having such a structure will be described with reference to FIG.
First, single crystal silicon having a thickness of 2000 (Å) is formed on the sapphire substrate 1 by epitaxial growth (FIG. 3A).
[0016]
Next, a 100 (() oxide film (SiO 2 ) is formed on the single crystal, masking a desired pattern with a mask member, and ion implantation is performed. An ionized boron (B + ) concentration of 5 × 10 12 per cm 2 is ion-implanted with an energy of 70 (keV), and 40 × 1 × 10 13 concentrations of ionized phosphorus (P + ) per cm 2 ( The ion implantation is performed with the energy of keV). As a result, an n region and a p region below the n region are formed (FIG. 3B). Note that ionized boron is implanted to adjust the threshold voltage, and ionized phosphorus is implanted to reduce the resistance of the sapphire / single crystal silicon interface.
[0017]
Next, the oxide film and mask member formed in the previous process are removed, and the silicon surface is oxidized in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen and oxygen at 850 ° C. to form a gate oxide film 50 having a thickness of 100 (Å). Then, a polycrystalline silicon 60 having a thickness of 3000 (Å) is formed thereon by CVD. Further, 5 × 10 14 boron fluoride ions (BF 2 + ) per 1 cm 2 are ion-implanted with an energy of 30 (keV) (FIG. 3C).
[0018]
Next, SiO 2 having a thickness of 3000 (3) is deposited by CVD to form a SiO 2 layer 70, and after forming a gate electrode pattern, annealing is performed in an atmosphere of 900 ° C. and nitrogen gas for 1 hour. Then, activation of the polycrystalline silicon 60 and mutual diffusion of the n region 110 and the p region 100 are performed. Since the diffusion coefficients of phosphorus and boron are substantially the same and the concentration of phosphorus is higher as described above, the boundary between both regions is provided at a position of about 300 (Å) from the sapphire-silicon interface (FIG. 3 (d) )).
[0019]
Next, 1 × 10 13 concentrations of ionized phosphorus (P + ) per cm 2 are ion-implanted with an energy of 60 (keV) to form n-type regions on both sides of the regions 100 and 110 (FIG. 3). (E)).
[0020]
Next, spacer SiO 2 is deposited (FIG. 3F), and anisotropically etched to form spacers 40a and 40b. Then, arsenic ions (As + ) at a concentration of 2 × 10 15 per cm 2 are ion-implanted with an energy of 150 (keV) to form an n + region to form a source 20 and a drain 30 (FIG. 3 (g)). It should be noted that boron fluoride ions (BF 2 + ) having a concentration of 2 × 10 15 per cm 2 are ion-implanted with energy of 60 (keV) into the body contact portion 93 described above to form a p + type region. It ’s fine. The semiconductor device shown in FIG. 1 can be manufactured by the manufacturing process as described above.
[0021]
When a voltage is applied to the polycrystalline silicon 60 of the semiconductor device shown in FIG. 1, a channel 150 is formed and becomes conductive. The threshold voltage at this time is such that the polycrystalline silicon 60 is p-type and n −. Since the region 110 is formed, it is about 0.6 (V) as usual. Since the single crystal silicon on a silicon substrate a barrier of the same conductivity type (n-type) and the depth direction is reduced, the thickness of the channel 150 is thicker than 500 (Å) to that of the prior art, n - region 110 and the gate Since many electrons flow in a deep region from the interface with the oxide film 50 toward the substrate, the interface scattering of the electrons is reduced, and 1 / f noise can be suppressed.
[0022]
Further, since a bias voltage with the source side being a low potential side is applied to the p region 100, drift electrons do not reach the sapphire interface but are discharged to the outside by the body contact electrode 94, and trapped by the interface, Detrapping is less likely to occur and 1 / f noise can be further suppressed.
[0023]
FIG. 4 is a sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment. The semiconductor device of this embodiment is characterized in that it is a P-type MOSFET.
In this semiconductor device, a source 21 (p + , p-type semiconductor) and a drain (p + , p-type semiconductor) 31 made of single crystal silicon provided on a sapphire substrate 10 are formed. A gate oxide film 50, an n + -type polycrystalline silicon 60 functioning as an electrode, and an SiO 2 layer 70 functioning as a protective film are stacked on top of the crystalline silicon, and spacers 40a made of SiO 2 are formed on both sides of the stacked portion. , 40b are provided.
[0024]
An n type single crystal silicon 101 and a p type single crystal silicon 111 formed thereon are provided between the source 21 and the drain 31, and a bias voltage 81 (for example, − 0.5 (v)) is applied so that the source 21 side is on the high voltage side. Such an apparatus can be manufactured by the same manufacturing process as that shown in FIG. 3 if the ion implantation is changed so that the single crystal and polycrystalline silicon have the conductivity type as shown.
[0025]
When a voltage is applied to the polycrystalline silicon 61, the channel 151 is formed and becomes conductive. The threshold voltage at this time is that the polycrystalline silicon 61 is n-type and the p region 111 is formed. It is about 0.6 (V) as usual. Since the single crystal silicon on a silicon substrate a barrier of the same conductivity type (p-type) and the depth direction is reduced, the thickness of the channel 151 is thicker than 500 (Å) to that of the prior art, p - region 111 and the gate Since many electrons flow in a deep region from the interface with the oxide film 50 toward the substrate, the interface scattering of the electrons is reduced, and 1 / f noise can be suppressed.
[0026]
Furthermore, since a bias voltage with the source side as the high potential side is applied to the n region 101, the drift electrons do not reach the sapphire interface but are discharged to the outside by the body contact electrode 94, and trapped by the interface, Detrapping is less likely to occur and 1 / f noise can be further suppressed.
[0027]
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the semiconductor device of the third embodiment. The semiconductor device of this embodiment is characterized in that only a channel thickness is increased without applying a bias voltage. This semiconductor device includes a source 22 (n + , n-type semiconductor) and a drain (n + , n-type semiconductor) 32 that are formed on a sapphire substrate 10 and are made of relatively thin single crystal silicon of about 700 mm. Further, a gate oxide film 50, a p + type polycrystalline silicon 60 functioning as an electrode, and an SiO 2 layer 70 functioning as a protective film are stacked on the single crystal silicon, and are formed on both side surfaces of the stacked portion. Are provided with spacers 40a and 40b made of SiO 2 .
[0028]
Between the source 22 and the drain 32, a relatively thin n type single crystal silicon 112 of about 700 mm is provided. Such a device can be manufactured in the same manufacturing process as that in FIG. 3 if the process is changed so as not to form the p region 100 in FIG.
[0029]
When a voltage is applied to the polycrystalline silicon 60, the channel 152 is formed and becomes conductive. The threshold voltage at this time is that the polycrystalline silicon 60 is made p-type and the n region 112 is formed. It is about 0.6 (V) as usual. Since the single crystal silicon on a silicon substrate a barrier of the same conductivity type (n-type) and the depth direction is reduced, the thickness of the channel 152 is thicker than 500 (Å) to that of the prior art, n - region 112 and the gate Since many electrons flow in a deep region from the interface with the oxide film 50 toward the substrate, the interface scattering of the electrons is reduced, and 1 / f noise can be suppressed. According to this embodiment, since only the channel thickness is increased without applying a bias voltage, 1 / f noise can be suppressed with a simpler configuration. For example, since the buddy contact portion 93 is not necessary, the manufacturing process is further simplified and the cost can be reduced.
[0030]
According to the embodiment of the present invention that has been described above, the electron interface scattering and the electron interface trap are achieved by making the channel thickness thicker than before or by preventing drift electrons from reaching the sapphire substrate by the bias voltage. Therefore, it is possible to realize a MOSFET having an SOS structure in which detrapping is suppressed and 1 / f noise is suppressed.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third aspects of the invention, a large amount of electrons flow in a deep region of the channel formable region, so that interface scattering of the electrons is reduced and 1 / f noise is reduced.
[0032]
Also, between the source region and the channel bottom region, by applying a forward bias voltage, insulation substrate interface trap by, detrapping is 1 / f noise hardly occurs can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of a semiconductor device.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
10 Sapphire substrate 20 Source 21 Source 22 Source 30 Drain 31 Drain 32 Drain 40a Spacer 40b Spacer 50 Gate oxide film 60 Polycrystalline silicon 61 Polycrystalline silicon 70 SiO 2 layer 80 Bias voltage 81 Bias voltage 90 Contact hole 92 Depletion layer 93 Body contact Part 94 Body contact electrode 100 p region 101 n region 110 n region 111 p region 112 n region 150 channel 151 channel 152 channel

Claims (3)

絶縁基板上に形成されたMOSFETを備える半導体装置であって、
第1の導電型の半導体で構成されたソース領域及びドレイン領域と
前記第1の導電型とは異なる第2の導電型の半導体で構成されたゲート領域と、
前記ソース領域及びドレイン領域の間に形成され、前記ソース領域及びドレイン領域の不純物濃度より低い不純物濃度の第1の導電型の半導体で構成され且つチャネル形成可能なチャネル形成可能領域と、
前記ソース領域及びドレイン領域の間であり且つ前記チャネル形成可能領域の下部に形成され、前記第2の導電型の半導体で構成されたチャネル下部領域と、を備え、
前記ソース領域と前記チャネル下部領域との間に、順方向バイアス電圧が印加されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a MOSFET formed on an insulating substrate,
A source region and a drain region made of a semiconductor of a first conductivity type;
A gate region made of a semiconductor of a second conductivity type different from the first conductivity type;
A channel-formable region formed between the source region and the drain region , made of a semiconductor of a first conductivity type having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region, and capable of forming a channel;
A channel lower region formed between the source region and the drain region and below the channel-formable region and made of the semiconductor of the second conductivity type,
A semiconductor device , wherein a forward bias voltage is applied between the source region and the channel lower region .
絶縁基板上に形成されたMOSFETを備える半導体装置であって、A semiconductor device comprising a MOSFET formed on an insulating substrate,
n型の半導体で構成されたソース領域及びドレイン領域と、  a source region and a drain region made of an n-type semiconductor;
p型の半導体で構成されたゲート領域と、  a gate region composed of a p-type semiconductor;
前記ソース領域及びドレイン領域の間に形成され、前記ソース領域及びドレイン領域の不純物濃度より低い不純物濃度のn型の半導体で構成され且つチャネル形成可能なチャネル形成可能領域と、  A channel-formable region formed between the source region and the drain region, made of an n-type semiconductor having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region, and capable of forming a channel;
前記ソース領域及びドレイン領域の間であり且つ前記チャネル形成可能領域の下部に形成され、p型の半導体で構成されたチャネル下部領域と、を備え、  A channel lower region formed between the source region and the drain region and below the channel-formable region and made of a p-type semiconductor,
前記ソース領域と前記チャネル下部領域との間に、前記ソース領域が低電位側となるように、バイアス電圧が印加されていることを特徴とする半導体装置。  A semiconductor device, wherein a bias voltage is applied between the source region and the channel lower region so that the source region is on a low potential side.
絶縁基板上に形成されたMOSFETを備える半導体装置であって、A semiconductor device comprising a MOSFET formed on an insulating substrate,
p型の半導体で構成されたソース領域及びドレイン領域と、  a source region and a drain region made of a p-type semiconductor;
n型の半導体で構成されたゲート領域と、  a gate region composed of an n-type semiconductor;
前記ソース領域及びドレイン領域の間に形成され、前記ソース領域及びドレイン領域の不純物濃度より低い不純物濃度のp型の半導体で構成され且つチャネル形成可能なチャネル形成可能領域と、  A channel-formable region formed between the source region and the drain region, made of a p-type semiconductor having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the source region and the drain region, and capable of forming a channel;
前記ソース領域及びドレイン領域の間であり且つ前記チャネル形成可能領域の下部に形成され、前記n型の半導体で構成されたチャネル下部領域と、を備え、  A channel lower region formed between the source region and the drain region and below the channel-formable region and made of the n-type semiconductor,
前記ソース領域と前記チャネル下部領域との間に、前記ソース領域が高電位側となるように、バイアス電圧が印加されていることを特徴とする半導体装置。  A semiconductor device, wherein a bias voltage is applied between the source region and the channel lower region so that the source region is on a high potential side.
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