JPH01184957A - Mosトランジスタの製造方法 - Google Patents

Mosトランジスタの製造方法

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JPH01184957A
JPH01184957A JP992188A JP992188A JPH01184957A JP H01184957 A JPH01184957 A JP H01184957A JP 992188 A JP992188 A JP 992188A JP 992188 A JP992188 A JP 992188A JP H01184957 A JPH01184957 A JP H01184957A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔1既  要〕 チャネルの両側に互いに対向するゲートが設けられた構
造のMOS  l−ランジスタの製造方法に関し。
前記構造のMOS  I−ランジスタを安定に形成可能
とすることを目的とし。
基板上に、該基板をエツチング除去するに際して除去さ
れない材料から成る半導体層をエピタキシャル成長させ
、該半導体層上における所定領域にゲート絶縁層とゲー
ト電極を順次形成し、ゲート電極が形成された半導体層
上の全体に、該基板との界面が絶縁性であり、かつ、そ
の裏面が該基板をエツチングにより除去する際に除去さ
れない性質を有している支持層を形成し、該支持層が形
成された該基板をエツチングによって除去することによ
り半導体層を表出させ1表出された半導体層上における
前記ゲート電極に対応する領域に第2のゲート絶縁層と
ゲート電極を順次形成する諸工程を含むことから構成さ
れる。
〔産業上の利用分野〕
本発明はMOS  l−ランジスタに係り、とくに、チ
ャネルの両側に互いに対向するゲートが設けられた構造
を有するMOS  l−ランジスタの製造方法に関する
〔従来の技術〕
半逗体集積回路の高密度化および高性能化にともなって
、集積回路を構成するMOS  l−ランジスタの短チ
ヤネル化が進められている。短チヤネル化にともなって
生じるホットエレクトロンの問題。
ドレイン領域エツジでのブレークダウン等を解決するた
めに、 LDD(Lightly Doped Dra
in)構造、あるいはDDD(Double Diff
used Drain)構造が提案されている。これら
の構造を用いて、チャネル長を0.5μmまで短縮する
ことが可能である。
しかしながら1上記LDD構造あるいはDDD構造のト
ランジスタを含む現在実用化されているMOSトランジ
スタは、チャネル層の片側だけにゲートが設けられてい
るために、ソース−ドレイン間の電流をゲートで制御で
きるチャネル長の最低限界は0.1μm程度であり、こ
れ以下のチャネル長ではトランジスタ動作が得られない
とされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この限界を打破するものとして、第2図に示すMOS構
造が提案されている。(例えば、 5olid−5ta
te Electronics、27.8/9(198
5)、pp、827−828.月刊Sem1condu
ctor World、1986.5.pp、44−4
9参照)この構造のトランジスタはXMOSとも呼ばれ
ており、チャネル1の両側に互いに対向するゲート電極
2および3が設けられている。この構造によって、チャ
ネル長、すなわちソース4とドレイン5間の距離、を0
.025μmまで短縮しても、ゲートによる電流制御が
可能であることが理論的に示されている。なお、第2図
において符号6は上記構造のMOS  l−ランジスタ
が形成される半導体基板を示す。
しかしながら、上記XMOS構造を安定して形成できる
プロセスがなく、とくに、ゲート絶縁膜上にチャネル領
域を構成するた・めの良好な結晶性を有する半4体層の
形成が困難であった。
本発明は上記XMOS構造のトランジスタを安定して製
造可能とする方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、基板上に、該基板をエツチング除去するに
際して除去されない材料から成る半導体層をエピタキシ
ャル成長させる工程と、該半導体層上における所定領域
に第1のゲート絶縁層と第1のゲート電極を順次形成す
る工程と、該ゲート電極が形成された該半導体層上の全
体に、該基板との界面が絶縁性であり、かつ、その裏面
が該基板をエツチングにより除去する際に除去されない
性質を有している支持層を形成する工程と、該支持層が
形成された該基板をエツチングによって除去することに
より該半導体層を表出させる工程と。
該表出された半導体層上における該ゲート電極に対応す
る領域に第2のゲート絶縁層と第2のゲート電極を形成
する工程該ゲート電極をマスクとして不純物を注入して
ソース/ドレイン領域を形成  。
する工程と、該半導体層の所定領域に不純物を注入して
ソース/ドレイン領域を形成する工程を含むことを特徴
とする1本発明に係るMOS  l−ランジスタ製造方
法により達成される。
〔作 用〕 本発明によるMOSトランジスタにおいては。
(11ソース/ドレインが形成されいてる半導体層に影
響を与えることなく基板をエツチング除去することがで
きるので、前記XMOS構造を安定して形成できる (2)チャネル領域を構成するエピタキシャル層はゲー
ト電極等より先に形成されており、ゲート酸化膜上のシ
リコン層をレーザービーム照射により再結晶化する従来
の技術によって形成されるエピタキシャル層に比べ、よ
り良好な結晶性を有するために、すぐれた特性のMOS
トランジスタが得られる (3)半導体層は絶縁性表面を有する支持層によって支
持されているので、 5OT(Silicon on 
In5ula−tor)構造のMOS  トランジスタ
を製造できる(4)半4体層としてSiC薄膜を用いる
ことにより。
高耐圧の前記XMO3構造のトランジスタを製造できる (5)本発明においては、半導体層表面に第1のゲート
電極による段差が住じないので、ゲート電極およびその
他の配線層は平坦な表面上に形成でき。
段差による断線等の障害の発生が低減できる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の実施例の工程における要部断面図であ
る。
同図(a)を参照して1例えばシリコンウェハ基板IO
上にSiC(炭化珪素)から成る厚さ約2000人の半
導体層12をエピタキシャル成長させる。シリコンウェ
ハ上へのSiC薄膜のエピタキシャル成長には9本出願
人からの出願(特開昭62−155512.昭和62年
07月lO日付、特開昭62−163370.昭和62
年07月20日付、特願昭61−167823.昭和6
1年年子7月1日付)に開示されている方法を用いれば
よい。要約すれば、原料ガスとして9例えば5iHC1
z (トリクロルシラン)と(、+1lo(プロパン)
を用い、減圧CVD (化学気相堆積)法により上記原
料ガスを1000″C程度の温度で反応させることによ
ってエピタキシャル成長SiC(Epi−5iC) ’
il膜が生成サレル。
上記Eρ1−3iC半導体層12の所定領域に、第1図
(b)に示すように、第1のゲート絶縁層14と第1の
ゲート電極16を順次形成する。これらの形成は次の通
りである。
まず、半4体層12を水蒸気雰囲気中で約1000°C
に加熱して酸化することにより、その表面に5in2膜
を生成する。この厚さ約300人の5iOJO上に。
CVD法等を用いる公知の多結晶シリコン(Poly−
Si)生成技術により、厚さ約3000人のPo1y−
3i層を堆積する。このPo1y−5i [5を公知の
Stエツチング技術を用いて選択的に除去しゲート電極
16を形成する。なお、第1図(b)においては、ゲー
ト電極16直下のゲート絶縁層14のみが残されている
が。
上記のようにして形成された5in2膜を、半導体層1
2上の全面に残しておいても差支えない。
上記の後、第1図(C)に示すように、ゲート電極16
が含まれる領域に対応する開口を有するレジスト層7を
形成し、このレジスト層7とゲート電極16をマスクと
して、露出部の半導体層12に1例えばFp (p)あ
るいは砒素(As)等の不純物をイオン注入することに
より、ソース領域18およびドレイン領域20を形成す
る。この場合、ソース領域18およびドレイン領域20
の深さを、半導体層12の厚さに等しくなるように注入
する。なお、上記のように。
半導体層12上の全面にStow膜が残されている場合
には、これを通してイオン注入が行われる。
レジスト層7を除去したのち、第1図(d)に示すよう
に、基板IO上に厚さ数100μmの支持層22を形成
する。支持層22としては、公知の5iOzCVD法に
より生成されたSin、層でもよい。同図においては、
支持層22は、厚さ3000人程度0.例えば5ift
絶縁層22−1と、厚さ約600 pmのPo1y−S
i層22−2と+J’7−さ約5000人の5iJ4層
22−3とから成る禎層構造の例が示されている。
5i02絶縁層22−1は半導体層12をPo1y−5
i層22−2と電気的に分離するために設けられている
。また。
Si3N4層22−3は、のちにシリコンウェハから成
る基板■0をエツチング除去する際に、 Po1y−S
i層22−2をエツチング液から保護する目的で設けら
れている。したがって、前記のように5iOzから成る
支持層22を用いる場合には、 5iOz絶縁層22−
1および55sN4層22−3は不要である。
支持層22を形成する別の手段として、 npsc <
硼燐珪酸ガラス)から成る厚さ500〆!m程度のガラ
ス仮を用い、これを第1図(C)までの工程を経た基板
10と重ね合わせたのち、熱処理することによって基板
10と接合する方法を用いることも可能である。
第1図(dlの構成、上記SiO□支持層およびBPS
G板を用いるいずれの方法を用いても、半導体層12は
SOt構造を有している。
上記ののち、シリコンウェハから成る基板10を除去す
る。その結果を第1図(a)に示す。このようにして、
支持層22に支持されたEpi−5iC半導体層12が
表出される。同図は、第1図(d)とは上下が逆転した
状態が示されている。基板10の除去は、前記シリコン
ウェハを1例えば機械的研磨によって200μm程度の
厚さまで除去したのち、残った部分を、弗酸と硝酸の混
合液から成る公知のエツチング液を用いて除去する。こ
のエツチングにおいて、  Si3N4層22−3はP
o1y−St層22−2を前記エツチング液から保護す
る。
上記のようにして表出されたEpi−SiC半専体層1
2上に、公知のSiO□CVD技術を用いて、第1図<
r)に示すように1厚さ3000人程度0層間絶縁層2
4を形成したのち、公知のりソゲラフ技術を用いて。
前記ゲート電極1Gに対向する領域における層間絶縁層
24を選択的に除去する。そして、水蒸気雰囲気14月
000°Cで熱処理することにより1層間絶縁層24を
除去した部分に露出しているEpi−5iC半導体層1
2上に、厚さ約300 人のSiO□膜から成る第2の
ゲート絶縁層26を形成する。
次いで、ゲート絶縁層26および層間絶縁層24上に2
例えばアルミニウム(AI)を公知の薄膜技術を用いて
堆積し、これを公知のりソゲラフ技術を用いて所定形状
にパターンニングする。このようにして、第1図mに示
すように、第2のゲート電極28が形成される。同図に
おいて符号30および32はソース領域18およびドレ
イン領域20にそれぞれ接続されるソース電極およびド
レイン電極である。
これらの電極をソース領域18およびドレイン領域20
に接続するために層間絶縁層24に設けられる開口は、
ゲート絶縁層26を形成するために層間絶縁層24に開
口を設ける工程において同時に形成されてもよく、ある
いは、ゲート電極28を形成したのち5図示しないレジ
ストマスク層を用いて、別のリソグラフ工程で形成して
もよい。
第1のゲート電極16に対する接続電極の形成は。
例えば次のようにして行う。すなわち、第3図に示すよ
うに、あらかじめ設けられているゲート電極延長部16
a上における層間絶縁層24と半4体層12とSiO□
層14a(ゲート絶縁層14と同時に形成されている)
を貫通する開口を設けたのち、公知のSiO,CVD技
術と異方性エツチング技術を用いて、この開口内に厚さ
約3000人の5i02膜から成る側壁34を形成する
。こののち、上記開口を通じてゲート電極延長部16a
に接続する1例えばA1あるいはポリシリコンから成る
接続電極36を形成する。
上記開口を形成するために行う層間絶縁層24およびS
iO□M14aのエツチングは公知の技術を用いればよ
い。また、この際の上記Epi−3iC半導体層12の
除去は、 5iC1,を用いる異方性エツチング法によ
り行えばよい。
上記の本発明の方法によれば、ソース領域18−ドレイ
ン領域20間のチャネル領域を構成する半導体層12は
、ゲート電極16および28の形成前にエピタキシャル
成長され、したがって良好な結晶性を有しているため、
実用的な特性を有する前記XMOS構造のトランジスタ
が得られる。また、シリコンウェハから成る基板IOは
、ソース領域18およびドレイン領域20が形成されて
いるEpi−SiC半導体層12と選択的に除去できる
ため、容易にその裏面が表出可能であり、 XMOS構
造を安定して形成できる。
なお、基板10としては、半4体層12のエピタキシャ
ル成長が可能でありさえすれば、シリコンウェハに限ら
ず、その他の単結晶基板あるいは非晶質基板を用いるこ
とができ1また。R電性材料。
半導体材料、絶縁性材料のいずれから成るかを問わない
〔発明の・効果〕
本発明によれば、短チヤネル化の有力な方法として期待
されている実用的特性を有するXMOS構造のトランジ
スタを安定して製造可能とし、半導体集積回路の高性能
化・高密度化を促進する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の工程における要部断面図。 第2図はXMO5構造の基本構成を説明するための要部
断面図。 第3図は本発明において第1のゲート電極に対する接続
電極の形成法を説明するための図である。 図において。 7はレジスト層。 IOは基板。 12は手厚体層。 14と26はゲート絶縁層。 14a はSin□層。 16と28はゲート電極。 16aはゲート電極延長部。 18はソース領域。 20はドレイン領域。 22は支持層。 22−1はSing絶縁層。 22−2はPo1y−5i 層。 22−3はSi3N4層。 24は層間絶縁層。 30はソース電極。 32はドレイン電極。 34は側壁。 36は接続電極。 である。 第1 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  基板上に、該基板をエッチング除去するに際して除去
    されない材料から成る半導体層をエピタキシャル成長さ
    せる工程と、 該半導体層上における所定領域に第1のゲート絶縁層と
    第1のゲート電極を順次形成する工程と。 該ゲート電極が形成された該半導体層上の全体に、少な
    くとも該基板との界面が絶縁性であり、かつ、その裏面
    が該基板をエッチングにより除去する際に除去されない
    性質を有している支持層を形成する工程と、 該支持層が形成された該基板をエッチングによって除去
    することにより該半導体層を表出させる工程と、 該表出された半導体層上における該ゲート電極に対応す
    る領域に第2のゲート絶縁層と第2のゲート電極を順次
    形成する工程、 該半導体層の所定領域に不純物を注入してソース/ドレ
    イン領域を形成する工程 を含むことを特徴とするMOSトランジスタの製造方法
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