JPH0298969A - Mosトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
Mosトランジスタおよびその製造方法Info
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- JPH0298969A JPH0298969A JP25092088A JP25092088A JPH0298969A JP H0298969 A JPH0298969 A JP H0298969A JP 25092088 A JP25092088 A JP 25092088A JP 25092088 A JP25092088 A JP 25092088A JP H0298969 A JPH0298969 A JP H0298969A
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Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体装置の一種であるMoSトランジスタ
とその形成方法に関するものである。
とその形成方法に関するものである。
従来の技術
近年、膜厚が0.1μm以下と非常に薄いS OI(S
ilicon On In5ulator>膜に形成さ
れたMOSトランジスタが学会等で報告されている。
ilicon On In5ulator>膜に形成さ
れたMOSトランジスタが学会等で報告されている。
(例えばシリコン材料デバイス研究会予稿(1988年
、1月)第13頁から第18頁に発表されている。) 第3図は、この従来の薄いSol膜に形成されたMOS
トランジスタの構造を表した図である。
、1月)第13頁から第18頁に発表されている。) 第3図は、この従来の薄いSol膜に形成されたMOS
トランジスタの構造を表した図である。
21は半導体基板であり、22は5i02等から成る絶
縁膜である。この絶縁膜22の上には膜厚が0.1μm
以下のP型の薄いSOI膜23が形バンチスルー耐圧が
高く低い不純物濃度のSO■模が使用できること、0.
5〜Il1mflff度の801膜に形成されたMo3
)ランジスタのv、、 ID特性に見られたキング
が消滅することなどの秀れた特性があることが知られて
いる。この様な特性はSO■膜23の膜厚が0.1μm
以下で示すことがシミュレーション及び実験で確かめら
れている。
縁膜である。この絶縁膜22の上には膜厚が0.1μm
以下のP型の薄いSOI膜23が形バンチスルー耐圧が
高く低い不純物濃度のSO■模が使用できること、0.
5〜Il1mflff度の801膜に形成されたMo3
)ランジスタのv、、 ID特性に見られたキング
が消滅することなどの秀れた特性があることが知られて
いる。この様な特性はSO■膜23の膜厚が0.1μm
以下で示すことがシミュレーション及び実験で確かめら
れている。
直上には、ゲート絶縁膜26を介してゲート電極27が
設けられている。こうしたP型の薄い501膜23、ソ
ース、ドレイン領域24,25、ゲート絶縁膜26、ゲ
ート電極27等により薄いSO+膜のMo3 トランジ
スタが形成されている。
設けられている。こうしたP型の薄い501膜23、ソ
ース、ドレイン領域24,25、ゲート絶縁膜26、ゲ
ート電極27等により薄いSO+膜のMo3 トランジ
スタが形成されている。
以上のように構成された薄いSoI膜のMOSトランジ
スタに於いては、Sol膜23の膜厚が0.1μm以下
と非常に薄いことにより、MOSトランジスタ動作時に
チャネル形成領域下の501膜が総て空乏化し、ゲート
電圧による電界が501膜表面で小さくキャリアの移動
度が大きいこと、島30が埋め込まれた構造を形成した
後、エネルギービーム31をポリシリコン島30に照射
しアニールを行う。(第4図−(a))。ポリシリコン
島30は再結晶化され5O111i40となる。〈第4
図−(b)〉。次にSol膜40を酸化する。この時S
ol膜12総てを酸化膜に変えるのではな(、膜厚0.
1μm以下のSOT膜が残るようにする。50はSOI
膜12の中で酸化膜と成った部分、40Aは酸化されず
に残ったSol膜である。(第4図−(C))。最後に
、エツチング工程により薄いSOI膜40A上の酸化膜
50及び側壁部分の酸化膜22を除去し、薄いSOI膜
40Aを表面に露出させる。(第4図−(d))。以降
、標準的MoSトランジスタ形成プロセスに従い、S0
1膜40A上にソース、ドレイン領域、ゲート絶縁膜、
ゲート電極を形成するのが従来の薄いSOI膜のMOS
トランジスタの形成方法である。
スタに於いては、Sol膜23の膜厚が0.1μm以下
と非常に薄いことにより、MOSトランジスタ動作時に
チャネル形成領域下の501膜が総て空乏化し、ゲート
電圧による電界が501膜表面で小さくキャリアの移動
度が大きいこと、島30が埋め込まれた構造を形成した
後、エネルギービーム31をポリシリコン島30に照射
しアニールを行う。(第4図−(a))。ポリシリコン
島30は再結晶化され5O111i40となる。〈第4
図−(b)〉。次にSol膜40を酸化する。この時S
ol膜12総てを酸化膜に変えるのではな(、膜厚0.
1μm以下のSOT膜が残るようにする。50はSOI
膜12の中で酸化膜と成った部分、40Aは酸化されず
に残ったSol膜である。(第4図−(C))。最後に
、エツチング工程により薄いSOI膜40A上の酸化膜
50及び側壁部分の酸化膜22を除去し、薄いSOI膜
40Aを表面に露出させる。(第4図−(d))。以降
、標準的MoSトランジスタ形成プロセスに従い、S0
1膜40A上にソース、ドレイン領域、ゲート絶縁膜、
ゲート電極を形成するのが従来の薄いSOI膜のMOS
トランジスタの形成方法である。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような方法では、SOI膜40Aに
形成されるP型のチャネル形成領域23゛膜厚が0.1
μm以下の薄いSol膜のMOSトランジスタの形成方
法に於いては、膜厚0,1μm以下の薄いポリシリコン
膜を直接レーザ光等エネルギービームにより再結晶化さ
せ、薄い5OIIIIを形成する方法が考えられる。し
かし、この方法では再結晶化させるべきポリシリコン膜
の膜厚が0.1μm以下と非常に薄い為、エネルギービ
ーム照射によるポリシリコン膜の飛散、剥離等が起り易
く、最適な再結晶化条件を求めることが困難であり、過
去、膜厚0.1μm以下のポリシリコン膜を再結晶化し
たとの報告例はない。従って第4図に示したごとく、膜
厚0.5μm程度の厚いSol膜を形成した後、酸化及
び酸化膜除去により、膜厚が0.1μm以下の薄いSo
l膜を形成する方法が採用されているが、この方法では
工程数が多くなる上、酸化する前のSOI膜の面方位′
−、ヴがみる。
形成されるP型のチャネル形成領域23゛膜厚が0.1
μm以下の薄いSol膜のMOSトランジスタの形成方
法に於いては、膜厚0,1μm以下の薄いポリシリコン
膜を直接レーザ光等エネルギービームにより再結晶化さ
せ、薄い5OIIIIを形成する方法が考えられる。し
かし、この方法では再結晶化させるべきポリシリコン膜
の膜厚が0.1μm以下と非常に薄い為、エネルギービ
ーム照射によるポリシリコン膜の飛散、剥離等が起り易
く、最適な再結晶化条件を求めることが困難であり、過
去、膜厚0.1μm以下のポリシリコン膜を再結晶化し
たとの報告例はない。従って第4図に示したごとく、膜
厚0.5μm程度の厚いSol膜を形成した後、酸化及
び酸化膜除去により、膜厚が0.1μm以下の薄いSo
l膜を形成する方法が採用されているが、この方法では
工程数が多くなる上、酸化する前のSOI膜の面方位′
−、ヴがみる。
できないという欠点を持つ。
本発明はかがる点に鑑み、従来の薄い5OIIliのM
OSトランジスタの利点を備えながら、熱容量が大きく
、ソース、ドレイン領域の電気抵抗が小さいMo3)ラ
ンジスタとSOI膜の膜厚を制御性良く形成できるMO
Sトランジスタ構造とその製造方法を提供することを目
的とする。
OSトランジスタの利点を備えながら、熱容量が大きく
、ソース、ドレイン領域の電気抵抗が小さいMo3)ラ
ンジスタとSOI膜の膜厚を制御性良く形成できるMO
Sトランジスタ構造とその製造方法を提供することを目
的とする。
課題を解決するための手段
本発明は上述の課題を解決する為、SOr膜に形成され
たMOSトランジスタに於いて、チャネル形成領域のS
OI膜の膜厚と同領域以外のそれを比較した場合、前者
はMOSトランジスタ動作時に総て空乏化せしめる程薄
く、後者は前者よりも充分厚くする構造を用いる。又、
絶縁物で隔てられた第一のポリシリコンによる島が同一
面内に複数個形成された構造に於いて、絶縁物と第一の
ポリシリコンによる島の両者の表面に、第一のポリシリ
コンによる島の膜厚に比べて充分薄く、かつ0.1μm
以下の膜厚で第二のポリシリコンを堆積させ、その第二
のポリシリコンを素子形成領二のポリシリコンの部分を
同時に再結晶化してSOf膜を形成する。という方法を
用いたものである。
たMOSトランジスタに於いて、チャネル形成領域のS
OI膜の膜厚と同領域以外のそれを比較した場合、前者
はMOSトランジスタ動作時に総て空乏化せしめる程薄
く、後者は前者よりも充分厚くする構造を用いる。又、
絶縁物で隔てられた第一のポリシリコンによる島が同一
面内に複数個形成された構造に於いて、絶縁物と第一の
ポリシリコンによる島の両者の表面に、第一のポリシリ
コンによる島の膜厚に比べて充分薄く、かつ0.1μm
以下の膜厚で第二のポリシリコンを堆積させ、その第二
のポリシリコンを素子形成領二のポリシリコンの部分を
同時に再結晶化してSOf膜を形成する。という方法を
用いたものである。
作用
本発明は上述の手段によって、S○■膜の膜厚が非常に
小さいのはチャネル形成領域のSol膜のみで、同領域
以外のSOI膜の膜厚は充分大きい為、トランジスタが
形成されるS○1111全てが薄膜である従来の薄いS
o■膜のトランジスタの場合に比べ、トランジスタの有
する熱容量は大きくなる。さらにソース、ドレイン領域
が薄い従来のSO■膜のMOSトランジスタに比べ、S
ol膜の深さ方向にソース、ドレインが拡がる為、ソー
ス、ドレイン領域の電気抵抗が小さくなる。また、本発
明のMOSトランジスタの形成方法に於いては、そのチ
ャネル形成領域のsoi*の膜厚が、ポリシリコンの堆
積速度の制御によって定まるので、再現性良く制御でき
る。
小さいのはチャネル形成領域のSol膜のみで、同領域
以外のSOI膜の膜厚は充分大きい為、トランジスタが
形成されるS○1111全てが薄膜である従来の薄いS
o■膜のトランジスタの場合に比べ、トランジスタの有
する熱容量は大きくなる。さらにソース、ドレイン領域
が薄い従来のSO■膜のMOSトランジスタに比べ、S
ol膜の深さ方向にソース、ドレインが拡がる為、ソー
ス、ドレイン領域の電気抵抗が小さくなる。また、本発
明のMOSトランジスタの形成方法に於いては、そのチ
ャネル形成領域のsoi*の膜厚が、ポリシリコンの堆
積速度の制御によって定まるので、再現性良く制御でき
る。
実施例
第1図は本発明の一実施例のMOS トランジスス、ド
レイン領域4,5が設けられており、そのSol膜3の
膜厚は0.5μm程度である。ソース、ドレイン領域4
,5に挟まれたチャネル形成領域のS01膜6の膜厚は
0.1μm以下であり、ソース、ドレイン領域4,5の
膜厚に比べて充分薄い。チャネル形成領域のsO■膜6
の直上にはゲートH!1387を介してゲート電極8が
設けられている。
レイン領域4,5が設けられており、そのSol膜3の
膜厚は0.5μm程度である。ソース、ドレイン領域4
,5に挟まれたチャネル形成領域のS01膜6の膜厚は
0.1μm以下であり、ソース、ドレイン領域4,5の
膜厚に比べて充分薄い。チャネル形成領域のsO■膜6
の直上にはゲートH!1387を介してゲート電極8が
設けられている。
以上のような構成によれば、チャネル形成領域のSol
膜6の膜厚が0,1μm以下と非常に薄い為、チャネル
形成領域のSol膜6がMOSトランジスタ動作時に総
て空乏化し、従来の薄いSOI膜のMOSトランジスタ
の有する利点、即ち、 ■ ゲート電圧による電界が、ゲート絶!![直下のS
ol膜表面で小さくキャリアの移動度が大きいこと。
膜6の膜厚が0,1μm以下と非常に薄い為、チャネル
形成領域のSol膜6がMOSトランジスタ動作時に総
て空乏化し、従来の薄いSOI膜のMOSトランジスタ
の有する利点、即ち、 ■ ゲート電圧による電界が、ゲート絶!![直下のS
ol膜表面で小さくキャリアの移動度が大きいこと。
■ バンチスルー耐圧が高く低い不純物濃度のSOI膜
が使用できること。
が使用できること。
■ SOI膜厚が薄(ないMoSトランジスタ−ス、ド
レイン領域4,5へ拡散し、MOsトランジスタ全体の
温度上昇を低減することができる。さらに、ソース、ド
レイン領域4,5のsoI膜の膜厚が大きいことにより
、両値域4,5を5OIIIの深さ方向に充分に形成す
ることができ、両値域4,5での電気抵抗が小さくなり
、集積度の高い回路設計を可能とする。
レイン領域4,5へ拡散し、MOsトランジスタ全体の
温度上昇を低減することができる。さらに、ソース、ド
レイン領域4,5のsoI膜の膜厚が大きいことにより
、両値域4,5を5OIIIの深さ方向に充分に形成す
ることができ、両値域4,5での電気抵抗が小さくなり
、集積度の高い回路設計を可能とする。
第2図は、第1図で説明したMo8)ランジスタの構造
の形成方法を示したものである。半導体基板1上に堆積
させた5i02等の絶縁膜2内に、膜厚0.5μm程度
のポリシリコン島10が二個、間隔数μm程度離れて埋
め込まれた構造を形成する。(第2図−(a))。次に
ポリシリコンによる島10及び絶縁膜2上にポリシリコ
ン11を0.1μm以下の膜厚で堆積させる。(第2図
−(b))。ポリシリコン11を素子形成領域のみ残る
ようにパターニングした後、エネルギービーム12を照
射し、アニールを行う。(第2図−(C))。この時、
ポリシリコン11の中央部、即ち絶縁膜2とができる。
の形成方法を示したものである。半導体基板1上に堆積
させた5i02等の絶縁膜2内に、膜厚0.5μm程度
のポリシリコン島10が二個、間隔数μm程度離れて埋
め込まれた構造を形成する。(第2図−(a))。次に
ポリシリコンによる島10及び絶縁膜2上にポリシリコ
ン11を0.1μm以下の膜厚で堆積させる。(第2図
−(b))。ポリシリコン11を素子形成領域のみ残る
ようにパターニングした後、エネルギービーム12を照
射し、アニールを行う。(第2図−(C))。この時、
ポリシリコン11の中央部、即ち絶縁膜2とができる。
この場合、必要に応じて5i02等から成るキャップ膜
をポリシリコン11の上にかぶせて再結晶化を行っても
良い。(第2図−(d))。以降、標準的MOS)ラン
ジスタ形成プロセスに従い、SOIOsO4で膜厚の大
きい部分にソース、ドレイン領域を、膜厚が0.1μm
以下の部分の直上にゲート絶縁膜及びゲート電極を設け
れば、第1図のMOSトランジスタを形成することがで
きる。
をポリシリコン11の上にかぶせて再結晶化を行っても
良い。(第2図−(d))。以降、標準的MOS)ラン
ジスタ形成プロセスに従い、SOIOsO4で膜厚の大
きい部分にソース、ドレイン領域を、膜厚が0.1μm
以下の部分の直上にゲート絶縁膜及びゲート電極を設け
れば、第1図のMOSトランジスタを形成することがで
きる。
以上に述べたMOSトランジスタの形成方法を用いれば
、SOIOsO4膜部、即ち第1図のチャネル形成領域
のSoI膜6の膜厚が、ポリシリコン11の堆積速度の
制御のみによって定まるので、再現性良く制御すること
ができる。
、SOIOsO4膜部、即ち第1図のチャネル形成領域
のSoI膜6の膜厚が、ポリシリコン11の堆積速度の
制御のみによって定まるので、再現性良く制御すること
ができる。
なお、上記実施例ではnチャネルのMOSトランジスタ
を用いたが、PチャネルのMOSトランジスタに適用し
ても良い。
を用いたが、PチャネルのMOSトランジスタに適用し
ても良い。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明はS01膜に形
成されたMOS トランジスタに於いて、MOS )ラ
ンジスタ動 作時の温度上昇を低減化することができ、さらにソース
、ドレイン領域が従来に比べSOI膜の深さ方向に拡が
る為、円領域の電気抵抗が小さくなり、その実用的効果
は大きい。
成されたMOS トランジスタに於いて、MOS )ラ
ンジスタ動 作時の温度上昇を低減化することができ、さらにソース
、ドレイン領域が従来に比べSOI膜の深さ方向に拡が
る為、円領域の電気抵抗が小さくなり、その実用的効果
は大きい。
また、本発明のMOSトランジスタの製造方法は、本発
明のMOS)ランジスタに於いてゲート絶縁膜直下のチ
ャネル形成領域である薄いSOI膜を、絶縁膜上にポリ
シリコンを堆積させ、エネルギービームを照射し再結晶
化させる工程のみで形成でき、前記SOI膜の膜厚は前
記ポリシリコンの堆積速度の制御によって定まるので、
再現性良く制御でき、その実用効果は大きい。
明のMOS)ランジスタに於いてゲート絶縁膜直下のチ
ャネル形成領域である薄いSOI膜を、絶縁膜上にポリ
シリコンを堆積させ、エネルギービームを照射し再結晶
化させる工程のみで形成でき、前記SOI膜の膜厚は前
記ポリシリコンの堆積速度の制御によって定まるので、
再現性良く制御でき、その実用効果は大きい。
第1図は本発明の一実施例のSOI・MOSトランジス
タの構造を示す断面図、第2図は同実施例のSOI−M
OS)ランジスタの構造の形成工1・・・・・・半導体
基板、2・−・・・・絶縁膜、3・・・・・・SOI膜
、4.5・・・・・・ソース、ドレイン領域、6・・・
・・・チャネル形成領域のSOI膜、7・・・・・・ゲ
ート絶縁膜、8・・・・・・ゲート電極。 特許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三l〜牛導イ
本基板 2− 季色鳥よバ臭 3−5OLP、菓 4− ソース領域 6=・−ドレイン領域 6− チャネル形へ領域の301膜 7− ゲート声色繻n具 8− ゲート電」致 δ 3−8OI膜 10−一一ボリシリコン1:よ5島 11−−−ポリシリコン /Z・−工2ル千゛−ビー、ム、 2f−手厚イ本基板 22・・−地Δ龜膜 0A
タの構造を示す断面図、第2図は同実施例のSOI−M
OS)ランジスタの構造の形成工1・・・・・・半導体
基板、2・−・・・・絶縁膜、3・・・・・・SOI膜
、4.5・・・・・・ソース、ドレイン領域、6・・・
・・・チャネル形成領域のSOI膜、7・・・・・・ゲ
ート絶縁膜、8・・・・・・ゲート電極。 特許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三l〜牛導イ
本基板 2− 季色鳥よバ臭 3−5OLP、菓 4− ソース領域 6=・−ドレイン領域 6− チャネル形へ領域の301膜 7− ゲート声色繻n具 8− ゲート電」致 δ 3−8OI膜 10−一一ボリシリコン1:よ5島 11−−−ポリシリコン /Z・−工2ル千゛−ビー、ム、 2f−手厚イ本基板 22・・−地Δ龜膜 0A
Claims (2)
- (1)絶縁物上の半導体膜に形成されたMOSトランジ
スタに於いて、チャネル形成領域の前記半導体膜の第1
の膜厚と同領域以外の前記半導体膜の第2の膜厚が異な
り、前記チャネル形成領域の半導体膜はMOSトランジ
スタ動作時に総て空乏化せしめる程薄く、前記チャネル
形成領域以外の半導体膜の第2の膜厚は前記第1の膜厚
よりも充分厚いことを特徴とするMOSトランジスタ。 - (2)絶縁部で隔てられた第一のポリシリコンよりなる
島が同一面内に複数個形成し、前記絶縁物と第一のポリ
シリコンよりなる島の両者の表面に、前記第一のポリシ
リコンよりなる島の膜厚に比べて充分薄くかつ0.1μ
m以下の膜厚で第二のポリシリコンを堆積させ、この第
二のポリシリコンに対し素子形成領域のみ残すようにパ
ターニングした後、エネルギービームにより前記第一の
ポリシリコンと第二のポリシリコンを同時に再結晶化し
てシリコン膜を形成し、前記第二のポリシリコンのみか
ら形成されたシリコン膜領域をチャネル形成領域とし、
その直上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を設け前記
第一のポリシリコンよりなる島と第二のポリシリコンか
ら形成されたシリコン膜領域にソース、ドレイン領域を
形成することを特徴としたMOSトランジスタの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25092088A JPH0298969A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | Mosトランジスタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25092088A JPH0298969A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | Mosトランジスタおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0298969A true JPH0298969A (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=17214988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25092088A Pending JPH0298969A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | Mosトランジスタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0298969A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03154383A (ja) * | 1989-11-11 | 1991-07-02 | Takehide Shirato | 半導体装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6020582A (ja) * | 1983-07-14 | 1985-02-01 | Nec Corp | Misトランジスタ及びその製造方法 |
JPS63244684A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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1988
- 1988-10-06 JP JP25092088A patent/JPH0298969A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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