JPH0340514B2 - - Google Patents

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JPH0340514B2
JPH0340514B2 JP13638681A JP13638681A JPH0340514B2 JP H0340514 B2 JPH0340514 B2 JP H0340514B2 JP 13638681 A JP13638681 A JP 13638681A JP 13638681 A JP13638681 A JP 13638681A JP H0340514 B2 JPH0340514 B2 JP H0340514B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁基板上にMOSトランジスタを設
けたMOS型半導体装置の改良に関する。
一般に、この種の半導体装置(MOS/SOSと
称す)は半導体基板を用いたMOS型半導体装置
(MOS/バルクと称す)が接合分離を特徴として
いるのに対し、素子間を絶縁物で分離しているこ
とを特徴としている。すなわち、MOS/バルク
は第1図に示すように、例えばp型シリコン基板
1の主面に互に分離したn+型のソース、ドレイ
ン領域2,3を設け、かつこれらソース、ドレイ
ン領域2,3間のチヤンネル領域4上にゲート絶
縁膜5を介して多結晶シリコン等からなるゲート
電極6を設けた構造になつている。一方、
MOS/SOSは第2図a,bに示す如く、サフア
イア等の絶縁基板11上に例えば周囲が空気絶縁
された島状のp型半導体層12を設け、この半導
体層12に互に分離したn+型のソース、ドレイ
ン領域13,14を該シリコン層12と絶縁基板
11の界面まで達するように設けており、更に前
記ソース、ドレイン領域13,14間のチヤンネ
ル領域15上にゲート絶縁膜16を介して多結晶
シリコン等からなるゲート電極17を設けた構造
になつている。これら第1図、第2図a,bより
わかるようにMOS/バルクではチヤンネル領域
4はその下部の半導体基板1を介して外部への電
極を容易に設けることができる。これに対して、
MOS/SOSの場合、チヤンネル領域15下部の
半導体層基部は、電気的にフローテイング状態に
あり、従来構造のMOS/SOSではチヤンネル領
域下部の半導体層に電極を設けることができな
い。したがつて、かかる構造のMOS/SOSの特
性チエツクに際して、チヤンネル下部の半導体層
基部の状態を知ること、或いは該半導体層基部に
バイアスして積極的に変調し、その特性の変化を
知ることは困難である。
このような問題点を改善するために、従来、第
3図a,bに示す構造の、MOS/SOSが知られ
ている。即ち、第3図a,b中の11は絶縁基板
であり、この絶縁基板11上には例えば周囲を空
気絶縁した島状のp型半導体層12が設けられて
いる。この半導体層12には互に分離したn+
のソース、ドレイン領域13,14が設けられ、
かつこれらソース、ドレイン領域13,14間の
チヤンネル領域15上にはゲート絶縁膜16を介
して多結晶シリコン等のゲート電極17が設けら
れている。そして、ゲート電極17の一端部に隣
り合う半導体層部分には半導体層基部を外部に取
出すための高濃度のp+型基部取出し領域18が
設けられている。
上述したMOS/SOSにあつては、チヤンネル
領域下部の半導体層基部をゲート電極の一端部下
の領域を介してp+型基部取出し領域18より外
部に取出すことができるため、前記問題を解消で
きるが、次に示す2つの欠点が生じた。
1つは、半導体層基部を外部に取出すための
p+型基部取出し領域18がチヤンネル領域の端
部に限られることである。このため、該構造を集
積回路に適用した場合、各素子の配置に大きな制
約をもたらし、ひいてはチツプ面積の増大を招く
等の不都合さを生じる。
もう一つは、抵抗率の比較的大きい半導体層基
部の長さ方向から基部取出し領域18を介して半
導体層基部を外部に取り出すので、半導体層基部
そのものに分布する抵抗が無視できない程度にま
で高くなる。このため、外部からの半導体層基部
の電位のコントロールが困難となる。
本発明は、上記欠点を解消するためになされた
ものであり、集積度を低下させることなく半導体
層基部を低抵抗で外部に取出し、半導体層基部の
電位のコントロールを容易にしたMOS型半導体
装置を提供しようとするものである。
以下、本発明の一実施例を製造方法を併記し、
第4図a〜d、第5図を参照して説明する。
実施例 〔〕 まず、サフアイア基板101上にp型単結
晶シリコン層をエピタキシヤル成長させた。次
に、トランジスタ領域となるべき部分以外を選
択的にエツチングし、島状のp型シリコン層1
02を形成した。つづいて、熱酸化処理を施し
て、厚さ500Åのシリコン酸化膜を形成した。
ひきつづき、多結晶シリコンを3500Å堆積した
のち、写真蝕刻およびエツチングによりゲート
電極103を形成し、これをマスクとしてシリ
コン酸化膜をエツチングしてゲート酸化膜10
4を形成した(第4図a図示)。
〔〕 次に、レジスト膜を塗布し、これを写真蝕
刻してドレイン領域予定部とゲート電極103
とを覆うレジストパターン105を形成した
後、該レジストパターン105をマスクとし
て、ボロンを250keV、2×1015/cm2の条件で、
島状のp型シリコン層102の所定位置にイオ
ン注入し、ボロンイオン注入層106を形成し
た(第4図b図示)。
〔〕 次に、レジストパターン105を除去した
後、再度レジスト膜を塗布し、これを写真蝕刻
して、基部取出し領域予定部を覆うレジストパ
ターン107を形成し、このレジストパターン
107およびゲート電極103をマスクとし
て、砒素を50keV、4×1015/cm2の条件で、島
状のp型シリコン層102の所定位置にイオン
注入し、砒素イオン注入層1081,1082
形成した(第4図c図示)。
〔〕 次にレジストパターン107を除去した
後、CVD−SiO2膜109を堆積し、1000℃で
20分間熱処理を行つた。この熱処理により、島
状のp型シリコン層102のボロンイオン注入
層106および砒素イオン注入層1081,1
082が電気的に活性化するとともに拡散し、
p+型の高濃度領域110およびソース、ドレ
イン領域111,112が形成された。このと
き、ドレイン領域112側の砒素は島状のp型
シリコン層102とサフアイア基板101の界
面まで達するが、ソース領域111側では、サ
フアイア基板101界面近傍にp+型の高濃度
領域110が存在するので、ソース領域111
は島状のp型シリコン層102とサフアイア基
板101の界面まで達しない。また、レジスト
パターン107で覆われていた島状のp型シリ
コン層102には、p型の基部取出し領域11
3が形成された。これにより、チヤンネル領域
下部のp型シリコン層基部114と基部取出し
領域113は、ソース領域111下部のp型+
型の高濃度領域110を介して接続される。こ
の後、前記ゲート電極104、ソース、ドレイ
ン領域111,112および基部取出し領域1
13上のCVD−SiO2膜109にコンタクトホ
ール115…を開孔し、Al膜の蒸着、パター
ニングによりゲート取出しAl配線116、ソ
ース、ドレイン取出しAl配線117,118
および基部取出しAl配線119を形成し、シ
ンタリングを行つてMOS/SOSトランジスタ
を製造した(第4図dおよび第5図図示)。な
お、第5図は第4図dの平面図である。
しかして、本発明のMOS/SOSは第4図dお
よび第5図に示す如く島状のp型シリコン層10
2の主面に互に分離され、サフアイア基板101
まで接合が達しない、p型シリコン基部114に
対して電位差の低いソース領域111および同基
板101まで達するドレイン領域112を設け、
かつ、これらソース、ドレイン領域111,11
2間のチヤンネル領域上にゲート酸化膜104を
介して多結晶シリコンのゲート電極103を設
け、さらに前記ソース領域111下にp+型の高
濃度領域110を設けるとともに、ソース領域1
11に隣接してチヤンネル領域下部のp型シリコ
ン基部114と前記p+型の高濃度領域110を
介して接続されるp型の基部取出し領域113を
設けた構造になつている。
上述のような構造によれば、ソース領域111
下部の低抵抗のp+型の高濃度領域110を介し
てチヤンネル領域下部のp型シリコン層基部11
4とp型の基部取出し領域113が接続されてい
るので、従来の装置の如く半導体層基部の長さ方
向から基部取出し領域を介して基部電極を取出す
という構造と比較して、p型シリコン層基部11
4とp型の基部取出し領域113間に分布する抵
抗を低くすることができる。ただし、このような
構造によれば、p+型の高濃度領域110とn+
の高濃度層であるソース領域111間のpn接合
は高濃度層同士の接合となり、接合耐圧は非常に
低くなる。前記実施例においてはp+型の高濃度
領域110とソース領域111の濃度は両者とも
約1×1020/cm3であり、この場合接合耐圧は約
3Vとなる。その結果、ソース領域111とドレ
イン領域112の二つのうちp型シリコン層基部
114の電位に対し、より高い電位差となる側か
らp型シリコン層基部114を外部に取出すと、
ブレーク・ダウンを起こす。このため、本発明に
おいては、p型シリコン層基部114に対してよ
り低い電位差となるソース領域111側からp型
シリコン層基部114を外部に取出すことによ
り、p+型の高濃度領域110と浅い接合のソー
ス領域111の間のブレーク・ダウンを防止でき
る。
したがつて、ブレーク・ダウンを招くことなく
p型シリコン層基部114を低抵抗で外部に取出
すことにより、p型シリコン層基部114の電位
のコントロールを容易になしうるMOS型半導体
装置を得ることができる。
また、上記の方法のようにすれば、ソース領域
111側のサフアイア基板101界面近傍に予め
ボロンをイオン注入してあるので、後の工程で一
回の砒素のイオン注入により、ソース領域111
を浅く、ドレイン領域112を深くすることがで
き、工程を簡略化することができる。
なお、本発明に係るMOS型半導体装置に用い
る絶縁基板は上記実施例の如くサフアイアに限ら
ずスピネル等でもよい。また、基部電極を取出す
のは、ソース領域111側に限らず、p型シリコ
ン層基部114の電位に対して電位差がソース領
域111側より低ければ、ドレイン領域112側
からでもよい。
また、本発明に係るMOS型半導体装置の製造
においては、上記実施例で示した一回のイオン注
入で浅いソース領域111と深いドレイン領域1
12を形成する方法に限らず、別々にイオン注入
して深さの異なるソース、ドレイン領域を形成し
てもよい。
以上詳述したように、本発明によれば、ソー
ス、ドレイン領域の二つのうち、半導体層基部の
電位に対して、より低い電位差となるソースもし
くはドレイン領域の側から半導体層基部を低抵抗
で外部に取り出すことにより、ブレーク・ダウン
を起こすことなく、また、集積度を低下すること
なく、半導体層基部の電位のコントロールを容易
になしうるMOS型半導体装置を提供できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMOS/バルクを示す断面図、
第2図aは従来のMOS/SOSを示す平面図、第
2図bは、第2図aのA−A線に沿う断面図、第
3図aは従来の改良されたMOS/SOSを示す平
面図、第3図bは第3図aのB−B線に沿う断面
図、第4図a〜dは本発明の一実施例における
MOS/SOSの製造工程を示す断面図、第5図は
第4図dのMOS/SOSの平面図である。 101……サフアイア基板、102……島状の
p型シリコン層、103……ゲート電極、104
……ゲート酸化膜、105……レジストパター
ン、106……ボロンイオン注入層、107……
レジストパターン、1081,1082……砒素イ
オン注入層、109……CVD−SiO2膜、110
……p+型の高濃度領域、111……ソース領域、
112……ドレイン領域、113……基部取出し
領域、114……p型シリコン層基部、115…
…コンタクト・ホール、116……ゲート取出し
Al配線、117,118……ソース、ドレイン
取出しAl配線、119……基部取出しAl配線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 絶縁基板上に設けられた第1導電型の半導体
    層と、この半導体層に互に離間して設けられ、か
    つチヤンネル領域下部の半導体層基部電位に対し
    て、より低い電位差となる側が該半導体層と前記
    絶縁基板の界面より浅い接合をもつ第2導電型の
    ソース、ドレイン領域と、これらソース、ドレイ
    ン領域間のチヤンネル領域上にゲート絶縁膜を介
    して設けられたゲート電極と、前記浅い接合をも
    つソースもしくはドレイン領域に隣接して設けら
    れた第1導電型の基部取り出し領域と、前記浅い
    接合をもつソースもしくはドレイン領域及び前記
    基部取り出し領域下の半導体層に、前記半導体層
    基部と前記基部取り出し領域とを接続するように
    形成された第1導電型の高濃度領域を具備し、前
    記基部取り出し領域を介してチヤンネル領域下の
    半導体層基部を外部に取り出し可能な構造にした
    ことを特徴とするMOS型半導体装置。
JP13638681A 1981-08-31 1981-08-31 Mos型半導体装置 Granted JPS5837966A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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