JPH04114476A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04114476A
JPH04114476A JP2234171A JP23417190A JPH04114476A JP H04114476 A JPH04114476 A JP H04114476A JP 2234171 A JP2234171 A JP 2234171A JP 23417190 A JP23417190 A JP 23417190A JP H04114476 A JPH04114476 A JP H04114476A
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JP
Japan
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recess
layer
region
crystal silicon
single crystal
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JP2234171A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Horie
博 堀江
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体装置及びその製造方法、特に絶縁層上に単結晶シ
リコン層が形成されたS OI (Silicon O
n In5ulator)基板上に形成される半導体装
置及びその!I!遣方法に関し、 ソース抵抗及びドレイン抵抗を増加させることなくチャ
ネル領域を完全に空乏化することができる半導体装置及
びその製造方法を提供することを目的とし、 絶縁物層と、前記絶縁物層上に形成され、中央に膜厚の
薄い凹部が形成され、前記凹部の一側にソース領域が形
成され、前記四部の他側にドレイン領域が形成され、前
記ソース領域及びドレイン領域間の前記凹部にチャネル
領域が形成された単結晶シリコン層と、前記単結晶シリ
コン層の前記凹部上面に形成されたゲート絶縁膜と、前
記ゲート絶縁膜上に形成され、前記凹部を埋込んだゲー
ト電極とを有するように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置及びその製造方法、特に絶縁層上に
単結晶シリコン層が形成された5OI(Si1icon
 On In5ulator)基板上に形成される半導
体装置及びその製造方法に関する。
sor基板上に半導体素子を形成するSol技術が、高
速動作が可能であること、耐放射線に優れていること、
高温動作が可能であること、等の理由により注目されて
いる。特に、Sol基板のシリコン単結晶層を薄膜化す
ることにより、MOSFETにおける短チヤネル効果の
抑制やサブスレッショルド特性の改善や電流駆動力の向
上が期待されている。
[従来の技術] 従来のSOI基板上に形成されたNMO3FETを第3
図に示す。
シリコン基板40上にシリコン酸化層42を介して薄い
P型の単結晶シリコン層44が形成されている。単結晶
シリコン層44にはn型のソース領域46及びドレイン
領域48が形成され、ソース領域46及びドレイン領域
48間のチャネル領域50上にゲート酸化膜52を介し
て多結晶シリコンのゲート電極54が形成されている。
単結晶シリコン層44を約1100n以下に薄膜化する
ことにより、チャネル領域50を完全に空乏化させるこ
とができるので、短チヤネル効果を抑制すると共に、サ
ブスレッショルド特性を改善し、電流駆動力を向上させ
ることができる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、単結晶シリコン層44を薄膜化すると、
ソース領域46及びドレイン領域48が高抵抗になり、
特性向上の妨げとなるという問題があった。
本発明の目的は、ソース抵抗及びドレイン抵抗を増加さ
せることなくチャネル領域を完全に空乏化することがで
きる半導体装置及びその製造方法を提供することにある
[課題を解決するための手段] 上記目的は、絶縁物層と、前記絶縁物層上に形成され、
中央に膜厚の薄い凹部が形成され、前記凹部の一側にソ
ース領域が形成され、前記凹部の他側にドレイン領域が
形成され、前記ソース領域及びドレイン領域間の前記凹
部にチャネル領域が形成された単結晶シリコン層と、前
記単結晶シリコン層の前記凹部上面に形成されたゲート
絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記凹部を
埋込んだゲート電極とを有することを特徴とする半導体
装置によって達成される。
また、上記目的は、絶縁物層上に形成された第1導電型
の単結晶シリコン層表面に第2導電型の不純物をイオン
注入する工程と、前記単結晶シリコン層のチャネル形成
領域における表面部分をエツチング除去して膜厚の薄い
凹部を形成する工程と、酸化雰囲気中で加熱することに
より、前記凹部表面を酸化してゲート酸化膜を形成し、
前記単結晶シリコン層にイオン注入された不純物を活性
化して前記凹部の一側にソース領域を形成し、前記凹部
の他側にドレイン領域を形成する工程と、前記凹部を埋
込み、前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法によ
って達成される。
[作用] 本発明によれば、ソース抵抗及びドレイン抵抗を増加さ
せることなくチャネル領域を完全に空乏化することがで
きる半導体装置を実現することができる。
[実施例] 本発明の一実施例によるNMO3FETを第1図を用い
て説明する。
シリコン基板10上にシリコン酸化層12を介してP型
単結晶シリコン層14が形成されている。
本実施例のp型単結晶シリコン層14全体が厚く形成さ
れているが、中央に凹部が形成されて薄膜化されている
。P型単結晶シリコン層14の凹部の両側における厚い
部分にn型ソース領域16及びn型ドレイン領域18が
形成されている。チャネル領域20はn型ソース領域1
6及びn型ドレイン領域18間の薄膜化された部分に形
成される。
P型巣結晶シリコン層14上にはシリコン酸化層22が
形成されている。凹部の内壁にはゲート酸化膜24が形
成されている。四部上のシリコン酸化層22にはコンタ
クトホールが形成され、多結晶シリコンのゲート電極2
6がシリコン酸化層22のコンタクトホールを介して凹
部を埋込むように形成されている。
シリコン酸化層22上にシリコン酸化層28が形成され
ている。ソース電!i30及びドレイン電極32は、シ
リコン酸化層22.28に形成されたコンタクトホール
を介してn型ソース領域16及びn型ドレイン領域18
にコンタクトするように形成されている。ゲート電極3
4は、シリコン酸化層22に形成されたコンタクトホー
ルを介してゲート電極26にコンタクトするように形成
されている。
このように本実施例によればチャネル領域20の部分は
薄膜化されて完全に空乏化することが可能であると共に
、n型ソース領域16及びn型ドレイン領域18の部分
は厚いのでソース抵抗及びドレイン抵抗を低く維持でき
る。
本発明の一実施例によるNMO3FETの製造方法を第
2図に示す。
まず、例えばS IMOX法により、シリコン基板10
上にシリコン酸化層12を介してP型単結晶シリコン層
14が形成されたSO■基板を用意する(第2図(a)
)。P型単結晶シリコン層14の厚さは約500 n、
 mと比較的厚く、不純物濃度はlXl0I6/cm−
’程度である。
次に、P型単結晶シリコン層14に、加速電圧が約70
keVで、ドーズ量が約4X101Scm−2のイオン
注入条件でAsをイオン注入する。続いて、CVD法に
より全面に約300nm厚のシリコン酸化層22を堆積
する〈第2図(b))、なお、Asの代わりにPをイオ
ン注入してもよい。
次に、シリコン酸化層22上にレジスト層36を堆積し
、中央のチャネル形成領域の部分が開口するようにパタ
ーニングする。このパターニングされたレジスト層36
をマスクとしてシリコン酸化層22及びP型単結晶シリ
コン層14をRIB樟より興カ性エツチングする。P型
単結晶シリコン層14のエツチングにより約400nm
深さの凹部を形成し、チャネル形成領域のP型単結晶シ
リコン層14表面におけるイオン注入されたAsが存在
している部分を除去すると共に、チャネル形成領域のP
型単結晶シリコン層14を約1100nに薄膜化する(
第2図(C))。なお、シリコン酸化層22のエツチン
グにはフッ素系ガス(例えば、CHF、ガス)を用い、
P型単結晶シリコン層14のエツチングには塩素系ガス
(例えば、BCJ、ガス、、Cj2ガス)を用いる。
次に、酸化雰囲気中で約1000℃に加熱する。
すると、露出したP型単結晶シリコン層14の凹部表面
に約10nm厚のゲート酸化膜24が形成されると共に
、P型単結晶シリコン層14の凹部両側にイオン注入さ
れたAsが活性化されシリコン酸化層12まで達するソ
ース領域16及びドレイン領域18が形成される(第2
図(d))、なお、凹部の側壁にはn型不純物領域が露
出しているため、P型不純物領域が露出している底面よ
りゲート酸化膜24が1.5〜2倍厚くなる。
次に、不純物がドープされた多結晶シリコン層38をC
VD法により全面に堆積する(第2図(e))。なおド
ープド多結晶シリコンを堆積する代わりに、不純物がド
ープされていないノンドープ多結晶シリコンを堆積した
後にイオン注入又は拡散により不純物を添加してもよい
次に、フォトプロセス工程により多結晶シリコン層38
をバターニングしてシリコン酸化層22のコンタクトホ
ールを介して凹部を埋込むゲート電極26を形成する。
続いて、CVD法によりシリコン酸化層28を全面に形
成する(第2図(f))。
次に、n型ソース領域16及びn型ドレイン領域18に
コンタクトするコンタクトホールをシリコン酸化層22
.28に形成すると共に、ゲート電極26にコンタクト
するコンタクトホールをシリコン酸化層28に形成する
。続いて、スパッタリングにより全面にアルミニウムを
堆積してバターニングし、ソース電極30、ドレイン電
極32及びゲート電極34を形成する(第2図(g))
このように本実施例によれば、ソース抵抗及びドレイン
抵抗を増加させることなくチャネル領域を完全に空乏化
することができるNMOSFETを簡単に製造すること
ができる。
本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施例はNMOSFETであったがPMO
8FETに本発明を適用してもよい。2MO3FETで
はn型単結晶シリコン層を用い、硼素(B)をイオン注
入してP型ソース領域及びP型ドレイン領域を形成する
[発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、ソース抵抗及びドレイン
抵抗を増加させることなくチャネル領域を完全に空乏化
することができる半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるNMOSFETの断面
図、 第2図は本発明の一実施例によるNMOSFETの製造
方法の工程断面図、 第3図は従来のNMOSFETの断面図である。 図において、 10・・・シリコン基板 12・・・シリコン酸化層 14・・・P型単結晶シリコン層 16・・・n型ソース領域 18・・・n型ドレイン領域 20・・・チャネル領域 22・・・シリコン酸化層 24・・・ゲート酸化膜 26・・・ゲート電極 28・・・シリコン酸化層 30・・・ソース電極 32・・・ドレイン電極 34・・・ゲート電極 36・・・レジスト層 38・・・多結晶シリコン層 40・・・シリコン基板 42・・・シリコン酸化層 44・・・単結晶シリコン層 46・・・ソース領域 48・・・ドレイン領域 50・・・チャネル領域 52・・・ゲート酸化膜 54・・・ゲート電極 出願人 富  士  通 株  式  会  社代理人
 弁理士 北  野  好  人本発明の一大流側によ
るNMO5FETの製逍方;ムの工程断面図第2図(T
I7) 1) 本発明の−mlによるNMO5FET/)l!l;ムの
工程断面9算2図け02)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁物層と、 前記絶縁物層上に形成され、中央に膜厚の薄い凹部が形
    成され、前記凹部の一側にソース領域が形成され、前記
    凹部の他側にドレイン領域が形成され、前記ソース領域
    及びドレイン領域間の前記凹部にチャネル領域が形成さ
    れた単結晶シリコン層と、 前記単結晶シリコン層の前記凹部上面に形成されたゲー
    ト絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記凹部を埋込んだゲ
    ート電極と を有することを特徴とする半導体装置。 2、絶縁物層上に形成された第1導電型の単結晶シリコ
    ン層表面に第2導電型の不純物をイオン注入する工程と
    、 前記単結晶シリコン層のチャネル形成領域における表面
    部分をエッチング除去して膜厚の薄い凹部を形成する工
    程と、 酸化雰囲気中で加熱することにより、前記凹部表面を酸
    化してゲート酸化膜を形成し、前記単結晶シリコン層に
    イオン注入された不純物を活性化して前記凹部の一側に
    ソース領域を形成し、前記凹部の他側にドレイン領域を
    形成する工程と、前記凹部を埋込み、前記ゲート酸化膜
    上にゲート電極を形成する工程と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2234171A 1990-09-04 1990-09-04 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH04114476A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5534722A (en) * 1993-03-08 1996-07-09 Seiko Instruments Inc. Insulator substrate for a light valve device having an electrostatic protection region
JP2008004594A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法

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