JPH0467681A - Mis semiconductor device - Google Patents

Mis semiconductor device

Info

Publication number
JPH0467681A
JPH0467681A JP18089890A JP18089890A JPH0467681A JP H0467681 A JPH0467681 A JP H0467681A JP 18089890 A JP18089890 A JP 18089890A JP 18089890 A JP18089890 A JP 18089890A JP H0467681 A JPH0467681 A JP H0467681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
metal layer
source
source region
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP18089890A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2969832B2 (en
Inventor
Riki Minami Eritsuku
エリック リキ ミナミ
Yoshihiro Miyazawa
宮沢 芳宏
Takeshi Matsushita
松下 孟史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP18089890A priority Critical patent/JP2969832B2/en
Priority to EP91110795A priority patent/EP0465961B1/en
Priority to DE69111929T priority patent/DE69111929T2/en
Priority to KR1019910011477A priority patent/KR100289420B1/en
Priority to US07/726,904 priority patent/US5243213A/en
Publication of JPH0467681A publication Critical patent/JPH0467681A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2969832B2 publication Critical patent/JP2969832B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a MIS semiconductor device to be restrained from deteriorating in breakdown strength, improved in reliability, and applied to a wider range as a circuit element by a method wherein a metal layer isolated from a channel region is provided coming into contact with a source region. CONSTITUTION:A metal layer 28 isolated from a channel region 27 is provided inside a semiconductor layer 23 coming into contact with a source region 25. A distance WN between the metal layer 28 and the channel region 27 or the width of the source region 25 is set smaller than the diffusion length of minority carriers in the source region 25, whereby minority carriers are lessened in effective length of diffusion in the source region 25, and a minority carrier current induced by impact ionization inside the channel region 27 is made to flow out through the source region 25 and the metal layer 28. When a Schottky junction is formed between the metal layer 28 and the source region 25, a Hall current flowing through the metal layer 28 is enhanced by an electrical field applied to the interface concerned. Therefore, a MISFET is prevented from deteriorating in breakdown strength between a source and a drain keeping the merits of a MISFET provided with an SOI substrate.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、基板上に絶縁層を介して半導体薄層が形成さ
れてなる所謂S OI (silicon on 1n
sulatar)基板を利用して、その半導体薄層にM
IS構造の半導体素子を形成してなるMIS型半導体装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is directed to a so-called SOI (silicon on 1n) in which a semiconductor thin layer is formed on a substrate with an insulating layer interposed therebetween.
M is applied to the semiconductor thin layer using a
The present invention relates to a MIS type semiconductor device formed by forming a semiconductor element with an IS structure.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、絶縁性基板上に半導体層が形成され、この半
導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され
たMIS型半導体装置において、ソース領域に接してチ
ャネル領域と分離された金属層を設けて構成することに
よって、Sol基板に形成したMIS型半導体装置の欠
点であるインパクト・アイオナイゼーションによる耐圧
低下を抑制し、この種のMIS型半導体装置の高信頼性
化を図るようにしたものである。
The present invention relates to an MIS type semiconductor device in which a semiconductor layer is formed on an insulating substrate, and a gate electrode is formed on this semiconductor layer via a gate insulating film. By providing a layered structure, the reduction in breakdown voltage caused by impact ionization, which is a drawback of MIS semiconductor devices formed on a Sol substrate, is suppressed, and the reliability of this type of MIS semiconductor device is increased. It is something.

また、本発明は、絶縁性基板上に半導体層が形成され、
この半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形
成されたMIS型半導体装置において、ソース領域とし
て高濃度領域とその下部に低濃度領域を設け、このソー
ス領域の低濃度領域及び高濃度領域に接してチャネル領
域と分離された金属層を設けて構成することによって、
Sol基板に形成したMIS型半導体装置の欠点である
インパクト・アイオナイゼーションによる耐圧低下をさ
らに抑制し、この種のMIS型半導体装置の高僧転性化
を図るようにしたものである。
Further, the present invention provides a semiconductor layer formed on an insulating substrate,
In an MIS type semiconductor device in which a gate electrode is formed on this semiconductor layer via a gate insulating film, a high concentration region and a low concentration region are provided below the high concentration region as a source region, and the low concentration region and the high concentration region of the source region are provided. By providing a metal layer in contact with and separated from the channel region,
This is intended to further suppress the drop in breakdown voltage due to impact ionization, which is a drawback of MIS type semiconductor devices formed on Sol substrates, and to improve the performance of this type of MIS type semiconductor devices.

また、本発明は、絶縁性基板上に半導体層が形成され、
この半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形
成されたMIS型半導体装置において、ドレイン領域に
接してショットキ接合を形成し、且つチャネル領域と分
離された金属層を設けて構成することによって、Sol
基板に形成したMIS型半導体装置の欠点であるインパ
クト・アイオナイゼーションによる耐圧低下を抑制し、
この種のMIS型半導体装置の高信軌性化を図るように
したものである。
Further, the present invention provides a semiconductor layer formed on an insulating substrate,
In an MIS type semiconductor device in which a gate electrode is formed on this semiconductor layer via a gate insulating film, a Schottky junction is formed in contact with the drain region, and a metal layer is provided separated from the channel region. , Sol
It suppresses the drop in breakdown voltage due to impact ionization, which is a drawback of MIS type semiconductor devices formed on a substrate,
This is intended to improve the reliability of this type of MIS type semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近時、SOI基板を利用した所謂薄膜SOI素子に関し
て多くの利点が報告されている。例えばチャネル領域の
不純物濃度設定の自由度が高いこと、高α線耐性を有す
ること、ラッチアップフリーであること、基板と素子形
成領域であるシリコン薄膜間の寄生容量の減少による高
速化が可能であること等の利点を有している。
Recently, many advantages have been reported regarding so-called thin film SOI devices using SOI substrates. For example, it has a high degree of freedom in setting the impurity concentration in the channel region, has high alpha ray resistance, is latch-up free, and can achieve high speed by reducing the parasitic capacitance between the substrate and the silicon thin film that is the element formation region. It has advantages such as:

このことから現在、薄膜SOI素子に関する研究が活発
に行われ、その開発が進められている。
For this reason, research on thin film SOI devices is currently being actively conducted, and their development is progressing.

Sol基板を利用した例えばMIS電界効果型トランジ
スタ(以下MISFETと略称する)は、第15図に示
すように、例えば貼り合方式等により、シリコン基板(
1)上にSiO2膜(2)を介して島状のシリコン薄膜
(所謂Sol膜)(3)を形成したSOT基板(4)を
用い、そのシリコン薄膜(3)に第1導電形のソース領
域(5)及びドレイン領域(6)を形成すると共に、ソ
ース領域(5)及びドレイン領域(6)間のシリコン薄
膜(3)上に例えばSiO□等のゲート絶縁膜(7)を
介して多結晶シリコンによるゲート電極(8)を形成し
て構成される。(9)はソース電極、(10)はドレイ
ン電極である。
For example, an MIS field effect transistor (hereinafter abbreviated as MISFET) using a Sol substrate is manufactured by bonding a silicon substrate (
1) Using an SOT substrate (4) on which an island-shaped silicon thin film (so-called Sol film) (3) is formed via a SiO2 film (2), a source region of the first conductivity type is formed in the silicon thin film (3). (5) and drain region (6) are formed, and a polycrystalline polycrystalline film is formed on the silicon thin film (3) between the source region (5) and drain region (6) via a gate insulating film (7) such as SiO□. It is constructed by forming a gate electrode (8) made of silicon. (9) is a source electrode, and (10) is a drain electrode.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、Sol基板(4)を利用したMISFE
T(11)においては、ソース−ドレイン降服電圧、即
ちソース−ドレイン間耐圧が低いという欠点がある。こ
れは、第15図に示すように、MISFET(11)に
おいて、ソース領域(5)からチャネル領域(12)に
注入された少数キャリア(電子)eがドレイン領域(6
)側に流れ、この電子eがゲート電極(8)下のドレイ
ン端で生じている高電界領域(13)でインパクト・ア
イオナイゼーションを起こし、電子−正孔対が発生し、
このうち、正孔りがチャネル領域(12)中に流れるこ
とによって引起される。即ち、通常のバルク型のMTS
FETではチャネル領域中に流れた正孔h(所謂ホール
電流1p)は、基板を介して基板電流として逃げるが、
このSOI基板においてはシリコン薄膜(3)がSiO
□膜(2)で囲まれ正孔りを逃がす構成となっていない
ため、上記正孔りはソース領域(5)近傍のチャネル領
域(12)内に蓄積する。
However, MISFE using Sol substrate (4)
T(11) has a drawback that the source-drain breakdown voltage, that is, the source-drain breakdown voltage is low. As shown in FIG. 15, in the MISFET (11), minority carriers (electrons) e injected from the source region (5) to the channel region (12) are transferred to the drain region (6).
) side, these electrons e cause impact ionization in the high electric field region (13) occurring at the drain end under the gate electrode (8), and electron-hole pairs are generated.
Of these, holes are caused by flowing into the channel region (12). That is, normal bulk type MTS
In the FET, holes h (so-called hole current 1p) flowing into the channel region escape as substrate current through the substrate, but
In this SOI substrate, the silicon thin film (3) is SiO
□ Since the hole is surrounded by the film (2) and is not structured to allow the holes to escape, the holes accumulate in the channel region (12) near the source region (5).

この蓄積した正孔りによって、ソース、チャネル間のエ
ネルギ障壁が低くなり、その結果、ソースが電子のエミ
ッタとして働き、チャネル領域(12)に流れる通常の
電子の流れ(チャネル電流■c)に加えて上記バイポー
ラ動作した電子電流I7が発生する。この電子電流I7
は再度、高電界領域(13)においてホール電流Ipを
発生させるという正のフィードバック現象を引き起して
ドレイン電流■。を急激に増加させ、結果的にソース−
ドレイン間耐圧を低下させる。
These accumulated holes lower the energy barrier between the source and the channel, and as a result, the source acts as an electron emitter, in addition to the normal flow of electrons (channel current c) flowing into the channel region (12). The bipolar-operated electron current I7 is generated. This electron current I7
again causes a positive feedback phenomenon that generates a hole current Ip in the high electric field region (13), and the drain current ■. sharply increases, resulting in the source −
Decreases drain-to-drain breakdown voltage.

このようなインパクト・アイオナイゼーションによるソ
ース−ドレイン間耐圧の低下を抑制する方法が従来から
種々提案されている。
Various methods have been proposed in the past to suppress the decrease in source-drain breakdown voltage caused by impact ionization.

例えば第16図に示すMISFET(14)は、シリコ
ン薄膜(3)においてドレイン領域(6)に対応する部
分の膜厚を大としてドレイン端の電界を弱めることによ
って、インパクト・アイオナイゼーションによるホール
電流の発生を少なくしソース−ドレイン間耐圧の向上を
図るようにしたものである。しかし、この方法は構造が
複雑で製造しにくいと共に、効果が不十分であるという
不都合がある。また、第17図のMISFET(15)
は、ソース領域(5)及びドレイン領域(6)をシリコ
ン薄膜(3)の膜厚より浅く形成し、ソース領域(5)
の外側にソース領域(5)と離れてチャネル領域(12
)と同導電形の半導体領域(16)を形成し之より電極
(17)を導出して構成することによって、インパクト
・アイオナイゼーションによって発生した正孔りを半導
体領域(16)を介して逃がし、ソース−ドレイン間耐
圧の向上を図るようにしている。この方法は、半導体領
域(16)を形成するために、シリコン薄膜(3)の面
積が大きくなり、また領域(12)との間の寄生容量が
大きくなり、SOI基板を利用したMISFETの利点
が失われること、シリコン薄膜(3)の膜厚が実質的に
太き(なるために短チヤネル効果が生し易くなり、その
防止のためにチャネル濃度が必然的に高くなり、その結
果、キャリア移動度を高くすることができるというS0
■基板を利用した MISFETの利点が失われるとい
う不都合がある。
For example, in the MISFET (14) shown in FIG. 16, the hole current caused by impact ionization is reduced by increasing the thickness of the silicon thin film (3) in the portion corresponding to the drain region (6) and weakening the electric field at the drain end. This is intended to reduce the occurrence and improve the source-drain breakdown voltage. However, this method has disadvantages in that the structure is complicated and difficult to manufacture, and the effect is insufficient. Also, MISFET (15) in Fig. 17
The source region (5) and the drain region (6) are formed to be shallower than the silicon thin film (3), and the source region (5)
A source region (5) and a channel region (12) are located outside of the source region (5).
) by forming a semiconductor region (16) of the same conductivity type and leading out an electrode (17) from it, holes generated by impact ionization can escape through the semiconductor region (16), An attempt is made to improve the source-drain breakdown voltage. In this method, in order to form the semiconductor region (16), the area of the silicon thin film (3) becomes large, and the parasitic capacitance between the region (12) and the region (12) becomes large, which eliminates the advantage of MISFET using an SOI substrate. Because the film thickness of the silicon thin film (3) is substantially thicker, the short channel effect is more likely to occur, and in order to prevent this, the channel concentration is inevitably increased, and as a result, the carrier movement is S0 that can increase the degree of
■There is a disadvantage that the advantages of MISFET using a substrate are lost.

一方、製法及び構造的に合理的なものとして第18図に
示す構造のものが考えられている。この第18図で示す
MISFET(18)は、浅いソース領域(5)の外側
に之に接してチャネル領域(12)と同導電形の半導体
領域(16)を形成し、更にソース電極(9)を共用す
ることによって、通常の3端子素子として使用できるよ
うにしたものである。この旧5FET (18)の場合
も、インパクト・アイオナイゼーションによって生じた
正孔りを半導体領域(16)及びソース電極(9)を介
して逃がすことができるため、ドレイン耐圧の向上が図
れる。しかし、MISFET(18)は第19図に示す
ように素子構造の対称性を考慮してドレイン領域(6)
の外側にも半導体領域(16)と同し導電形の半導体領
域(19)を形成した場合、半導体領域(19)からチ
ャネル領域(12)に浸み出した正孔りがソース領域(
5)側の半導体領域(16)に流れ(第19図ではホー
ル電流I ppとして表示する)、例えば非動作時にお
いて、ソース及びドレイン間が短絡、導通するという不
都合が生じてしまう。従って、ソース及びドレインを交
互に使い分ける例えばスタティックRAMセルのアクセ
ス・トランジスタの如きスイッチング素子にはこの構造
を適用することができず、回路素子としての適用範囲が
制限されるという欠点がある。
On the other hand, a structure shown in FIG. 18 has been considered as one that is rational in terms of manufacturing method and structure. The MISFET (18) shown in FIG. 18 has a semiconductor region (16) of the same conductivity type as the channel region (12) formed in contact with the outside of a shallow source region (5), and a source electrode (9). By sharing the two terminals, it can be used as a normal three-terminal element. Also in the case of this old 5FET (18), holes generated by impact ionization can be released through the semiconductor region (16) and the source electrode (9), so that the drain breakdown voltage can be improved. However, as shown in FIG. 19, MISFET (18) has a drain region (6) that is
If a semiconductor region (19) of the same conductivity type as the semiconductor region (16) is formed outside of the semiconductor region (16), holes leaking from the semiconductor region (19) to the channel region (12) will flow into the source region (
5) side semiconductor region (16) (indicated as a hole current Ipp in FIG. 19), and for example, during non-operation, there arises the problem that the source and drain are short-circuited and conductive. Therefore, this structure cannot be applied to a switching element such as an access transistor of a static RAM cell in which the source and drain are alternately used, and there is a drawback that the range of application as a circuit element is limited.

本発明は、上述の点に鑑み、インパクト・アイオナイゼ
ーションによる耐圧低下を抑制して半導体装置自体の高
倍転性化を図ることができると共に、回路素子としての
適用範囲を広げることができるMIS型半導体装置を提
供するものである。
In view of the above-mentioned points, the present invention is an MIS type semiconductor that can suppress the drop in breakdown voltage caused by impact ionization, increase the multiplier performance of the semiconductor device itself, and expand the range of application as a circuit element. It provides equipment.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、第1図(その他第2図、第3図、第4図、第
5図)に示すように、絶縁性基板(22)上に半導体層
(23)が形成れ、この半導体層(23)上にゲート絶
縁膜(29)を介してゲート電極(30)が形成された
MTS型半導体装置において、ソース領域(25)に接
してチャネル領域(27)と分離された金属層(28)
を有して構成する。
As shown in FIG. 1 (and others in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5), a semiconductor layer (23) is formed on an insulating substrate (22), and this semiconductor layer (23) In an MTS type semiconductor device on which a gate electrode (30) is formed via a gate insulating film (29), a metal layer (28) is in contact with a source region (25) and is separated from a channel region (27). )
It consists of:

また、本発明は、第6図(その他第7図)に示すように
、絶縁性基板(22)上に半導体層(23)が形成され
、この半導体層(23)上にゲート絶縁膜(29)を介
してゲート電極(30)が形成されたMIS型半導体装
置において、ソース領域(25)には高濃度領域(25
a)とその下部に低濃度領域(25c)を有し、ソース
領域(25)の低濃度領域(25c)及び高濃度領域(
25a)に接してチャネル領域(27)と分離された金
属層(28)を有して構成する。
Further, as shown in FIG. 6 (and other FIG. 7), the present invention also provides a semiconductor layer (23) formed on an insulating substrate (22), and a gate insulating film (29) on this semiconductor layer (23). ), the source region (25) has a high concentration region (25
a) and a low concentration region (25c) below it, and a low concentration region (25c) and a high concentration region (25c) of the source region (25).
25a) and a metal layer (28) separated from the channel region (27).

また、本発明は、第13図に示すように、絶縁性基板(
22)上に半導体層(23)が形成され、この半導体層
(23)上にゲート絶縁膜(29)を介してゲート電極
(30)が形成されたMIS型半導体装置において、ド
レイン領域(26)に接してショットキ接合を形成し、
かつチャネル領域(27)と分離された金属層(28)
を有して構成する。
Further, as shown in FIG. 13, the present invention provides an insulating substrate (
22) In an MIS type semiconductor device in which a semiconductor layer (23) is formed on the semiconductor layer (23) and a gate electrode (30) is formed on the semiconductor layer (23) via a gate insulating film (29), the drain region (26) forms a Schottky junction in contact with
and a metal layer (28) separated from the channel region (27).
It consists of:

〔作用〕[Effect]

第1の発明によれば、例えば第1図に示すように、半導
体層(23)内にソース領域(25)に接してチ中ネル
領域(27)と分離された金属層(28)を設けること
により、金属層(28)とチャネル領域(27)間のソ
ース領域(25)の距離(幅)W8をソース領域内の少
数キャリアの拡散長し、より小さくすることによってソ
ース領域内の少数キャリアの実効的な拡散長が小さくな
り、インパクト・アイオナイゼーションでチャネル領域
(27)内に発生した少数キャリア電流(例えばNチャ
ネルMISFETであればホール電流)をソース領域(
25)及び金属層(28)を介して逃がすことができる
。この構成において、金属層(28)とソース領域(2
5)間でショットキ接合を形成するときは、その界面に
かかる電界によってさらに金属層(28)に流れるホー
ル電流が増大する。
According to the first invention, for example, as shown in FIG. 1, a metal layer (28) is provided in the semiconductor layer (23) in contact with the source region (25) and separated from the channel region (27). By making the distance (width) W8 of the source region (25) between the metal layer (28) and the channel region (27) the diffusion length of the minority carriers in the source region, by making it smaller, the distance (width) W8 of the source region (25) can be made smaller. As the effective diffusion length of
25) and the metal layer (28). In this configuration, the metal layer (28) and the source region (2
5) When a Schottky junction is formed between the metal layers (28), the electric field applied to the interface further increases the hole current flowing through the metal layer (28).

従って、SO■基板を利用したMISFETの利点を維
持してソース−ドレイン間耐圧の低下を防止することが
できると共に、素子構造を対称形にした場合における短
絡、導通現象を防止することができ、半導体装置自体の
信頼性の向上並びに回路素子としての通用範囲の向上を
図ることができる。
Therefore, it is possible to maintain the advantages of the MISFET using the SO2 substrate and prevent a decrease in the breakdown voltage between the source and drain, and it is also possible to prevent short circuits and conduction phenomena when the device structure is made symmetrical. It is possible to improve the reliability of the semiconductor device itself and the range of usage as a circuit element.

また、第2の発明においては、ソース領域として高濃度
領域(25a)とその下部に低濃度領域(25c)を設
け、半導体層(23)内にソース領域の低濃度領域(2
5c)及び高濃度領域(25a)に接してチャネル領域
(27)と分離された金属層(28)を設けることによ
り、金属層(28)と低濃度領域(25c)間ではショ
ットキ接合が形成され、金属層(28)と高濃度領域(
25a)間ではオーミンク接触となる。この場合も金属
層(28)により、金属層(28)とチャネル領域(2
7)間の低濃度領域(25c)の距離(幅)WNを低濃
度領域(25c)の少数キャリアの拡散長LPよりも小
さくし、之によって金属層(28)と低濃度領域(25
c)とチャネル領域(27)で形成される所謂バイポー
ラトランジスタ動作により(即ち、ショットキ接合での
ドリフト電界が加わり)インパクト・アイオナイゼーシ
ョンによってチャネル領域(27)内に発生した少数キ
ャリア電流を低濃度領域(25c)及び金属層(28)
を通して逃がすことができ、ソース−ドレイン間耐圧の
低下を防止することができる。同時に素子構造を対称形
にすることが可能であり、信頼性の向上並びに回路素子
としての適用範囲の向上が図れる。
Further, in the second invention, a high concentration region (25a) and a low concentration region (25c) are provided below the high concentration region (25a) as a source region, and a low concentration region (25c) of the source region is provided in the semiconductor layer (23).
5c) and the high concentration region (25a) and is separated from the channel region (27), a Schottky junction is formed between the metal layer (28) and the low concentration region (25c). , metal layer (28) and high concentration region (
25a) is an ohmink contact. In this case as well, the metal layer (28) connects the metal layer (28) and the channel region (2).
7) The distance (width) WN of the low concentration region (25c) between the metal layer (28) and the low concentration region (25c) is made smaller than the minority carrier diffusion length LP of the low concentration region (25c).
c) The minority carrier current generated in the channel region (27) by impact ionization is transferred to the low concentration region by the so-called bipolar transistor operation formed by the channel region (27) (that is, the drift electric field at the Schottky junction is added). (25c) and metal layer (28)
It is possible to prevent the breakdown voltage between the source and drain from decreasing. At the same time, it is possible to make the element structure symmetrical, which improves reliability and the range of application as a circuit element.

また、第3の発明においては、インパクト・アイオナイ
ゼーションによる電子−正孔対の発生源に近いドレイン
領域(26) sにドレイン領域(26)とショットキ
接合を形成し且つチャネル領域(27)と分離した金属
層(2B)を設け、この金属層(28)の電位をソース
電位又はその近傍の電位とすることにより、インパクト
・アイオナイゼーションによって発生した少数キャリア
電流をドレイン領域(26)から金属層(28)を通し
て逃がすことができる。従って、SOI基板を利用した
MISFETの利点を維持してソース−ドレイン間耐圧
の低下を防止することができる。
Further, in the third invention, a Schottky junction is formed with the drain region (26) in the drain region (26) near the source of electron-hole pairs generated by impact ionization, and the Schottky junction is separated from the channel region (27). By providing a metal layer (2B) with a metal layer (2B) and setting the potential of this metal layer (28) to the source potential or a potential near it, the minority carrier current generated by impact ionization is transferred from the drain region (26) to the metal layer (2B). 28). Therefore, it is possible to maintain the advantages of the MISFET using the SOI substrate and prevent the source-drain breakdown voltage from decreasing.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。尚、各
実施例ではnチャネル旧5FETに適用した場合である
が、pチャネル旧5FETにも適用できることは勿論で
ある。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although each embodiment is applied to an n-channel old 5FET, it goes without saying that it can also be applied to a p-channel old 5FET.

第1図は本発明の一例を示す。本例においては、例えば
シリコン基1(21)上にSiO□膜(22)を介して
島状に絶縁分離されたシリコン薄膜(23)を形成して
なるSOI基板(24)を用いる。このSol基板(2
4)のシリコン薄膜即ち、p形となされたシリコン薄膜
(23)に第1導電形即ちn形のソース領域(25)及
びドレイン領域(26)を底部のSiO□膜(23)に
到るように形成すると共に、シリコン薄膜(23)内で
ソース領域(25)の外側において該ソース領域(25
)に接して且つチャネル領域(27)と分離する金属層
(28)を形成する。この場合、金属層(28)はソー
ス領域(25)とオーミック接触する所謂オーミックメ
タルを用いる。金属層(28)とチャネル領域(27)
間のソース領域(25)の距離(輻)W、4はソース領
域(25)内の少数キャリア即ちホールの拡散長し、、
より小に選定される。ソース領域(25)及びドレイン
領域(26)間のチャネル領域(27)上には例えば5
i(h等によるゲート絶縁膜(29)を介して例えば多
結晶シリコンによるゲート電極(30)を形成する。
FIG. 1 shows an example of the invention. In this example, an SOI substrate (24) is used in which, for example, a silicon thin film (23) is formed on a silicon base 1 (21) with a silicon thin film (23) insulated and isolated through a SiO□ film (22). This Sol substrate (2
In the silicon thin film (23) of 4), which is made of p-type, a source region (25) and a drain region (26) of the first conductivity type, that is, n-type, are formed so as to reach the bottom SiO□ film (23). The source region (25) is formed outside the source region (25) within the silicon thin film (23).
) and is separated from the channel region (27). In this case, the metal layer (28) uses a so-called ohmic metal that makes ohmic contact with the source region (25). Metal layer (28) and channel region (27)
The distance (radius) W, 4 between the source regions (25) is the diffusion length of minority carriers or holes in the source regions (25),
Selected as smaller. For example, on the channel region (27) between the source region (25) and the drain region (26),
A gate electrode (30) made of, for example, polycrystalline silicon is formed via a gate insulating film (29) made of i(h) or the like.

そして、金属層(28)をソース電極に兼ねると共にド
レイン領域(26)にドレイン電極(32)を形成して
nチャネノbMIsFET(34)を構成する。
The metal layer (28) also serves as a source electrode, and a drain electrode (32) is formed in the drain region (26) to form an n-channel bMIsFET (34).

第2図〜第4図は第1図の変形例を示す。第2図ではn
形のソース領域(25)及びドレイン領域(26)を底
部のSiO□膜(22)に達するように形成するととも
に、n形のソース領域(25)内に金属N (28)を
形成した場合である。第3図ではn形のソース領域(2
5)及びドレイン領域(26)を底部の5iOz膜(2
2)に達しない深さに形成し、このn形ソース領域(2
5)内に金属層(28)を形成した場合である。さらに
は、第4図では、平面的にみてn形のソース領域(25
)内の一部に金属層(28)を形成した場合である。い
ずれも金属層(28)はオーミックメタルであり、且つ
ソース領域(25)の距離WNは正孔の拡散長LPより
小に選定される。
2 to 4 show modifications of FIG. 1. In Figure 2, n
In this case, a shaped source region (25) and a drain region (26) are formed to reach the bottom SiO□ film (22), and a metal N (28) is formed in the n-type source region (25). be. In Figure 3, an n-type source region (2
5) and drain region (26) with the bottom 5iOz film (2
2), and this n-type source region (2) is formed to a depth that does not reach 2).
5) In this case, a metal layer (28) is formed inside. Furthermore, in FIG. 4, an n-type source region (25
This is a case where a metal layer (28) is formed in a part of the inside (28). In both cases, the metal layer (28) is an ohmic metal, and the distance WN of the source region (25) is selected to be smaller than the hole diffusion length LP.

ここで、インパクト・アイオナイゼーションによって発
生した電子−正孔対のうちの正孔はソース領域(25)
に入ると、拡散によって金属層(28)に向って流れる
。第8図はその金属層(28)に流れるホール電流1p
のソース領域(25)の距離(幅)WNに対する依存性
を示す。曲線(If)はホールの拡散電流、曲線(DI
)は再結合電流、曲線(1)は拡散電流と再結合電流の
和として得られる実効的なホール電流I、である。拡散
電流は1 /WNに比例し、WNが少数キャリア(即ち
この場合正孔)の拡散長Lpを超えて増大するに従って
■。
Here, the holes of the electron-hole pairs generated by impact ionization are located in the source region (25).
Once inside, it flows towards the metal layer (28) by diffusion. Figure 8 shows the Hall current 1p flowing through the metal layer (28).
The dependence of the source region (25) on the distance (width) WN is shown. The curve (If) is the hole diffusion current, the curve (DI
) is the recombination current, and curve (1) is the effective Hall current I obtained as the sum of the diffusion current and the recombination current. The diffusion current is proportional to 1/WN and ■ as WN increases beyond the diffusion length Lp of minority carriers (i.e. holes in this case).

は一定(即ち再結合電流)になる。becomes constant (ie, the recombination current).

しかして本例に係るMISFET(34)によれば、ソ
ース領域(25)とオーミック接触する金属層(28)
をシリコン薄膜(23)内に形成して、金属層(28)
及びチャネル領域(27)間のソース領域(25)の距
MWNを少数キャリアである正孔の拡散長LPより小に
することにより、インパクト・アイオナイゼーションに
よって生じた正孔りが金属Jl! (28)に向って流
れるホール電流■2が増大することになり、結果として
インパクト・アイオナイゼーションによるソース−トレ
イン間耐圧の低下を抑制することができる。
According to the MISFET (34) according to this example, the metal layer (28) is in ohmic contact with the source region (25).
is formed in the silicon thin film (23) to form a metal layer (28).
By making the distance MWN of the source region (25) between the channel region (27) and the channel region (27) smaller than the diffusion length LP of holes, which are minority carriers, the holes generated by impact ionization are transferred to the metal Jl! The Hall current (2) flowing toward (28) increases, and as a result, it is possible to suppress a decrease in source-train breakdown voltage due to impact ionization.

上側の第1図〜第4図の構成においては、金属層(28
)をソース領域(25)側及びドレイン領域(26)側
に接して対称形に配することが可能である。第5図は3
端子構造で且つL D D (Lightly dop
eddrain)構造とした例を示す。このM l5F
ET (38)では、高濃度領域(25a) (26a
)及び低濃度領域(25b) (26b)を有するソー
ス領域(25)及びドレイン領域(26)の外側に夫々
対応するソース領域(25)及びドレイン領域(26)
にオーミックに接触し且つチャネル領域(27)と分離
した金属層(28A)及び(28B)を形成する。この
場合も、対称的ソース領域(25)及びドレイン領域(
26)の実効的な距離WHは少数キャリアである正孔の
拡散長LPより小に選定する。そして、この金属層(2
8A)及び(28B)が夫々ソース電極及びドレイン電
極を兼ることになる。ここでは例えばゲート電極(30
)としてボロンドープの多結晶シリコンを用い、シリコ
ン薄膜(23)の膜厚dを800人、チャネル領域(2
7)の不純物濃度を1014cm−3程度、ソース領域
及びドレイン領域の低濃度領域(25b)及び(26b
)の不純物濃度をlQI’lC「3程度、高濃度領域(
25a)及び(26a)の不純物濃度を10”c+r’
程度とすることができる。
In the configurations shown in FIGS. 1 to 4 on the upper side, the metal layer (28
) can be arranged symmetrically in contact with the source region (25) side and the drain region (26) side. Figure 5 is 3
Terminal structure and LDD (Lightly dop)
An example of a (edrain) structure is shown below. This M l5F
In ET (38), the high concentration region (25a) (26a
) and low concentration regions (25b) (26b) respectively corresponding to the outside of the source region (25) and drain region (26).
Metal layers (28A) and (28B) are formed which are in ohmic contact with and separated from the channel region (27). Again, symmetrical source region (25) and drain region (
The effective distance WH of 26) is selected to be smaller than the diffusion length LP of holes, which are minority carriers. Then, this metal layer (2
8A) and (28B) serve as the source electrode and drain electrode, respectively. Here, for example, the gate electrode (30
), boron-doped polycrystalline silicon is used, the thickness d of the silicon thin film (23) is 800 mm, and the channel region (2
7) with an impurity concentration of about 1014 cm-3, and the low concentration regions (25b) and (26b) of the source and drain regions.
), the impurity concentration in the high concentration region (
25a) and (26a) to 10"c+r'
It can be done to a certain extent.

このように、上述した実施例に係るMISFET (3
4) 。
In this way, MISFET (3
4).

(35) 、 (36) 、 (37)によれば、イン
バスト・アイオナイゼーションによるソース−ドレイン
間耐圧の低下を抑制することができる。そして、金属層
(28)をソース領域(25)側及びドレイン領域(2
6)側に対称的に形成することが可能となるため、例え
ばスタティックRAMセルのアクセス・トランジスタの
如きスイッチング素子としても使用でき、回路素子にお
ける適用範囲を広げることが可能となる。
According to (35), (36), and (37), it is possible to suppress a decrease in source-drain breakdown voltage due to in-bust ionization. Then, the metal layer (28) is placed on the source region (25) side and the drain region (25) side.
Since it can be formed symmetrically to the 6) side, it can be used as a switching element such as an access transistor of a static RAM cell, and the range of application in circuit elements can be expanded.

また、構造的にもソース領域の外側、又はソース及びド
レイン領域の外側に金属層(28)を形成するだけでよ
いので簡単であり、製造も容易となる。
In addition, the structure is simple as it is only necessary to form the metal layer (28) outside the source region or outside the source and drain regions, and manufacturing is also facilitated.

しかも、寄生容量が小さい、チャネル領域(27)にお
ける不純物濃度設定の自由度が高い、耐α線、ラッチア
ップに強いというSOI基板を利用した素子がもつ利点
を損うことがない。
Moreover, the advantages of elements using SOI substrates such as small parasitic capacitance, high degree of freedom in setting the impurity concentration in the channel region (27), resistance to alpha rays, and resistance to latch-up are not lost.

第6図は本発明の更に他の例を示す。本例においては、
SOI基板(24)の例えばP形としたシリコン薄膜(
23)に夫に高濃度領域(25a)及び(26a)の下
部に底部の5in2膜(22)に達する低濃度領域(2
5c)及び(26c)を有したn形のソース領域(25
)及びドレイン領域(26)を形成し、このソース領域
(25)の高濃度領域(25a)及び低濃度領域(25
c)に接してチャネル領域(27)と分離した金属層(
28)を形成する。このとき、金属層(28)と高濃度
領域(25a)  との間ではオーミック接触となり、
金属層(28)と低濃度領域(25c)との間ではショ
ットキ接合が形成される。また、金属層(28)とチャ
ネル領域(27)との間のソース領域の低濃度領域(2
5c)の距MWNは正孔の拡散長り、より小に選定する
FIG. 6 shows yet another example of the invention. In this example,
For example, a P-type silicon thin film (
23), there is a low concentration region (2) below the high concentration region (25a) and (26a) that reaches the bottom 5in2 film (22).
n-type source region (25) with (5c) and (26c)
) and drain region (26), and a high concentration region (25a) and a low concentration region (25) of this source region (25).
c) a metal layer (
28). At this time, ohmic contact occurs between the metal layer (28) and the high concentration region (25a),
A Schottky junction is formed between the metal layer (28) and the low concentration region (25c). Furthermore, the low concentration region (2) of the source region between the metal layer (28) and the channel region (27) is
The distance MWN in 5c) is selected to be smaller than the hole diffusion length.

そして、ソース領域(25)及びドレイン領域(26)
間のチャネル領域(27)上にはSiO□等によるゲー
ト絶縁膜(29)を介して例えば多結晶シリコンによる
ゲート電極(30)を形成し、金属層(28)をソース
電極に兼ねると共に、ドレイン領域(26)の高濃度領
域(26a)にドレイン電極(32)を形成してMIS
FET (51)を構成する。
And a source region (25) and a drain region (26)
A gate electrode (30) made of, for example, polycrystalline silicon is formed on the channel region (27) between them via a gate insulating film (29) made of SiO□, etc., and the metal layer (28) serves as a source electrode and also as a drain. A drain electrode (32) is formed in the high concentration region (26a) of the region (26) and the MIS
A FET (51) is configured.

かかる構成においては、ソース領域(25)に低濃度領
域(25c)を形成し、この低濃度領域(25c)との
間でショットキ接合を形成する金属層(28)を設ける
ことにより、チャネル領域(27)、ソース領域(25
c)及び金属層(28)がエミッタ・ベース及びコレク
タに相当して所謂バイポーラトランジスタとして動作し
、前述の実施例に比して更に金属層(28)へ向うホー
ル電流1pが増大し、インパクト・アイオナイゼーショ
ンによるソース−ドレイン間耐圧の低下をさらに抑制す
ることができる。即ち、低濃度領域(25c)を形成し
たことによって、チャネル領域(27)との間に形成さ
れる正孔に対するポテンシャル障壁が減少し、L P=
 J連< D 。
In such a configuration, a low concentration region (25c) is formed in the source region (25), and a metal layer (28) forming a Schottky junction with the low concentration region (25c) is provided to form a channel region (25c). 27), source area (25
c) and the metal layer (28) correspond to the emitter, base, and collector and operate as a so-called bipolar transistor, and the hole current 1p flowing toward the metal layer (28) is further increased compared to the previous embodiment, resulting in an impact A decrease in source-drain breakdown voltage due to ionization can be further suppressed. That is, by forming the low concentration region (25c), the potential barrier to holes formed between it and the channel region (27) is reduced, and L P =
J Ren<D.

は少数キャリアの拡散係数、τは少数キャリアのライフ
タイム)が増加する。また第8図で説明した再結合電流
があるのでその結果この例ではホール電流I9が第9図
の曲線(IV)に示すようにW14の小さい領域で増す
。さらに、金属層(28)と低濃度領域(25c)間で
ショットキ接合が形成されることによってショットキ接
合部でのドリフト電界によってさらに金属層(28)に
正孔が引き込まれることがら1.曲線は第10図の曲線
(V)に示すように上方にシフトすることになる。即ち
、IPは拡散電流とドリフト電流の和になって増大し、
ソース−ドレイン間耐圧の低下が更に抑制されることに
なる。
is the minority carrier diffusion coefficient and τ is the minority carrier lifetime) increases. Furthermore, since there is the recombination current explained in FIG. 8, as a result, in this example, the Hall current I9 increases in the region where W14 is small, as shown by the curve (IV) in FIG. 9. Furthermore, since a Schottky junction is formed between the metal layer (28) and the low concentration region (25c), holes are further drawn into the metal layer (28) by the drift electric field at the Schottky junction.1. The curve will shift upward as shown in curve (V) in FIG. That is, IP increases as the sum of diffusion current and drift current,
A decrease in source-drain breakdown voltage is further suppressed.

上記の解析を次に示す。The above analysis is shown below.

今、SOI基板を利用してなるMISFETのチャネル
電流をIC1高電界で発生したホール電流をIPチャネ
ル電位がソース電位よりも上昇しバイポーラ動作した際
の電子電流を17とすると、ドレイン電流IDは、 l D”’ I。+1.、+1.      ・・・・
(1)となる。
Now, if the channel current of a MISFET using an SOI substrate is IC1, and the hole current generated in a high electric field is 17, and the electron current when the IP channel potential rises above the source potential and bipolar operation is 17, then the drain current ID is l D"' I. +1., +1. ・・・・
(1) becomes.

チャンネル電流ICと電子電流I7により発生したホー
ル電流1pは、発注割合をK (vo )とすると、 1p=K(Vo)(I、+J、、)    ・・・・(
2)となる。
The hole current 1p generated by the channel current IC and the electron current I7 is expressed as 1p=K(Vo)(I,+J,,)...(
2).

また I p= S  (q Dpn ;”/ NDWPi)
(e kTl )・・(3) IPl=S ((IDnn;”/NA’ L)(e”−
1)・・・・(4) 但し、D、:正孔の拡散係数 S :接合面積 nl:イントリンジンクのキャリア濃度N1:ソース低
濃度領域(25c)のドナー濃度WN:ソース低濃度領
域(25c)の幅Do:電子の拡散係数 NA:チャネル領域(27)のアクセプタ濃度L :チ
ャネル領域(27)の長さ ■ :ソース及びチャネル間電位差 上記(])〜(4)式より となる。
Also, I p= S (q Dpn ;”/NDWPi)
(e kTl )...(3) IPl=S ((IDnn;"/NA'L)(e"-
1)...(4) However, D:: Diffusion coefficient of hole S: Junction area nl: Intrinsic carrier concentration N1: Donor concentration WN of source low concentration region (25c): Source low concentration region (25c) Width Do of 25c): Electron diffusion coefficient NA: Acceptor concentration L of channel region (27): Length of channel region (27) ■: Potential difference between the source and channel The equations (]) to (4) above are obtained.

従って、ソース領域の低濃度領域(25C)の濃度N、
及び幅W8を小にすればする程、ドレイン電流IDは小
になりソース−ドレイン間耐圧が上ることになる。
Therefore, the concentration N of the low concentration region (25C) of the source region,
The smaller the width W8 is, the smaller the drain current ID becomes and the higher the source-drain breakdown voltage becomes.

そして、この構成においても、第11にと同様にソース
領域側及びドレイン領域側に対して対称形とすることが
可能であり、また、SOI基板を利用した素子がもつ前
述の種々の利点を損うことがない。
Also in this configuration, it is possible to make it symmetrical with respect to the source region side and the drain region side as in the eleventh example, and the various advantages mentioned above of the element using the SOI substrate are not lost. It never happens.

第7図は、ソース領域側及びドレイン領域側を対称形に
した例を示す。本例では、P形のシリコン薄膜(23)
に夫々高濃度領域(25a)及び(26a)とLDDの
低濃度領域(25b)及び(26b)を有するn形のソ
ース領域(25)及びドレイン領域(26)を形成する
と共に、更に高濃度領域(25a)及び(26a)下部
に夫々チャネル領域(27)に接する低濃度領域(25
c)及び(26c)を形成する。そして夫々の低濃度領
域(25c)及び(26c)を高濃度領域(25a)及
び(26a) とに接してチャネル領域(27)と分離
した金属層(28A)及び(28B)に形成する。この
とき、金属層(28A)及び(28B)と、夫々対応す
る高濃度領域(25a)及び(26a)との間ではオー
ミック接触となり、金属層(28A)及び(28B) 
と対応する低濃度領域(25c) 、 (26c)との
間ではショットキ接合が形成される。そしてこの夫々の
金属層(28A)及び(28B)をソース電極及びドレ
イン電極として兼用する。
FIG. 7 shows an example in which the source region side and the drain region side are symmetrical. In this example, P-type silicon thin film (23)
An n-type source region (25) and drain region (26) having high concentration regions (25a) and (26a) and low concentration regions (25b) and (26b) of LDD are formed in the regions, respectively. Low concentration regions (25
c) and (26c) are formed. Then, the low concentration regions (25c) and (26c) are formed in metal layers (28A) and (28B) that are in contact with the high concentration regions (25a) and (26a) and are separated from the channel region (27). At this time, ohmic contact is made between the metal layers (28A) and (28B) and the corresponding high concentration regions (25a) and (26a), and the metal layers (28A) and (28B)
A Schottky junction is formed between and the corresponding low concentration regions (25c) and (26c). These metal layers (28A) and (28B) are also used as a source electrode and a drain electrode.

ここでは、例えば、ゲート電極(30)としてリンドー
プの多結晶シリコンを用い、シリコン薄膜(23)の膜
厚dを1500人程度1Pチャネル領域(27)の不純
物濃度を10”c+r3程度、ソース領域及びドレイン
領域の高濃度領域(25a)及び(26a)の不純物濃
度を10zocnI−i程度、LDDの低濃度領域(2
5b)及び(26b)の不純物濃度をl Q I a 
Cl11−3程度、低濃度領域(25c)及び(26c
)の不純物濃度を1015〜10”cm−’程度とする
ことができる。
Here, for example, phosphorus-doped polycrystalline silicon is used as the gate electrode (30), the thickness d of the silicon thin film (23) is about 1500, the impurity concentration of the 1P channel region (27) is about 10''c+r3, the source region and The impurity concentration of the high concentration regions (25a) and (26a) of the drain region is set to about 10zocnI-i, and the low concentration region of the LDD (2
5b) and (26b) as l Q I a
About Cl11-3, low concentration region (25c) and (26c
) can be set to about 1015 to 10"cm-'.

このようにソース及びドレインを対称形に形成すること
ができるので、スタティックRAMセルのアクセストラ
ンジスタの如きスイッチング素子とし使用することがで
きる。
Since the source and drain can be formed symmetrically in this way, it can be used as a switching element such as an access transistor of a static RAM cell.

第11図は、本発明の更に他の例を示すもので、その製
法と共に説明する。本例においては、第11図Aに示す
ように、SOI基板(24)のシリコン薄膜(23)に
、SiO□等のゲート絶縁膜(29)、多結晶シリコン
によるゲート電極(3o)を形成すると共に、低濃度領
域(25b) 、 (26b)及び高濃度領域(25a
) 。
FIG. 11 shows still another example of the present invention, which will be explained together with its manufacturing method. In this example, as shown in FIG. 11A, a gate insulating film (29) such as SiO□ and a gate electrode (3o) made of polycrystalline silicon are formed on the silicon thin film (23) of the SOI substrate (24). In addition, low concentration regions (25b), (26b) and high concentration regions (25a)
).

(26a)を夫々有するLDD構造のn形のソース領域
(25)及びドレイン領域(26)を形成する。このソ
ース領域(25)及びドレイン領域(26)は浅い接合
をもって形成される。さらに、ソース領域及びドレイン
領域の高濃度領域(25a)及び(26a)の表面と、
ゲート電極(30)の表面に高融点金属のシリサイド層
例えばチタンシリサイド(TiSi2)層(41)を形
成する。
An n-type source region (25) and drain region (26) each having an LDD structure (26a) are formed. The source region (25) and drain region (26) are formed with shallow junctions. Furthermore, the surfaces of the high concentration regions (25a) and (26a) of the source region and the drain region,
A silicide layer (41) of a refractory metal such as titanium silicide (TiSi2) is formed on the surface of the gate electrode (30).

次に、第11図Bに示すように、眉間絶縁膜(42)を
形成し、ゲートコンタクト部が臨む窓孔(43)を形成
し、次いで第11図Cに示すようにホトレジストマスク
(44)を介してソースコンタクト部及びドレインコン
タクト部に対応する部分の窓孔(45)及び(46)を
形成すると共に、さらに窓孔(45)及び(46)を通
し、シリコン部分を底部のSin、膜(22)に達する
深さに選択エツチングして溝(47)及び(48)を形
成する。
Next, as shown in FIG. 11B, a glabellar insulating film (42) is formed, a window hole (43) facing the gate contact portion is formed, and then a photoresist mask (44) is formed as shown in FIG. 11C. window holes (45) and (46) are formed in the portions corresponding to the source and drain contact portions through the window holes (45) and (46). Grooves (47) and (48) are formed by selective etching to a depth reaching (22).

次に、第11図りに示すように所定の注入角度で低濃度
のn形不純物(49)をイオン注入し、ソース領域及び
ドレイン領域の高濃度領域(25a)及び(26b)下
部に之に連続して底部の5in2膜(22)に達するn
最低濃度領域(25c)及び(26c)を形成する。
Next, as shown in Figure 11, a low concentration n-type impurity (49) is ion-implanted at a predetermined implantation angle to continuously form the lower part of the high concentration regions (25a) and (26b) of the source and drain regions. and reaches the bottom 5in2 membrane (22)n
The lowest concentration regions (25c) and (26c) are formed.

この場合、低濃度領域(25c)及び(26c)の幅W
1(W Nに対応する)は少数キャリアの拡散長LPよ
り十分小さく (WN<Lp)形成するものであり、こ
の幅W、はイオン注入時の注入角度、打込みエネルギー
及びその後のアニール処理によってコントロールするこ
とが可能である。
In this case, the width W of the low concentration regions (25c) and (26c)
1 (corresponding to WN) is formed sufficiently smaller than the minority carrier diffusion length LP (WN<Lp), and this width W is controlled by the implantation angle during ion implantation, implantation energy, and subsequent annealing treatment. It is possible to do so.

次に、第11図已に示すように、溝(47)及び(48
)の内面に例えば高融点金属であるTi膜(53)を被
着し、アニール処理して溝(47)及び(48)の内壁
即ち、ソース領域(25)及びドレイン領域(26)の
夫々の高濃度領域(25a) 、 (26a)及び低濃
度領域(25c) 、 (26c)の面にチタンシリサ
イド(TiSiz)膜(54)を形成する。チタンシリ
サイド膜(54)は高濃度領域(25a) 。
Next, as shown in Figure 11, grooves (47) and (48)
) is coated with a Ti film (53), which is a high melting point metal, for example, and is annealed to form the inner walls of the grooves (47) and (48), that is, the source region (25) and drain region (26), respectively. A titanium silicide (TiSiz) film (54) is formed on the surfaces of the high concentration regions (25a), (26a) and the low concentration regions (25c), (26c). The titanium silicide film (54) is a high concentration region (25a).

(26a)に対してはオーミック接触し、低濃度領域(
25c) 、 (26c) との間ではショットキ接合
が形成される。
(26a) is in ohmic contact with the low concentration region (
A Schottky junction is formed between 25c) and (26c).

しかる後、第11図Fに示すように、夫々の溝(47)
及び(48)間及びゲート電極(10)上にバリアメタ
ルである例えばTi0N膜(55)を介してM膜(56
)を形成し、パターニングしてソース電極(31)、ド
レイン電極(32)及びゲート取り出し電極(57)を
形成し、目的のMISFET (58)を得る。ここで
、チタンシリサイド膜(54)、バリアメタル膜(55
)及びAI膜(56)によって金属層(28A)及び(
28B)が構成される。
After that, as shown in Figure 11F, each groove (47)
and (48) and on the gate electrode (10) through a barrier metal such as a TiON film (55).
) and patterned to form a source electrode (31), a drain electrode (32), and a gate lead-out electrode (57) to obtain the desired MISFET (58). Here, a titanium silicide film (54), a barrier metal film (55)
) and AI film (56) to form a metal layer (28A) and (
28B) is configured.

かかる構成の旧5FET (5B)によれば、少数キャ
リアの拡散長LPより十分に狭い(W N < L p
 ) n最低濃度領域(25c) 、 (26c)を設
けることができるので、金属層(28A)へ流れるホー
ル電流■2が増加する。同時に金属層(28A) と低
濃度領域(25c)間でショットキー接合を形成するこ
とにより、拡散電流に加えてショットキー接合での電界
に基づくドリフト電流が生し、■、が増加する。これに
よって、前述の各実施例よりも、更にソース−ドレイン
間耐圧の向上を図るごときができる。
According to the old 5FET (5B) with such a configuration, the diffusion length of minority carriers is sufficiently narrower than the diffusion length LP (W N < L p
) Since the n lowest concentration regions (25c) and (26c) can be provided, the hole current (2) flowing to the metal layer (28A) increases. At the same time, by forming a Schottky junction between the metal layer (28A) and the low concentration region (25c), in addition to the diffusion current, a drift current based on the electric field at the Schottky junction is generated, increasing . As a result, it is possible to further improve the source-drain breakdown voltage than in each of the embodiments described above.

また、製法においても、低濃度領域(25c)を非常に
狭く作ることが可能となり、且つ工程も溝(47)及び
(48)を形成するための工程が1回増えるのみで簡単
に製造することができる。因みに、金属層(28A) 
、 (28B)に代えて第14図に示すように、P影領
域(61A) 、 (61B)を形成する構成としても
、同様にドレイン耐圧の向上が期待できる。しかし、こ
の構成において、狭い低濃度領域(25c)を形成する
のにはリングラフィ工程、低濃度領域(25c) 。
Also, in the manufacturing method, it is possible to make the low concentration region (25c) very narrow, and the manufacturing process is simple, with only one additional step for forming the grooves (47) and (48). I can do it. By the way, metal layer (28A)
, (28B), as shown in FIG. 14, a configuration in which P shadow regions (61A) and (61B) are formed can also be expected to similarly improve drain breakdown voltage. However, in this configuration, a phosphorography process is required to form the narrow low concentration region (25c).

(26c)のイオン注入、p影領域(61八)、(61
B)のイオン注入等、工程数が多く、且つ高精度に形成
することが難かしく、実際は製造困難である。之に対し
て、本例に係る第11図の製法をとれば、容易且つ高精
度に狭い低濃度領域(25c) 、 (26c)を形成
することができる。
Ion implantation of (26c), p shadow region (618), (61
B) ion implantation, etc., requires a large number of steps and is difficult to form with high precision, making it difficult to manufacture in reality. On the other hand, if the manufacturing method shown in FIG. 11 according to this example is adopted, the narrow low concentration regions (25c) and (26c) can be formed easily and with high precision.

第12図は第11図の変形例を示す。本例においては、
第12図Aに示すように、301基板(24)のシリコ
ン薄膜(23)にゲート絶縁膜(29)、多結晶シリコ
ンによるゲート電極(30)、高濃度領域(25a)及
び(26a)と低濃度領域(25b)及び(26b)と
からなるn形のソース領域(25)及びドレイン領域(
26)を形成し、さらに、夫々ソース領域(25)、ト
レイン領域(26)及びゲート電極(30)の表面全面
に例えばチタンシリサイド膜(41)を形成する。
FIG. 12 shows a modification of FIG. 11. In this example,
As shown in FIG. 12A, the silicon thin film (23) of the 301 substrate (24) has a gate insulating film (29), a gate electrode (30) made of polycrystalline silicon, high concentration regions (25a) and (26a), and low concentration regions (25a) and (26a). An n-type source region (25) and a drain region (
26), and further, for example, a titanium silicide film (41) is formed on the entire surface of the source region (25), the train region (26), and the gate electrode (30), respectively.

次に、第12図Bに示すように、眉間絶縁膜(42)を
形成すると共に、この眉間絶縁膜(42)のゲートコン
タクト部、ソースコンタクト部及びドレインコンタクト
部が臨む窓孔(43) (45)及び(46)を同時に
形成する。
Next, as shown in FIG. 12B, a glabellar insulating film (42) is formed, and a window hole (43) is formed through which the gate, source, and drain contacts of the glabellar insulating film (42) are exposed. 45) and (46) are formed simultaneously.

次に、第12図Cに示すように、イオン注入マスク例え
ばホトレジストマスク(44)を介して窓孔(45)及
び(46)を通して所定の注入角度で低濃度のn形不純
物(49)をイオン注入し、ソース領域及びドレイン領
域の高濃度領域(25a)及び(26a)下部に之に連
続して底部のSiO□膜(22)に達するn最低濃度領
域(25c)及び(26c)を形成する。この場合、低
濃度領域(25c)及び(26c)の幅d2は窓孔(4
5)及び(46)の幅d、よりも広く形成され、その差
分wr (WNに対応する)はイオン注入時の注入角度
、打込みエネルギー及びその後のアニール処理によって
コントロールできる。
Next, as shown in FIG. 12C, a low concentration n-type impurity (49) is ionized at a predetermined implantation angle through window holes (45) and (46) through an ion implantation mask, such as a photoresist mask (44). N lowest concentration regions (25c) and (26c) are formed continuously below the high concentration regions (25a) and (26a) of the source and drain regions, reaching the bottom SiO□ film (22). . In this case, the width d2 of the low concentration regions (25c) and (26c) is
5) and (46), and the difference wr (corresponding to WN) can be controlled by the implantation angle during ion implantation, implantation energy, and subsequent annealing treatment.

次に、第12図りに示すように、窓孔(45)及び(4
6)に臨む表面に例えば高融点金属であるTi膜(53
)を被着し、アニール処理してチタンとシリコンとの反
応を底部のSiO□膜(22)に到る深さまで行って高
濃度領域(25a) 、 (26a)及び低濃度領域(
25c) 。
Next, as shown in the 12th diagram, window holes (45) and (4)
6), for example, a Ti film (53
) is deposited and annealed to cause the reaction between titanium and silicon to reach the depth of the bottom SiO□ film (22), forming high concentration regions (25a), (26a) and low concentration regions (22).
25c).

(26c)に接するチタンシリサイド(TiSiz)膜
(54)を形成する。
A titanium silicide (TiSiz) film (54) is formed in contact with (26c).

次に、第12図Eに示すように、未反応のTi膜(53
)及びホトレジストマスク(44)を除去した後、バリ
アメタルであるTi0N膜(55)及びM膜(56)を
形成し、パターニングしてソース電極(31)、ドレイ
ン電極(32)及びゲート取出し電極(57)を形成し
て目的の旧5FET (59)を得る。
Next, as shown in FIG. 12E, an unreacted Ti film (53
) and the photoresist mask (44), a barrier metal TiON film (55) and an M film (56) are formed and patterned to form a source electrode (31), a drain electrode (32) and a gate lead electrode ( 57) to obtain the target old 5FET (59).

かかる構成の旧5FET (59)においても、少数キ
ャリアの拡散長し、よりも十分に狭い(W、(Lp)低
濃度領域(25c)が形成され、且つチタンシリサイド
膜(54)によってショットキー接合が形成されること
になり、第11図と同様にドレイン耐圧を向上すること
ができる。しかも、第12図ではソースコンタクト及び
ドレインコンタクト用の窓孔(45)及び(46)と、
ゲートコンタクト用の窓孔(43)を同時に形成するこ
とができ、また溝(47)及び(48)を形成する必要
がないので第11図に比して製造が容易となる。
Even in the old 5FET (59) with such a configuration, the diffusion length of the minority carriers formed a sufficiently narrow (W, (Lp)) low concentration region (25c), and the Schottky junction was formed by the titanium silicide film (54). are formed, and the drain breakdown voltage can be improved as in FIG. 11. Moreover, in FIG. 12, window holes (45) and (46) for source and drain contacts are formed.
Since the window hole (43) for the gate contact can be formed at the same time and there is no need to form the grooves (47) and (48), manufacturing is easier than in FIG. 11.

第13図は本発明のさらに他側を示す。本例においては
、Sol基板(24)の例えばp形となしたシリコン薄
膜(23)に高濃度のn形のソース領域(25)と、低
濃度領域(26c)の中に表面に臨む高濃度領域(26
a)を有したドレイン領域(26)を形成し、更にドレ
イン領域(26)の低濃度領域(26c)の外側に之に
接してチャネル領域(27)と分離した金属層(28)
を形成する。この金属層(28)と低濃度領域(26c
)間でショットキー接合が形成される。また、金属層(
28)及びチャネル領域(27)間のドレイン領域(2
6c)の距離WNは少数キャリアである正孔の拡散長L
Pより小に選定する。そして、ソース領域(25)及び
トレイン領域(26)間のチャネル領域(27)上にS
iO□等によるゲート絶縁膜(29)を介して例えば多
結晶シリコンのゲート電極(30)を形成し、またソー
ス領域(25)及びドレイン領域(26)に夫々ソース
電極(31)及びトレイン電極(32)を形成してM 
l5FET (60)を形成する。ここで、金属層(2
8)の電位はソース電位又はその近傍の電位にとる必要
がある。即ち、金属層(28)のポテンシャルがチャネ
ル領域のポテンシャルよりも低い必要がある。
FIG. 13 shows yet another aspect of the invention. In this example, a high concentration n-type source region (25) is formed in a p-type silicon thin film (23) of a Sol substrate (24), and a high concentration source region (26c) facing the surface is formed in a low concentration region (26c). Area (26
a), and further includes a metal layer (28) on the outside of and in contact with the low concentration region (26c) of the drain region (26) and separated from the channel region (27).
form. This metal layer (28) and the low concentration region (26c)
) forms a Schottky junction. In addition, the metal layer (
28) and the drain region (2) between the channel region (27)
The distance WN in 6c) is the diffusion length L of holes, which are minority carriers.
Select a value smaller than P. Then, S is placed on the channel region (27) between the source region (25) and the train region (26).
A gate electrode (30) made of, for example, polycrystalline silicon is formed through a gate insulating film (29) made of iO□ or the like, and a source electrode (31) and a train electrode (31) are formed in the source region (25) and drain region (26), respectively. 32) to form M
15FET (60) is formed. Here, the metal layer (2
The potential of 8) needs to be set to the source potential or a potential near it. That is, the potential of the metal layer (28) needs to be lower than the potential of the channel region.

かかる構成のMrSFET (60)によれば、インパ
クト・イアオナイゼーシゴンよる電子−正孔対の発生源
に近いドレイン領域(26)側にドレイン領域(26)
とショットキー接合を形成する金属層(28)を形成す
ることにより、前述と同様の作用により、インパクト・
アイオナイゼーションにより発生した正孔をドレイン領
域(26)及び金属層(28)を通して逃がすことがで
き、ソース−ドレイン間耐圧の向上を図ることができる
According to the MrSFET (60) having such a configuration, the drain region (26) is located on the side of the drain region (26) that is close to the source of generation of electron-hole pairs due to impact ionization.
By forming the metal layer (28) that forms a Schottky junction with the
Holes generated by ionization can be released through the drain region (26) and the metal layer (28), making it possible to improve the source-drain breakdown voltage.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、Sol基板を利用して形成したMIS
型半導体装置の利点を損うことなく、そのインパクト・
アイオナイゼーションによる耐圧低下を抑制することが
でき、MIS型半導体装置自体の信頼性を高めることが
できる。また、通常の3端子素子としての使用を可能に
すると共に、ソース及びドレイン側を対称形に形成する
ことも可能であり、回路素子としての適用範囲を広げる
ことができる。
According to the present invention, MIS formed using a Sol substrate
without sacrificing the advantages of type semiconductor devices.
A decrease in breakdown voltage due to ionization can be suppressed, and the reliability of the MIS semiconductor device itself can be improved. In addition, it is possible to use the device as a normal three-terminal device, and it is also possible to form the source and drain sides symmetrically, thereby widening the range of applications as a circuit device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第7図は夫々本発明によるMTSFETの実施
例を示す構成図、第8図〜第10図は本発明の説明に供
する特性図、第11図及び第12図は夫々本発明による
MISFETの他の実施例を示す製造工程順の断面図、
第13図は本発明によるMISFETの更に他の実施例
を示す構成図、第14図は本発明の説明に供するMIS
FETの構成図、第15〜第17図は従来の旧5FET
の構成図、第18図及び第19図は提案例の構成図であ
る。 (21)はシリコン基板、(22)は絶縁膜、(23)
はシリコン薄膜、(24)はSol基板、(25)はソ
ース領域、(26)はドレイン領域、(28) C(2
8A) (28B) )は金属層、(30)はゲート電
極である。
FIGS. 1 to 7 are configuration diagrams showing embodiments of the MTSFET according to the present invention, FIGS. 8 to 10 are characteristic diagrams for explaining the present invention, and FIGS. 11 and 12 are respectively according to the present invention. Cross-sectional views in the order of manufacturing steps showing other examples of MISFET,
FIG. 13 is a configuration diagram showing still another embodiment of the MISFET according to the present invention, and FIG. 14 is a MISFET for explaining the present invention.
FET configuration diagram, Figures 15 to 17 are the conventional old 5FET
18 and 19 are block diagrams of proposed examples. (21) is a silicon substrate, (22) is an insulating film, (23)
is a silicon thin film, (24) is a Sol substrate, (25) is a source region, (26) is a drain region, (28) C (2
8A) (28B) ) is a metal layer, and (30) is a gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、絶縁性基板上に半導体層が形成され、前記半導体層
上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されたMI
S型半導体装置において、 ソース領域に接してチャネル領域と分離された金属層を
有して成るMIS型半導体装置。2、絶縁性基板上に半
導体層が形成され、前記半導体層上にゲート絶縁膜を介
してゲート電極が形成されたMIS型半導体装置におい
て、 ソース領域は、高濃度領域とその下部に低濃度領域を有
し、 前記ソース領域の低濃度領域及び高濃度領域に接してチ
ャネル領域と分離された金属層を有して成るMIS型半
導体装置。 3、絶縁性基板上に半導体層が形成され、前記半導体層
上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されたMI
S型半導体装置において、 ドレイン領域に接してショット接合を形成し、且つチャ
ネル領域と分離された金属層を有して成るMIS型半導
体装置。
[Claims] 1. An MI in which a semiconductor layer is formed on an insulating substrate, and a gate electrode is formed on the semiconductor layer with a gate insulating film interposed therebetween.
An MIS type semiconductor device, which is an S type semiconductor device, and has a metal layer in contact with a source region and separated from a channel region. 2. In an MIS type semiconductor device in which a semiconductor layer is formed on an insulating substrate and a gate electrode is formed on the semiconductor layer via a gate insulating film, the source region has a high concentration region and a low concentration region below it. A MIS type semiconductor device comprising: a metal layer that is in contact with a low concentration region and a high concentration region of the source region and is separated from a channel region. 3. MI in which a semiconductor layer is formed on an insulating substrate, and a gate electrode is formed on the semiconductor layer with a gate insulating film interposed therebetween.
An MIS type semiconductor device comprising a metal layer forming a shot junction in contact with a drain region and separated from a channel region in an S type semiconductor device.
JP18089890A 1990-07-09 1990-07-09 MIS type semiconductor device Expired - Fee Related JP2969832B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18089890A JP2969832B2 (en) 1990-07-09 1990-07-09 MIS type semiconductor device
EP91110795A EP0465961B1 (en) 1990-07-09 1991-06-28 Semiconductor device on a dielectric isolated substrate
DE69111929T DE69111929T2 (en) 1990-07-09 1991-06-28 Semiconductor device on a dielectric insulated substrate.
KR1019910011477A KR100289420B1 (en) 1990-07-09 1991-07-08 MIS type semiconductor device
US07/726,904 US5243213A (en) 1990-07-09 1991-07-08 Mis semiconductor device formed by utilizing soi substrate having a semiconductor thin film formed on a substrate through an insulating layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18089890A JP2969832B2 (en) 1990-07-09 1990-07-09 MIS type semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0467681A true JPH0467681A (en) 1992-03-03
JP2969832B2 JP2969832B2 (en) 1999-11-02

Family

ID=16091248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18089890A Expired - Fee Related JP2969832B2 (en) 1990-07-09 1990-07-09 MIS type semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2969832B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005277202A (en) * 2004-03-25 2005-10-06 Mitsubishi Chemicals Corp Organic field effect transistor
JP2007511071A (en) * 2003-11-04 2007-04-26 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Self-aligned damascene gate
JP2007516596A (en) * 2003-07-12 2007-06-21 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Transistor device comprising a metal electrode and method for use in forming such a device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007516596A (en) * 2003-07-12 2007-06-21 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Transistor device comprising a metal electrode and method for use in forming such a device
JP2007511071A (en) * 2003-11-04 2007-04-26 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Self-aligned damascene gate
JP2005277202A (en) * 2004-03-25 2005-10-06 Mitsubishi Chemicals Corp Organic field effect transistor
JP4506228B2 (en) * 2004-03-25 2010-07-21 三菱化学株式会社 Organic field effect transistor, display element and electronic paper

Also Published As

Publication number Publication date
JP2969832B2 (en) 1999-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2585331B2 (en) High breakdown voltage planar element
KR100289420B1 (en) MIS type semiconductor device
TWI384629B (en) Semiconductor structure and method of forming the same
US6313508B1 (en) Semiconductor device of high-voltage CMOS structure and method of fabricating same
JPS6237545B2 (en)
US5844273A (en) Vertical semiconductor device and method of manufacturing the same
EP0772241B1 (en) High density MOS technology power device
JPH01205470A (en) Semiconductor device and its manufacture
US20210167175A1 (en) Transistor Device with a Field Electrode that Includes Two Layers
JPS60226185A (en) Semiconductor device
JPH02203566A (en) Mos type semiconductor device
JPH0467681A (en) Mis semiconductor device
JPH10242458A (en) Semiconductor device
US11239358B2 (en) Semiconductor structure with isolation structures in doped region and fabrication method thereof
JPH03104169A (en) Semiconductor device
US6709936B1 (en) Narrow high performance MOSFET device design
JP2969833B2 (en) MIS type semiconductor device
JPH08195443A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPS63168050A (en) Semiconductor device
JPH0475387A (en) Mis-type semiconductor device
JPH05136405A (en) Semiconductor device
JPS60136374A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
RU2758413C1 (en) Method for manufacturing a transistor with a dependent contact to the substrate
TW200405571A (en) A DMOS device with a programmable threshold voltage
TWI742221B (en) Trench metal oxide semiconductor device and manufacuring method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees