JPH05218426A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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Publication number
JPH05218426A
JPH05218426A JP4601892A JP4601892A JPH05218426A JP H05218426 A JPH05218426 A JP H05218426A JP 4601892 A JP4601892 A JP 4601892A JP 4601892 A JP4601892 A JP 4601892A JP H05218426 A JPH05218426 A JP H05218426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
effect transistor
region
field effect
impurity concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP4601892A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Higuchi
潤 樋口
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.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP4601892A priority Critical patent/JPH05218426A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電圧のコントロールとキャリヤの高移
動度を両立させた高速のSOIMOSFETを提供する
こと。 【構成】 Si基板1上にSiO2等の絶縁層2を形成
し、この絶縁層2上にソース領域3、ドレイン領域4及
びチャネル領域5を形成し、このチャネル領域5上にS
iO2等のゲート酸化膜6を介してゲート領域7を設けた
構造になっている。そして、前記チャネル領域5は上層
5aと下層5bに分けられ、上層5aは厚み500Åで
不純物濃度は1010cm-3程度とし、下層5bは厚み50
0Åで不純物濃度は5×1011cm-3程度とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はSOIMOSFET(Si
licon On Insulator Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor)に関する。
【0002】
【従来の技術】電界効果トランジスタとして、ラッチア
ップフリー、ソフトエラー耐性、低浮遊容量、集積回路
の三次元化の可能性等において、バルクSi素子にない
利点を有するSOIMOSFETが注目されている。
【0003】上記SOIMOSFETの作成方法は、先
ず図3(a)に示すように、基板21上にSiO2等の絶
縁層22を形成し、この絶縁層22の上に薄いシリコン
層23を形成し、このシリコン層23に不純物として例
えばボロン(アクセプタ原子)を注入し、次いで、図3
(b)に示すように、シリコン層23の上にSiO2等の
酸化膜24、ポリシリコン層25を形成するとともに所
定箇所をレジストマスク26で覆い、図3(c)に示す
ように酸化膜24上面までエッチングしてゲート電極2
7を形成し、更に、図3(d)に示すようにゲート電極
27下方を残してヒ素(ドナー原子)を不純物として注
入することで、シリコン層23の部分にソース領域2
8、ドレイン領域29及びチャネル領域30を形成する
ようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したSOIMOS
FETにおいて、しきい値電圧(Vth)はボロンの注入
量に依存する。したがって適当なしきい値電圧を得るた
めにはボロンの注入量を多くしなければならない。一
方、ゲート領域下方のチャネル領域のボロン濃度が高い
と、不純物による散乱によりキャリヤの移動度が低下す
る不利がある。したがって従来のSOIMOSFETで
はしきい値電圧とキャリヤの移動度を両立させることが
困難であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、SOIMOSFETのチャネル領域を不純物濃
度の低い上層と不純物濃度の高い下層とに分けた。
【0006】
【作用】しきい値電圧(Vth)は不純物濃度の高い下層
にてコントロールし、キャリヤの移動は不純物濃度の低
い上層で行なわれる。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図1は本発明に係る電界効果トラン
ジスタの断面図、図2は同電界効果トランジスタの製作
方法を示す図である。
【0008】本発明の電界効果トランジスタはSi基板
1上にSiO2等の絶縁層2を形成し、この絶縁層2上に
ソース領域3、ドレイン領域4及びチャネル領域5を形
成し、このチャネル領域5上にSiO2等のゲート酸化膜
6を介してゲート領域7を設けた構造になっている。そ
して、前記チャネル領域5は不純物濃度の低い上層5a
と不純物濃度の高い下層5bに分けられている。具体的
には上層5aは厚み500Åで不純物濃度は1010cm-3
程度とし、下層5bは厚み500Åで不純物濃度は5×
1011cm-3程度とする。
【0009】以上において、ゲート領域7に電圧を印加
してチャネル領域5の抵抗をコントロールしてソース領
域3とドレイン領域4間に電流を流す場合、チャネル領
域5の上層5aの方が下層5bに比べて低濃度なので、
キャリヤの移動度が高く、したがって電流は上層5aの
部分を流れる。
【0010】次に、上記の電界効果トランジスタ(SO
IMOSFET)の作成方法を図2(a)〜(e)に基
づいて説明する。先ず図2(a)に示すように、Si基
板1上にSiO2等の絶縁層2を形成し、この絶縁層2上
に厚さ1000Åのシリコン(Si)層8をエピタキシ
ャル成長等によって形成し、このシリコン層8に不純物
としてボロン(アクセプタ原子)を注入する。ここで不
純物濃度はキャリヤの散乱が起らない程度の濃度つまり
前記したように1010cm-3程度とする。
【0011】次いで図2(b)に示すように、ボロン
(アクセプタ原子)を注入する。この場合の注入深さは
シリコン層8の下半分つまり500Åとし、その濃度は
しきい値電圧(Vth)を所望の値とする濃度つまり前記
したように5×1011cm-3程度とする。そして、不純物
を注入したら不純物の再分布が生じない条件、例えばラ
ンプアニール等で短時間の熱処理を行なう。
【0012】この後図2(c)に示すように、シリコン
層8の上にSiO2等の酸化膜6及びポリシリコン層9を
形成し、ポリシリコン層9上面の一部をレジストマスク
10で覆ってパターンニングし、次いでプラズマ等で酸
化膜6上面までエッチングを行ない、図2(d)に示す
ようにゲート領域7を形成する。
【0013】更に図2(e)に示すように、ゲート領域
7下方領域を残してヒ素(ドナー原子)を注入する。こ
の操作によりシリコン層8内にソース領域3、ドレイン
領域4及び低濃度の上層5aと高濃度の下層5bからな
るチャネル領域5が形成される。そして更に、レジスト
マスク10をアッシングにて除去することで、図1に示
した本発明の電界効果トランジスタ(SOIMOSFE
T)が得られる。
【0014】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
SOIMOS電界効果トランジスタにおいて、チャネル
領域を不純物濃度の低い上層と不純物濃度の高い下層と
に分けたので、しきい値電圧(Vth)は不純物濃度の高
い下層にてコントロールし、キャリヤの移動は不純物濃
度の低い上層で行うことができ、したがってしきい値電
圧のコントロールとキャリヤの高移動度を両立させた高
速デバイスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電界効果トランジスタの断面図
【図2】本発明に係る電界効果トランジスタの製作方法
を示す図
【図3】従来の電界効果トランジスタの製作方法を示す
【符号の説明】
1…Si基板、2…絶縁層、3…ソース領域、4…ドレ
イン領域、5…チャネル領域、5a…上層、5b…下
層、6…ゲート酸化膜、7…ゲート領域。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電界効果トランジスタの断面図
【図2】本発明に係る電界効果トランジスタの製作方法
を示す図
【図3】本発明に係る電界効果トランジスタの製作方法
を示す図
【図4】従来の電界効果トランジスタの製作方法を示す
【符号の説明】 1…Si基板、2…絶縁層、3…ソース領域、4…ドレ
イン領域、5…チャネル領域、5a…上層、5b…下
層、6…ゲート酸化膜、7…ゲート領域。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はSOIMOSFET(Si
licon On Insulator Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor)に関する。
【0002】
【従来の技術】電界効果トランジスタとして、ラッチア
ップフリー、ソフトエラー耐性、低浮遊容量、集積回路
の三次元化の可能性等において、バルクSi素子にない
利点を有するSOIMOSFETが注目されている。
【0003】上記SOIMOSFETの作成方法は、先
ず図4(a)に示すように、基板21上にSiO2等の絶
縁層22を形成し、この絶縁層22の上に薄いシリコン
層23を形成し、このシリコン層23に不純物として例
えばボロン(アクセプタ原子)を注入し、次いで、図4
(b)に示すように、シリコン層23の上にSiO2等の
酸化膜24、ポリシリコン層25を形成するとともに所
定箇所をレジストマスク26で覆い、図4(c)に示す
ように酸化膜24上面までエッチングしてゲート電極2
7を形成し、更に、図4(d)に示すようにゲート電極
27下方を残してヒ素(ドナー原子)を不純物として注
入することで、シリコン層23の部分にソース領域2
8、ドレイン領域29及びチャネル領域30を形成する
ようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したSOIMOS
FETにおいて、しきい値電圧(Vth)はボロンの注入
量に依存する。したがって適当なしきい値電圧を得るた
めにはボロンの注入量を多くしなければならない。一
方、ゲート領域下方のチャネル領域のボロン濃度が高い
と、不純物による散乱によりキャリヤの移動度が低下す
る不利がある。したがって従来のSOIMOSFETで
はしきい値電圧とキャリヤの移動度を両立させることが
困難であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、SOIMOSFETのチャネル領域を不純物濃
度の低い上層と不純物濃度の高い下層とに分けた。
【0006】
【作用】しきい値電圧(Vth)は不純物濃度の高い下層
にてコントロールし、キャリヤの移動は不純物濃度の低
い上層で行なわれる。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図1は本発明に係る電界効果トラン
ジスタの断面図、図2、図3は同電界効果トランジスタ
の製作方法を示す図である。
【0008】本発明の電界効果トランジスタはSi基板
1上にSiO2等の絶縁層2を形成し、この絶縁層2上に
ソース領域3、ドレイン領域4及びチャネル領域5を形
成し、このチャネル領域5上にSiO2等のゲート酸化膜
6を介してゲート領域7を設けた構造になっている。そ
して、前記チャネル領域5は不純物濃度の低い上層5a
と不純物濃度の高い下層5bに分けられている。具体的
には上層5aは厚み500Åで不純物濃度は1010cm-3
程度とし、下層5bは厚み500Åで不純物濃度は5×
1011cm-3程度とする。
【0009】以上において、ゲート領域7に電圧を印加
してチャネル領域5の抵抗をコントロールしてソース領
域3とドレイン領域4間に電流を流す場合、チャネル領
域5の上層5aの方が下層5bに比べて低濃度なので、
キャリヤの移動度が高く、したがって電流は上層5aの
部分を流れる。
【0010】次に、上記の電界効果トランジスタ(SO
IMOSFET)の作成方法を図2(a)〜(b)、図
3(a)〜(c)に基づいて説明する。先ず図2(a)
に示すように、Si基板1上にSiO2等の絶縁層2を形
成し、この絶縁層2上に厚さ1000Åのシリコン(S
i)層8をエピタキシャル成長等によって形成し、この
シリコン層8に不純物としてボロン(アクセプタ原子)
を注入する。ここで不純物濃度はキャリヤの散乱が起ら
ない程度の濃度つまり前記したように1010cm-3程度と
する。
【0011】次いで図2(b)に示すように、ボロン
(アクセプタ原子)を注入する。この場合の注入深さは
シリコン層8の下半分つまり500Åとし、その濃度は
しきい値電圧(Vth)を所望の値とする濃度つまり前記
したように5×1011cm-3程度とする。そして、不純物
を注入したら不純物の再分布が生じない条件、例えばラ
ンプアニール等で短時間の熱処理を行なう。
【0012】この後図3(a)に示すように、シリコン
層8の上にSiO2等の酸化膜6及びポリシリコン層9を
形成し、ポリシリコン層9上面の一部をレジストマスク
10で覆ってパターンニングし、次いでプラズマ等で酸
化膜6上面までエッチングを行ない、図3(b)に示す
ようにゲート領域7を形成する。
【0013】更に図3(c)に示すように、ゲート領域
7下方領域を残してヒ素(ドナー原子)を注入する。こ
の操作によりシリコン層8内にソース領域3、ドレイン
領域4及び低濃度の上層5aと高濃度の下層5bからな
るチャネル領域5が形成される。そして更に、レジスト
マスク10をアッシングにて除去することで、図1に示
した本発明の電界効果トランジスタ(SOIMOSFE
T)が得られる。
【0014】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
SOIMOS電界効果トランジスタにおいて、チャネル
領域を不純物濃度の低い上層と不純物濃度の高い下層と
に分けたので、しきい値電圧(Vth)は不純物濃度の高
い下層にてコントロールし、キャリヤの移動は不純物濃
度の低い上層で行うことができ、したがってしきい値電
圧のコントロールとキャリヤの高移動度を両立させた高
速デバイスを実現できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁体上にシリコン(Si)層を形成
    し、このシリコン層にアクセプタ原子及びドナー原子を
    注入してシリコン層内にチャネル領域、ソース領域及び
    ドレイン領域を形成した電界効果トランジスタにおい
    て、前記チャネル領域は低濃度の上層と高濃度の下層か
    らなることを特徴とする電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記高濃度の下層の不純物濃度はしきい
    値電圧(Vth)を基準にして決定し、前記低濃度の上層
    の不純物濃度はキャリヤの移動度を基準にして決定して
    いることを特徴とする電界効果トランジスタ。
JP4601892A 1992-01-31 1992-01-31 電界効果トランジスタ Pending JPH05218426A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4601892A JPH05218426A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 電界効果トランジスタ

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JP4601892A JPH05218426A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 電界効果トランジスタ

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Publication Number Publication Date
JPH05218426A true JPH05218426A (ja) 1993-08-27

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ID=12735312

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4601892A Pending JPH05218426A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 電界効果トランジスタ

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JP (1) JPH05218426A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270846A (ja) * 2001-03-12 2002-09-20 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
US7129543B1 (en) 1998-03-27 2006-10-31 Renesas Technology Corp. Method of designing semiconductor device, semiconductor device and recording medium
JP2010245484A (ja) * 2009-03-17 2010-10-28 Ricoh Co Ltd Mosトランジスタおよび該mosトランジスタを内蔵した半導体装置ならびに該半導体装置を用いた電子機器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7129543B1 (en) 1998-03-27 2006-10-31 Renesas Technology Corp. Method of designing semiconductor device, semiconductor device and recording medium
JP2002270846A (ja) * 2001-03-12 2002-09-20 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2010245484A (ja) * 2009-03-17 2010-10-28 Ricoh Co Ltd Mosトランジスタおよび該mosトランジスタを内蔵した半導体装置ならびに該半導体装置を用いた電子機器

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