JPH10294464A - 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ - Google Patents
絶縁ゲート型電界効果トランジスタInfo
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- JPH10294464A JPH10294464A JP9100063A JP10006397A JPH10294464A JP H10294464 A JPH10294464 A JP H10294464A JP 9100063 A JP9100063 A JP 9100063A JP 10006397 A JP10006397 A JP 10006397A JP H10294464 A JPH10294464 A JP H10294464A
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、ゲート電極と接触し、チャネル領域
下のバックゲートとなる半導体層にバックバイアスを与
えるバックゲート電極を有する絶縁ゲート型トランジス
タに関し、チップ面積の増大を抑えつつ、負荷駆動電力
を高めることができる。 【構成】絶縁層21上に形成された一導電型の半導体層
にチャネル領域CHRを挟んで形成された反対導電型の
ソース拡散領域22c及びドレイン拡散領域22dと、
チャネル領域CHR上にゲート絶縁膜24を介して形成
されたゲート電極25と、チャネル領域CHRの外側の
一導電型の半導体層に形成された、チャネル領域CHR
の半導体層22aの抵抗率よりも低い抵抗率を有する低
抵抗率領域22bと、周辺の層間絶縁膜27よりも薄い
膜厚の絶縁膜27aを介して低抵抗領域22b上に形成
されたバックゲート電極29とを有する。
下のバックゲートとなる半導体層にバックバイアスを与
えるバックゲート電極を有する絶縁ゲート型トランジス
タに関し、チップ面積の増大を抑えつつ、負荷駆動電力
を高めることができる。 【構成】絶縁層21上に形成された一導電型の半導体層
にチャネル領域CHRを挟んで形成された反対導電型の
ソース拡散領域22c及びドレイン拡散領域22dと、
チャネル領域CHR上にゲート絶縁膜24を介して形成
されたゲート電極25と、チャネル領域CHRの外側の
一導電型の半導体層に形成された、チャネル領域CHR
の半導体層22aの抵抗率よりも低い抵抗率を有する低
抵抗率領域22bと、周辺の層間絶縁膜27よりも薄い
膜厚の絶縁膜27aを介して低抵抗領域22b上に形成
されたバックゲート電極29とを有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁ゲート型電界
効果トランジスタに関し、より詳しくは、ゲート電極と
接触し、チャネル領域下のバックゲートとなる半導体層
に電位を付与するバックゲート電極を有する絶縁ゲート
型トランジスタに関する。
効果トランジスタに関し、より詳しくは、ゲート電極と
接触し、チャネル領域下のバックゲートとなる半導体層
に電位を付与するバックゲート電極を有する絶縁ゲート
型トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置においては、リーク電
流や浮遊容量の低減等が要望されるに伴い、基板張合わ
せ技術やCMP(Chemical mecanical Polishing)技術
等の進展と相まって、半導体集積回路装置の基板として
SOI(Semiconductor On Insulator)基板が用いられ
るようになっている。
流や浮遊容量の低減等が要望されるに伴い、基板張合わ
せ技術やCMP(Chemical mecanical Polishing)技術
等の進展と相まって、半導体集積回路装置の基板として
SOI(Semiconductor On Insulator)基板が用いられ
るようになっている。
【0003】また、低消費電力化のため、閾値電圧が1
V以下であるような低電圧で動作させる絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ(MOSFET)が開発され、この
ようなMOSFETがSOI基板に形成されている。と
ころで、SOI基板を用いたMOSFETでは、チャネ
ルフローティングによって閾値電圧の変動やキンク効果
が引き起こされ易い。それらの問題を避けるための一つ
の方法として、チャネル領域下のバックゲートにゲート
電極と同じ電位を付与するような構造が提案されてい
る。いわゆるDT−MOS(Dynamic Threshold-MOS )
と呼ばれる。
V以下であるような低電圧で動作させる絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ(MOSFET)が開発され、この
ようなMOSFETがSOI基板に形成されている。と
ころで、SOI基板を用いたMOSFETでは、チャネ
ルフローティングによって閾値電圧の変動やキンク効果
が引き起こされ易い。それらの問題を避けるための一つ
の方法として、チャネル領域下のバックゲートにゲート
電極と同じ電位を付与するような構造が提案されてい
る。いわゆるDT−MOS(Dynamic Threshold-MOS )
と呼ばれる。
【0004】図7(a)は、従来例に係るSOI基板を
用いたDT−MOSの構造を示す平面図であり、図7
(b)はそのI−I線断面図であり、図7(c)はII−
II線断面図であり、図7(c)はI−II線断面図であ
る。図7(a)〜(d)に示すように、絶縁基板1上に
半導体層2が形成され、ソース拡散領域2cとドレイン
拡散領域2dがチャネル領域を挟んで形成されている。
チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜4の上にゲー
ト電極5が形成されている。
用いたDT−MOSの構造を示す平面図であり、図7
(b)はそのI−I線断面図であり、図7(c)はII−
II線断面図であり、図7(c)はI−II線断面図であ
る。図7(a)〜(d)に示すように、絶縁基板1上に
半導体層2が形成され、ソース拡散領域2cとドレイン
拡散領域2dがチャネル領域を挟んで形成されている。
チャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜4の上にゲー
ト電極5が形成されている。
【0005】また、絶縁膜7のビアホール8aを通して
ゲート電極5と接触するバックゲート電極9が設けられ
ており、そのバックゲート電極9は絶縁膜7のコンタク
トホール8bを通して半導体層2のp+ 領域2bと接触
してチャネル領域に接するバックゲートとなる半導体層
2aにゲート電極5への印加電圧と同じ電位を付与して
いる。
ゲート電極5と接触するバックゲート電極9が設けられ
ており、そのバックゲート電極9は絶縁膜7のコンタク
トホール8bを通して半導体層2のp+ 領域2bと接触
してチャネル領域に接するバックゲートとなる半導体層
2aにゲート電極5への印加電圧と同じ電位を付与して
いる。
【0006】なお、図7(a)〜(d)において、3は
半導体層2を囲む絶縁膜である。6aとゲート電極5の
表面に形成されたシリサイド層、6bはコンタクトホー
ル8b内のp+ 領域2bの表面に形成されたシリサイド
層、6c,6dはそれぞれソース拡散領域2cとドレイ
ン拡散領域2dの表面に形成されたシリサイド層であ
る。また、10a,10bはそれぞれソース拡散領域2
cとドレイン拡散領域2dと接続するソース電極とドレ
イン電極である。
半導体層2を囲む絶縁膜である。6aとゲート電極5の
表面に形成されたシリサイド層、6bはコンタクトホー
ル8b内のp+ 領域2bの表面に形成されたシリサイド
層、6c,6dはそれぞれソース拡散領域2cとドレイ
ン拡散領域2dの表面に形成されたシリサイド層であ
る。また、10a,10bはそれぞれソース拡散領域2
cとドレイン拡散領域2dと接続するソース電極とドレ
イン電極である。
【0007】上記のMOSFETを動作させる場合、ゲ
ート電極5への印加電圧よりも大きい電圧をドレイン電
極10bに印加して、ゲート電極5に正の電圧を印加し
ていき、ドレイン拡散領域2dから空乏層を広げてソー
ス拡散領域2cの空乏層と繋げる。この状態でさらにゲ
ート電極5を増加させると、チャネル領域とゲート電極
5の間及びチャネル領域とバックゲートの間に電圧が印
加されるようになり、チャネルが反転する。これにより
チャネルが開き、ドレインからソースへ電流が流れる。
ート電極5への印加電圧よりも大きい電圧をドレイン電
極10bに印加して、ゲート電極5に正の電圧を印加し
ていき、ドレイン拡散領域2dから空乏層を広げてソー
ス拡散領域2cの空乏層と繋げる。この状態でさらにゲ
ート電極5を増加させると、チャネル領域とゲート電極
5の間及びチャネル領域とバックゲートの間に電圧が印
加されるようになり、チャネルが反転する。これにより
チャネルが開き、ドレインからソースへ電流が流れる。
【0008】上記で、バックゲートとなる半導体層2a
の電位はゲート電極5の電位に従って変化するため、ゲ
ート電極5に電圧を印加していくとき、チャネル領域と
ゲート電極5の間及びチャネル領域とバックゲートの半
導体層2aの間には印加電圧がそのままかかるようにな
り、このため、閾値電圧の変動やキンク効果が抑制され
る。
の電位はゲート電極5の電位に従って変化するため、ゲ
ート電極5に電圧を印加していくとき、チャネル領域と
ゲート電極5の間及びチャネル領域とバックゲートの半
導体層2aの間には印加電圧がそのままかかるようにな
り、このため、閾値電圧の変動やキンク効果が抑制され
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のDT
−MOSでは、負荷駆動電力を高めるため、1V以上の
電源電圧が要望されている。しかしながら、この場合、
半導体層2aとソース拡散領域2c間のpn接合には順
方向の電圧がかかるため、pn接合の拡散電位であるほ
ぼ0.7Vを越えると、ゲート電極5に電流が流れ始
め、ゲート電極5にはそれ以上の電圧がかからなくなる
か、或いは大電流のため素子が破壊してしまうという問
題がある。
−MOSでは、負荷駆動電力を高めるため、1V以上の
電源電圧が要望されている。しかしながら、この場合、
半導体層2aとソース拡散領域2c間のpn接合には順
方向の電圧がかかるため、pn接合の拡散電位であるほ
ぼ0.7Vを越えると、ゲート電極5に電流が流れ始
め、ゲート電極5にはそれ以上の電圧がかからなくなる
か、或いは大電流のため素子が破壊してしまうという問
題がある。
【0010】この問題を解決するため、ゲート電極5と
バックゲート電極9の間に大きな抵抗を挿入する方法が
あるが、基板上に抵抗を設置するための領域が必要とな
る。これは、チップ面積の増大を招くため、実用的でな
い。本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作され
たものであり、チップ面積の増大を抑えつつ、負荷駆動
電力を高めることができるDT−MOSに係る絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを提供するものである。
バックゲート電極9の間に大きな抵抗を挿入する方法が
あるが、基板上に抵抗を設置するための領域が必要とな
る。これは、チップ面積の増大を招くため、実用的でな
い。本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作され
たものであり、チップ面積の増大を抑えつつ、負荷駆動
電力を高めることができるDT−MOSに係る絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1の発明
である、絶縁層上に形成された一導電型の半導体層と、
前記半導体層にチャネル領域を挟んで形成された反対導
電型のソース拡散領域及びドレイン拡散領域と、前記チ
ャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート
電極と、前記チャネル領域の外側の一導電型の半導体層
に形成された、前記チャネル領域の半導体層の抵抗率よ
りも低い抵抗率を有する低抵抗率領域と、前記ソース拡
散領域、前記ドレイン拡散領域及び前記ゲート電極を被
覆する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の開口部を通して
前記ソース拡散領域及び前記ドレイン拡散領域とそれぞ
れ接続し、前記層間絶縁膜上に形成された配線と、前記
層間絶縁膜よりも薄い膜厚の絶縁膜を介して前記低抵抗
領域上に形成され、前記絶縁膜及び半導体層を通して前
記チャネル領域にバックバイアスを与えるバックゲート
電極とを有する絶縁ゲート型トランジスタによって解決
され、第2の発明である、前記バックゲート電極は前記
ゲート電極と接続されていることを特徴とする第1の発
明に記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって
解決される。
である、絶縁層上に形成された一導電型の半導体層と、
前記半導体層にチャネル領域を挟んで形成された反対導
電型のソース拡散領域及びドレイン拡散領域と、前記チ
ャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート
電極と、前記チャネル領域の外側の一導電型の半導体層
に形成された、前記チャネル領域の半導体層の抵抗率よ
りも低い抵抗率を有する低抵抗率領域と、前記ソース拡
散領域、前記ドレイン拡散領域及び前記ゲート電極を被
覆する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の開口部を通して
前記ソース拡散領域及び前記ドレイン拡散領域とそれぞ
れ接続し、前記層間絶縁膜上に形成された配線と、前記
層間絶縁膜よりも薄い膜厚の絶縁膜を介して前記低抵抗
領域上に形成され、前記絶縁膜及び半導体層を通して前
記チャネル領域にバックバイアスを与えるバックゲート
電極とを有する絶縁ゲート型トランジスタによって解決
され、第2の発明である、前記バックゲート電極は前記
ゲート電極と接続されていることを特徴とする第1の発
明に記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって
解決される。
【0012】本発明は、いわゆるSOI型の絶縁ゲート
電界効果トランジスタの製造方法に関し、バックゲート
電極を半導体層と直接接触させないで、絶縁膜を通して
半導体層と容量結合させている。このため、ソース拡散
領域又はドレイン拡散領域と半導体層との間のpn接合
に対して順方向電圧となるような電圧がソース電極又は
ドレイン電極とバックゲート電極との間に印加されて
も、それらの電極間に電流が流れず、各部分の容量値に
従って各部分に電圧がかかる。この場合、最大でバック
ゲート電極と半導体層間に介在する絶縁膜の絶縁破壊電
圧の大きさまで印加することができ、その絶縁膜の膜厚
調整により動作可能電圧1V以上を得ることは容易であ
る。従って、負荷駆動電力を高めることができる。
電界効果トランジスタの製造方法に関し、バックゲート
電極を半導体層と直接接触させないで、絶縁膜を通して
半導体層と容量結合させている。このため、ソース拡散
領域又はドレイン拡散領域と半導体層との間のpn接合
に対して順方向電圧となるような電圧がソース電極又は
ドレイン電極とバックゲート電極との間に印加されて
も、それらの電極間に電流が流れず、各部分の容量値に
従って各部分に電圧がかかる。この場合、最大でバック
ゲート電極と半導体層間に介在する絶縁膜の絶縁破壊電
圧の大きさまで印加することができ、その絶縁膜の膜厚
調整により動作可能電圧1V以上を得ることは容易であ
る。従って、負荷駆動電力を高めることができる。
【0013】更に、バックゲート電極の下の半導体層の
抵抗率をチャネル領域の抵抗率よりも低くしているの
で、半導体層は空乏化又は反転せず、バックゲート電極
の電圧を効率よく半導体層に印加することができる。こ
れにより、閾値電圧が高くなるのを抑制することができ
る。また、ゲート電極を流れるリーク電流がほとんどな
いので、電流の抑制のための内部抵抗も必要ない。この
ため、小さいチップ面積を確保することが容易である。
抵抗率をチャネル領域の抵抗率よりも低くしているの
で、半導体層は空乏化又は反転せず、バックゲート電極
の電圧を効率よく半導体層に印加することができる。こ
れにより、閾値電圧が高くなるのを抑制することができ
る。また、ゲート電極を流れるリーク電流がほとんどな
いので、電流の抑制のための内部抵抗も必要ない。この
ため、小さいチップ面積を確保することが容易である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 (1)第1の実施の形態 図1〜図5は、第1の実施の形態に係るDT−MOSの
製造方法について示す上面図及び断面図である。
いて図面を参照しながら説明する。 (1)第1の実施の形態 図1〜図5は、第1の実施の形態に係るDT−MOSの
製造方法について示す上面図及び断面図である。
【0015】図1(a),図2(a),図3(a),図
4(a)は上面図、図1(b),図2(b),図3
(b),図4(b)は各上面図のIII-III 線断面図、図
1(c),図2(c),図3(c),図4(c)は各上
面図のIV-IV 線断面図である。また、図5(a)は図4
(a)で代用する上面図のIII-III 線断面図、図5
(b)は図4(a)で代用する上面図のIV-IV 線断面
図、図5(c)は図4(a)で代用する上面図のIII-IV
線断面図である。
4(a)は上面図、図1(b),図2(b),図3
(b),図4(b)は各上面図のIII-III 線断面図、図
1(c),図2(c),図3(c),図4(c)は各上
面図のIV-IV 線断面図である。また、図5(a)は図4
(a)で代用する上面図のIII-III 線断面図、図5
(b)は図4(a)で代用する上面図のIV-IV 線断面
図、図5(c)は図4(a)で代用する上面図のIII-IV
線断面図である。
【0016】まず、図1(a)〜(c)に示すように、
よく知られた基板張合わせ技術及びCMP技術により、
酸化シリコンからなる絶縁性基板21上にp型の単結晶
シリコンからなる半導体層22を形成する。半導体層2
2は、不純物濃度約1×10 15cm-3,膜厚約1μmを
有する。次いで、LOCOS法(選択酸化法)により、
半導体層22の全膜厚にわたって酸化シリコンからなる
素子分離絶縁膜23を形成する。これにより、半導体層
22は側部を素子分離絶縁膜23により、また下部を絶
縁性基板21によって囲まれる。半導体層22は、トラ
ンジスタの形成領域(MOS−FR)と、バックゲート
電極の接続領域(BG−CR)と、これらの間を繋ぐ幅
の狭い帯状の領域(M−CR)とからなる。なお、図示
しないが、同じ絶縁性基板21上、他所にも、側部及び
下部が絶縁体により囲まれた同じ平面形状の半導体層の
領域が形成されている。
よく知られた基板張合わせ技術及びCMP技術により、
酸化シリコンからなる絶縁性基板21上にp型の単結晶
シリコンからなる半導体層22を形成する。半導体層2
2は、不純物濃度約1×10 15cm-3,膜厚約1μmを
有する。次いで、LOCOS法(選択酸化法)により、
半導体層22の全膜厚にわたって酸化シリコンからなる
素子分離絶縁膜23を形成する。これにより、半導体層
22は側部を素子分離絶縁膜23により、また下部を絶
縁性基板21によって囲まれる。半導体層22は、トラ
ンジスタの形成領域(MOS−FR)と、バックゲート
電極の接続領域(BG−CR)と、これらの間を繋ぐ幅
の狭い帯状の領域(M−CR)とからなる。なお、図示
しないが、同じ絶縁性基板21上、他所にも、側部及び
下部が絶縁体により囲まれた同じ平面形状の半導体層の
領域が形成されている。
【0017】次に、図2(a)〜(c)に示すように、
熱酸化により半導体層22上にゲート絶縁膜となる膜厚
約2.5nmのシリコン酸化膜24を形成する。続い
て、閾値調整のため、半導体層22にp型不純物をイオ
ン注入し、表面から100nmの深さのところで凡そ1
×1018cm-3のピーク値が得られるように分布させ
る。
熱酸化により半導体層22上にゲート絶縁膜となる膜厚
約2.5nmのシリコン酸化膜24を形成する。続い
て、閾値調整のため、半導体層22にp型不純物をイオ
ン注入し、表面から100nmの深さのところで凡そ1
×1018cm-3のピーク値が得られるように分布させ
る。
【0018】次いで、熱CVD法等により膜厚約150
nmのポリシリコン膜25を形成した後、イオン注入に
よりポリシリコン膜25に濃度約1×1020cm-3のn
型不純物を導入して低抵抗化する。次に、ポリシリコン
膜25をパターニングしてゲート電極25を形成する。
このとき、ゲート電極25は、素子分離絶縁膜23上の
ゲート電極とバックゲート電極との接続領域(G/BG
−CR)から、トランジスタの形成領域(MOS−F
R)を横断するチャネル領域上を経て、トランジスタの
形成領域(MOS−FR)とバックゲート電極の接続領
域(BG−CR)とを繋ぐ幅の狭い帯状の領域(M−C
R)まで細長い帯状に形成される。なお、幅の狭い帯状
の領域(M−CR)では、帯状の領域を幅方向に跨ぐよ
うにポリシリコン膜25を残す。この様にするのは、後
の図3(a)〜(c)に示すシリサイド層の形成のとき
にシリサイド層を通してトランジスタの形成領域(MO
S−FR)とバックゲート電極の接続領域(BG−C
R)とが電気的にショートしないようにするためであ
る。
nmのポリシリコン膜25を形成した後、イオン注入に
よりポリシリコン膜25に濃度約1×1020cm-3のn
型不純物を導入して低抵抗化する。次に、ポリシリコン
膜25をパターニングしてゲート電極25を形成する。
このとき、ゲート電極25は、素子分離絶縁膜23上の
ゲート電極とバックゲート電極との接続領域(G/BG
−CR)から、トランジスタの形成領域(MOS−F
R)を横断するチャネル領域上を経て、トランジスタの
形成領域(MOS−FR)とバックゲート電極の接続領
域(BG−CR)とを繋ぐ幅の狭い帯状の領域(M−C
R)まで細長い帯状に形成される。なお、幅の狭い帯状
の領域(M−CR)では、帯状の領域を幅方向に跨ぐよ
うにポリシリコン膜25を残す。この様にするのは、後
の図3(a)〜(c)に示すシリサイド層の形成のとき
にシリサイド層を通してトランジスタの形成領域(MO
S−FR)とバックゲート電極の接続領域(BG−C
R)とが電気的にショートしないようにするためであ
る。
【0019】次いで、図3(a)〜(c)に示すよう
に、トランジスタの形成領域(MOS−FR)以外の領
域をレジスト膜等で被覆した後、n型不純物をイオン注
入し、ゲート電極25の両側の半導体層22に濃度約1
×1020cm-3を有するソース拡散領域22c及びドレ
イン拡散領域22dを形成する。続いて、バックゲート
電極の接続領域(BG−CR)以外の領域をレジスト膜
等で被覆した後、p型不純物をイオン注入し、その領域
の半導体層22を低抵抗化して、p+ 型の低抵抗領域2
2bを形成する。
に、トランジスタの形成領域(MOS−FR)以外の領
域をレジスト膜等で被覆した後、n型不純物をイオン注
入し、ゲート電極25の両側の半導体層22に濃度約1
×1020cm-3を有するソース拡散領域22c及びドレ
イン拡散領域22dを形成する。続いて、バックゲート
電極の接続領域(BG−CR)以外の領域をレジスト膜
等で被覆した後、p型不純物をイオン注入し、その領域
の半導体層22を低抵抗化して、p+ 型の低抵抗領域2
2bを形成する。
【0020】このとき、低抵抗領域22bの不純物濃度
は、後にこの上に形成されるバックゲート電極29にゲ
ート電圧と同じ電圧を印加したときバックゲート電極2
9と容量結合させる低抵抗領域22bが空乏化又は反転
しないようなものとする。ここでは、バックゲート電極
29と低抵抗領域22bの間に介在させる絶縁膜27a
の膜厚を考慮して約1×1020cm-3とする。
は、後にこの上に形成されるバックゲート電極29にゲ
ート電圧と同じ電圧を印加したときバックゲート電極2
9と容量結合させる低抵抗領域22bが空乏化又は反転
しないようなものとする。ここでは、バックゲート電極
29と低抵抗領域22bの間に介在させる絶縁膜27a
の膜厚を考慮して約1×1020cm-3とする。
【0021】次に、フッ素系のガスを用いたドライエッ
チング等によりゲート電極25で覆われていない領域の
シリコン酸化膜24を除去する。続いて、スパッタ法に
より、コバルトやタングステン等を全面に形成した後、
加熱して、露出する全シリコン表面にシリサイド層を形
成する。ゲート電極25の表面にはシリサイド層26a
が、ソース拡散領域22cの表面にはシリサイド層26
cが、ドレイン拡散領域22dの表面にはシリサイド層
22dが、バックゲート電極の接続領域(BG−CR)
22bの表面にはシリサイド層26bが、トランジスタ
の形成領域(MOS−FR)とバックゲート電極の接続
領域(BG−CR)とを繋ぐ幅の狭い帯状の領域(M−
CR)の表面にはシリサイド層26bがそれぞれ形成さ
れる。
チング等によりゲート電極25で覆われていない領域の
シリコン酸化膜24を除去する。続いて、スパッタ法に
より、コバルトやタングステン等を全面に形成した後、
加熱して、露出する全シリコン表面にシリサイド層を形
成する。ゲート電極25の表面にはシリサイド層26a
が、ソース拡散領域22cの表面にはシリサイド層26
cが、ドレイン拡散領域22dの表面にはシリサイド層
22dが、バックゲート電極の接続領域(BG−CR)
22bの表面にはシリサイド層26bが、トランジスタ
の形成領域(MOS−FR)とバックゲート電極の接続
領域(BG−CR)とを繋ぐ幅の狭い帯状の領域(M−
CR)の表面にはシリサイド層26bがそれぞれ形成さ
れる。
【0022】次に、図4(a)〜(c)に示すように、
熱CVD法により、全面に膜厚約200nmのシリコン
酸化膜27を形成した後、パターニングし、ゲート電極
とバックゲート電極との接続領域(G/BG−CR)に
開口部28aを、ソース拡散領域22cに開口部28c
を、ドレイン拡散領域22dに開口部28dをそれぞれ
形成する。続いて、再度パターニングを行い、バックゲ
ート電極の接続領域(BG−CR)に開口部28bを形
成する。このとき、バックゲート電極の接続領域(BG
−CR)の開口部28bの底部には半導体層22上に膜
厚約10nmのシリコン酸化膜27が残るようにエッチ
ングを行う。
熱CVD法により、全面に膜厚約200nmのシリコン
酸化膜27を形成した後、パターニングし、ゲート電極
とバックゲート電極との接続領域(G/BG−CR)に
開口部28aを、ソース拡散領域22cに開口部28c
を、ドレイン拡散領域22dに開口部28dをそれぞれ
形成する。続いて、再度パターニングを行い、バックゲ
ート電極の接続領域(BG−CR)に開口部28bを形
成する。このとき、バックゲート電極の接続領域(BG
−CR)の開口部28bの底部には半導体層22上に膜
厚約10nmのシリコン酸化膜27が残るようにエッチ
ングを行う。
【0023】次に、図5(a)〜(c)に示すように、
全面にアルミニウム膜を形成した後、パターニングし、
一端が開口部28aを通してゲート電極25と接触し、
かつ他端がバックゲート電極の接続領域(BG−CR)
の開口部28bの底部に達するバックゲート電極29
と、開口部28c,28dを通してソース拡散領域22
c及びドレイン拡散領域22dと接続するソース電極3
0a及びドレイン電極30bとを形成し、DT−MOS
が完成する。
全面にアルミニウム膜を形成した後、パターニングし、
一端が開口部28aを通してゲート電極25と接触し、
かつ他端がバックゲート電極の接続領域(BG−CR)
の開口部28bの底部に達するバックゲート電極29
と、開口部28c,28dを通してソース拡散領域22
c及びドレイン拡散領域22dと接続するソース電極3
0a及びドレイン電極30bとを形成し、DT−MOS
が完成する。
【0024】このとき、バックゲート電極29の他端
は、ゲート電極25に電圧を印加したとき空乏化又は反
転しないような半導体層22の低抵抗領域22b及び絶
縁膜27aの膜厚の領域を通して半導体層22bと容量
結合する。従って、バックゲート電極29とソース電極
30a又はドレイン電極30bとの間に介在する容量部
分の数を最小限度に抑えられるため、バックゲート電極
29の電圧を効率よく半導体層22bに印加することが
できる。これにより、閾値電圧が高くなるのを抑制する
ことができる。
は、ゲート電極25に電圧を印加したとき空乏化又は反
転しないような半導体層22の低抵抗領域22b及び絶
縁膜27aの膜厚の領域を通して半導体層22bと容量
結合する。従って、バックゲート電極29とソース電極
30a又はドレイン電極30bとの間に介在する容量部
分の数を最小限度に抑えられるため、バックゲート電極
29の電圧を効率よく半導体層22bに印加することが
できる。これにより、閾値電圧が高くなるのを抑制する
ことができる。
【0025】次に、上記のようにして作成されたDT−
MOSの動作について図5(a)〜(c)を参照しなが
ら説明する。ソース電極30aを接地し、ゲート電極2
5に正の電圧を印加するとともに、ドレイン電極30b
に正の電圧を印加する。これにより、バックゲート電極
29とソース電極30aの間、及びバックゲート電極2
9とドレイン電極30bの間に、絶縁膜27aと半導体
層22bと22aを通して電圧がかかる。ドレイン電極
30bの正の電圧がゲート電極25の正の電圧よりも大
きくなると、ドレイン拡散領域22dのpn接合から空
乏層が広がり、所定の電圧でソース拡散領域22cのp
n接合と繋がる。
MOSの動作について図5(a)〜(c)を参照しなが
ら説明する。ソース電極30aを接地し、ゲート電極2
5に正の電圧を印加するとともに、ドレイン電極30b
に正の電圧を印加する。これにより、バックゲート電極
29とソース電極30aの間、及びバックゲート電極2
9とドレイン電極30bの間に、絶縁膜27aと半導体
層22bと22aを通して電圧がかかる。ドレイン電極
30bの正の電圧がゲート電極25の正の電圧よりも大
きくなると、ドレイン拡散領域22dのpn接合から空
乏層が広がり、所定の電圧でソース拡散領域22cのp
n接合と繋がる。
【0026】空乏層が互いに繋がった後はチャネル領域
(CHR)と半導体層22aの間及びチャネル領域(C
HR)とゲート電極25の間にそれぞれ電圧がかかって
くる。さらにゲート電極25の正の電圧を増大させる
と、チャネル領域(CHR)が反転して電子が発生しは
じめる。これにより、チャネルが開いて、ドレイン電極
30bとソース電極30aの間に電流が流れはじめる。
(CHR)と半導体層22aの間及びチャネル領域(C
HR)とゲート電極25の間にそれぞれ電圧がかかって
くる。さらにゲート電極25の正の電圧を増大させる
と、チャネル領域(CHR)が反転して電子が発生しは
じめる。これにより、チャネルが開いて、ドレイン電極
30bとソース電極30aの間に電流が流れはじめる。
【0027】このように、バックゲート(BGR)とな
る半導体層22aの電位がゲート電圧と同じ電位に固定
されるため、チャネル領域(CHR)と半導体層22a
の間及びチャネル領域(CHR)とゲート電極25の間
にそれぞれ電圧がかかるようになり、閾値電圧の変動や
キンク効果が抑制される。以上のように、第1の実施の
形態のDT−MOSにおいては、バックゲート電極29
を半導体層22bと直接接触させないで、シリコン酸化
膜27aを通して半導体層22aと容量結合させてい
る。
る半導体層22aの電位がゲート電圧と同じ電位に固定
されるため、チャネル領域(CHR)と半導体層22a
の間及びチャネル領域(CHR)とゲート電極25の間
にそれぞれ電圧がかかるようになり、閾値電圧の変動や
キンク効果が抑制される。以上のように、第1の実施の
形態のDT−MOSにおいては、バックゲート電極29
を半導体層22bと直接接触させないで、シリコン酸化
膜27aを通して半導体層22aと容量結合させてい
る。
【0028】このため、ソース拡散領域22cのpn接
合に対して順方向電圧となるような電圧がソース電極3
0aとバックゲート電極29の間に印加されても、それ
らの電極間に電流が流れず、各部分の容量値に従って各
部分に電圧がかかる。この場合、最大でシリコン酸化膜
27aの絶縁破壊電圧の大きさまで印加することがで
き、シリコン酸化膜27aの膜厚調整により動作可能電
圧1V以上を得ることは容易である。さらに、空乏化又
は反転を防止してバックゲート電極29の電圧を効率よ
く印加することができる。従って、負荷駆動電力を高
め、かつ高効率を得ることができる。
合に対して順方向電圧となるような電圧がソース電極3
0aとバックゲート電極29の間に印加されても、それ
らの電極間に電流が流れず、各部分の容量値に従って各
部分に電圧がかかる。この場合、最大でシリコン酸化膜
27aの絶縁破壊電圧の大きさまで印加することがで
き、シリコン酸化膜27aの膜厚調整により動作可能電
圧1V以上を得ることは容易である。さらに、空乏化又
は反転を防止してバックゲート電極29の電圧を効率よ
く印加することができる。従って、負荷駆動電力を高
め、かつ高効率を得ることができる。
【0029】また、ゲート電極25を流れるリーク電流
がほとんどないので、電流の抑制のための内部抵抗も必
要ない。このため、小さいチップ面積を確保することが
容易である。なお、上記では、シリコン酸化膜27aの
膜厚を10nmとしているが、必要な駆動電圧によって
膜厚を調整することが可能である。この場合、シリコン
酸化膜27aの膜厚をあまり厚くすると、シリコン酸化
膜27aの方に大きな電圧がかかって半導体層22a自
体に電圧がかかりにくくなるため、膜厚の最適値を選ぶ
必要がある。
がほとんどないので、電流の抑制のための内部抵抗も必
要ない。このため、小さいチップ面積を確保することが
容易である。なお、上記では、シリコン酸化膜27aの
膜厚を10nmとしているが、必要な駆動電圧によって
膜厚を調整することが可能である。この場合、シリコン
酸化膜27aの膜厚をあまり厚くすると、シリコン酸化
膜27aの方に大きな電圧がかかって半導体層22a自
体に電圧がかかりにくくなるため、膜厚の最適値を選ぶ
必要がある。
【0030】また、p型の半導体層22に形成されたn
チャネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタに本発明
を適用しているが、導電型が全て逆の、n型の半導体層
に形成されたpチャネルの絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタに適用することも可能である。 (2)第2の実施の形態 図6は、第2の実施の形態に係るDT−MOSについて
示す断面図である。
チャネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタに本発明
を適用しているが、導電型が全て逆の、n型の半導体層
に形成されたpチャネルの絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタに適用することも可能である。 (2)第2の実施の形態 図6は、第2の実施の形態に係るDT−MOSについて
示す断面図である。
【0031】第2の実施の形態において、第1の実施の
形態と異なるところは、図6に示すように、バックゲー
ト電極の接続領域(BG−CR)の近くのゲート電極2
5の先端部で、ゲート電極25とバックゲート電極29
とを接触させていることである。なお、図6において、
図1〜図5と同じ符号で示すものは、図1〜図5と同じ
ものを示す。
形態と異なるところは、図6に示すように、バックゲー
ト電極の接続領域(BG−CR)の近くのゲート電極2
5の先端部で、ゲート電極25とバックゲート電極29
とを接触させていることである。なお、図6において、
図1〜図5と同じ符号で示すものは、図1〜図5と同じ
ものを示す。
【0032】上記第2の実施の形態の場合も、第1の実
施の形態と同様に、バックゲート電極29を半導体層2
2bと直接接触させないで、絶縁膜27aを通して半導
体層22aと容量結合させている。このため、ソース電
極30a又はドレイン電極30bとバックゲート電極2
9との間に大きな電圧を印加することができ、絶縁膜2
7aの膜厚調整により1V以上を得ることは容易であ
る。このため、負荷駆動電力を高めることができる。
施の形態と同様に、バックゲート電極29を半導体層2
2bと直接接触させないで、絶縁膜27aを通して半導
体層22aと容量結合させている。このため、ソース電
極30a又はドレイン電極30bとバックゲート電極2
9との間に大きな電圧を印加することができ、絶縁膜2
7aの膜厚調整により1V以上を得ることは容易であ
る。このため、負荷駆動電力を高めることができる。
【0033】また、ゲート電極25を流れるリーク電流
がほとんどないので、電流の抑制のための内部抵抗も必
要ない。このため、小さいチップ面積を確保することが
容易である。
がほとんどないので、電流の抑制のための内部抵抗も必
要ない。このため、小さいチップ面積を確保することが
容易である。
【0034】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、バック
ゲート電極を半導体層と直接接触させないで、絶縁膜を
介して半導体層と容量結合させている。このため、ソー
ス電極又はドレイン電極とバックゲート電極との間に大
きな電圧を印加することができ、絶縁膜の膜厚調整によ
り動作可能電圧1V以上を得ることは容易である。従っ
て、負荷駆動電力を高めることができる。
ゲート電極を半導体層と直接接触させないで、絶縁膜を
介して半導体層と容量結合させている。このため、ソー
ス電極又はドレイン電極とバックゲート電極との間に大
きな電圧を印加することができ、絶縁膜の膜厚調整によ
り動作可能電圧1V以上を得ることは容易である。従っ
て、負荷駆動電力を高めることができる。
【0035】また、ゲート電極を流れるリーク電流がほ
とんどないので、電流の抑制のための内部抵抗が必要で
ない。このため、小さいチップ面積を確保することが容
易である。
とんどないので、電流の抑制のための内部抵抗が必要で
ない。このため、小さいチップ面積を確保することが容
易である。
【図1】図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
1)である。図1(b)は図1(a)のIII-III 線断面
図であり、図1(c)は図1(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
1)である。図1(b)は図1(a)のIII-III 線断面
図であり、図1(c)は図1(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
【図2】図2(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
2)である。図2(b)は図2(a)のIII-III 線断面
図であり、図2(c)は図2(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
2)である。図2(b)は図2(a)のIII-III 線断面
図であり、図2(c)は図2(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
【図3】図3(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
3)である。図3(b)は図3(a)のIII-III 線断面
図であり、図3(c)は図3(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
3)である。図3(b)は図3(a)のIII-III 線断面
図であり、図3(c)は図3(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
【図4】図4(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
4)である。図4(b)は図4(a)のIII-III 線断面
図であり、図4(c)は図4(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
るDT−MOSの作成方法について示す上面図(その
4)である。図4(b)は図4(a)のIII-III 線断面
図であり、図4(c)は図4(a)のIV-IV 線断面図で
ある。
【図5】図5(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
るDT−MOSの作成方法について示す図4(a)のII
I-III 線断面図(その5)であり、図5(b)は図4
(a)のIV-IV 線断面図であり、図5(c)は図4
(a)のIII-IV線断面図である。
るDT−MOSの作成方法について示す図4(a)のII
I-III 線断面図(その5)であり、図5(b)は図4
(a)のIV-IV 線断面図であり、図5(c)は図4
(a)のIII-IV線断面図である。
【図6】図6は、本発明の第2の実施の形態に係るDT
−MOSの作成方法について示す断面図である。
−MOSの作成方法について示す断面図である。
【図7】図7(a)は、従来例に係るDT−MOSの作
成方法について示す上面図である。図7(b)は図7
(a)のI−I線断面図であり、図7(c)は図7
(a)のII-II 線断面図であり、図7(d)は図7
(a)のI−II線断面図である。
成方法について示す上面図である。図7(b)は図7
(a)のI−I線断面図であり、図7(c)は図7
(a)のII-II 線断面図であり、図7(d)は図7
(a)のI−II線断面図である。
21 絶縁性基板、 22,22a 半導体層、 22b 低抵抗領域、 22c ソース拡散領域、 22d ドレイン拡散領域、 23 素子分離絶縁膜、 24 ゲート絶縁膜、 25 ポリシリコン膜(ゲート電極)、 26a〜26d シリサイド層、 27,27a シリコン酸化膜、 28a〜28d 開口部、 29 バックゲート電極、 30a ソース電極、 30b ドレイン電極。
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁層上に形成された一導電型の半導体
層と、 前記半導体層にチャネル領域を挟んで形成された反対導
電型のソース拡散領域及びドレイン拡散領域と、 前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成された
ゲート電極と、 前記チャネル領域の外側の一導電型の半導体層に形成さ
れた、前記チャネル領域の半導体層の抵抗率よりも低い
抵抗率を有する低抵抗率領域と、 前記ソース拡散領域、前記ドレイン拡散領域及び前記ゲ
ート電極を被覆する層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜の開口部を通して前記ソース拡散領域及
び前記ドレイン拡散領域とそれぞれ接続し、前記層間絶
縁膜上に形成された配線と、 前記層間絶縁膜よりも薄い膜厚の絶縁膜を介して前記低
抵抗領域上に形成され、前記絶縁膜及び半導体層を通し
て前記チャネル領域にバックバイアスを与えるバックゲ
ート電極とを有する絶縁ゲート型トランジスタ。 - 【請求項2】 前記バックゲート電極は前記ゲート電極
と接続されていることを特徴とする請求項1に記載の絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9100063A JPH10294464A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9100063A JPH10294464A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10294464A true JPH10294464A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14264018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9100063A Withdrawn JPH10294464A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10294464A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001168337A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-06-22 | Samsung Electronics Co Ltd | Soi半導体集積回路及びその製造方法 |
JP2013516762A (ja) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 低寄生容量ボディ・コンタクト・トランジスタ |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP9100063A patent/JPH10294464A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001168337A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-06-22 | Samsung Electronics Co Ltd | Soi半導体集積回路及びその製造方法 |
JP2013516762A (ja) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 低寄生容量ボディ・コンタクト・トランジスタ |
US9269783B2 (en) | 2010-01-05 | 2016-02-23 | International Business Machines Corporation | Body contacted transistor with reduced parasitic capacitance |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |