JPS58177A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS58177A
JPS58177A JP9752281A JP9752281A JPS58177A JP S58177 A JPS58177 A JP S58177A JP 9752281 A JP9752281 A JP 9752281A JP 9752281 A JP9752281 A JP 9752281A JP S58177 A JPS58177 A JP S58177A
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JP
Japan
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film
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films
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Pending
Application number
JP9752281A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Mizutani
水谷 嘉久
Shinichiro Takasu
高須 新一郎
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS58177A publication Critical patent/JPS58177A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (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】 本発明は、絶縁基板上に設置された半導体尊属もしくは
二1llO絶縁彎層0aaKはさまれて設置された半導
体層を用いて製作され為半導体装置に関する。
すなわち本発明による半導体装置は絶縁基板上に設置さ
れ先生導体薄膜もしくは二層の絶縁物層の間にはさ壕れ
て設置され先生導体層を用いて、その同一半導体層中に
ノース領域−ドレイン領域及びそれらにはさまれて設置
され九チャンネル領域を積層状に設は丸第−領域と導電
性を制御することKある。以下本発明の方法による半導
体装置及びその製造方法を図を用いて説明する。ここで
用いられる絶縁基板としてはサファイア、スピネル等の
単結晶絶縁基板もしくはシリコン基板を酸化させて得ら
れる810!層等を用いることが出来る。半導体膜とし
ては絶縁基I[O結晶格子を利用してエピタキシャル成
長させ丸単結晶半導体属の他に通常の非晶質絶縁基板上
に堆積させ先非晶質半導体膜を用iることも出来、i九
その様な非晶質半導体膜を例えばグラフオエピタキシー
の方法やエネルギービームアニール等の方法を用いて単
一晶化したものを用いることも出来る0本実施例では絶
縁物としてCeO2を用い、半導体としてSlを用いた
場合について示す、 CeO2の格子定数は5−416
えであり81の格子定数5−4311に極めて近(Ce
O2の埜種晶1の上に#10μmの転移を発生しないS
l 単結晶層がエピタキシャル成長することが示される
。を走間様にSI単結晶層の上にCe02一種晶1−を
エピタキシャル成長させ得る。
(実施例1) tf、J11結晶CeO21[tl)’7)上K IX
I o”/Cd1i&の不純物a度を持った3000に
厚のn型St層(2)をエビタキンヤル成長させる(第
1図a)、その後5till(2)O上に3X10”/
m1if(F)不M物1)[を持った2000え厚のp
 mI 8i 1t3) (第1図b)、再再びlX1
019/71i置の不純物#度を持った3000え厚o
n型5ill(4)をエピタキシャル成長させ(第1図
C)。良にその上に3000X厚のCe021(5)t
エピタキシャル成長させる。(第1図d)、このCeO
2層(5)は更にその上に4層をエピタキシャル成長さ
せる丸めに成長させるものでTo9、その様な必要性の
ない場合はこQC・0w1(5)は不要である。
次に7オトレジスト膜(6)を選択的に形成し、160
keV 、 260keV 、 300に@VO打込エ
ネルギーf%々1410  /c11のドーズの酸素を
イオン注入する(第1図e)。この様にイオン注入され
九酸票は後の熱処理により周囲のシリコンと反応して5
tO2となる。本実施例ではこOat!に打込エネルギ
ーを三段目に変化させることによりシリコンエピタキシ
ャル層の厚みを充分力ノサ−する様に酸素をイオン注入
しているか、シリコンエピタキシャル層の厚みによりイ
オン注入◆件は種々変化するのはもち論である0次に再
び選択的にフォトレジスト層+8)を形成L550ke
VO打Mエネル4−でlXl0”’/dのリンをイオン
注入すゐ(第1図f)。イオン注入されたリンはpm別
層(3)の領域に達し、優の熱処理で活性化してこの8
1層の伝導型をNf!1に変え、全体として一種な伝導
型を持つSl 層(9)を形成する(第1図g)、この
様にして一層の81膜中KlIII化膜により区切られ
た第一領域と第二領域とが形成され、第−領域中にはN
ll伝導臘をもつノース、ドレイン領域とそれにはさま
れ九pail伝導截をもつチャンネル領域とを形成し、
第二領域中にはN型伝導型領域を形成することが出来。
第二領域に印加した電圧により第一領域に於けるチャン
ネルfJ埴の電気型導度を変化させ得る。すなわち第二
領域を第一領域に対するゲート電極として用いることが
招来る。
(実施例2) 次に同様に本発明の構造の半導体装置を与える他の実施
例を示す、tず、単結晶CeO2膜(101)の上に3
X1015/d@寂O不純物濃度を持つた7000に厚
のp5151層102)をエピタキシャル成長させ、更
にその上aoooX厚のCeO2層(103)をエビタ
キンヤル成長させる(第2図8)、とのCeO2層(1
03)は更にその上にSl層をエピタキシャル成長させ
るために成長させるものであシ、その様な必要性のない
場合はとのCeO2層(103)は不要である。
次にフォトレジス)膜(104)を選択的に屡成し16
0KeV、200KeV、30OKsVの打込エネルギ
ーで各々1×1018/cdのドーズの酸素をイオン注
入する(第2図b)、この様にイオyI!E人された酸
素は後の熱処理により周囲のシリコンと反応して5tO
2(1051,1052)となる、その後フォトレジス
ト膜(104)を除去し、再びフォトレジスト(107
)を選択的Kl成L、400KeV、 1000KeV
 O打込工* kギーで各々1Xlo1S/dのドーズ
の人Sをイオン注入する(第2図C)、イオン注入As
はそれぞれ8ifil (102)中のCeO2界面近
傍に違し、その後の熱処理により活性化してC@o!膜
に端接し九nfJl伝導層(108,109)を形成す
る0次にフォトレジスト膜(108)を除去し、更にフ
ォトレジストj1K(111)を選択的に形成し559
 K@Vの打込エネルギーで1×101″/cIIOリ
ンをイオン注入する(第2図d)。
イオン注入されたリンはp臘81 II (110)の
領域に、達し、後の熱処理で活性化してこの8i層の伝
導型をN型に変え全体として一様な伝導型を持つS、1
層(112)を形成する(第8図@)。
(実施例3) 実施例1及び2に於いてはゲート絶縁膜として用いる5
tO2模(7z、105x)を写真蝕刻法等により、形
成し九フォトレジスト膜をマスクとして酸素イオン注入
を用いて形成している。その九めこの5102膜の厚与
は、フォトレジスト露光時に用いる元、電子@専の波長
くより制限され、例えば1oooK以下の厚みのゲート
絶縁膜厚を得ることは非常にむすかl−い。以下(この
様な薄いゲート絶縁膜厚を待つ構造の半導体装置を与え
る方法に−)いて説明する。
まず、単結晶CeO2膜(201)の上にエピタキシャ
ル成長さぜたSl 膜をリアクティブイオンエツチング
法等を用いて不要部分を除去し、島状領域(202)を
形成する(第3図a)。S1膜内の不純物濃度分布は実
施例1又は4に於ける方法により寿1する。
次にドライ酸素中に於いて300λ〜1000Xの51
02噛(203)を成長させる(第7図b)、その後全
面にSt @ (204)をエピタキシャル成長させる
が、sin!層(203)上に11にいては、基板が非
晶質のため単結晶とならず多結晶シリコン(2042)
が成長する(第3図C)。
次に全面をHF、t−nつ、、、CHs■lの混合液で
エツチングするが、多結晶シリゴンOエツチングレート
は単結晶シリコンのそれKlぺて3倍程度速いため、 
8i02上に成長した多結晶シリコンはすみやかして除
去され、結果として均一な膜厚を持つ単結晶シリコン層
が得られることとなる。その後露出したSム0!膜を除
去する(第3図d)。
その後全面にCaO21111(205)をエピタキシ
ャル成長させる。このCaO2層は更にその上にSi膜
をエピタキシャル成長させるために成長畜せるものであ
り、その様な必要性のない場合(はこのCeO2@は不
要である。またこのCe0z 11(205)は、酸化
膜(203)の真上(於いてははじめは単結晶では表<
、多結晶として成長する。しかしその後の熱処理により
CeO2層(2015)内に於いて841gエピタキシ
ャル成長が進行し最終的(は一様な単結晶CeO2膜が
得られることが示される。
尚、上記実施例三例に於いて、ゲート電極は全て素子部
と並列に図示しているため、単に一面に於いてのみ接し
ているがごとき印象を与えるが、その様な場合に限定す
る必要は全くなく、要求があれば二面〜三面に於いて接
していてもよく、必要ならば全面を壜まいていても良い
、tた素子部についても必ずしも短髪である必要はない
ことは当然である。
第4図は、以上の様な方法を用いて実際の素子を形成し
た一例であり、ノース及びドレイン領域はCe02膜に
設は九コンタクトホールを通してそれぞれ外側の81単
結晶噛に接続されている。これら外側のSi−を用いて
更に新友な半導体装置を形成することが出来、それらが
相互に結線され得ることはもちろんである。
第5図は、本発明の方法を用いてジャンクシ璽ンmFl
li’rを形成した例でめる。この場合ゲート電極は両
側に形成されているが、素子部の幅が挟い時には片側に
形成するだけで充分である。
第6図はトランジスタのチャンネル部分の電位をl定す
る丸め、チャンネル領域と同電導型の不純物拡散領域を
形成して基板電位固定電極として利用出来る様にし九−
のである。
#17図は本発明の方法を相補g M)8回路に応用し
九ものであり、この場合一つのゲート電極により1両側
に形成され九NチャンネルトランジスタPチャンネルト
ラノジスタ共ゲート電極の片側に並列に形成されていて
もよく、双方がそれぞれ二111)8i噛を用いて形成
されていてもよくその場合の例を第8図、第9図に示す
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は本発明の一実施例を説明する工
程断面図、第2図(1)〜(・)及び第3図(1)〜(
e)は、夫々本発明の他の実施例を説明する丸めの工程
断面図、第4図〜嬉9図は本i&嘴による半導体装置を
使用し友応用例を説明する丸めの断面図である。 図において、 1・・・CeO2層、2・・・N+渥伝導型半導体層、
3・・・Pg伝導渥半導体−、ト・・Nil伝導伝導盟
休導体層・・・C・0z層、・・・・フォトレジスト、
71 ・・8i0. @、γ2・・・8i0!層(ゲー
ト絶縁膜)。 8・・・フォトレジスト、9・・−N+腫伝導−半導体
領域、(ゲート電極)、101・・・C@ol Ill
、  102・・・81層、103・・CC0z l、
  104・・・フォトレジスト、1051−810t
 l、 1051−810x II (ゲート絶縁膜)
、107・・・フォトレジスト、 108,109・・
−F’″薯伝導瀘半導体1.110・・・P@伝導薯半
導体層、111・・・フォトレジス)、112・−N+
壇伝導薯半導体領域(ゲート電極)、201・・・Ce
0g層、202・・・別層。 203・・8to2膜、2041・・・障結晶層、20
42・・・8i多結晶層、205− CeO21’ll
l 、  301− C1!10!層、302  ・8
102嗜、303・・・S田1層(ゲー絶縁膜)、30
4 、P+瑠伝導ii別層(ゲート電極)、305・・
−N+型伝導型8i層、30γ・・・PIl伝導@ 8
14.308−f al伝導51si層、109−Nl
l伝導11814.310・・・コンタクトホール。 第 1 図 ”4 1  [ID 第 Z 口 第 2 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体層内に平面的に隣接して設けられた第1及
    び第21I域と、第1領域に積層状に設けられ九ソース
    領域・チャネル領域・ドレイン領域とから成り、前記第
    2領域により前記第1領域の電気特性を制御せしめるこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記半導体層が絶縁基板上に設けられてなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)前記半導体−上(、更に絶縁層を介して、他の半
    導体層が設けられてなることを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載の半導体装置。
  4. (4)前記絶縁基板及び絶縁層が、サファイア、スピネ
    ル等の単確晶或いは、 Ce及びその同類元素を含む等
    軸重系もしくは等軸重系よシ僅かに変形し九斜方晶系に
    属する酸化物の単結晶のいずれかより構成されてなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2乃至嬉3項記欽の半
    導体装置。
JP9752281A 1981-06-25 1981-06-25 半導体装置 Pending JPS58177A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9752281A JPS58177A (ja) 1981-06-25 1981-06-25 半導体装置

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JP9752281A JPS58177A (ja) 1981-06-25 1981-06-25 半導体装置

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JPS58177A true JPS58177A (ja) 1983-01-05

Family

ID=14194582

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JP9752281A Pending JPS58177A (ja) 1981-06-25 1981-06-25 半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479297A (en) * 1981-06-22 1984-10-30 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Method of fabricating three-dimensional semiconductor devices utilizing CeO2 and ion-implantation.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479297A (en) * 1981-06-22 1984-10-30 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Method of fabricating three-dimensional semiconductor devices utilizing CeO2 and ion-implantation.

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