JPS58190B2 - ゼツエンゲ−トガタデンカイコウカトランジスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はゲート電極として多結晶シリコンが使用され
た絶縁ゲート型電界効果トランジスタに関する。

このようにゲート電極として多結晶シリコンを使用する
場合は、シリコンの抵抗が金属電極の抵抗と比較して大
きいため、電極としての抵抗が小さくなるように、ゲー
ト電極の膜厚を大きくしていた。

しかも多結晶シリコンは化学的蝕刻に対する切れが、シ
リコン酸化膜のそれと比較して著しくよく、角が鋭いも
のとなる。

例えば第１図に示すようにシリコン半導体基板１上にこ
れに反対導電型のソース領域２及びドレイン領域３がそ
れぞれ形成され、これ等両頭域２及び３間にわたり基板
１の表面にゲート絶縁膜４として二酸化シリコン膜が形
成される。

また他の基板１の表面には表面保護用シリコン酸化膜５
が形成され、ソース領域２及びドレイン領域３にはアル
ミニウム電極６及び７がそれぞれコンタクトされる。

ゲート絶縁膜４上に多結晶シリコンよりなる電極８が形
成され、その表面は酸化シリコン膜９で被われる。

ゲート電極８の厚味はソース領域２゜ドレイン領域３の
二酸化シリコン膜１０の厚味より可成り厚く、これ等の
表面間には大きな段差が生じ、しかもゲート電極８は角
張り、即ちその断面の角は略々直角であり、この上に二
酸化シリコン膜９が被われるが、その上面と酸化膜１０
の上面との間には急激な段差が生じる。

よってゲート電極８上を通る配線アルミニウムがこの段
差により切断され易かった。

ゲート電極上の酸化膜９とソース、ドレイン上の酸化膜
１０とは同一の厚さであり、これ等に対するエツチング
の際に僅かオーバエツチングしてもゲート電極８とソー
ス領域２又はドレイン領域３とが互に短絡する惧れがあ
った。

本発明の目的はゲート電極上の配線が切断され難い、ゲ
ート及びソース、ドレイン間が短絡され難い量産性に富
んだ多結晶シリコンをゲート電極とした絶縁ゲート型電
界効果トランジスタを提供するにある。

この発明によればソース電極及びドレイン電極も多結晶
シリコンで構成され、よってこれ等電極とゲート電極と
は同一工程で同一の厚味に構成できる。

更にソース電極、ドレイン電極の周囲は熱酸化シリコン
膜で囲まれる。

しかもこの酸化膜の表面も多結晶シリコン電極の表面と
略々一致させられる。

次に本発明による電界効果トランジスタの一例を第２図
を参照してその製法と共に説明しよう。

第２図Ａに示す様に半導体基板１上に表面保護用シリコ
ン酸化膜１２が成長される。

この酸化膜１２はゲート領域を含めてソース、ドレイン
領域となる部分は除去され、この除去された部分の基板
１の表面に薄いゲート絶縁用シリコン酸化膜１４が薄く
成長される。

この薄いシリコン酸化膜１４のソース、ドレイン領域に
対する電極接続となる部分にコンタクト開口部１３．１
５がそれぞれ形成される。

その基板上の全面にわたり多結晶シリコン薄膜１６が電
極としての充分な厚味をもって形成され。

更にその上にシリコン窒化膜１７、シリコン酸化膜１８
が連続的に気相成長される。

次に第２図Ｂに示すようにコンタクト開口部１３．１５
上およびゲート領域となる部分上のシリコン酸化膜１８
を残してエツチングし、それをマスクとしてシリコン窒
化膜１７．多結晶シリコン膜１６、更にゲート絶縁用酸
化膜１４を連続的にエツチングする。

表面保護用シリコン酸化膜１２上の多結晶シリコン１６
は除去され、またこの酸化膜１２と、コンタクト開口部
１３．１５上の多結晶シリコン１９、２０と、ゲート電
極多結晶シリコン１６との間に孔がそれぞれ形成される
。

これらの孔を通して半導体基板１に対し約１０００℃で
不純物拡散して、ソース２．ドレイン３が形成される。

その後９００℃で酸化膜成長が行われる。

この場合ソース及びドレイン領域２，３での酸化膜の成
長は第３図の曲線２１で、シリコン酸化膜１２の膜成長
度は曲線２２で示され、シリコン窒化膜１７上ではシリ
コン酸化膜はほとんど成長しない。

よって適当な時間酸化して、熱酸化膜２３．保護用シリ
コン酸化膜１２の各表面が略々一致させられる。

なお第３図において曲線２１及び２２は基板濃度ＮＡ≒
１０１９／ｃｍ３及びＮ０＝１．５×１０１５／ｃｍ３
における９００℃での、それぞれシリコン酸化膜成長の
時間依存性である。

最後に第２図Ｃに示す様にシリコン酸化膜１８及びシリ
コン窒化膜１７が連続的にエツチング除去され、多結晶
シリコン膜のゲート部分１６およびコンタクト開口上の
部分１９．２０のみが表面に露頭される。

ここで再びソース、ドレインに対すると同一導電型とな
る不純物拡散を行い、ゲート電極１６、コンタクト引き
出し用のソース電極１９、ドレイン電極２０が完成する
。

その上に気相成長シリコン酸化膜２４が全面に成長され
コンタクト部がエツチングされ、これを通じて電極１９
．２０に接続されたアルミニウム配線２５゜２６が行わ
れる。

かくして本発明トランジスタが構成される。

上述した本発明電界効果トランジスタによれば配線面が
平担であり、配線用アルミニウムが段差によって断線す
る事はなくなる。

そのためにゲートに使用する多結晶シリコン膜１６は必
要に応じて厚味を増減でき、従来のものに比べ制約が少
ないなど量産性に富んでいる。

即ち配線の断線の心配がないばかりか、第３図に示した
ようにシリコン熱酸化膜の成長はリン濃度の高いシリコ
ン基板上において速いことを利用して、多結晶シリコン
のソース電極１９．ドレイン電極２０とゲート電極１６
と保護用シリコン酸化膜１２との間の凹みを容易に埋め
ることが可能である。

又、第２図の領域２，３をＡｓなどにより形成すると１
μ以下のシャロージヤンクションとなる。

したがって、これら領域に直接、金属配線層を接続する
とアロイスパイクによる特性劣化が発生する恐れがある
が１本発明のように多結晶シリコン１９．２０を介して
接続すれば、このような欠点を除去することができる。

又、領域２，３の表面の大部分と多結晶シリコン１９、
２０とをコンタクトすることが可能となるから、シャロ
ージヤンクションに併う領域２，３に生じる抵抗成分を
減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶縁ゲート電界効果トランジスタを示す
断面図、第２図は本発明による絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタの一例を示すその製造工程断面図、第３図は酸
化膜成長の時間依存性を示すグラフである。 １：半導体基板、２：ソース領域、３ニドレイン領域、
１６：多結晶シリコンゲート電極、１９：多結晶シリコ
ンソース電極、２０：多結晶シリコンドレイン電極、２
３：熱酸化膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して設けられた多
   結晶シリコンをゲート電極材料とした絶縁ケート型電界
   効果トランジスタにおいて、ソース。 ドレイン電極には多結晶シリコンを有し、該ソース、ド
   レイン電極の多結晶シリコンの全側面に隣接せる絶縁膜
   は前記ゲート絶縁膜下の半導体基板面より基板内部に一
   部埋設された熱酸化膜を有し。 かつ前記ゲート電極の表面および前記全側面に隣接せる
   絶縁膜の表面はほぼ同一面上に位置されたことを特徴と
   する絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。