JPS587869A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS587869A
JPS587869A JP56105886A JP10588681A JPS587869A JP S587869 A JPS587869 A JP S587869A JP 56105886 A JP56105886 A JP 56105886A JP 10588681 A JP10588681 A JP 10588681A JP S587869 A JPS587869 A JP S587869A
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JP
Japan
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silicon
film
substrate
gate
region
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Pending
Application number
JP56105886A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuhiro Endo
遠藤 伸裕
Yukinori Kuroki
黒木 幸令
Yukinobu Tanno
丹野 幸悦
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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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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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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、半導体装置、4IK絶縁ゲート型トランジス
タtよびそれを少くとも一部に含む半導体集積回路の構
造に関するものである。
従来、一般的な絶縁ゲート!電界効果トランジスタはシ
リコン単結晶基板表面に素子間分離領域と能動領域とを
平面的に設け、能動領域にはソース−ドレインとするP
N接合部分およびゲートとする絶縁膜部分をそれぞれ形
成していた。しかるにこの従来構造では、ドレイン拡散
領域と基板間とのPN H合容量が存在するため、トラ
ンジスタのスイッチング速度は接合容量がなくならない
限り、その容量の大きさによりて制限されてし才い、原
理的に素子の高速化の障害となっていた。このため基板
とドレイン間の接合容itt減少させることによって高
速化を目指す一方法として5O8(Silicon o
n 5apphire)基板を使用し、基板とドレイン
間を誘電的に分離することが以前から提案されているが
、異種基板上のエピタキシャルシリコン中に高密度の欠
陥等が存在しており、この欠陥を帰因とした接合リーク
が発生し易い等の理由で実用上問題となっていた。−妻
部分的に誘゛戒体で粉われたシリコン基板にシリコンの
エピタキシャル成長を適用し、シリコン基板光mlに単
結晶、誘電体表面に多結晶のシリコンを堆積しておき、
MDS電界効果トランジスタのソース・ドレインを誘電
体上の多結晶シリコンに形成した半導体装置011造が
槍VO8(Buried Qcide MD8)として
アイ・イー・イー・イートランザクジーンズオンエレク
トロンデバイシスhD−23巻10号1190%から1
191頁(IEiEJt ’i”ramations 
on Hlectrors Devices vol 
MD−231)0101190 (1976)、)に提
案された。この従来の80MO8では誇電体表面に堆積
されたシリコンは多結&臘であるために、トランジスタ
のチャネル領域等に使用することは困難であり、また素
子設計の点で単結晶と多結晶間の遷移部分を考慮する勢
、不都合な場合が多く、lI[ll18化技術の適用を
開離としていた。
本発明の目的は前記従来の欠点を解決せしめた半導体装
置を提供することにある。
*発明によれば単結晶シリコン基板上に部分的に設けた
非晶−誘電体と前記非晶質誘電体表向を含む領域に成長
したエピタキシャルシリコンから構成され、前記非晶質
vi電体表面上の前記エピタキシャルシリコンに、ソー
ス拡散領域又はドレイン拡散領域又はゲート領域の少く
ともいずれか1つ設けた構造を含むことを特徴とする半
導体装置が得られる。
以下、図を用いて従来ROMO8構成と本発明構成とを
比較し詳しく説明する。
第1図は80MO8M造の特稙を説明するための簡単な
製造プロセスの模式的断面図である。通常lがシリコン
基板、2が熱酸化膜、3がエピタキシダルシリコン膜、
4がエピタキシャル成長時に堆積された多結晶シリコン
、5かフィールド酸化膜6がゲート酸化膜、7がゲート
用多結ahシリコン、8がソース・ドレイン拡散領域、
9が層間絶縁膜、例えばCVDPSG [l! 、そし
てコンタクト穴の上に配線されるアルミニウムという構
成が多用されている。こうした従来構成は誘電体である
酸化膜によってソース・ドレイン拡散層の大部分が基板
から分離されていることが特徴的である。このためドレ
イン拡散容ffi管大巾に減少でき、高速動作が期待さ
れる。しかるに@電体上のシリコン膜は多結晶で、電子
や正孔の移動度が小さいために、チャネル領域に用いる
ことができない。それに対して112図は本発明の特徴
的な構成を第1図に対比して示した模式的断面図であり
、通常11がシリコン基板、 12 が熱酸化膜、13
 がエピタキシダルシリコン膜、14 がゲート酸化膜
、15 がゲート用多結晶シリコン、16 がソースΦ
ドレイン拡散領域、17 が層間絶縁膜、という構成が
多用される。
ここで誘電体12の上にはエピタキシャルシリコンが堆
積されるので、ソース・ドレイン領域以外にゲート領域
もしくはその一部として構成することができ酸化膜で分
離される間隔が小さく、ソース・ドレイン領域を基板内
にはみ出さないように形成できるために従来の80MO
8よりもさらに大巾に減らすことができる。例えば第1
図では、−電体2で分けられたシリコン表面が露出した
寸法11  は、少くともゲート電極寸法!、と目合わ
せ余裕だけ加えた寸法よりも大きくしなければならない
。そこで拡散領域は誘電体感ら少しはみ出すので、拡散
容量はその分増すことになる。嬉2図(alでは、誘電
体12 で分けられたシリコン表面の寸法l−はゲート
電極寸法l;  よりも小さくすることができ、その結
果拡散領域は児全に誘電体上に位置されるため、拡散領
域におけるチャネル方向成分のみが拡散容量となり、こ
のわずかな容量を考直するだけでよいことになる。この
結果拡散容量はSO8並みで、電子移動度やリーク電流
はシリコン基板を用いたnチャネルMO8並みとなり、
極めて高速で且つ高信頼性なる素子を得ることが可能と
なる。また第3図−および(向は本発明構造の他の実施
例を示した模式的断面図である。第3図(a)では、2
つのトランジスタのチャネル領域と共通したソース領域
21  がシリコン基板11  表面上のエピタキシャ
ルシリコン基体13  K形成され、電圧の印加される
ドレイン領域m のみ誘電体】2上のエピタキシャルシ
リコン基体内に形成されているc、93図(b)では、
2つのトランジスタのチャネル領域およびそれぞれのド
レイン領域加は誘電体12上のエピタキシャルシリコン
13基体に形成され、共通したソース領域21が高濃度
エピタキシャル層n および高論度シリコン基板n に
電気的に接続されるように構成したものである。
このようにソース領域は多くの場合接地されるか1v程
度の逆バイアス状INKおかれるのでチップ全体に及ぶ
広面積内で配線されているおり、コンタクト穴を形成し
たアルミニウム等の配線は省略することも可能となる。
したがつて一層の寸法の短縮や集積回路の高密度化が実
現できる。また第3図(a)および(bjの構造は、従
来のB(M)S法を用いて実現することは極めて困難で
ある。すなわち誘電体上あるいは綽電体側面に堆積され
たシリコンは従来BOMO8では多結晶あるいは多結晶
・単結晶の遷移状態にあり、トランジスタのチャネルと
して適用することはトランジスタの特性を低下させる原
因となるからである。
このように本発明を用いることにより、従来Nチャネル
殖摺トランジスタで成し得なかった高速化を計ることが
でき、従来80Sトランジスタで成し得なかった高信頼
性、低価格化を実現可能とし、しかも高密度化や高集積
化を容易に行うことができる等、極めて有効性が高いこ
とが立証された。
さらに本発明の特許請求の範囲に記載されているように
非晶質誘電体上に堆積された単結晶性シリコンは、ゲー
ト領域としてのみ用いても構わないし、また埋め込みチ
ャネル型トランジスタを形成しても、従来のトランジス
タ特性よりもすぐれていることは容易に類推でき、本発
明構造は第3図に例とした示された構造に限定されるも
のではない。
次に本発明の実施例を図を用いて詳細にト兄明する。
第4図は本発明を実現するための製造プロセス説明する
ための図で、主要プロセスにおける素子断面を示したも
ので、p型シリコン基板31  に熱酸化法によ−て約
5000Xの酸化膜32  に形成し、通常の写J4c
h刻技術とエツチング法により所望の形状にパターン化
を施こす。その後水素をキャリヤカス、ジクロルシラン
(SiH,CI、)をソースガス、さらに塩化氷菓ガス
を加えて、8Qton程度の減圧下、1000℃の基板
温度でシリコンのエピタキシャル成長を行うと、シリコ
ン基板表面および酸化膜32  の上に平滑なるp型の
単結晶シリコン@33が堆積され、通常の写真蝕刻技術
とエツチング法によって単結晶シリコン膜をそれぞれの
トランジスタ毎に分離すると#!4図(旬を得る。ゲー
ト酸化l1II34  を形成後、イオン注入法等の手
段により基板表面に不純物語 を制御して導入し、所望
のトランジスタのしきい値電圧に設定する。その後多結
晶シリコンをCVI)法で堆積し、ゲート電極あのパタ
ーン化會行つと第4図(b)を得、続いてヒ素寺のN型
の不純物f 101IsCR−”以上のドース量でイオ
ン注入することによりソー領域ドレイン領埴37を形成
する。次にノー間絶縁膜ア  とじてP2O膜を1声m
 程度CVD 6!i;によって堆積し、適当な熱処理
を画すことにより、ゲート多結晶シリコンあ の低抵抗
化を計るとともに表面の平担化がなされ、講4図(C)
を得る。その後通常の写真蝕刻技術とエツチング法によ
うてコンタクトホール器 を形成した後、アルミニウム
40  を写真蒸着法で被着させ、配m11L=のパタ
ーン化を行い、水素中でアルミニウムとシリコンの合金
化を施すと仕上り図の第4図(d贈得る。必要に応じて
已の法で保護膜を堆積させ、電極パッド上の保―膜を写
真蝕刻技法とエツチング法により除去する。こうして得
られたトランジスタ特性は極めて良好で、例えばドレイ
ンリーク電流はドレイン電圧5vの時1o−” A/d
 以下となり、NチャネルMO8)ランジスタと同程度
の値を示した。
以上説明したように電圧の加わるドレイン拡散領域が基
板および従来のチャネルスト!パー拡散領域から誘電的
に分離されるため、本発明は拡散容量の大幅なる削減を
可能せしめ、高速動作を実現でき、しかも微細化を容易
たらしめる利点をもたらすことが明らかとなった。
実施例では非晶質誘電体としてシリコン酸化膜が用いら
れてきたが、シリコン輩化膜やPSG等を用いてもその
上に成長したエピタキシャルシリコン語基性については
何ら効果は変わらない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来HOMO8構造の例を示゛す多結晶シリ
コンゲート型MO8電界効果トランジスタの模式的断面
図で、図中、1−はシリコン基板、2はシリコン酸化膜
、3はエピタキシャルシリコン、4はエピタキシャル成
長時に堆積された多結晶シリコン、5はフィールド酸化
膜、6はゲート絶縁膜、7はソース・ドレイン拡散領域
1,8はゲート電極用多結晶シリコン、9は鳩間勲縁膜
をそれぞれ示しでいる。また11  は誘電体分離され
た距離、4はゲート電極の寸法をそれぞれ示している。 第2図は第1図に対比して示した本発明例の模式的断面
図で、第3図(a) ′Jr3よび(b)は本発明の他
の例を示す模式的断面図で、図中、11はシリコン基板
、12 はシリコン酸化膜、13 はエピタキシャルシ
リコン、14 はゲート絶縁膜、15 はゲート電極用
多結晶シリコン、16 はソース・ドレイン拡散領域、
17 は層間絶MWをそれぞれ示したものである。$4
図は、本発明の実施例を示す製造プロセスを説明するた
めの図で、主要工程における素子断面を示したものであ
る。図中、31  はpatシリコン基板、32はシリ
コン酸化膜、葛 はエピタキシャルシリコン、U はゲ
ート酸化膜、35はトランジスタの閾値電圧制御用のイ
オン注入された領域、蘭 はゲート電極用多結晶シリコ
ン、37 はソース・ドレイン拡散領域、38は層間絶
縁膜、ここではPSL+膜、39 はコンタクト部分、
40  はアルミニウム%&をそれぞれ水している。 
 5オ 1 口 り−一11−一や 才 2 囚 9 −/f− 第3凹    (Q) 2j cdン 手続補正書(自船 特許庁長官 殿 1、事件の表示   昭和66年特 許 願第1068
88 号2° 発1′)名称   亭零体装置 3、補正をする者 事件との関係       出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 4、代理人 〒108  東京都港区芝五丁目37番8号 住友三田
ビル日本電気株式会社内 (6591)  弁理士 内 原   晋電話東京(0
3)456−3111(大代表)(連絡先 日本電気株
式会社特許部) 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の構 添付図面 6、補正の内容 (1)明細書第2貢第15行目に「を帰因とし九」とあ
るのt−rt起因とした」と補正する。 (2)明細書第5貢第20行目に[寸法!I″は%X%
(3)  明細書第8頁第17行目からg1s行目にか
けて「80ton@度の減圧下、1080℃の基板温度
で」とあるのをr50torr@[の減圧下、950℃
の基板温度で」と補正する。 (4)明細書第9頁第17行目K「を写真蒸着法で」と
あるのを「を真空蒸着法で」と補正する。 (5)本願添付図面の第1図、112図 j[4図を別
紙図面のように補正する。 代理人 弁理士 内 原   晋 才 l 圓 □6−−◆ 72 図 9 4−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体装置の構造において、単結晶シリコン基板上に部
    分的に設けた非晶質誘電体と、前記シリコン表面および
    前記非晶質誘電体表面を含む領域KFR1kしたエピタ
    キシャルシリコンを一層以上構成し、前記非晶質誘電体
    表面上の単結晶性シリコン基体に、ソース拡散領域又は
    ドレイン拡散領域又はゲート領域の少くともいずれか1
    つを設けた構造を含むことを特徴とする半導体装置。
JP56105886A 1981-07-07 1981-07-07 半導体装置 Pending JPS587869A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56105886A JPS587869A (ja) 1981-07-07 1981-07-07 半導体装置
US06/395,110 US4637127A (en) 1981-07-07 1982-07-06 Method for manufacturing a semiconductor device
DE19823225398 DE3225398A1 (de) 1981-07-07 1982-07-07 Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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JP56105886A JPS587869A (ja) 1981-07-07 1981-07-07 半導体装置

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JPS587869A true JPS587869A (ja) 1983-01-17

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ID=14419401

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009035764A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Pan Pacific Copper Co Ltd 電極板搬送装置のフック構造

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