JPS60176264A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS60176264A
JPS60176264A JP59032831A JP3283184A JPS60176264A JP S60176264 A JPS60176264 A JP S60176264A JP 59032831 A JP59032831 A JP 59032831A JP 3283184 A JP3283184 A JP 3283184A JP S60176264 A JPS60176264 A JP S60176264A
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JP
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JP59032831A
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Moriya Nakahara
中原 守弥
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に絶縁基板上
に素子を形成したSO8(5ilicon 0nSap
phire)構造の0MO8型インバータに係る。
〔発明の技術的背景〕
従来、SO8構造の0MO8型インバータは、例えば第
1図に示すように製造されている。まず、サファイア1
上に厚さ0.6μmの(1’OO)単結晶シリコン層(
図示せず)をエピタキシャル成長させる。つづいて、イ
ンバータ領域となるべき単結晶シリコン層部分以外をK
OHエツチング液で単結晶シリコン層を島状にエツチン
グする。
次いで、ダート酸化膜2a、2bf6:介してNチャネ
ルトランジスタTN及びPチャネルトラ/ノスタTPの
ケゞ−ト電極Ja 、Jbを夫々形成する。
更に、PチャネルトランジスタTP領域形成予定部をレ
ジスト膜で覆った後、砒素を島状の単結晶シリコン層に
加速電圧4 Q keV −、ドーズ量2×1・O”7
im”の条件下でイオン注入する。ひきつづき、前記レ
ジスト膜を除去し、NチャネルトランジスタTN領域形
成予定部を別のレジスト膜で覆った後、ゾロンを前記と
同条件でイオン注入する。しかる後、レジスト膜を除去
し、窒−累算囲気中1000℃で熱処理を行ない、Pチ
ャネルトランジスタ用のP型のソース、ドレイン領域4
,5及びNチャネルトランジスタ用の1型のソース、ド
レイン領域6,7を形成する。
なお、図中の8,9は、夫々N−型、P−型の単結晶シ
リコン層である。ひきつづき、全面にCVD −5i(
j2膜10を堆積した後、PチャネルトランジスタのP
型のソース領域4、両トランジスタのドレイン領域5,
2.及びNチャネルトランジスタの1型のソース領域6
の夫々に対応するCVD −S iO*膜10にコンタ
クトホーk11m。
11b、Ilcを形成し、更にAt電極12a〜12c
を形成してCMO8型O8バータを製造する。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、第1図のCMO8型O8バータによれば
、NチャネルトランジスタTNのソース、ドレイン領域
6,7は夫々拡散係数の小さい砒素をイオン注入後、所
定の条件で熱処理を施すことによって形成されるため、
ソース、ドレイン領域6,7の深さは0.2〜0.3μ
m1となりサファイア1とP−型の単結晶シリコン層9
の界面まで達しない。従って、ソース、ドレイン領域6
゜7とサファイア1との間の浮遊容量が増大する。
また、前述したインバータによれば、Pチャネル側から
Nチャネル側に向ってリーク電流が発生するという欠点
を有する。これについて、第2図の等価回路図を用いて
説明する。即ち、前述したインバータにおいては、Pチ
ャネルトランジスタTpのP+型のドレイン領域5.P
−型の単結晶シリコン層9及びNチャネルトランジスタ
TNのN+型のソース領域6は戸−P−−N+という接
合をなす。また、動作時、Nチャネルトランジスタのソ
ース領域6側のN+p−接合は順方向にバイアスされて
いるため、PチャネルトランジスタTpが導通状態にあ
るとき正常々CMO8型インバータではNチャネルトラ
ンジスタq+ Nが非導通状態になっていなくてはなら
ないところ、Pチャネル側からNチャネル側へ向ってリ
ーク電流が流れる。以上よシ、素子の高速度、低消費電
力化に対して妨げとなる。
なお、拡散係数の小さい砒素をイオン注入する際、ドー
ズ量を大きくする等によりソース、ドレイン領域6,7
をサファイア1に達するように形成することも考えら1
しるが、こうした場合砒素イオンが熱処理時に横方向に
も拡散するため、ケ°’ト電極3a下のP−型の単結晶
シリコン層9の表面にもN+型層が形成され、このN+
型層とダート電極3aとの間に容儀が形成されも従って
、ドーズ量を太きぐする等の手段は実際に採用すること
ができない。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、浮遊容量の
減少、及びリーク電流の防止を図って素子の高速度化、
低消費電力化をなし得る半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、絶縁基板上に形成した島状の半導体層のうち
チャネル領域を除いて予め所定の深さまでエツチングし
、このエツチング部にソース、ドレイン領域等の拡散層
を絶縁基板に達するように形成するとともに、拡散層を
形成後この拡散層表面にモリブデンシリサイド等のよう
な金属化合物層を形成することを特徴とし、これによシ
前記目的を達成しようとするものであるO 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第3図(、)〜(j)を参照
して説明する。
[i)まず、絶縁基板としてのサファイア2ノ上ニエヒ
タキシヤル成長にょシ厚さ0.6μmの単結晶シリコン
層(図示せず)を形成した・っづいて、この単結晶シリ
コン層上に厚さ5000XのCVD −SiO□膜を堆
積させ、CMOSインバー、夕領域となるべき部分にC
VD−8iO,膜を残すべく写真蝕刻(PEP )法に
よJ) CVD −SjO,膜をパターニングし、CV
D −5to2Hパターンを形成した◇次いで、このC
VD−8in2膜パターンをマスクとして前記単結晶シ
リコン層をKOH、NaOH液等を用いて該シリコン層
−サファイア21界面まで選択的にエツチングし、島状
の単結晶シリコン層22を形成した。この後、CVD−
8in2膜パターンを除去し、常法によシ島状の単結晶
シリコン層22をP−型、N″″′型の単結晶シリコン
層22a。
22bとCた(第3図(a)図示)。しかる後、前膜2
3上に厚さ5000Xの多結晶シリコン層をCVD法に
より堆積し、1000℃、20分間、poct、拡散を
行なった後、多結晶シリコン層上に900℃、60分間
酸化を行なって厚さ約1000Xの熱酸化膜を形成した
。ひきつづき、これら熱酸化膜、多結晶シリコン層をP
EP法及び反応性イオンエツチング(RIE )技術を
用いてパターニングして第2の厚い酸化111!、?4
a。
24b及び多結晶シリコンパターン25a。
25bを形成した(第3図(b)図示)。
〔11〕次に、900℃、60分間酸化を行なっテ前記
多結晶シリコン/fターン25h、25bの側壁に厚さ
約10oOXの51o2膜26a。
26bを形成した。ここで、残存する多結晶シリコンパ
ターン25a、25bはダート電極27a、27bとな
った(第3図(c)図示)。つづいて、露出する前記第
1の薄い酸化P&23をRIEによシ選択的に除去し、
ダート酸化M2sthr23、bを形成した(第3図(
d)図示)。この際、ダート電極27a、27b上の第
2の酸化膜24h、24bの膜厚は、夫々エツチング前
に約1000i6つたため、全てエツチングされずグ″
−ト電極27h 、27b上に残った。また、ダート電
極27a、27bO側面51o2膜26a。
26bは、RIEを用いているためエツチングされずに
残った(第3図(d)図示)。次いで、残存した絹2の
酸化膜24& 、24b及び5102膜26a、26b
をマスクとして仮配Nチャネル、Pチャネルトランジス
タのソース、ドレイン領域に対応する島状の単結晶シリ
コン層22を、KOH、NaOH液等によシ深さ0.3
μmまでエツチングした(第3図(e)図示)。更に、
Pチャネルトランジスタ形成予定部に対応するN−型の
単結晶シリコン層22bを含む領域にレジスト膜28を
覆った後、露出するP−型の単結晶シリコン層22hに
砒素を加速電圧40keV、ドーズ量2X10/mの条
件でイオン注入し、イオン注入層29′を形成した(第
3図(f)図示)3.。
[ii+:1次に、レジスト膜28を除去後、同様に別
のレジスト膜30をNチャネルトランジスタ形成予定部
に対応するN−型の単結晶シリコン層22h含む領域に
形成し1.&0ンを前記と同条件で露出するN−型の単
結晶シリコン層、22bにイオン注入し、イオン注入層
3)を形成した(第3図(g)図示)。つづいて、レジ
スト膜30を除去後、1000℃、窒素雰囲気中で20
分間熱処理を行なってイオン注入層29.31中のイオ
ンを電気的に活性化した。そして、イオン注入層29.
31中の夫々の砒素、がロンはエツチングされた単結晶
シリコン層22a。
22bの厚みが0.3μmと薄いため、単結晶シリコン
層22a、22bとサファイア22の界面まで達し、P
型のソース、ドレイン領域s2゜33及びN型のソース
、ドレイン領域34 、35を形成した。次いで、全面
に厚さ約5001の金属層としてのモリブデン(Mo)
層36を形成した(第3図(h)図示)。しかる後、窒
素雰囲気中で550℃、20分間熱処理を行なってMo
層36と単結晶シリコン層22a、22bとの間をシリ
サイド化した。その結果、N型のソース、ドレイン領域
J4.35及びP型のソース、ドレイン領域32.33
中の高濃度の不純物は単結晶シリコン層へ動(、Sno
wplow現象によって横方向へ押しやられ、前記ソー
ス、ドレイン領域32〜35表面にシリサイド層37が
形成された。この際、シリサイド層37がダート電極2
7a、27bと電気的に接続されることがないとともに
、ダート電極27a、27b周辺の第2の酸化膜24 
a 、 24 b 、 5i02膜26a。
26bとMo層36との間には反応が起こらなかったつ
更に、残存するMO層36を王水がイルを行なって除去
した(第3図(i)図示)。ひきつづき、全面に厚す5
000 iノCVD−8iO1l膜、+ 8を堆積した
後、N型のソース領域34、P型のソース領域32、及
びぎ型、P型のドレイン領域35.33上のシリサイド
層37に夫々対応するCVD−8iO2膜38にコンタ
クトホール、39a。
38b、39cを形成し、At電極40a〜40cを形
成してSO8構造の0MO8型インバータを製造した(
第3図(j)図示)。
しかして、本発明によれば、NチャネルトランジスタT
Nのソース、ドレイン領域34 、35形成予定部に対
応するP−型の単結晶シリコン層22a部分を予め深さ
0.3μm程度までエツチング除去するため、ソース、
ドレイン領域’34135形成用の拡散係数の小さい砒
素のイオン注入でもサファイア21と単結晶シリコン層
22aの界面付近まで砒素イオンが達し、後工程の熱処
理によってソース、ドレイン領域:x、s5は完全にそ
の界面まで広がる。従って、従来と比ベソース、ドレイ
ン領域34.35とサファイア21との浮遊容量を減少
できる。
また、両トランジスタTN、 ’rpの夫々のソース、
ドレイン領域32〜35表面にシリサイド層37・・・
を形成するため、各ソース、ドレイン領域32〜35が
低抵抗され、従来の如きリーク電流の発生を防止できる
なお、上記実施例では金属層としてMo層を用イタカ、
これに限らず、白金層、チタン層、タングステン層等を
用いてもよい。
また、上記実施例では絶縁基板としてサファイアを用い
たが、これに限らない。
更に、上記実施例では、SO8構造の0MO8型インバ
ータの製造に適用した場合について述べたが、これに限
らず、単なるSO8構造のMO8型トランジスタの製造
にも同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、浮遊容量を減少する
とともにリーク電流を防止し、もって素子の高速度化、
低消費電力化をなし得る高信頼性の半導体装置を製造す
る方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のSO8構造の0MO8型インバータの断
面図、第2図は第4図の等価回路図、第3図(a)〜(
j)は本発明の一実施例に係るSOS構造の0MO8型
インバータの製造方法を工程順に示す断面図である。 21・・・サファイア(絶縁基板)、22.22a。 22b・・・単結晶シリコン層、23・・・第1の薄い
酸化膜、24h、24b・・・第2の厚い酸化膜、25
a、25b・・・多結晶シリコンパターン、26 a 
、 26 b −5i02膜、27a、27b・・・ダ
ート電極、28.30・・・レジスト膜、29.31・
・・イオン注入層、32.34・・・ソース領域、33
.35・・・ドレイン領域、36・・・モリブデン(M
o )層、37・・・シリサイド層、38・・(■−5
io、膜、39a〜39c・・・コンタクトホール、4
0 a 〜40 c ・、= At電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁基板上に島状の半導体層を形成する工程と、
    この半導体層上に第1の薄い酸化膜を形成する工程と、
    この酸化膜上に酸化が可能なダート電極を形成する工程
    と、このデート電極上に第2の厚い酸化膜を形成する工
    程と、この厚い酸化膜をマスクとして前記半導体層を所
    定の深さまでエツチング除去する工程と、露出する半導
    体層にイオン注入を行なう工程と、前記半導体層と化合
    物を形成する金属層を全面に形成する工程と、熱処理を
    施す工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. (2)絶縁基板の材料としてサファイアを用いることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製
    造方法。
  3. (3) 半導体層と化合物層を形成する金属層の材料と
    して白金、モリブデン、チタン、タングステンのいずれ
    かを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体装置の製造方法。
JP59032831A 1984-02-23 1984-02-23 半導体装置の製造方法 Pending JPS60176264A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190751A (ja) * 1986-02-17 1987-08-20 Nec Corp 半導体装置
JPH07183526A (ja) * 1993-12-22 1995-07-21 Toshiba Corp 薄膜半導体装置及びその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190751A (ja) * 1986-02-17 1987-08-20 Nec Corp 半導体装置
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