JPS605068B2 - MOS type semiconductor device - Google Patents

MOS type semiconductor device

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JPS605068B2
JPS605068B2 JP3504576A JP3504576A JPS605068B2 JP S605068 B2 JPS605068 B2 JP S605068B2 JP 3504576 A JP3504576 A JP 3504576A JP 3504576 A JP3504576 A JP 3504576A JP S605068 B2 JPS605068 B2 JP S605068B2
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semiconductor substrate
lead
drain
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source region
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哲 河津
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、絶縁性基板上に形成された半導体基板を用
いたMOS形半導体装置の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a MOS type semiconductor device using a semiconductor substrate formed on an insulating substrate.

MOS形集積回路(MOSIC)はバィポーラ形集積回
路と比較して、集積密度が大きく、かつ安価であるとい
う長所を有しているが、演算速度が遅いという欠点があ
る。
Compared to bipolar integrated circuits, MOS integrated circuits (MOSICs) have the advantage of higher integration density and lower cost, but have the disadvantage of slower calculation speed.

そこで、MOSICの演算速度を遠くする方式が、最近
、種々提案されて来た。すなわち、ゲート電極を拡散マ
スクとして用い、MOSトランジスタのソース領域およ
びドレィン領域の位薄を自動的に定めるいわゆる自己整
合法によって、ソース・ドレィン間距離(チャンネル長
)を短か〈し、相互コンダクタンスを増加させる方式や
、絶縁基板上に素子を形成し、MOSICの配線部の浮
遊容量を小さくすることにより、演算速度を遠くする方
式〔SOS(SilicononSaphire)MO
SIC〕が提案されている。しかるに、SOSM061
C方式を用いると、半導体基板が電気的に浮いているの
で、絶縁性基板と半導体基板層との間にリーク電流が生
じるため、しきい値電圧(V仇)の変動、ドレィン電圧
に対するドレィン電流の依存度の変動などの不安定な要
素を有している。この発明は、上記の点に鑑みてなされ
たもので、ソース領域と半導体基板とを導電体領域によ
り接続することによりV比の変動、ドレィン電圧に対す
るドレィン電流の依存度の変動などの不安定な要素を無
くしたSOSMOS形半導体装置を提供することを目的
としたものである。
Therefore, various methods have recently been proposed to increase the calculation speed of MOSIC. In other words, by using the gate electrode as a diffusion mask and using the so-called self-alignment method that automatically determines the thickness of the source and drain regions of a MOS transistor, the distance between the source and drain (channel length) is shortened and the mutual conductance is increased. A method that increases the calculation speed by forming an element on an insulating substrate and reducing the stray capacitance of the MOSIC wiring section [SOS (Silicon Sapphire) MO
SIC] has been proposed. However, SOSM061
When using the C method, since the semiconductor substrate is electrically floating, leakage current occurs between the insulating substrate and the semiconductor substrate layer, resulting in fluctuations in threshold voltage (V) and drain current with respect to drain voltage. It has unstable elements such as fluctuations in the degree of dependence. This invention has been made in view of the above points, and by connecting the source region and the semiconductor substrate through a conductive region, it is possible to prevent instability such as fluctuations in the V ratio and fluctuations in the dependence of the drain current on the drain voltage. The purpose of this invention is to provide an SOSMOS type semiconductor device without any elements.

以下、実施例によりこの発明を説明する。The present invention will be explained below with reference to Examples.

第1図は、この発明の一実施例であるnチャンネルMO
S形トランジスタの製造工程を示す図である。
FIG. 1 shows an n-channel MO which is an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the manufacturing process of an S type transistor.

第1図により実施例の製造工程を説明する。第1図aに
示すように、サファイアなどよりなる絶縁性基板1上に
、ェピタキシアル成長によりp形シリコンよりなるェピ
タキシアル層2を厚さ1仏程度に形成する。このェピタ
キシアル層2のうちソース領域、ドレィン領域およびチ
ャンネル領域を形成するp形シリコン領域である半導体
基板3の上に写真食刻法によりレジスト膜4を被着させ
、プラズマ食刻法を用いて、上記半導体基板3以外のェ
ピタキシアル層2を除去する。次に第1図bに示すよう
に、レジスト膜4を除去し、酸化雰囲気中で加熱するこ
とにより、ゲート絶縁膜としての二酸化ケイ素(Sj0
2)膜5を形成する。次に第1図cに示すように、半導
体基板3のドレィン領域となるべき部分の上のSi02
膜5を除去する。次に第1図dに示すように、絶縁性基
板1、Si02膜が除去された半導体基板3および残存
するSi02膜5を覆う多結晶シリコン層を気相成長法
で形成し、ゲート電極となるべき部分、半導体基板3の
ドレイン領域となるべき部分の上、およびドレィン領域
からの引出し部となるべき部分以外の多結晶シリコン層
を写真食刻法により除去する。次に第1図eに示すよう
に、残存する多結晶シリコンをマスクとしてSi02膜
5をエッチングにて除去する。つづいて、多結晶シリコ
ン層のゲート電極となるべき部分およびドレィン領域か
らの引出し部となるべき部分、ならぴに半導体基板3の
ソース領域となるべき部分およびドレィン領域となるべ
き部分にリンまたはヒ素を拡散して、n+領域であるゲ
ート電極6、引出し部7、ソース領域8、およびドレィ
ン領域9を形成する。この場合、多結晶シリコン層中で
のリンまたはヒ素の拡散速度は、単結晶である半導体基
板3中での拡散速度より数倍早いので、拡散速度の比に
見合った厚さの多結晶シリコン層を用いることができる
。次に第1図fに示すように、気相成長法でSj02膜
1 0を形成し、Si02膜1 0‘こ、ゲート電極6
と配線用金属との接触用の穴、引出し部7およびソース
領域8と電極・配線用金属との接触用の穴を写真食刻法
にて形成する〔ゲート電極6と配線用金属との接触用の
穴は第1図fに示すケー−ト電極6の紙面に垂直な延長
部の上のSi02膜1川こあげられる。従って、第1図
fには表わされていない。〕。つづいて、アルミニウム
を蒸着し、写真食刻法により、ゲート電極6に対する配
線、ソース電極11およびドレィン電極12ならびにこ
れらに対する配線を作成する。つついて、ゲート電極6
、ソース領域8およびドレィン領域9とアルミニウムの
電気的接触をよくするために、400〜50ぴ○程度の
温度で熱処理を行う。第2図は合金層の形成状態を示す
断面図である。第2図において、第1図に示したものと
同一符号は同一のものを表わしており、13および14
はアルミニウム被着後の熱処理により、それぞれソース
領域8および引出し部7に形成されたアルミニウム・シ
リコン合金層を示す。0.&より浅いソース領域を形成
した場合、第3図に示すように、アルミニウム・シリコ
ン合金層13がソース領域より深くまで形成され、アル
ミニウム・シリコン合金層13を介して半導体基板3と
ソース領域8とを電気的に短絡し、半導体基板3、ソー
ス領域8間の電位が浮くというSOSMOS形トランジ
スタの欠点を除去し得る。
The manufacturing process of the embodiment will be explained with reference to FIG. As shown in FIG. 1a, on an insulating substrate 1 made of sapphire or the like, an epitaxial layer 2 made of p-type silicon is formed by epitaxial growth to a thickness of about 1 inch. A resist film 4 is deposited by photolithography on the semiconductor substrate 3, which is a p-type silicon region forming the source region, drain region, and channel region of the epitaxial layer 2, and a plasma etching method is used to deposit the resist film 4. The epitaxial layer 2 other than the semiconductor substrate 3 is removed. Next, as shown in FIG. 1b, the resist film 4 is removed and heated in an oxidizing atmosphere to form silicon dioxide (Sj0) as a gate insulating film.
2) Form the film 5. Next, as shown in FIG.
Remove membrane 5. Next, as shown in FIG. 1d, a polycrystalline silicon layer is formed by vapor phase epitaxy to cover the insulating substrate 1, the semiconductor substrate 3 from which the Si02 film has been removed, and the remaining Si02 film 5, and becomes a gate electrode. The polycrystalline silicon layer is removed by photolithography except for the portion that should become the drain region of the semiconductor substrate 3, and the portion that should become the lead-out portion from the drain region. Next, as shown in FIG. 1e, the Si02 film 5 is removed by etching using the remaining polycrystalline silicon as a mask. Subsequently, phosphorus or arsenic is applied to the portion of the polycrystalline silicon layer that is to become the gate electrode and the portion that is to be the lead-out portion from the drain region, and also to the portion of the semiconductor substrate 3 that is to become the source region and the drain region. is diffused to form a gate electrode 6, a lead-out portion 7, a source region 8, and a drain region 9, which are n+ regions. In this case, since the diffusion rate of phosphorus or arsenic in the polycrystalline silicon layer is several times faster than the diffusion rate in the single crystal semiconductor substrate 3, the polycrystalline silicon layer has a thickness commensurate with the diffusion rate ratio. can be used. Next, as shown in FIG.
A hole for contact between the gate electrode 6 and the wiring metal, and a hole for contact between the lead-out portion 7 and the source region 8 and the electrode/wiring metal are formed by photolithography [Contact between the gate electrode 6 and the wiring metal] A hole is formed in the Si02 film above the extension of the gate electrode 6 perpendicular to the plane of the paper as shown in FIG. 1f. Therefore, it is not represented in FIG. 1f. ]. Subsequently, aluminum is vapor deposited, and wiring for the gate electrode 6, source electrode 11 and drain electrode 12, and wiring for these are created by photolithography. Poke the gate electrode 6
In order to improve electrical contact between the source region 8 and drain region 9 and aluminum, heat treatment is performed at a temperature of about 400 to 50 psi. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the state of formation of the alloy layer. In FIG. 2, the same symbols as those shown in FIG. 1 represent the same things, 13 and 14.
2A and 2B show aluminum-silicon alloy layers formed in the source region 8 and the lead-out portion 7, respectively, by heat treatment after aluminum deposition. 0. & When a shallower source region is formed, the aluminum-silicon alloy layer 13 is formed deeper than the source region, as shown in FIG. By electrically short-circuiting the semiconductor substrate 3 and the source region 8, it is possible to eliminate the drawback of the SOSMOS transistor that the potential between the semiconductor substrate 3 and the source region 8 floats.

ドレィン領域9では、ドレィン電極12はドレィン領域
9の上になく、引出し部7の絶縁性基板1上の延長部に
あるので、・ドレィン電極12と引出し部7とによって
アルミニウム・シリコン合金層14が形成されても、こ
のアルミニウム・シリコン合金層14はドレィン領域9
のpn接合を電気的に短絡することはなく、正常なpn
接合が形成されている。上記の実施例では、この発明を
nチャンネルSOSMOS形トランジスタに適用した場
合について述べたが、pチャンネルSOSMOS形トラ
ンジスタにもこの発明が同様に適用されることはいうま
でもない。
In the drain region 9, the drain electrode 12 is not on the drain region 9 but on an extension of the lead-out portion 7 on the insulating substrate 1; therefore, the aluminum-silicon alloy layer 14 is Even if formed, this aluminum-silicon alloy layer 14 is
It does not electrically short the pn junction of the
A junction is formed. In the above embodiment, the present invention is applied to an n-channel SOSMOS type transistor, but it goes without saying that the present invention is similarly applied to a p-channel SOSMOS type transistor.

また、上記の実施例では、SOSMOS形トランジスタ
にこの発明を適用した場合について述べたが、SOSM
OSICにも、この発明は同様に適用できるものである
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to an SOSMOS type transistor is described, but the SOSM
The present invention is similarly applicable to OSIC.

以上詳述したように、この発明によるSOSMOS形半
導体装置においては、高不純物濃度半導体よりなるドレ
ィン領域よりの引出し部およびこの引出し部の表面に被
着されたドレィン電極を設け、【ソース領域においての
み、電極用金属と半導体基板の半導体よりなる合金層に
よってpn接合を短絡しているため、演算速度を速くし
、しかも半導体基板が電気的に浮くことによるVthの
変動、ドレィン電圧に対するドレィン電流の依存度の変
動などの不安定な要素を除去することができる効果があ
る。
As described in detail above, in the SOSMOS type semiconductor device according to the present invention, a lead-out portion from a drain region made of a highly impurity-concentrated semiconductor and a drain electrode attached to the surface of this lead-out portion are provided. , since the pn junction is short-circuited by an alloy layer consisting of the electrode metal and the semiconductor of the semiconductor substrate, the calculation speed is increased, and the fluctuation of Vth due to the electrical floating of the semiconductor substrate and the dependence of the drain current on the drain voltage are reduced. This has the effect of eliminating unstable factors such as temperature fluctuations.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例の製造工程を示す断面図、
第2図は合金層の形成状態を示す断面図である。 図において、1は絶縁性基板、3は半導体基板、5はS
i02膜、6はゲート電極、7は引出し部、8はソース
領域、9はドレィン領域、11はソース電極、12はド
レィン電極、13ソース領域の合金層、14は引出し部
の合金層である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。第1図 第1図 第2図
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a sectional view showing the manufacturing process of an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the state of formation of the alloy layer. In the figure, 1 is an insulating substrate, 3 is a semiconductor substrate, and 5 is S
In the i02 film, 6 is a gate electrode, 7 is a lead-out part, 8 is a source region, 9 is a drain region, 11 is a source electrode, 12 is a drain electrode, 13 is an alloy layer in the source region, and 14 is an alloy layer in the lead-out part. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts. Figure 1 Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 絶縁性基板、この絶縁性基板上に形成された半導体
基板、この半導体基板の表面部に設けられこの半導体基
板とpn接合を形成するソース領域およびドレイン領域
、高不純度濃度半導体よりなり上記ドレイン領域に接続
された引出し部、ならびに上記ソース領域および上記引
出し部のそれぞれの表面に被着されたソース電極および
ドレイン電極を備え、上記ソース領域においてのみ半導
体基板の構成材料である半導体と電極の構成材料である
金属とよりなる合金層によってpn接合を短絡したこと
を特徴とするMOS形半導体装置。 2 引出し部が高不純物濃度の多結晶シリコンよりなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のMOS形
半導体装置。 3 引出し部が半導体基板が形成されていない絶縁性基
板上に形成された延長部を有し、ドレイン電極が上記延
長部に被着されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項記載のMOS形半導体装置。
[Claims] 1. An insulating substrate, a semiconductor substrate formed on the insulating substrate, a source region and a drain region provided on the surface of the semiconductor substrate and forming a pn junction with the semiconductor substrate, high impurity. A lead-out portion made of a concentrated semiconductor and connected to the drain region, and a source electrode and a drain electrode deposited on the respective surfaces of the source region and the lead-out portion, and the source region is made of a constituent material of the semiconductor substrate. A MOS type semiconductor device characterized in that a pn junction is short-circuited by an alloy layer made of a certain semiconductor and a metal that is a constituent material of an electrode. 2. The MOS type semiconductor device according to claim 1, wherein the lead-out portion is made of polycrystalline silicon with a high impurity concentration. 3. Claim 1 or claim 3, wherein the lead-out part has an extension part formed on an insulating substrate on which no semiconductor substrate is formed, and the drain electrode is attached to the extension part. MOS type semiconductor device according to item 2.
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