JPS62224079A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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JPS62224079A
JPS62224079A JP6750286A JP6750286A JPS62224079A JP S62224079 A JPS62224079 A JP S62224079A JP 6750286 A JP6750286 A JP 6750286A JP 6750286 A JP6750286 A JP 6750286A JP S62224079 A JPS62224079 A JP S62224079A
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JP
Japan
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channel
gate electrode
insulating film
gate
width
Prior art date
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Pending
Application number
JP6750286A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisao Hayashi
久雄 林
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP6750286A priority Critical patent/JPS62224079A/ja
Publication of JPS62224079A publication Critical patent/JPS62224079A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78645Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate
    • H01L29/78648Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate arranged on opposing sides of the channel

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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)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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】 本発明電界効果トランジスタを以下の順序に、従って説
明する。
A、産業上の利用分野 30発明の概要 C8従米技術[第8図] 01発明が解決しようとする問題点 E6問題点を解決するための手段 F0作用 G、実施例[第1図乃至第7図] a、一つの実施例〔第1図乃至第4図]b、他の実施例
[第5図乃至第7図] H6発明の効果 (A、産業上の利用分野) 本発明は電界効果トランジスタに関するものである。
(B、発明の概要) 本発明は、電界効果トランジスタにおいて、ショートチ
ャンネル効果を少なくし、狭チャンネル効果を少なくし
、空乏層によりチャンネル下部に無効領域が発生するこ
とをなくし、活性部をシールドするために。
チャンネル周面に全周に渡ってゲート絶縁nりを介して
ゲート電極を形成したものである。
(C,従来技術)[第8図] MOSFETは一般に第8図に示す構造を有している。
同図において、aは例えばP型の半導体基板、b、cは
ゲート絶縁膜d及びゲート電極eをマスクとして半導体
基板aの表面部に選択的に半導体基板aと反対の導電型
の不純物をドープすることにより形成されたソース、ド
レインである。fはフィールド絶縁膜、gは居間絶縁膜
、hはソース電極、iはドレイン?を極である。
そして、MOSFETは、ゲート電極eと半導体基板a
との間に印加するゲート電圧を変化することによってチ
ャンネルを流れるチャンネル電流を制御するようになっ
ている。
(D、発明が解決しようとする問題点)ところで、第8
図に示した一般のMOSFETは、半導体基板aの平坦
な表面上にゲート絶縁膜dを介して平板状のゲート電8
jeを対向させた構造を有しているので、ゲート電極e
と半導体基板aとの間に加えたゲート電圧のチャンネル
に与える影響度が必ずしも充分ではなく、従ってgm(
相互コンダクタンス)を大きくするという要請に充分に
応えることができなかった。
そして、ゲート幅より広くして相互コンダクタンスの向
上を図ろうとすると必然的に素子の占有面積が大きくな
り、MOSIC,MO5LSIの集積度を高めつつゲー
ト幅を狭くすることは難しかった。また、ドレイン電圧
を高くすると空乏層が延び、やがてはドレインとソース
とが撃がるというショートチャンネル効果が生じる。更
には、ドレイン電圧によりフィールドがゲート電極の両
側から下方に入り込み実質的にチャンネルの幅が狭くな
るという狭チャンネル効果も生じる。そして、MOSF
ETはチャンネルに電荷を誘起して電流通路としたりあ
るいは既にできている′電流通路を遮断したりするもの
であるが、電荷が誘起されるのは半導体基板aのチャン
ネルとなる部分の表面のみで、それよりも深い部分(下
部)は空乏領域になる。即ち、無効領域が生じておりF
ETに活性部が占める大きさ6割合が小さい。そして、
そのことが集積度の向上を制約する。
本発明はこのような問題を解決すべく為されたものであ
り、ゲート電圧をチャンネル形成に有効に使うことがで
き、ショートチャンネル効果及び狭チャンネル効果がな
く、チャンネル内に無駄な領域が生ぜず、活性部がゲー
ト電極によって他からシールドされた新規な電界効果ト
ランジスタを提供しようとするものである。
(E、問題点を解決するための手段) 本発明電界効果トランジスタは上記問題点を解決するた
め、チャンネル周面に全周に渡ってゲート絶縁膜を介し
てゲート電極を形成したことを特徴とするものである。
(F、作用) 従って、本発明電界効果トランジスタによれば、チャン
ネルがゲート絶縁膜を介してゲート電極に取り囲まれた
構造であるので、同じゲート電圧によりチャンネルに与
える電気的影響を大きくすることができ、ゲート電界を
チャンネル形成に有効に使うことができ、gmを高める
ことができる。そして、チャンネルをゲート電極により
取り囲んでいるのでチャンネルの同じ占有幅(基板表面
側から見た占有II@)に対する実質的チャンネル幅の
大きさを非常に大きくすることができ、電界効果トラン
ジスタの集積化を図りつつ実効的チャンネル幅を大きく
してgmを高めることができる。更に、チャンネルがゲ
ート電極によって取り囲まれているのでチャンネル内に
ドレイン電界による空乏層が入り込むショートチャンネ
ル効果はないし、チャンネルの側方からフィールドが入
り込んでチャンネル幅が狭くなる狭チャンネル効果もな
い、そして、チャンネルの全周面がキャリアの7キユム
レ一ト部となり、チャンネル内部に空乏層による大きな
無効領域が生じることもない。
(G、実施例)[第1図乃至第7図] 以下に、本発明電界効果トランジスタを図示実施例に従
って説明する。
(a、一つの実施例)[第1図乃至第4図]第1図乃至
第4図は本発明電界効果トランジスタの実施の一例を説
明するためのものである。
第1図及び第2図において、1はP型半導体基板、2は
フィールド絶縁膜、3はN型半導体からなるチャンネル
、4は8亥チャンネル3の一端に一体に形成されたソー
ス、5はチャンネル3の他端に一体に形成されたドレイ
ン、6は上記チャンネル3の周面に形成された例えばS
 i02からなるゲート絶縁膜、7は該ゲート絶縁膜6
を介してチャンネル3周面に形成された多結晶半導体層
からなるゲート電極、8は5i02からなる居間絶縁膜
、9は層間絶縁膜8の開口を通してソース4に接続され
たソース電極、10は同じくドレイン5に接続されたド
レイン電極である。
このMOSFETは半導体層からなるチャンネル3が半
導体基板1表面から上側に#(iJlせしめられ、その
チャンネル3の表面は全周に渡って酸化されてゲート絶
縁膜6とされている。そして、そのゲート絶縁11q6
の全表面上にゲート電極を成す多結晶シリコン半導体層
7が形成されている。このようにチャンネル3がP型半
導体基板lの表面から上側に離間せしめられているが、
このような半導体基板lの表面から上側に離間せしめら
れたチャンネル3は例えば第3図(A)乃至(C)に示
す方法によって形成することができる。ここでm 3 
図(A )乃至(C)に従ってそのチャンネル形成方法
を説明する。
(A)P型半導体基板lの表面にN型のシリコン半導体
層3aを形成した後、半導体層3aの表面を、ゲート電
極3を形成すべき領域の左右両側のある幅を有する部分
を残しフォトレジスト膜11で被覆する。フォトレジス
ト膜11で被覆されない部分の幅はチャンネル3を上側
から見た幅(実効的チャンネル幅は全く異なる)と例え
ば同程度であり、そして、フォトレジスト膜11で被覆
されない部分の長さがそのままチャンネル長となる。第
3図(A)はフォトレジスト膜11形成後の状態を示す
(B)次に、同図(B)に示すように2オドレジストI
I!l! t 1をマスクとして半導体層3aをエツチ
ングする。12,12はエツチング部である。
(C)次に、斜めRIEにより半導体層3のフォトレジ
スト膜11の下側部分をその両側方から斜め方向にエツ
チングして半導体層3′を半導体基板1表面から切離す
、13は半導体層3と半導体基板1表面との間の間隙を
示す。
第4図はエツチング形成部を示す斜視図である。このよ
うにして半導体基板lから切離されたチャンネル3を形
成した後は加熱酸化処理を施すことによりゲート絶縁膜
6を形成し、その後気相成長法によって多結晶半導体層
を形成することによりゲートttxg7を形成すること
ができる。
第1図及び第2図に示した電界効果トランジスタは、チ
ャンネル3が全周面に渡ってゲート絶縁膜6を介してゲ
ート電極7により取り囲まれた構造であるので、ゲート
電極7を介してチャンネル3にその全周面から電界を加
えることができる。
従って、同じゲート電圧によってチャンネルに与える電
気的影響をより大きくすることができ、ゲート電界を導
電路形成に有効に使うことができるのでgmを非常に高
くすることができる。
そして、ゲート電極7でチャンネル3の周面を全周に渡
って取り囲んだ構造であるので、チャンネル3の基板1
表面から見た幅よりも実効的チャンネル幅を2倍以上広
くすることができる。従って、電界効果トランジスタの
集積化を図りつつ実効的チャンネル幅を非常に大きくし
てgmを高めることができる。
また、チャンネル3がゲート電極7によって取り囲まれ
ているのでチャンネル3内にドレイン電界によって空乏
層が入り込み、電界がある程度以上高くなるとドレイン
とソースとの間が空乏層を通して短絡されてしまうとい
うショートチャンネル効果はない、また、チャンネルの
側方からフィールドが入り込んで実効的チャンネル幅が
狭くなる狭チャンネル効果も起きない、即ち、電界効果
トランジスタの活性部をゲート電極7によって完全にシ
ールドする°ことができる。
そして、チャンネル3の全周面がキャリアのアキュムレ
ート部となり、従来のチャンネル内部に空乏層による大
きな無効領域が生じることもない。
(b、他の実施例)[第5図乃至第7図]第5図乃至第
7図は本発明電界効果トランジスタの他の実施例を説明
するためのものであり、第5図は電界効果トランジスタ
の斜視図である。
14は1つの電界効果トランジスタ、15は1つの電界
効果トランジスタ14を構成する半導体ファイバで1例
えば2〜3ルmの直径を有してし蔦る。15Sは半導体
ファイバ15の一端部に形成されたN中型のソース、1
5dは半導体ファイバ15の他端部に形成されたN中型
のドレイン、15cは半導体ファイバ15の中間部で、
チャンネルを成す、16はチャンネル15cの周面に形
成されたゲート絶縁膜で、S i02からなる。
17はチャンネル15Cの周面にゲート絶縁膜16を介
して形成されたゲート電極である。
第6図は第5図に示したMOSFETの製造方法の説明
図である。
18はるつぼに収容された溶融シリコンで、該溶融シリ
コン18から引上げ法により上記シリコン半導体ファイ
バ15を形成する。そして、引上げにより形成されたシ
リコン半導体ファイバ15に対してフローティングゾー
ン法により単結晶化し、気相エツチングによりエツチン
グしてファイバ15の径を所定の大きさく例えば1〜数
ILm)に制御し、酸化によりゲート絶縁膜16を形成
し、デボジシ、ンによりゲート電極を形成し、選択ドー
プにより、ソース15s、ドレイン15dを形成すると
いうようにして多数のMOSFET14.14、拳・・
を1本の半導体ファイバ15に順次形成する。第6図に
おいて、19は単結晶化用の、20は気相エツチング用
の、21は酸化用の、22はデポジション用の、23は
選択ドープ用の高周波加熱コイルで°ある。そして、半
導体ファイバ15の各処理を施されてMOSFET14
.14、・・・が形成された部分はリール24によって
巻き取る。このようにすれば、溶融シリコン18から引
き上げた半導体ファイバ15をリール24で巻き取るこ
とによって1つの半導体7yイバ15k1.多数(7)
MOSFET14.14、・・・を連続的に形成するこ
とができる。
しかも、1つのMOSFET14をきわめて小さくする
ことができる。特に、第6図に示すような方法で形成し
た数珠つなぎ状のMOSFET14.14.・・番を数
珠つなぎ状のままプリント配線基板25上に集積化して
実装することができる。尚、普通は各MOSFET間を
電気的に分離するように製造した方が良いが、各MO3
FETを物理的に切り離して使う場合等にはそのように
することは必要ではない。
このような第5図に示したMOSFET14は、第1図
に示したMOSFETと同じように、チャンネル15c
がその周面を全周にわたってゲート絶縁膜16を介して
ゲート電極17により被覆されているので、同じゲート
電圧によってチャンネルに与える電気的影響をより大き
くすることができ、また、実効的チャンネル幅をチャン
ネル15cの占有幅に比して非常に大きくすることがで
き(占有幅の3.14倍)、電界効果トランジスタを小
型化しつつgmを高めることができ、また、短チャンネ
ル効果、狭チャンネル効果を防止することができる等の
利点を有する。
そして、第5図に示したMOSFET14は第1図に示
したMOSFETと異なり、半導体基板lなるものがな
く、l乃至数7tmと非常に小型にすることができる。
そして、第6図に示すようにプリント配線基板25上に
組み込むことにより自由にLSIをつくることができる
。ちなみに、例えば仮に1万個のMOSFET14.1
4、・−・が形成された半導体ファイバ15を1万本並
べれば1兆個のMOSFETを1つの配線基板上に、配
置することができることになる。更に三次元的にMOS
FETをレイアウトすればもっと多くのMOSFETを
基板上に実装することができる。そして、第5図に示し
たMOSFETを第6図に示す方法により形成するとす
れば、1つの製造装置により多数のMOSFETを連続
的に製造することができ、製造装置の低価格化、製造コ
ストの低減化を図ることができ得る。
(H,発明の効果) 以上に述べたところから明らかなように1本発明電界効
果トランジスタは、チャンネルの周面がゲート絶縁膜を
介してゲート電極で囲繞されるようにしたことを特徴と
する。
従って、本発明電界効果トランジスタによれば、チャン
ネルがゲート絶縁膜を介してゲート電極に取り囲まれた
構造であるので、同じゲート電圧によりチャンネルに与
える電気的影響を大きくすることができ、ゲート電界を
チャンネル形成に有効に使うことができ、gmを高める
ことができる。そして、チャンネルをゲート電極により
取り囲んでいるのでチャンネルの同じ占有幅に対する実
質的チャンネル幅の大きさを非常に大きくすることがで
き、電界効果トランジスタの集積化を図りつつ実効的チ
ャンネル幅を大きくしてgmを高めることができる。更
に、チャンネルがゲート電極によって取り囲まれている
のでチャンネル内にドレイン電界による空乏層が入り込
むショートチャンネル効果はないし、チャンネルの側方
からフィールドが入り込んでチャンネル幅が狭くなる狭
チャンネル効果もない、そして、チャンネルの全周面が
キャリアのアキュムレート部となり。
チャンネル内部に空乏層による大きな無効領域が生じる
こともない。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明電界効果トランジスタの実施
の一例を説明するためのもので、第1図は断面図、第2
図は第1図の2−2線に沿う断面図、第3図(A)乃至
(C)はチャンネルの形成方法を工程順に示す断面図、
第4図はチャンネル形成部を示す斜視図、第5図乃至第
7図は本発明電界効果トランジスタの他の実施例を説明
するためのもので、第5図は斜視図、第6図はMOSF
ET(電界効果トランジスタ)の製造方法の説明図、第
7図はMOSFETを製造する方法の説明図、第8図は
従来例を示す断面図である。 符号の説明 3−・拳チャンネル。 6Φ・拳ゲート絶縁膜、 7e・・ゲート電極、 14・Φ・電界効果トランジスタ、 15C” a−チャンネル、 16−・・ゲート絶縁膜、 17・・・ゲート電極 代理人弁理士  小  松  祐  治留朽 第5図  ゛  第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)チャンネルの周面がゲート絶縁膜を介してゲート
    電極で囲繞されるようにしたことを特徴とする電界効果
    トランジスタ
JP6750286A 1986-03-26 1986-03-26 電界効果トランジスタ Pending JPS62224079A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6750286A JPS62224079A (ja) 1986-03-26 1986-03-26 電界効果トランジスタ

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JP6750286A JPS62224079A (ja) 1986-03-26 1986-03-26 電界効果トランジスタ

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JPS62224079A true JPS62224079A (ja) 1987-10-02

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1056135A1 (en) * 1999-05-28 2000-11-29 Agency of Industrial Science and Technology of Ministry of International Trade and Industry Field-effect transistor and method of manufacturing same
EP1187195A2 (de) * 2000-09-12 2002-03-13 Infineon Technologies AG Herstellungsverfahren von Feldeffekttransistoren in integrierten Halbleiterschaltungen und mit einem derartigen Feldeffekttransistor beaufschlagte integrierte Halbleiterschaltung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1056135A1 (en) * 1999-05-28 2000-11-29 Agency of Industrial Science and Technology of Ministry of International Trade and Industry Field-effect transistor and method of manufacturing same
US6316296B1 (en) 1999-05-28 2001-11-13 Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry Field-effect transistor and method of manufacturing same
EP1187195A2 (de) * 2000-09-12 2002-03-13 Infineon Technologies AG Herstellungsverfahren von Feldeffekttransistoren in integrierten Halbleiterschaltungen und mit einem derartigen Feldeffekttransistor beaufschlagte integrierte Halbleiterschaltung
EP1187195A3 (de) * 2000-09-12 2004-11-24 Infineon Technologies AG Herstellungsverfahren von Feldeffekttransistoren in integrierten Halbleiterschaltungen und mit einem derartigen Feldeffekttransistor beaufschlagte integrierte Halbleiterschaltung

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