JPS62268163A - Mis type semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Mis type semiconductor device and manufacture thereof

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JPS62268163A
JPS62268163A JP11289486A JP11289486A JPS62268163A JP S62268163 A JPS62268163 A JP S62268163A JP 11289486 A JP11289486 A JP 11289486A JP 11289486 A JP11289486 A JP 11289486A JP S62268163 A JPS62268163 A JP S62268163A
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JP
Japan
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film
gate electrode
semiconductor device
pattern
type semiconductor
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Application number
JP11289486A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Moriyama
森山 一郎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the reproducibility of electrical characteristics by forming a gate electrode to the lower section of a channel section through a gate insulating film and each connecting the gate electrode, source/drain diffusion layers and the channel section to a wiring layer separately. CONSTITUTION:A molybdenum gate electrode 9, a gate SiO2 film 10 and an silicon film 11 are shaped onto a quartz substrate 8 in succession, boron is implanted to the silicon film ll, and a positive type resist film 12 is applied. The back of the quartz substrate 8 is exposed and developed, the positive type resist film 12 is peeled off, an interlayer SiO2 film 13 is formed onto source drain diffusion layers 6, and a negative type resist film 14 is applied. The back of the quartz substrate 8 is exposed and developed, the negative type resist film 14 is peeled off, a polycrystalline silicon film 15 is shaped and boron is implanted, and the polycrystalline silicon film 15 is etched and a channel section 5 and a polycrystalline silicon film 15 are formed onto a channel section 5. Lastly, an inter-layer SiO2 film 13 is shaped, and an aluminum wiring layer 16 pattern is formed. Accordingly, leakage currents are prevented, and electrical characteristics can be realized with excellent reproducibility.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMIS型半導体装置の構造とその製造方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a MIS type semiconductor device and its manufacturing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

絶縁膜上の半導体膜に形成したMIS型半導体装置、い
わゆるSOI(Semiconductor on’ 
In5ulator)構造のMIS型半導体装置は従来
のMIS型半導体装置に比較して接合容量が小さく、素
子分離が完全かつ簡便であることから高速の大規模集積
回路(LSI)に適した半導体装置であるといわれる。
MIS type semiconductor device formed on a semiconductor film on an insulating film, so-called SOI (Semiconductor on')
The MIS type semiconductor device with the In5ulator structure has a smaller junction capacitance than the conventional MIS type semiconductor device, and element isolation is complete and simple, making it a semiconductor device suitable for high-speed large-scale integrated circuits (LSI). It is said that

しかしSOI構造のMIS型半導体装置の場合にはチャ
ネル部を外部電極に接続できないため、いわゆる基板浮
遊効果が前記MIS型半導体装置の電気的特性[こ悪影
響を与える。
However, in the case of a MIS type semiconductor device having an SOI structure, since the channel portion cannot be connected to an external electrode, the so-called substrate floating effect adversely affects the electrical characteristics of the MIS type semiconductor device.

この問題を解決した構造としてニス・デー・ニス・マル
ヒ(S、D、S、Malhi)らは1985シンポジウ
ムオンブイ・エル・ニス・アイ チクノロシイ ダイジ
ェストオブテクニカルペーパーズ(1985Sympo
siumon VLSI Technology Di
gest of Technical Pape−rs
)、36ページから37ページに以下のような方法を提
案している。
As a structure that solved this problem, Malhi et al.
siumon VLSI Technology Di
gest of Technical Paper-rs
) proposes the following method on pages 36 to 37.

これは第5図に示すように半導体基板22上の絶縁膜4
上に形成されたSOI構造のMIS型半導体装置のチャ
ネル部5の一部が下層半導体基板22と接続した構造で
ある。図中、6はソース・ドレイン拡散層、3はゲート
絶縁膜、2はゲート電極、7は配線層である。このよう
に第S図のような構造によれば半導体基板22から外部
電極をとることにより基本的にSOI構造のMIS型半
導体装置でありながらチャネル部5が外部電極と接続し
たMIS型半導体装置を形成できる。
As shown in FIG.
This structure has a structure in which a part of the channel portion 5 of the MIS type semiconductor device with the SOI structure formed above is connected to the lower layer semiconductor substrate 22. In the figure, 6 is a source/drain diffusion layer, 3 is a gate insulating film, 2 is a gate electrode, and 7 is a wiring layer. In this way, according to the structure shown in FIG. S, by removing the external electrode from the semiconductor substrate 22, it is possible to create a MIS-type semiconductor device in which the channel portion 5 is connected to the external electrode, although it is basically an MIS-type semiconductor device with an SOI structure. Can be formed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、このような構造によるときには基板22
はチャネル部5と同じ導電型の半導体基板でなくてはな
らない。従ってこの構造によれば異なる導電型のチャネ
ル部のMIS型半導体装置から成るCMIS(Comp
lementary MIS)構成の半導体装置は第4
図のようになる。図中、18は第1導電型(n型または
p型)のMIS型半導体装置、19は第2導電型(P型
またはn型)のMIS型半導体装置、20は第2導電型
の半導体拡散層、21は第1導電型の半導体基板である
。ここで第2導電型の半4体拡散層20は従来のCMI
S構成のMIS型半導体装置のnウェルまたはpウェル
と呼ばれる拡散層と同じであり、この構造において第1
導電型のMIS型半導体装置の基板はpn接合を介して
接続している。
However, when using such a structure, the substrate 22
must be a semiconductor substrate of the same conductivity type as the channel portion 5. Therefore, according to this structure, a CMIS (Comp
The semiconductor device with the elementary MIS) configuration is the fourth
It will look like the figure. In the figure, 18 is a first conductivity type (n type or p type) MIS type semiconductor device, 19 is a second conductivity type (p type or n type) MIS type semiconductor device, and 20 is a second conductivity type semiconductor diffusion. Layer 21 is a semiconductor substrate of a first conductivity type. Here, the second conductivity type semi-quaternary diffusion layer 20 is a conventional CMI
It is the same as the diffusion layer called n-well or p-well in an S-configuration MIS type semiconductor device, and in this structure, the first
The substrates of the conductive MIS type semiconductor device are connected via a pn junction.

また第5図を参照して各々の1S型半導体装置のソース
・ドレイン拡散層6の下層には層間絶縁膜4を介しであ
る電位に保たれた半導体基板が存在するため、ソース・
ドレイン拡散層6は寄生容量をもつ。このようにこの構
造によればチャネル部5が外部電極と接続したSOI構
造のMIS型半導体装置を形成できるものの、素子分離
が不完全になりかつソース・ドレイン拡散層下に寄生容
量をもつという問題点が生じる。
Further, referring to FIG. 5, since there is a semiconductor substrate below the source/drain diffusion layer 6 of each 1S type semiconductor device which is maintained at a certain potential through the interlayer insulating film 4, the source/drain diffusion layer 6 of each 1S type semiconductor device is
Drain diffusion layer 6 has parasitic capacitance. Although this structure allows formation of a MIS type semiconductor device with an SOI structure in which the channel portion 5 is connected to an external electrode, there are problems such as incomplete element isolation and parasitic capacitance under the source/drain diffusion layer. A point occurs.

本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決したSO
I構造のMIS型半導体装置の構造とその製造方法を提
供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems by
An object of the present invention is to provide a structure of an MIS type semiconductor device having an I structure and a manufacturing method thereof.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の要旨とするところは、絶縁体基板上に形成され
たMIS型半導体装置において、ゲート絶縁膜を介して
チャネル部の下部にゲート電極を有し、ゲート電極とソ
ース・ドレイン拡散層とチャネル部とをそれぞれ独立に
配線層に接続したことを特徴とするMIS型半導体装置
および、チャネル部の下部にゲート電極を有するMIS
型半導体装置の製造方法において、絶縁体基板上にゲー
ト電極のパターンと、ゲート絶縁膜と、第1導電型の不
純物を含む半導体膜のパターンとを順次形成してその上
にポジ形レジストを塗布する工程と、前記絶縁体基板の
裏面から少なくとも前記絶縁体基板と前記ゲート絶縁膜
と前記半導体膜を透過し、前記ゲート電極を透過しない
波長の光で露光・現像することによって前記ポジ形レジ
ストにパターンを形成し、前記ポジ形レジストのパター
ンをマスクにして第2導電型の不純物を前記半導体膜に
イオン注入することによってソース・ドレイン拡散層を
形成する工程と、前記ポジ形レジストを剥離した後絶縁
膜を形成し、次いでネガ形レジストを塗布する工程と、
前記絶縁体基板の裏面から少なくとも前記絶縁体基板と
前記ゲート絶縁膜と前記半導体膜と61記絶縁膜を透過
し前記ゲート電極を透過しない光で露光・現像すること
によって前記ネガ形レジストにパターンを形成し、次い
で前記ネガ形レジストのパターンをマスクにして前記絶
縁膜を前記半導体膜の前記チャネル部が露出するまでエ
ツチングする工程と、前記ネガ形レジストを剥離した後
前記チャネル部に含まれる不純物と同じ導電型の不純物
を含む半導体膜パターンを露出したチャネル部上に形成
する工程と、絶縁膜を形成した後前記ゲート電極と前記
ソース・ドレイン拡散層と前記チャネル部に接した前記
半導体膜にそれぞれ独立に接続した配線層を形成する工
程とを行うことを特徴とするMIS型半導体装置の製造
方法である。
The gist of the present invention is to provide a MIS type semiconductor device formed on an insulating substrate, which has a gate electrode under a channel part via a gate insulating film, and connects the gate electrode, source/drain diffusion layer, and channel. MIS type semiconductor device characterized in that the channel parts are connected to wiring layers independently, and the MIS type semiconductor device has a gate electrode under the channel part.
In a method for manufacturing a type semiconductor device, a gate electrode pattern, a gate insulating film, and a semiconductor film pattern containing a first conductivity type impurity are sequentially formed on an insulating substrate, and a positive resist is applied thereon. and exposing and developing the positive resist from the back side of the insulating substrate with light having a wavelength that passes through at least the insulating substrate, the gate insulating film, and the semiconductor film, but does not pass through the gate electrode. forming a source/drain diffusion layer by forming a pattern and ion-implanting a second conductivity type impurity into the semiconductor film using the pattern of the positive resist as a mask; and after peeling off the positive resist. forming an insulating film and then applying a negative resist;
A pattern is formed on the negative resist by exposing and developing the insulating substrate from the back surface with light that passes through at least the insulating substrate, the gate insulating film, the semiconductor film, and the insulating film, but does not pass through the gate electrode. and then etching the insulating film using the negative resist pattern as a mask until the channel portion of the semiconductor film is exposed, and removing impurities contained in the channel portion after peeling off the negative resist. A process of forming a semiconductor film pattern containing impurities of the same conductivity type on the exposed channel part, and after forming an insulating film, forming a semiconductor film pattern on the gate electrode, the source/drain diffusion layer, and the semiconductor film in contact with the channel part, respectively. This is a method of manufacturing an MIS type semiconductor device, characterized by performing a step of forming independently connected wiring layers.

〔原理・作用〕[Principle/effect]

第1図(a) 、 (b)に本発明によるMIS型半導
体装置の模式的断面図を示す。第1図(b)は第1図(
a)中のB−B線切新面における模式的断面図である。
FIGS. 1(a) and 1(b) show schematic cross-sectional views of a MIS type semiconductor device according to the present invention. Figure 1(b) is the same as Figure 1(b).
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in a).

図中、1は絶縁体基板、2はゲート電極、3はゲート絶
縁膜、4は層間絶縁膜、5はチャネル部、6はソース・
ドレイン拡散層、7は配線層である。
In the figure, 1 is an insulator substrate, 2 is a gate electrode, 3 is a gate insulating film, 4 is an interlayer insulating film, 5 is a channel part, and 6 is a source
7 is a drain diffusion layer and a wiring layer.

本発明によるMIS型半導体装置の特徴はSOI構造の
MIS型半導体装置でありながらゲート電極2とソース
・ドレイン拡散M6とチャネル部5にそれぞれ独立に配
線層7を接続できる点にある。本構造によればCMIS
構成の半導体装置であっても第4図に示した従来構造の
場合の問題点は生じない。
A feature of the MIS type semiconductor device according to the present invention is that although it is a MIS type semiconductor device having an SOI structure, the wiring layer 7 can be independently connected to the gate electrode 2, the source/drain diffusion M6, and the channel portion 5. According to this structure, CMIS
Even if the semiconductor device has this structure, the problems of the conventional structure shown in FIG. 4 do not occur.

すなわち本発明の構造によれば第1図のように基板が絶
縁体基板1であるから各々のMIS型半導体装置は完全
に素子分離することができソース・ドレイン拡散層6下
の寄生容量もない。さらにこの構造によれば第4図に示
した従来構造のように第2導電型半導体拡散層20を形
成する必要がないので集積度が向上する。
That is, according to the structure of the present invention, since the substrate is an insulating substrate 1 as shown in FIG. 1, each MIS type semiconductor device can be completely isolated, and there is no parasitic capacitance under the source/drain diffusion layer 6. . Further, according to this structure, there is no need to form the second conductive type semiconductor diffusion layer 20 unlike the conventional structure shown in FIG. 4, so that the degree of integration is improved.

尚、ここでゲート電極2は半導体または高融点金属いず
れでもよい。またゲート絶縁膜3と層間絶9膜4はCV
D法により形成したSiO□膜やSi、 N4膜または
熱5in2膜や熱Si、N4膜いずれでもよい。
Note that the gate electrode 2 may be made of either a semiconductor or a high melting point metal. Furthermore, the gate insulating film 3 and the interlayer insulation film 4 are CV
Any of the SiO□ film, Si, N4 film, thermal 5in2 film, thermal Si, N4 film formed by the D method may be used.

また配線層7は半導体、金属いずれでもよい。Further, the wiring layer 7 may be either a semiconductor or a metal.

ところで、本発明によるMIS型半導体装置の構造を従
来法を用いて製造しようとすると、以下にのべるような
問題がある。その問題点を第3図(a)。
By the way, when attempting to manufacture the structure of the MIS type semiconductor device according to the present invention using the conventional method, the following problems arise. The problem is shown in Figure 3(a).

(b)の模式的断面図を用いて説明する。This will be explained using the schematic cross-sectional view in (b).

図中、1〜7は第1図の1〜7の構成部分と同じであり
、17はチャネル部のコンタクト拡散層である。
In the figure, 1 to 7 are the same as the constituent parts 1 to 7 in FIG. 1, and 17 is a contact diffusion layer in the channel portion.

従来法を用いたときの製造工程は次のとおりである。す
なわち、第3図(a)に示すように、まず絶縁体基板1
上にゲート電極2とゲート絶縁膜3と半導体膜を形成し
、次いで半導体膜中にレジストを用いた露光・現像工程
と不純物のイオン注入工程によりチャネル部5とソース
・ドレイン拡散層6を形成する。続いて、チャネル部5
にチャネル部5と同じ導電型の不純物を高濃度に含むチ
ャネル部のコンタクト拡散層17を形成し、次いで層間
絶縁膜4を形成した後、ゲート電極2とソース・ドレイ
ン拡散M!J6とチャネル部5のコンタクト拡散層17
にそれぞれ独立に接続した配線層7を形成する。ここで
チャネル部のコンタクト拡散層17は低濃度の不純物を
含むチャネル部5と配線層7との間にオーミック接続を
得るために形成したものである。このチャネル部のコン
タクト拡散層17はソース・ドレイン拡散層6と接して
はならない。
The manufacturing process using the conventional method is as follows. That is, as shown in FIG. 3(a), first the insulator substrate 1 is
A gate electrode 2, a gate insulating film 3, and a semiconductor film are formed on top, and then a channel part 5 and a source/drain diffusion layer 6 are formed in the semiconductor film by an exposure/development process using a resist and an impurity ion implantation process. . Next, the channel part 5
After forming a contact diffusion layer 17 for the channel portion containing a high concentration of impurities of the same conductivity type as the channel portion 5, and then forming an interlayer insulating film 4, the gate electrode 2 and the source/drain diffusion M! Contact diffusion layer 17 of J6 and channel portion 5
Wiring layers 7 are formed which are independently connected to each other. Here, the contact diffusion layer 17 in the channel portion is formed to obtain an ohmic connection between the channel portion 5 containing a low concentration of impurity and the wiring layer 7. The contact diffusion layer 17 in this channel portion must not be in contact with the source/drain diffusion layer 6.

というのはチャネル部のコンタクト拡散層17とソース
・ドレイン拡散層6が接するとその接面に高濃度のn型
及びn型の不純物を含むpn接合が形成され、ソース・
ドレイン拡散層6からチャネル部のコンタクト拡散層1
7への漏れfii流を引き起こす原因になるからである
。ところが、MIS型半導体装置が微細化されてゲート
長が短くなると、第73図(b)に示すように、チャネ
ル部5の幅が狭くなるのに対してチャネル部のコンタク
ト拡散層17と配線層7との間のコンタクトサイズをそ
の幅より小さくすることは不可能であり、そのためチャ
ネル部のコンタクト拡散層17とソース・ドレイン拡散
層6とが接する結果となる。
This is because when the contact diffusion layer 17 in the channel part and the source/drain diffusion layer 6 come into contact, a pn junction containing high concentration of n-type and n-type impurities is formed at the contact surface, and the source/drain
From the drain diffusion layer 6 to the contact diffusion layer 1 in the channel part
This is because it causes a leakage flow to 7. However, as the MIS type semiconductor device is miniaturized and the gate length becomes shorter, as shown in FIG. It is impossible to make the contact size between the contact diffusion layer 17 and the source/drain diffusion layer 6 smaller than the width of the contact diffusion layer 17 in the channel portion.

一方、一般にソース・ドレイン拡散層6の端はゲート電
極2端に位置することが望ましいが、従来の製造方法に
よるときにはソース・ドレイン拡散層6端の位置はレジ
ストを用いた露光・現像工程により設定するため、その
位置の精度は露光装置の機械的精度に頼らざるを得ない
。従ってソース・ドレイン拡散層6端のゲート電極2端
に対する位置にずれが生じ、MIS型半導体装置の特性
が劣化する。この特性の劣化はゲート長が短くなるほど
大きくなる。以上のように従来の製造方法をもって本発
明のMIS型半導体装置を製造するには適切ではない。
On the other hand, it is generally desirable that the end of the source/drain diffusion layer 6 be located at the end of the gate electrode 2, but when using the conventional manufacturing method, the position of the end of the source/drain diffusion layer 6 is set by an exposure/development process using a resist. Therefore, the accuracy of the position must depend on the mechanical accuracy of the exposure device. Therefore, the position of the end of the source/drain diffusion layer 6 relative to the end of the gate electrode 2 is shifted, and the characteristics of the MIS type semiconductor device are deteriorated. This deterioration of characteristics becomes greater as the gate length becomes shorter. As described above, the conventional manufacturing method is not suitable for manufacturing the MIS type semiconductor device of the present invention.

このような理由から本発明ではチャネル部上にチャネル
部とオーミック接続した拡散層のパターン形成工程を用
い、この拡散層とソース・ドレイン拡散層との接触を最
小限におさえ、上記構造の実現を可能ならしめている。
For this reason, in the present invention, a patterning process is used to form a diffusion layer on the channel part that is ohmically connected to the channel part, and the contact between this diffusion layer and the source/drain diffusion layer is minimized to realize the above structure. It makes it seem possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention are shown below.

本発明の製造方法についてnチャネルのMOS (Me
tal 0xide Sem1conductor)型
半導体装置の実施例に基づき説明する。
About the manufacturing method of the present invention n-channel MOS (Me
A description will be given based on an example of a semiconductor device of the tal oxide semiconductor type.

第2図(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 
、 (e) 、 (f)は本製造方法の主要工程を示し
た模式的断面図である。図中、5はチャネル部、6はソ
ース・ドレイン拡散層、8は石英基板、9はモリブデン
ゲート電極、10はゲートSiO□膜、11はシリコン
膜、12はポジ形レジスト膜、13は層間5in2膜、
14はネガ形レジスト膜、15は多結晶シリコン膜、1
6はアルミ配線層である。
Figure 2 (a), (b), (c), (d)
, (e) and (f) are schematic cross-sectional views showing the main steps of the present manufacturing method. In the figure, 5 is a channel part, 6 is a source/drain diffusion layer, 8 is a quartz substrate, 9 is a molybdenum gate electrode, 10 is a gate SiO□ film, 11 is a silicon film, 12 is a positive resist film, 13 is a 5in2 interlayer film,
14 is a negative resist film, 15 is a polycrystalline silicon film, 1
6 is an aluminum wiring layer.

まず第2図(a)に示すように、石英基板8上にモリブ
デンゲート電極9のパターンとゲートSiO□膜10と
活性層に対するシリコン膜11のパターンを順次形成し
、次いでシリコン膜11にボロンを100KeVで5X
10”■−2注入した後、ポジ形レジスト@12を塗布
する。ここでモリブデンゲート電極9とゲート5in2
膜10とはCVD法により厚さがそれぞれ4000人、
400人に形成する。またシリコン膜11は厚さが40
00人であり、CVD法により形成した多結晶シリコン
膜をレーザアニールで単結晶化することにより形成する
。またポジ形レジスト膜12はMP−1400−27で
厚さが1.0−である。
First, as shown in FIG. 2(a), a pattern of a molybdenum gate electrode 9, a gate SiO□ film 10, and a silicon film 11 for the active layer are sequentially formed on a quartz substrate 8, and then boron is applied to the silicon film 11. 5X at 100KeV
After implanting 10"■-2, apply a positive resist @12. Here, the molybdenum gate electrode 9 and the gate 5in2
Membrane 10 has a thickness of 4000 mm by CVD method,
Formed to 400 people. Further, the silicon film 11 has a thickness of 40 mm.
00 people, and is formed by converting a polycrystalline silicon film formed by a CVD method into a single crystal by laser annealing. The positive resist film 12 is made of MP-1400-27 and has a thickness of 1.0-.

次に第2図(b)に示すように、前記石英基板8の裏面
から露光・現像することによって下層のモリブデンゲー
ト電極9と同じポジ形レジスト膜12のパターンを形成
し、次いでこれをマスクにしてシリコン膜11中にリン
を60KeVで5 X 10” all−2注入するこ
とによりn+型のソース・ドレイン拡散層6を形成する
。ここで露光に用いた光源は350Wの高圧水銀ランプ
で波長は4360人である。従ってこの波長であれば基
板表面のポジ形レジスト膜12を露光するのに充分な光
が裏面から石英基板8とグー1−3iO2膜10とシリ
コン膜11を透過するが、モリブデンゲート電極9は透
過しない。尚本工程によりシリコン膜11においてソー
ス・ドレイン拡散層6と分離してp型のチャネル部5が
形成される。
Next, as shown in FIG. 2(b), by exposing and developing the quartz substrate 8 from the back side, a pattern of the positive resist film 12 identical to that of the underlying molybdenum gate electrode 9 is formed, and this is then used as a mask. The n+ type source/drain diffusion layer 6 is formed by injecting 5 x 10'' all-2 of phosphorus into the silicon film 11 at 60 KeV.The light source used for exposure here was a 350 W high pressure mercury lamp with a wavelength of Therefore, at this wavelength, sufficient light to expose the positive resist film 12 on the front surface of the substrate passes through the quartz substrate 8, the Goo 1-3iO2 film 10, and the silicon film 11 from the back surface, but the molybdenum The gate electrode 9 does not pass through.In this step, a p-type channel portion 5 is formed in the silicon film 11, separated from the source/drain diffusion layer 6.

次に第2図(c)に示すように、前記ポジ形レジスト膜
12のパターンを剥離した後、ソース・ドレイン拡散層
6上に層間5in2膜13を形成しネガ形レジスト膜1
4を塗布する。ここで層間SiO□膜13はCVD法を
用いて厚さ5000人に形成する。またネガ形レジスト
膜14はOMR−85で厚さが1.0pである。
Next, as shown in FIG. 2(c), after peeling off the pattern of the positive resist film 12, an interlayer 5in2 film 13 is formed on the source/drain diffusion layer 6, and the negative resist film 1
Apply 4. Here, the interlayer SiO□ film 13 is formed to a thickness of 5000 mm using the CVD method. Further, the negative resist film 14 is OMR-85 and has a thickness of 1.0p.

次に第2図(d)に示すように、前記石英基板8の裏面
から露光・現像することによって下層のモリブデンゲー
ト電極9に対して反転したネガ形レジスト膜14のパタ
ーンを形成し、次いでこのパターンをマスクにして下層
の層間Sin、膜13をその下層のチャネル部5が露出
するまでエツチングする。
Next, as shown in FIG. 2(d), by exposing and developing the quartz substrate 8 from the back side, a pattern of the negative resist film 14 is formed which is inverted with respect to the molybdenum gate electrode 9 in the lower layer. Using the pattern as a mask, the underlying interlayer Sin film 13 is etched until the underlying channel portion 5 is exposed.

ここで露光に用いた光源は350Wの高圧水銀ランプで
、その波長は4360人である。この波長であれば削f
述と同様に基板表面のネガ形レジスト膜14を露光する
のに充分な光が裏面から石英基板8とゲートSiO□膜
10とシリコン膜11を透過するがモリブデンゲート電
極9は透過しない。
The light source used for exposure here was a 350 W high pressure mercury lamp, and its wavelength was 4360 mm. At this wavelength, f is reduced.
Similarly to the above, sufficient light to expose the negative resist film 14 on the front surface of the substrate passes through the quartz substrate 8, the gate SiO□ film 10, and the silicon film 11 from the back surface, but does not pass through the molybdenum gate electrode 9.

次に第2図(e)に示すように、前記ネガ形しジスト膜
14を剥離した後、多結晶シリコン膜15を形成しボロ
ンを60KeVで5xto15(1)−2注入し、次い
で前記ポジ形レジストと前記光源を用いて通常の基板表
面からの露光・現像工程によりポジ形レジスト膜パター
ンを形成し、次いでこれをマスクにして多結晶シリコン
膜15をエツチングしてチャネル部5Lにチャネル部5
とオーミック接続した多結晶シリコン膜15のパターン
を形成する。ここで多結晶シリコン膜15はCVD法を
用いて厚さ5000人に形成する。
Next, as shown in FIG. 2(e), after peeling off the negative resist film 14, a polycrystalline silicon film 15 is formed, and 5xto15(1)-2 boron is implanted at 60 KeV. A positive resist film pattern is formed by a normal exposure and development process from the surface of the substrate using a resist and the light source, and then, using this as a mask, the polycrystalline silicon film 15 is etched to form the channel part 5L.
A pattern of a polycrystalline silicon film 15 which is ohmically connected to the polycrystalline silicon film 15 is formed. Here, the polycrystalline silicon film 15 is formed to a thickness of 5000 mm using the CVD method.

最後に第2図(0に示すように、層間5in2膜13を
形成した後、上述と同じ要領で通常の露光・現像工程に
よりポジ形レジスト膜パターンを形成し、次いでこれを
マスクにして層間SiO□膜13をエツチングしてモリ
ブデンゲート電極9とソース・ドレイン拡散層6と多結
晶シリコン膜15に対するコンタク1へ穴を形成し、次
いでアルミ配線層16を形成した後、上述と同じ要領で
通常の露光・現像工程によりポジ形レジスト膜パターン
を形成し、次いでこれをマスクにしてアルミ配線層16
をエツチングしてモリブデンゲート電極9とソース・ド
レイン拡散層6と多結晶シリコン膜15に対するアルミ
配線層16パターンを形成する。ここで層間5in2膜
13は厚さが5000人でありCVD法により形成する
Finally, as shown in FIG. 2 (0), after forming the interlayer 5in2 film 13, a positive resist film pattern is formed by the normal exposure and development process in the same manner as described above, and then using this as a mask, the interlayer SiO2 film 13 is formed. □The film 13 is etched to form holes in the contacts 1 for the molybdenum gate electrode 9, the source/drain diffusion layer 6, and the polycrystalline silicon film 15, and then the aluminum wiring layer 16 is formed, and then the usual etching process is performed in the same manner as described above. A positive resist film pattern is formed through an exposure and development process, and then the aluminum wiring layer 16 is formed using this as a mask.
A pattern of the aluminum wiring layer 16 for the molybdenum gate electrode 9, the source/drain diffusion layer 6, and the polycrystalline silicon film 15 is formed by etching. Here, the interlayer 5in2 film 13 has a thickness of 5000 mm and is formed by the CVD method.

またアルミ配線層16は蒸着法により厚さ1μmに形成
する。
Further, the aluminum wiring layer 16 is formed to a thickness of 1 μm by a vapor deposition method.

以上のように1本発明によれば本発明のチャネル部の下
部にゲート電極を有するnチャネルのM0S型半導体装
置において、下部のゲート電極端と・ソース・ドレイン
拡散層端との位置を同じ位置にあわせて製造でき、また
チャネル部と配線層との間にオーミック接続を得るため
に形成した拡散層とソース・ドレイン拡散層との接触を
最小限におさえるように製造できる。
As described above, according to one aspect of the present invention, in an n-channel MOS type semiconductor device having a gate electrode at the lower part of the channel portion of the present invention, the lower gate electrode end and the source/drain diffusion layer end are located at the same position. It can also be manufactured in such a way as to minimize the contact between the source/drain diffusion layer and the diffusion layer formed to obtain an ohmic connection between the channel portion and the wiring layer.

また本発明によれば、前記実施例に1工程を加えるのみ
で第1図(a)に示すようなソース・ドレイン拡散層と
チャネル部が完全に平坦な構造も製造することができる
。すなわち第2図(a)において石芙基板8上にモリブ
デンゲート電極9のパターンを形成した後厚さ1−の5
in2膜をCVD法により堆積し、これにレジスト厚さ
1.51s を塗布することにより平坦化し、続いてモ
リブデンゲート電極が露出するまでレジストとSjO□
膵のエツチング速度が同じである条件の下でエツチング
する。
Further, according to the present invention, a structure in which the source/drain diffusion layer and the channel portion are completely flat as shown in FIG. 1(a) can be manufactured by adding one step to the above embodiment. That is, in FIG. 2(a), after forming the pattern of the molybdenum gate electrode 9 on the stone board 8, the thickness of the molybdenum gate electrode 9 is 1-5.
An in2 film was deposited by the CVD method, and it was planarized by applying a resist with a thickness of 1.51 s, and then a resist and SjO□ were applied until the molybdenum gate electrode was exposed.
Etching is performed under conditions where the etching rate of the pancreas is the same.

次いで第2図(a) 、 (b) 、 (c) 、 (
d) 、 (e) 、 (f)と同様な工程を行うとソ
ース・ドレイン拡散層とチャネル部が完全に平坦な構造
を製造することができる。
Next, Figure 2 (a), (b), (c), (
By performing steps similar to d), (e), and (f), a structure in which the source/drain diffusion layer and the channel portion are completely flat can be manufactured.

尚、本実施例では基板に石英錫板を用いたが他の絶縁体
基板でもよい。またゲート電顕にCVD法により形成し
たモリブデンゲート電極を用いたが、CVD法または蒸
着法により形成した他の高融点金属材料または半導体材
料いずれでもよい。またゲート絶縁膜にCVD法により
形成したSiO□膜を用いたがCVD法により形成した
Si3N、膜等の他の絶縁膜でもよい。また半導体膜に
CVD法により形成した多結晶シリコン膜をレーザアニ
ールしたシリコン膜を用いたが他の方法でアニールした
シリコン膜または多結晶シリコン膜またはGaAs等の
他の半導体膜いずれでもよい。また層間絶縁膜にCVD
法により形成した5in2膜を用いたがCVD法により
形成した5i1N4膜等の他の絶縁膜でもよい。またチ
ャネル部と配線層の間のオーミック接続をとるための材
料に多結晶シリコン膜を用いたがオーミック接続がとれ
る材料であれば他の半導体膜でもよい。また配線層にア
ルミ配線層を用いたが他の金属または高融点金属いずれ
でもよい。またポジ形レジストとネガ形レジストを、ま
た露光に用いた光源も他のポジ形レジストとネガ形レジ
ストまた他の波長の光源を用いてもよい。また本実施例
では。チャネルのMO3型半導体装置を例にとり説明し
たが、pチャネルのMO3型半導体装置や一般的な−I
S型半導体装置にも実施できることは明らかである。
In this embodiment, a quartz tin plate is used as the substrate, but other insulating substrates may be used. Further, although a molybdenum gate electrode formed by CVD method was used in the gate electron microscope, any other high melting point metal material or semiconductor material formed by CVD method or vapor deposition method may be used. Furthermore, although the SiO□ film formed by the CVD method is used as the gate insulating film, other insulating films such as Si3N film formed by the CVD method may be used. Furthermore, although a silicon film obtained by laser annealing a polycrystalline silicon film formed by a CVD method is used as the semiconductor film, it is also possible to use a silicon film or a polycrystalline silicon film annealed by another method, or another semiconductor film such as GaAs. Also, CVD is applied to the interlayer insulation film.
Although a 5in2 film formed by the CVD method is used, other insulating films such as a 5i1N4 film formed by the CVD method may be used. Further, although a polycrystalline silicon film is used as the material for establishing an ohmic connection between the channel portion and the wiring layer, any other semiconductor film may be used as long as it is a material that can establish an ohmic connection. Further, although an aluminum wiring layer is used as the wiring layer, any other metal or high melting point metal may be used. Further, a positive resist and a negative resist may be used, and the light source used for exposure may be another positive resist, a negative resist, or a light source of another wavelength may be used. Also in this example. Although the explanation has been given using a channel MO3 type semiconductor device as an example, it is also possible to use a p channel MO3 type semiconductor device or a general -I type semiconductor device.
It is clear that the present invention can also be implemented in S-type semiconductor devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明のMIS型半導体装置によればゲー
ト電極とソース・ドレイン拡散層とチャネル部にそれぞ
れ独立に外部電極をとることができ、素子分離が完全で
ソース・ドレイン拡散層下に寄生容−せのないSOI構
造のMIS型半導体装置を形成することができる効果を
有する。また以上のような本発明の製造方法によれば上
記の本発明のMIS型半導体装置を漏れ電流の発生等の
電気的特性の劣化を生じることなく再現性よく実現でき
る効果を有する。
As described above, according to the MIS type semiconductor device of the present invention, external electrodes can be provided independently in the gate electrode, the source/drain diffusion layer, and the channel region, and element isolation is complete and parasitic This has the effect of making it possible to form a MIS type semiconductor device with an SOI structure without any capacitance. Further, the manufacturing method of the present invention as described above has the effect that the MIS type semiconductor device of the present invention described above can be realized with good reproducibility without causing deterioration of electrical characteristics such as generation of leakage current.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)は本発明によるSOI構造のMIS型半導
体装置を説明するための模式的断面図、(b)は(a)
の8−11線断面図、第2図(a) 、 (b) 、 
(c) 、 (d) 、 (e) 、 (f)は前記本
発明のMIS型半導体装置を実現する本発明の製造方法
の一実施例を説明するための主要工程を示した模式的断
面図、第3図(a) 、 (b)は前記本発明のMIS
型半導体装置を従来法によって製造する場合の問題点を
説明するための模式的断面図、第4図は従来の改良され
たSOI構造のMIS型半導体装置によるCMIS構成
の半導体装置を説明するための模式的断面図、第5図は
従来の改良されたSOT構造のMIS型半導体装置を説
明するための模式的断面図である。
FIG. 1(a) is a schematic cross-sectional view for explaining a MIS type semiconductor device with an SOI structure according to the present invention, and FIG.
8-11 line sectional view of Figure 2 (a), (b),
(c), (d), (e), and (f) are schematic cross-sectional views showing main steps for explaining an embodiment of the manufacturing method of the present invention for realizing the MIS type semiconductor device of the present invention. , FIGS. 3(a) and 3(b) show the MIS of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the problems when manufacturing a type semiconductor device by a conventional method, and FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional MIS type semiconductor device having an improved SOT structure.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁体基板上に形成されたMIS型半導体装置に
おいて、ゲート絶縁膜を介してゲート電極をチャネル部
の下部に有し、次いでゲート電極とソース・ドレイン拡
散層とチャネル部とをそれぞれ独立に配線層に接続した
ことを特徴とするMIS型半導体装置。
(1) In a MIS type semiconductor device formed on an insulating substrate, a gate electrode is provided below a channel part via a gate insulating film, and then the gate electrode, source/drain diffusion layer, and channel part are separated from each other. An MIS type semiconductor device characterized in that the MIS type semiconductor device is connected to a wiring layer.
(2)チャネル部の下部にゲート電極を有するMIS型
半導体装置の製造方法において、絶縁体基板上にゲート
電極のパターンとゲート絶縁膜と、第1導電型の不純物
を含む半導体膜のパターンとを順次形成してその上にポ
ジ形レジストを塗布する工程と、前記絶縁体基板の裏面
から少なくとも前記絶縁体基板と前記ゲート絶縁膜と前
記半導体膜を透過し、前記ゲート電極を透過しない波長
の光で露光・現像することによって前記ポジ形レジスト
にパターンを形成し、前記ポジ形レジストのパターンを
マスクにして第2導電型の不純物を前記半導体膜にイオ
ン注入することによってソース・ドレイン拡散層を形成
する工程と、前記ポジ形レジストを剥離した後絶縁膜を
形成し、次いでネガ形レジストを塗布する工程と、前記
絶縁体基板の裏面から少なくとも前記絶縁体基板と前記
ゲート絶縁膜と前記半導体膜と前記絶縁膜を透過し、前
記ゲート電極を透過しない光で露光し現像することによ
って前記ネガ形レジストにパターンを形成し、次いで前
記ネガ形レジストのパターンをマスクにして前記絶縁膜
を前記半導体膜の前記チャネル部が露出するまでエッチ
ングする工程と、前記ネガ形レジストを剥離した後前記
チャネル部に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を含
む半導体膜パターンを露出したチャネル部上に形成する
工程と、絶縁膜を形成した後前記ゲート電極と前記ソー
ス・ドレイン拡散層と前記チャネル部に接する前記半導
体膜にそれぞれ独立に接続した配線層を形成する工程と
を行うことを特徴とするMIS型半導体装置の製造方法
(2) In a method for manufacturing an MIS type semiconductor device having a gate electrode at the bottom of a channel part, a pattern of a gate electrode, a gate insulating film, and a pattern of a semiconductor film containing impurities of a first conductivity type are formed on an insulating substrate. sequentially forming and applying a positive resist thereon, and light having a wavelength that passes through at least the insulator substrate, the gate insulating film, and the semiconductor film from the back side of the insulator substrate, but does not pass through the gate electrode. A pattern is formed in the positive resist by exposure and development, and a source/drain diffusion layer is formed by ion-implanting impurities of a second conductivity type into the semiconductor film using the pattern of the positive resist as a mask. forming an insulating film after peeling off the positive resist, and then applying a negative resist; and removing at least the insulating substrate, the gate insulating film, and the semiconductor film from the back side of the insulating substrate. A pattern is formed in the negative resist by exposing and developing light that passes through the insulating film but does not transmit the gate electrode, and then using the pattern of the negative resist as a mask, the insulating film is exposed to light that does not pass through the gate electrode. a step of etching until the channel portion is exposed; a step of peeling off the negative resist and forming a semiconductor film pattern containing an impurity of the same conductivity type as an impurity contained in the channel portion on the exposed channel portion; After forming an insulating film, a step of forming wiring layers each independently connected to the gate electrode, the source/drain diffusion layer, and the semiconductor film in contact with the channel portion is performed. Production method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995429B2 (en) 2001-08-01 2006-02-07 Seiko Epson Corporation Semiconductor device with inverted thin film transistor structure that includes a body contact

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