JPS62298162A - Soi misトランジスタ - Google Patents
Soi misトランジスタInfo
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- JPS62298162A JPS62298162A JP14026986A JP14026986A JPS62298162A JP S62298162 A JPS62298162 A JP S62298162A JP 14026986 A JP14026986 A JP 14026986A JP 14026986 A JP14026986 A JP 14026986A JP S62298162 A JPS62298162 A JP S62298162A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
- H01L29/78609—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device for preventing leakage current
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
この発明は、側壁の寄生M I S トランジスタによ
るリーク電流が少ないSol MIS(SiOn
In5ulator Metal In5ulate
r Sem1conductor)トランジスタに関す
るものである。
るリーク電流が少ないSol MIS(SiOn
In5ulator Metal In5ulate
r Sem1conductor)トランジスタに関す
るものである。
Sol MIS)ランジスタは寄生容量が少なく素子
分離も容易にできるので、高性能LSI用素子として注
目されている。SOI膜のうち活性領域以外を全てエッ
チオフしてしまい、残った半導体島にMISトランジス
タを崩成する方法は、製造プロセスが容易でかつ完全な
素子分離が可能であり、最も優れた構造を実現し得る。
分離も容易にできるので、高性能LSI用素子として注
目されている。SOI膜のうち活性領域以外を全てエッ
チオフしてしまい、残った半導体島にMISトランジス
タを崩成する方法は、製造プロセスが容易でかつ完全な
素子分離が可能であり、最も優れた構造を実現し得る。
しかしながら、このようにして形成されたSOI M
ISI−ランジスタは、その構造上、半導体島側壁に寄
生MIS)ランジスタが形成されやすく、リーク電流が
大きいという欠点がある。その原因は2つ考えられる。
ISI−ランジスタは、その構造上、半導体島側壁に寄
生MIS)ランジスタが形成されやすく、リーク電流が
大きいという欠点がある。その原因は2つ考えられる。
原因の1つは構造上半導体島の表面からも側面からも空
乏層が拡がり、側面の特に上部における閾電圧が低下す
ることによる。原因の他の1つは側面の絶縁膜と半導体
の界面には多くの準位が発生しやすく、これが正に帯電
しやすい性質を持っているために特にnチャネルSOI
MIS)ランジスタにおいて側面の閾電圧が低下す
ることによるものである曇このため従来から側面の閾電
圧を上げることを目的として、側面の基板不純物濃度を
高める工夫が成されて来た。
乏層が拡がり、側面の特に上部における閾電圧が低下す
ることによる。原因の他の1つは側面の絶縁膜と半導体
の界面には多くの準位が発生しやすく、これが正に帯電
しやすい性質を持っているために特にnチャネルSOI
MIS)ランジスタにおいて側面の閾電圧が低下す
ることによるものである曇このため従来から側面の閾電
圧を上げることを目的として、側面の基板不純物濃度を
高める工夫が成されて来た。
第2図は従来のSol MIS)ランジスタのチャネ
ルに垂直な面で切った断面構造図である。
ルに垂直な面で切った断面構造図である。
図中、1は絶縁基板、2はシリコンの半導体基板、3は
ゲート絶縁膜、7はチャネルストッパである。
ゲート絶縁膜、7はチャネルストッパである。
このような構造のSOI MISトランジスタは、絶縁
基板1上に半導体島をKOHやヒドラジンなどの異方性
エツチング法で形成すると、サイドはテーパーかつ(。
基板1上に半導体島をKOHやヒドラジンなどの異方性
エツチング法で形成すると、サイドはテーパーかつ(。
従って、このエツチングにマスクとして使用した材料(
例えば3i02)をそのまま残し、上から半導体基板の
半導体中の不純物と同タイプのイオン注入を行い適当な
アニールを実施すれば第2図に示すようなチャネルスト
ツバ領域7 (高不純物濃度領域)を形成することがで
き、側面の閾電圧を上げることができる。この結果リー
クは抑制される。
例えば3i02)をそのまま残し、上から半導体基板の
半導体中の不純物と同タイプのイオン注入を行い適当な
アニールを実施すれば第2図に示すようなチャネルスト
ツバ領域7 (高不純物濃度領域)を形成することがで
き、側面の閾電圧を上げることができる。この結果リー
クは抑制される。
しかしながら、前述のチャネルストッパはイオン注入と
アニール工程によって形成されるために、比較的深く内
側に入り込み、有効な表面のチャネル巾が減少してしま
う。また、半導体島の形成には液体を用いた異方性エツ
チングが必要で、微細なM I S )ランジスタの形
成には向かない。
アニール工程によって形成されるために、比較的深く内
側に入り込み、有効な表面のチャネル巾が減少してしま
う。また、半導体島の形成には液体を用いた異方性エツ
チングが必要で、微細なM I S )ランジスタの形
成には向かない。
微細な半導体島を形成するためにドライエツチング技術
を用いた場合には、第3図のように半導体島の0[13
璧は垂直に立つため、イオン注入による不純物の導入は
不可能であり、側壁によるリークを抑制することはでき
ない。なお、第3図の参照番号は、第2図と同一の要素
に同一の番号を付して示している。
を用いた場合には、第3図のように半導体島の0[13
璧は垂直に立つため、イオン注入による不純物の導入は
不可能であり、側壁によるリークを抑制することはでき
ない。なお、第3図の参照番号は、第2図と同一の要素
に同一の番号を付して示している。
従って、本発明の目的は、微細なMISI−ランジスタ
においても側壁によるリーク電流が少な(、かつ半導体
島の表面全てが実効チャネル中として機能するようなS
OI Mis)ランジスタを提供することにある。
においても側壁によるリーク電流が少な(、かつ半導体
島の表面全てが実効チャネル中として機能するようなS
OI Mis)ランジスタを提供することにある。
第1の本発明のSOI MIS)ランジスタは、絶縁
基板上に島状半導体膜の側壁のうち、少なくともチャネ
ルが形成される領域に、薄い絶縁膜を介して導電性の膜
が設けられ、この膜に側壁のチャネルが消滅するような
電位が加えられることを特徴としている。
基板上に島状半導体膜の側壁のうち、少なくともチャネ
ルが形成される領域に、薄い絶縁膜を介して導電性の膜
が設けられ、この膜に側壁のチャネルが消滅するような
電位が加えられることを特徴としている。
第2の本発明のSol Mis)ランジスタは、絶縁
基板上の島状半導体膜の側壁のうち、少なくともチャネ
ルが形成される領域とソースとなる領域に、薄い絶縁膜
を介してチャネルとなるべき島状半導体膜と同じタイプ
の導電性の半導体が連続して設けられ、この半導体とソ
ースが金属配線により接続され、同電位に保たれること
を特徴としている。
基板上の島状半導体膜の側壁のうち、少なくともチャネ
ルが形成される領域とソースとなる領域に、薄い絶縁膜
を介してチャネルとなるべき島状半導体膜と同じタイプ
の導電性の半導体が連続して設けられ、この半導体とソ
ースが金属配線により接続され、同電位に保たれること
を特徴としている。
以下の説明では説明の便宜上nチャネルSOIMO3)
ランジスタを例にとるが、これ以外のSOI Mis
)ランジスタ例えばpチャネルSOf MOS)ラン
ジスタでも加える電圧の極性や不純物のタイプが逆であ
るだけで本質的には同じである。
ランジスタを例にとるが、これ以外のSOI Mis
)ランジスタ例えばpチャネルSOf MOS)ラン
ジスタでも加える電圧の極性や不純物のタイプが逆であ
るだけで本質的には同じである。
第1図に本発明のSOI MOS)ランジスタの基本
構成の断面図を示す。図中、1は絶縁基板、2は半導体
基板、3はゲート絶縁膜、4はゲート、5は絶縁膜、6
は側壁ゲートである。
構成の断面図を示す。図中、1は絶縁基板、2は半導体
基板、3はゲート絶縁膜、4はゲート、5は絶縁膜、6
は側壁ゲートである。
第1図に示すように、本発明の構造では半導体島の側面
に薄い側壁ゲート膜を介して側壁ゲート6が存在する。
に薄い側壁ゲート膜を介して側壁ゲート6が存在する。
このとき側壁ゲート6の電位を側面のチャネルが消滅す
る方向すなわち負にバイアスしておけば、ごく薄い(約
100人)蓄積層が形成され、側壁によるチャネル性の
リークは減少させることができる。
る方向すなわち負にバイアスしておけば、ごく薄い(約
100人)蓄積層が形成され、側壁によるチャネル性の
リークは減少させることができる。
この構造では側面にテーパーが付いている必要はな(、
微細加工に適したドライエツチング技術が使える。また
、側面に形成される蓄積層はたかだか100人程度の厚
みなので、実効的なトランジスタ巾の減少は無視できる
。これが第1の発明の原理である。
微細加工に適したドライエツチング技術が使える。また
、側面に形成される蓄積層はたかだか100人程度の厚
みなので、実効的なトランジスタ巾の減少は無視できる
。これが第1の発明の原理である。
ここで、側壁ゲート6をp型のポリシリコンで形成し、
ソースの側壁にも廻して、ソースへの金属配線コンタク
トを取る時にこのポリシリコンにも同時に同じコンタク
ト穴でコンタクトを取ることを考える。この場合は、半
導体島の側壁はよほど界面準位あるいは界面固定電荷の
密度が高くない限り、p型の側壁ゲート6の存在のため
にほぼフラットバンド状態となる。このためリークは充
分抑制できる。また、ソースコンタクトと側壁ゲートへ
のコンタクトが共用できるので面積的なハンディキャン
プはなくなる。これが第2の発明の原理である。
ソースの側壁にも廻して、ソースへの金属配線コンタク
トを取る時にこのポリシリコンにも同時に同じコンタク
ト穴でコンタクトを取ることを考える。この場合は、半
導体島の側壁はよほど界面準位あるいは界面固定電荷の
密度が高くない限り、p型の側壁ゲート6の存在のため
にほぼフラットバンド状態となる。このためリークは充
分抑制できる。また、ソースコンタクトと側壁ゲートへ
のコンタクトが共用できるので面積的なハンディキャン
プはなくなる。これが第2の発明の原理である。
(実施例〕
次に本発明の実施例について説明する。
第4図は、第1及び第2の発明の実施例に共通の側壁ゲ
ートを形成する製造工程を示す図である。
ートを形成する製造工程を示す図である。
第4図(a)は、絶縁基板11上のシリコン膜よりなる
半導体基板12をドライエツチングで島状にし、約20
0人の熱酸化膜(絶縁膜)13を成長させたあと、約2
000人のポリシリコン膜14をCVD法で成長させた
所である。第4図(b)は、スパッタエツチングを用い
てシリコンの基板12の側壁にのみポリシリコン膜14
を残した所である。
半導体基板12をドライエツチングで島状にし、約20
0人の熱酸化膜(絶縁膜)13を成長させたあと、約2
000人のポリシリコン膜14をCVD法で成長させた
所である。第4図(b)は、スパッタエツチングを用い
てシリコンの基板12の側壁にのみポリシリコン膜14
を残した所である。
第1の発明の実施例であるSOI MOS)ランジス
タでは、ポリシリコン膜14を形成する際にn型の不純
物を導入しておく。さらにポリシリコン膜14をスパッ
タエッチする際に、第5図(a)の平面図に示すように
ポリシリコンlj!14への電極引出し部15を形成す
るために、この引出し部15に対応する部分のみレジス
トマスクをかけておく必要がある。第5図(a)の工程
のあとは、半導体島表面にある酸化膜13を除去したあ
と、第1図に示すようにゲート酸化膜3を約200人成
長させる。
タでは、ポリシリコン膜14を形成する際にn型の不純
物を導入しておく。さらにポリシリコン膜14をスパッ
タエッチする際に、第5図(a)の平面図に示すように
ポリシリコンlj!14への電極引出し部15を形成す
るために、この引出し部15に対応する部分のみレジス
トマスクをかけておく必要がある。第5図(a)の工程
のあとは、半導体島表面にある酸化膜13を除去したあ
と、第1図に示すようにゲート酸化膜3を約200人成
長させる。
この際、ポリシリコン膜14の表面にも同程度の酸化膜
(絶縁膜)5が成長する。その後は通常の方法で第5図
(b)の平面図に示すようにポリシリコンゲート16(
第1図のゲート4に相当)、コンタクトホール17を形
成し、金属配線18を形成する。
(絶縁膜)5が成長する。その後は通常の方法で第5図
(b)の平面図に示すようにポリシリコンゲート16(
第1図のゲート4に相当)、コンタクトホール17を形
成し、金属配線18を形成する。
この第1の発明の実施例であるSol MOSによれ
ば、側壁ポリシリコン膜の電位を側壁に蓄積層が形成さ
れる値、例えば−2■に設定するだけで、側壁による寄
生リーク電流を抑制することができる。この蓄積層はた
かだか100人の厚みなので、有効なトランジスタ巾が
減少することはない。
ば、側壁ポリシリコン膜の電位を側壁に蓄積層が形成さ
れる値、例えば−2■に設定するだけで、側壁による寄
生リーク電流を抑制することができる。この蓄積層はた
かだか100人の厚みなので、有効なトランジスタ巾が
減少することはない。
第2の発明の実施例であるSOI MOS)ランジス
タでは、第4図(a)のポリシリコンI414を成長さ
せる際にp型の不純物を後のソースドレイン形成のため
のn型不純物注入に負けない程度高濃度に導入して基り
。さらに、ポリシリコン膜14をスパッタエッチする際
には、第1の発明の実施例のようなポリシリコン膜14
への電極引出し部は形成しないので、マスクは用いない
、スパッタエッチ後の上から見た形状は第6図(a)の
ようになる。
タでは、第4図(a)のポリシリコンI414を成長さ
せる際にp型の不純物を後のソースドレイン形成のため
のn型不純物注入に負けない程度高濃度に導入して基り
。さらに、ポリシリコン膜14をスパッタエッチする際
には、第1の発明の実施例のようなポリシリコン膜14
への電極引出し部は形成しないので、マスクは用いない
、スパッタエッチ後の上から見た形状は第6図(a)の
ようになる。
その後は通常の方法で、ポリシリコンゲート16、コン
タクトホール17.17”を形成する。コンタクトホー
ルを形成する際、ソースとなるべき領域へのコンタクト
ホールと側壁のポリシリコン膜14へのコンタクトホー
ルは、第6図(b)のように共通化したコンタクトホー
ル17′とする。最後に、金属配線18を形成する。
タクトホール17.17”を形成する。コンタクトホー
ルを形成する際、ソースとなるべき領域へのコンタクト
ホールと側壁のポリシリコン膜14へのコンタクトホー
ルは、第6図(b)のように共通化したコンタクトホー
ル17′とする。最後に、金属配線18を形成する。
この第2の発明の実施例であるSol MOSトラン
ジスタによれば、側壁ポリシリコン膜がp型でかつ常に
ソースと同電位なので、半導体島の側面はつねにほぼフ
ラットバンドの状態にあり、寄生リーク電流を抑制する
ことができる。また、ソースコンタクトと側壁ポリシリ
コン膜へのコンタクトは共通のコンタクトホールで実現
できるので、面積的にも優位にある。
ジスタによれば、側壁ポリシリコン膜がp型でかつ常に
ソースと同電位なので、半導体島の側面はつねにほぼフ
ラットバンドの状態にあり、寄生リーク電流を抑制する
ことができる。また、ソースコンタクトと側壁ポリシリ
コン膜へのコンタクトは共通のコンタクトホールで実現
できるので、面積的にも優位にある。
以上説明したように、本発明によれば、微細なMisト
ランジスタにおいても側壁によるリーク電流が少なく、
かつ半導体島の表面全てが実効チャネル巾として機能す
るようなSol Mis)ランジスタを得ることがで
きる。
ランジスタにおいても側壁によるリーク電流が少なく、
かつ半導体島の表面全てが実効チャネル巾として機能す
るようなSol Mis)ランジスタを得ることがで
きる。
第1図は本発明のSOI MISトランジスタの基本構
造を示す断面図、 第2図及び第3図は従来構造のSOI Misトラン
ジスタの断面図、 第4図は第1及び第2の本発明の実施例の共通部分の製
造工程を示す断面図、 第5図は第1の発明の実施例を示す図、第6図は第2の
発明の実施例を示す図である。 1.11・・・・・絶縁基板 2.12・・・・・半導体基板 3・・・・・・・ゲート絶縁膜 4・・・・・・・ゲート 5.13・・・・・絶縁膜 6・・・・・・・側壁ゲート 7・・・・・・・チャネルストッパ 14・・・・・・・ポリシリコン膜 15・・・・・・・ポリシリコン膜の電極取り出し部 16・・・・・・・ポリシリコンゲート17.17’
・・・・コンタクトホール18・・・・・・・金属配線
造を示す断面図、 第2図及び第3図は従来構造のSOI Misトラン
ジスタの断面図、 第4図は第1及び第2の本発明の実施例の共通部分の製
造工程を示す断面図、 第5図は第1の発明の実施例を示す図、第6図は第2の
発明の実施例を示す図である。 1.11・・・・・絶縁基板 2.12・・・・・半導体基板 3・・・・・・・ゲート絶縁膜 4・・・・・・・ゲート 5.13・・・・・絶縁膜 6・・・・・・・側壁ゲート 7・・・・・・・チャネルストッパ 14・・・・・・・ポリシリコン膜 15・・・・・・・ポリシリコン膜の電極取り出し部 16・・・・・・・ポリシリコンゲート17.17’
・・・・コンタクトホール18・・・・・・・金属配線
Claims (2)
- (1)絶縁基板上に島状半導体膜の側壁のうち、少なく
ともチャネルが形成される領域に、薄い絶縁膜を介して
導電性の膜が設けられ、この膜に側壁のチャネルが消滅
するような電位が加えられることを特徴とするSOIM
ISトランジスタ。 - (2)絶縁基板上の島状半導体膜の側壁のうち、少なく
ともチャネルが形成される領域とソースとなる領域に、
薄い絶縁膜を介してチャネルとなるべき島状半導体膜と
同じタイプの導電型の半導体が連続して設けられ、この
半導体とソースが金属配線により接続され、同電位に保
たれることを特徴とするSOIMISトランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14026986A JPS62298162A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | Soi misトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14026986A JPS62298162A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | Soi misトランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62298162A true JPS62298162A (ja) | 1987-12-25 |
Family
ID=15264843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14026986A Pending JPS62298162A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | Soi misトランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62298162A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5060035A (en) * | 1989-07-13 | 1991-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Silicon-on-insulator metal oxide semiconductor device having conductive sidewall structure |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59181670A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | Toshiba Corp | Mos型半導体装置 |
-
1986
- 1986-06-18 JP JP14026986A patent/JPS62298162A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59181670A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | Toshiba Corp | Mos型半導体装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5060035A (en) * | 1989-07-13 | 1991-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Silicon-on-insulator metal oxide semiconductor device having conductive sidewall structure |
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