JPS6235569A - Mis型トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

Mis型トランジスタ及びその製造方法

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JPS6235569A
JPS6235569A JP17405685A JP17405685A JPS6235569A JP S6235569 A JPS6235569 A JP S6235569A JP 17405685 A JP17405685 A JP 17405685A JP 17405685 A JP17405685 A JP 17405685A JP S6235569 A JPS6235569 A JP S6235569A
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JP
Japan
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film
silicon layer
substrate
insulator
metal film
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JP17405685A
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English (en)
Inventor
Makoto Yoshimi
信 吉見
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types 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

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Thin Film 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】 〔発明の技術分野] 本発明は、5OI(絶縁体上のシリコン)を用いたMI
S型トランジスタ及びその製造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、絶縁体上のシリコン層に各種の素子を形成したS
OI素子が研究開発されているが、この種の素子、特に
MIS型トランジスタを形成したSOI素子では、基板
浮遊効果の問題がある。即ち、素子寸法が微細になると
、ドレイン近傍のインパクトイオン化が顕著になり、発
生じた正孔(Nチャネルの場合)或いは電子(Pチャネ
ルの場合)がSol基板に流れ込み、Sol基板の電位
が、閾値の絶対値を下げる方向に変動する。このため、
ドレイン電流を異常に増大させ、素子特性が不安定とな
り、素子設計を著しく困難にすると云うものである。
この問題に対する従来の対策としては、第5図(a)(
b)に示す如<Sol基板と同電位の基板電極を設ける
方法がある。ここで、第5図(a)は平面図、第5図(
b)は同図(a)の矢視A−A断面図であり、図中51
はソース、52はドレイン、53はゲート電極、54は
SOI基板(S i 02膜上の単結晶3i層)、55
は基板電極を示している。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、基板浮遊効果は確かに防止できるが、
基板電極55までの導電層として、Solを素子形成領
域外まで延在させる必要がある。このため、有効な素子
面積が著しく減少し、微細なSOI素子の集積化には不
向きであった。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、有効な素子面積を減少させることなく
、Solの基板電極を形成することができ、素子特性の
安定化及び素子の微細化・高集積化をはかり得るMIS
型トランジスタ及びその製造方法を提供することにある
(発明の概要) 本発明の骨子は、Sol中にSolとオーミック接合を
有する導電性物質を埋込むことにあり、さらに導電性物
質として高融点金属を用いることにある。
即ち本発明は、絶縁体上に形成された第1導電型の単結
晶シリコン層と、このシリコン層の表面に形成された第
2導電型のソース・ドレインと、上記ソース・ドレイン
間のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成された
ゲート電極とを備えたMIS型トランジスタにおいて、
前記シリコン層の下部に該シリコン層とオーミック接合
を有する導電性金属膜を埋込み形成するようにしたもの
である。
また本発明は、上記構造のMIS型トランジスタの製造
方法において、絶縁体上に導電性金属膜を選択的に形成
したのち、上記絶縁体及び金属膜の上面に多結晶若しく
は非晶質のシリコン層を堆積し、次いで上記シリコン層
をビームアニールにより単結晶化し、次いで単結晶化し
たシリコン層にソース・ドレインを形成し、且つ該ソー
ス・ドレイン間のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介し
てグー1〜電極を形成するようにした方法である。
(発明の効果) 本発明によれば、基板電極として作用する導電性金属膜
を設けたことにより、SoI基板の浮遊効果を解決する
ことができる。さらに、導電性金属膜をSol基板をな
す単結晶シリコン層の下部に埋込み形成しているので、
シリコン層を素子形成領域外まで延在させる必要もなく
、有効素子面7、積を減少させることもない。このため
、素子特性の安定化及び素子の微細化・高集積化をはか
り得る。また、導電性金属膜はSolのシリコン層等〜
に比して低抵抗であるため、長い距離に亙って金属膜の
配線を形成しても問題ない。このため、導電性金属膜に
より槽数の素子に対し共通の基板電位を与えることも可
能である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わるMOSトランジスタ
の概略構造を示す断面図である。図中10は単結晶81
基板であり、この基板10上にS i 02 g!(絶
縁体)11が形成されている。
S i 02 膜11 上ニ(、tWS i 2 躾<
R71i性金filIu)12が選択的に形成され、ざ
らに5102g111及びWSi2膜12の上面には単
結晶3i層(Sol基板)13が形成されている。単結
晶81層13の表面部にはソース・ドレインi&114
゜15が離間して形成され、これらソース・ドレイン領
域14.15間のチャネル領域上には、ゲート酸化I!
l(グー1−絶縁膜)16を介してゲート電極17が形
成されている。
なお、上記ゲート電極17は、WSi2膜12の上方に
該模12と平行に配置されるものとなっている。さらに
、WSi2膜12は、所望する基板電位を与えるため、
所定の電位(例えば接地電位)に保持されるものとなっ
ている。
このような構造であれば、SOI基板である単結晶3i
層13がWSi2[1112とオーミック接)合を有す
るので、単結晶Si層13の電位をWSi2膜12の電
位により一義的に決めることができる。このため、イン
パクトイオン化により生じた正孔や電子等の影響で基板
電位が変動することはなく、基板浮遊効果により素子の
安定性が低下する等の不都合を未然に防止することがで
きる。また、WSi2膜12は単結晶3i層13の下部
に埋込まれたものとなっているので、WSiz膜12膜
形2により素子形成面積が減少することもない。従って
、素子の微細化・高集積化にも極めて有効である。
第2図(a)〜(d)は上記トランジスタの製造工程を
示す断面図である。
まず、第2図(a)に示す如く単結晶Si基板10の上
面を周知の熱酸化により約50’OO[人コ次いで、第
2図(b)に示す如く全面に多結晶S 1llll 3
’ をcVD法r5000 [人コ堆積した。続いて、
加速電圧10[KV]の電子ビームを用い、多結晶3i
膜13′を溶融固化し、第2図(C)に示す如く単結晶
Si層13を形成した。
このとき、前記W112’ はシリサイド反応を起こし
、WSi2膜12となった。
次いで、周知の素子分離を行い、第2図(d)に示す如
くゲート酸化1516.ゲート電極17を形成し、さら
にチャネルイオン注入を行った。ここで、上記チャネル
イオン注入における加速電圧は、前記WSi211!1
2の付近で不純物濃度のピークを持つように、200 
[KV]に設定した。
さらに、イオン種としてはB+を用い、ドーズ伍は1X
1014[α′21とした。
これ以降は、不純物の拡散等によりソース・ドレイン領
114.15を形成することによって、前記第1図に示
す如きMoSトランジスタが完成することになる。
かくして形成されたMOSトランジスタにおいては、W
Si2膜12近傍の不純物濃度が十分高くなっているの
で、WSi2膜12と単結晶3i層13との良好なオー
ミック接合をとることかでのではない。例えば、前記W
Si2ll112を第3図に示す如く複数のMOSトラ
ンジスタに亙って形成することにより、複数のトランジ
スタに対し共通の基板電位をとることができる。ここで
、WSi211112の抵抗がシリコン層等に比して十
分に低いので、上記のようにWSi2膜112の配線層
を長くしても何等問題とならないのである。
さらに、WSi211!の表面に第4図(a)に示す如
く絶縁1!41を形成しておき、オーミック接合をとる
SOI基板に対してのみ、第4図(b)に示す如く上記
絶縁模41の一部を除去して開口を42を設けるように
してもよい。
また、実施例ではW躾の形成、バターニング後、多結晶
S i Illのビームアニール時にWyAをシリサイ
ド化したが、最初からWSi2膜を堆積、パターニング
するようにしてもよい。さらに、導電性金属膜はWSi
2に限るものではなく、MO。
Ti、Pt、Pd、Zr、Nb、Hf、Ta若しくはR
e等の高融点金属、或いはこれらのシリサイド化合物を
用いることができる。また、ゲート酸化膜の代りに、ゲ
ート絶縁膜を用いることも可ることも可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない節回で、種々変形して実
施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わるM OS )−ラン
ジスタの概略構造を示す断面図、第2図は上記トランジ
スタの製造工程を示す断面図、第3図及び第4図はそれ
ぞれ変形例を説明するためのもので第3図は平面図、第
4図は断面図、第5図は従来(構造の問題点を説明する
ための模式図である。 10・・・単結晶81基板、 11・・・SiO2膜(絶縁体)、 12・・・WSi2膜(導電性金属膜)、12’ ・・
・W膜、13・・・単結晶3i層(801基板)、13
′・・・多結晶Si膜、14・・・ソース、15・・・
ドレイン、16・・・ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)、
17・・・ゲート電極、41・・・絶縁膜、42・・・
開口。 出願人 工業技術院長 等々力 連 節1F!!J 第2図 一〇 A (a)            (b)第5図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁体上に形成された第1導電型の単結晶シリコ
    ン層と、このシリコン層の表面に形成された第2導電型
    のソース・ドレインと、上記ソース・ドレイン間のチャ
    ネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
    極とを備えたMIS型トランジスタにおいて、前記シリ
    コン層の下部に該シリコン層とオーミック接合を有する
    導電性金属膜を埋込み形成してなることを特徴とするM
    IS型トランジスタ。
  2. (2)前記導電性金属膜は、Mo、W、Ti、Pt、P
    d、Zr、Nb、Hf、Ta若しくはRe、或いはこれ
    らのシリサイド化合物からなるものであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のMIS型トランジスタ
  3. (3)前記絶縁体は、単結晶シリコン基板上に形成され
    たシリコン酸化膜であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のMIS型トランジスタ。
  4. (4)絶縁体上に導電性金属膜を選択的に形成する工程
    と、上記絶縁体及び金属膜の上面に多結晶若しくは非晶
    質のシリコン層を堆積する工程と、上記シリコン層をビ
    ームアニールにより単結晶化する工程と、次いで単結晶
    化したシリコン層にソース・ドレインを形成し、且つ該
    ソース・ドレイン間のチャネル領域上にゲート絶縁膜を
    介してゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴と
    するMIS型トランジスタの製造方法。
  5. (5)前記導電性金属膜として、Mo、W、Ti、Pt
    、Pd、Zr、Nb、Hf、Ta若しくはRe、或いは
    これらのシリサイド化合物を用いたことを特徴とする特
    許請求の範囲第4項記載のMIS型トランジスタの製造
    方法。
  6. (6)前記絶縁体として、単結晶シリコン基板上に形成
    されたシリコン酸化膜を用いたことを特徴とする特許請
    求の範囲第4項記載のMIS型トランジスタの製造方法
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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