JPS6367779A - 絶縁ゲ−ト型トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

絶縁ゲ−ト型トランジスタおよびその製造方法

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JPS6367779A
JPS6367779A JP21233186A JP21233186A JPS6367779A JP S6367779 A JPS6367779 A JP S6367779A JP 21233186 A JP21233186 A JP 21233186A JP 21233186 A JP21233186 A JP 21233186A JP S6367779 A JPS6367779 A JP S6367779A
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JP
Japan
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region
silicon
film
oxide film
opening
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JP21233186A
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English (en)
Inventor
Koji Makita
牧田 耕次
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、絶縁ゲート型トランジスタ(以下、MOS 
}ランジスタと記す)およびその製造方法に関する。
(従来の技術) 従来のMOSトランジスタは、半導体基板(たとえばシ
リコン基板)上に薄い絶縁ゲート膜(SIO2膜)を介
してポリシリコンのゲートが形成され、シリコン基板表
面にソース、ドレイン領域となる不純物領域が形成され
ている。したがって、このM.OS ?ランジスタは、
接合容量が多く、超高速動作が阻害されている。また、
ソース、ドレイン領域に対するアルミニウム配線のコン
タクト部において、アルミニウムのスパイク等が原因で
シリコン基板とソース、ドレイン領域とが短絡する問題
がある。また、上記スノRイク等による短絡が生じなく
ても、マスク合わせずれ等が原因でソース、ドレイン領
域に対するコンタクトホールの開孔位置が上記領域から
ずれ九場合も、ソース、ドレイン領域とシリコン基板と
の間が短絡するので、高信頼性、高集積化に対して不利
である。
一方、絶縁基ri(たとえばサファイア)上に成長させ
た薄いシリコン単結晶膜上に形成されるSOI ( S
ilicon On Insulator )型のMO
Sトランジスタは、接合容量が非常に少なく、超高速動
作に適している。しかし、絶縁基板上の半導体膜は、結
晶性に乏しいのでソース接合部やドレイン接合部のリー
ク電流が増加し、基板の電位を固定することができない
ので基板浮遊効果等の問題も多い。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記したように従来のシリコン基板上に形成
されるMOSトランジスタはアルミニウム配線コンタク
ト部におけるアルミニウムのスパイクとかマスク合わせ
ずれに起因してソース、ドレイン領坤とシリコン基板と
の短絡が生じ易いという問題点および絶縁基板上の半導
体膜上に形成されるMOS }ラン・クスタはリーク電
流が大きいと共に基板浮遊効果が生じるという問題点を
解決すべくなされたもので、高信頼化、高集積化、高速
動作化が可能な絶縁ブート型トランジスタおよびこれを
簡単なプロセスで実現し得る絶縁ゲート型トランジスタ
の製造方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明のMOS トランジスタは、シリコン基板上に形
成された酸化膜の開孔部から上記酸化j膜上の領域にわ
たってエピタキシャル成長された島状のシリコン膜上に
形成されてなることを特徴とする。
また、本発明のMOSトランジスタの製造方法は、シリ
コン基板上に酸化膜を形成し、この酸化膜に開孔部を設
け、この開孔部および上記酸化膜上にシリコン膜をエピ
タキシャル成長させ、このシリコン膜を選択的にエツチ
ングして島状の素子形成領域を形成し、この素子形成領
域上にMOSトランジスタを形成することを特徴とする
上記M.OS }ランジスタは、ソース領域、ドレイン
領域の大部分がシリコン酸化膜に接してい乙ので、接合
容量が少なく、高速動作が可能であり、ソース電極配線
、ドレイン電極配線の一部がソース領域、ドレイン領域
をU通し之り、ソース領域、Vレメン傾→梢λ瓜Hす引
.今〉Lで家シ1jコ・/x埒に短絡することはなく、
高信頼化、高集積化が可能になる。また、上記MO8)
ランジスタはシリコン酸化膜の開孔部を通してシリコン
基板に接触しているので、基板電位を固定でき、基板浮
遊効果等の問題は発生しない。
一方、上記MO8)ランジスタの製造方法は、シリコン
基板上に酸化膜を形成して開孔部を設け、サラにエピタ
キシャル成長させたシリコン膜上にMOSトランジスタ
を形成するものであシ、簡単なプロセスで上記したよう
な高速動作化、高信頼化、高集積化が可能なMOS )
ランジスタを実現できる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図において、1はp形シリコン基板、2は上記シリ
コン基板1上に成長形成された厚さ5000Xのシリコ
ン酸化膜であって開孔部3が形成されている。4は上記
開孔部3内にエピタキシャル成長により形成され九単結
晶シリコン膜、5は上記単結晶シリコン膜4上および前
記シリコン酸化膜2上にエピタキシャル成長されたのち
選択的エツチングによシ累子領域が島状に残されたシリ
コン膜であり、このシリコン膜5のりち上記単結晶シリ
コン膜4上のシリコン膜部分は単結晶領域5′でありて
その表面はチャネル領域となっており、このチャネル領
域の両側に位置する前記シリコン酸化8tX2上のシリ
コン膜部分は多結晶領域5′であってn形不純物が拡散
されてn+形のソース領域6およびドレイン領域7と々
っている。8は前記チャネル領域上に形成された薄いr
−)酸化膜、9はこのゲート酸化膜8上に形成されたポ
リシリコンゲート、10はこのゲート9上および前記ソ
ース領域6上およびドレイン領域7上ならびに前記シリ
コン酸化膜2上の素子分離領域上に形成された眉間絶縁
膜、11はこの層間絶縁膜10に開孔されiソース領域
用コンタクトホール、12はソース電極配線(アルミニ
ウム)、I3は前記層間絶縁膜10に開孔されたドレイ
ン領域用コンタクトホール、14はドレイン電極配線(
アルミニウム)である。
上記構造のMOSトランジスタにおいては、ソース領域
6およびドレイン領域20大部分がシリコン酸化膜2と
接しているので、接合容量が非常に少なく、高速動作が
可能である。また、ソース電極配線12やドレイン電極
配置1i14のためのアルミニウム等のスパイク等が発
生してソース領域6やドレイン領域7を貫通したとして
も、シリコン酸化膜2が存在するので上記電極配線12
.14とシリコン基板1との間で短絡することは力く、
高信頼性化が可能になる。さらに、ソース領域用コンタ
クトホール11、ドレイン領域用コンタクトホール13
の一部がソース領域6やドレイン領域7よシはずれたと
しても、シリコン酸化膜2が存在するので上記コンタク
トホール11,13がシリコン基板1に達することはな
い。したがって、コンタクトホール形成のために通常は
マスク合わせずれを見込んで寸法上余裕をとっているが
、本発明では上記余裕を省略することができ、高集積化
が可能である。
また、上記MO3)ランジスタはシリコン酸化膜2の開
孔部3の単結晶シリコン膜4を介してシリコン基板1に
接触しているので基板電位を固定することができ、基板
浮遊効果等の問題が発生することはない。また、上記M
O8)ランジスタのチャネル領域はシリコン膜5の単結
晶領域5′の表面部に形成されており、ソース領域接合
部、ドレイン領域接合部のリーク電流が増加することも
なく、MOSトランジスタの性能が向上する。
次に、上記MO8トランジスタの製造方法の一実施例に
ついて第2図を参照して説明する。
第2図(、)に示すように、p形シリコン基版l上に熱
酸化法により厚さ5000Xのシリコン酸化膜2を成長
させたのち、フすトリソグラフィ法によシ開孔部3を形
成する。次に、第2図(b)に示すよウニ、ジクロール
・シラン(SiH2Cl2)の熱分解を用いる選択的エ
ピタキシャル成長(5electiveEpita:c
ial Growth )技術によシ上記開孔部3のみ
に基板Iと同面方位の単結晶シリコン)漠4を形成する
。次に、第2図(c)に示すように、通常のエピタキシ
ャル成長法により単結晶シリコン膜4上およびシリコン
酸化膜2上にシリコン膜5を形成し、選択的エツチング
法によシ上記シリコン膜5のうち素子形成領域のみ島状
に残す。この場合、単結晶シリコン膜4上のシリコン膜
部分は単結晶領域ダとなり、シリコン酸化膜2上のシリ
コン膜部分は多結晶領域5′となシ、単結晶頭載ダから
多結晶領域5′への遷移領域が連続するように形成され
る。次に、上記素子形成領域上に通常のプロセスにした
がって第1図に示したようなMOS)ランジスタを形成
する。
即ち、単結晶領域5′の表面部のチャネル領域上に薄い
r−トy化膜(S10゜膜)8を形成し、チャネル領域
へのイオン注入によりf−ト閾値電圧の制御を行カい、
ゲート酸化$8上にポリシリコンゲート9を形成する。
この場合、チャネル領域の形成位置を結晶性の良好な単
結晶領域5′の表面上に確実にとるために、単結晶領域
5′の形成が保証される領域である前記単結晶シリコン
膜4上の領域、換言すれば前記開孔部3上の領域よりも
小さいか同じ領域にチャネル領域を形成する。次に、前
記ポリシリコンゲート9をマスクにして多結晶領域5’
Kn形不純物イオンを注入してn+形のソース領域6お
よびドレイン領域7を形成する。次に、基板上の全面に
CVD法(化学的気相成長法)によりIり間絶縁膜10
を堆積形成し、ソース領域用コンタクトホール11およ
びドレイン領域用コンタクトホール13を開孔する。そ
して、全面にアルミニウム膜を被着形成することによっ
てソース1桓配線12およびドレイン電極配”814を
形成し、パターニングによってアルミニウム配線を残す
。なお、上記コンタクトホール11.13の形成に際し
て、多結晶領域5′上に形成する(上記例ではソース領
域6上に形成する)か多結晶領域5′上がらシリコン酸
化膜2上にかけて形成する(上記例ではドレイン領域7
上からシリコン酸化膜2上にかけて形成する)かを任意
に選択することができるものであり、後者の場合にはコ
ンタクトホール形成のためのマスク合わせの精度が低く
てもよいので合わせ余裕を少なくすることによって高集
積化が可能になる。
上記実施例の蜀Sトランジスタの製造方法によれば、前
記したように高信頼化、高集積化、高速動作化が可能な
MOS )ランジスタを簡単がプロセスで製造すること
ができる。この場合、シリコン酸化膜2の開孔部3と同
じ領域かそれより小さい領域にMOSトランジスタのチ
ャネル領域を形成することによって、チャネル領域を結
晶性の良い単結晶領域ダの表面部に形成することができ
、性能の良いMOS)ランゾスタを実現することができ
る。
なお、上記実施例では、シリコン酸化膜2の開孔部3に
単結晶シリコン膜4を形成したのち通常のエピタキシャ
ル成長法によシシリコン膜5を形成し九ので、このシリ
コン膜5の表面を平坦に形成することができる。これに
対して、上記開孔部3の形成後に通常のエピタキシャル
成長法により開孔部3およびシリコン酸化膜2上にシリ
コン膜を一度に形成することも可能であるが、この場合
には開孔部3上付近でシリコン膜表面に段差が生じるの
で、後工程でエツチング残りとか金属配線の断線等を引
き起こすおそれがある。
なお、本発明は上記実施例に限られるものではなく、上
記実施例はNチャネルトランジスタお上びその製造方法
を示したが、N形シリコン基板を用いてf形のソース領
域およびドレイン領域を形成して上記実施例と同様な構
造を有するPチャネルトランジスタを形成することも可
能である。さらには、第3図に示すようにCMO8構造
を実現することも可能である。即ち、第3図において、
Pチャネルトランジスタ部分はN形シリコン基板り′上
に形成され、Nチャネルトランジスタ部分はN形シリコ
ン基板1′の一部く形成されたP形つェル領域り′上に
形成されている。このP形つェル領域1“は、たとえば
シリコン酸化膜2の形成前にN形基板1′の表面の一部
に形成される。
[発明の効果] 上述したように本発明によれば、高信頼化、高集積化、
高速動作化が可能なMOSトランジスタおよびこれを簡
単なプロセスで実現し得るMOS )ランジスタの製造
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のMOS トランジスタの一実施例を示
す断面図、第2図(a)乃至(c)は第1図のMO8ト
ランジスタの製造方法の一実施例における一部の工程で
のウエノ・断面を示す図、第3図は本発明の他の実施例
に係る0MO8)ランジスタを示す断面図である。 l、1′・・・シリコン基板、1′・・・ウェル領域、
2・・・シリコン酸化膜、3・・・開孔部、4・・・単
結晶シリコン膜、5・・・シリコン膜、♂・・・単結晶
領域、5′・・・多結晶領域、6・・・ソース領域、7
・・・ドレイン領域、8・・・ゲート酸化膜、9・・・
ぼりシリコンゲート、10・・・層間絶縁膜、11.1
3・・・コンタクトホール、12.14・・・金属電極
配線。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦5“(5“) 第1図 (a) (b) (C) 第2図 Pイイ ネル上1ノンスタ          Nディ
外ルビンゾスタ第3図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン基板と、このシリコン基板上に形成され
    ると共に開孔部を有するシリコン酸化膜と、このシリコ
    ン酸化膜の上記開孔部から上記シリコン酸化膜上の領域
    にわたってエピタキシャル成長され島状の素子形成領域
    とされたシリコン膜と、このシリコン膜に形成されたチ
    ャネル領域、ソース領域およびドレイン領域と、上記チ
    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
    と、前記ソース領域およびドレイン領域にそれぞれコン
    タクトされた金属電極配線とを具備することを特徴とす
    る絶縁ゲート型トランジスタ。
  2. (2)前記シリコン膜は、前記単結晶シリコン膜上の領
    域が単結晶領域であって、その表面部がチャネル領域と
    なっており、前記シリコン酸化膜上の領域が多結晶領域
    であってソース領域およびドレイン領域となっているこ
    とを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲ
    ート型トランジスタ。
  3. (3)前記チャネル領域は、前記シリコン酸化膜の開孔
    部の寸法に等しいかそれより小さいことを特徴とする前
    記特許請求の範囲第1項または第2項記載の絶縁ゲート
    型トランジスタ。
  4. (4)前記ソース領域およびドレイン領域に対する金属
    電極配線のコンタクトは、前記ソース領域上またはドレ
    イン領域上から前記シリコン酸化膜上にわたって形成さ
    れていることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記
    載の絶縁ゲート型トランジスタ。
  5. (5)シリコン基板上に酸化膜を形成する工程と、上記
    酸化膜に開孔部を設ける工程と、次に上記開孔部および
    上記酸化膜上にシリコン膜をエピタキシャル成長させる
    工程と、次に上記シリコン膜を選択的にエッチングして
    島状の素子形成領域を形成し、この素子形成領域上に絶
    縁ゲート型トランジスタを形成する工程とを具備するこ
    とを特徴とする絶縁ゲート型トランジスタの製造方法。
  6. (6)前記エピタキシャル成長させる工程は、選択的エ
    ピタキシャル成長法により前記開孔部に単結晶シリコン
    膜を形成したのち通常のエピタキシャル成長法によりシ
    リコン膜を形成することを特徴とする前記特許請求の範
    囲第5項記載の絶縁ゲート型トランジスタの製造方法。
  7. (7)前記絶縁ゲート型トランジスタを形成する工程に
    おいて、前記単結晶シリコン膜上のシリコン膜の単結晶
    領域に前記開孔部と同じ大きさまたはそれよりも小さな
    領域にチャネル領域を形成することを特徴とする特許請
    求の範囲第5項または第6項記載の絶縁ゲート型トラン
    ジスタの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5294821A (en) * 1990-10-09 1994-03-15 Seiko Epson Corporation Thin-film SOI semiconductor device having heavily doped diffusion regions beneath the channels of transistors
US5723895A (en) * 1995-12-14 1998-03-03 Nec Corporation Field effect transistor formed in semiconductor region surrounded by insulating film
KR100636672B1 (ko) 2004-12-22 2006-10-23 주식회사 하이닉스반도체 반도체 장치의 트랜지스터 제조방법

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