JPH01278768A - ソースおよびドレイン深さ延長部を有する半導体装置とその製造方法 - Google Patents
ソースおよびドレイン深さ延長部を有する半導体装置とその製造方法Info
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- JPH01278768A JPH01278768A JP63102830A JP10283088A JPH01278768A JP H01278768 A JPH01278768 A JP H01278768A JP 63102830 A JP63102830 A JP 63102830A JP 10283088 A JP10283088 A JP 10283088A JP H01278768 A JPH01278768 A JP H01278768A
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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】
本発明は、絶縁基板上に配置された半導体材料層を有す
る半導体装置とその製造方法に関する。
る半導体装置とその製造方法に関する。
更に詳しくは、本発明は、半導体材料層内にソースおよ
びドレイン深さ延長部を有するMOS/SO工装置に関
する。
びドレイン深さ延長部を有するMOS/SO工装置に関
する。
発明の背景
絶縁基板上に配置された半導体材料層を有する半導体装
置は一般に本技術分野で知られている。
置は一般に本技術分野で知られている。
このような装置の一例としては、絶縁材料の表面l二に
形成されたシリコン・アイランドを有するシリコン・オ
ン・インシュレータ(Sol)半導体装置かある。絶縁
材料がサファイア基板であるとき、この構造はシリコン
・オン・サファイア(SO3)半導体装置として知られ
ている。金属−酸化物一半導体(MOS)トランジスタ
または他の能動素子がシリコン・アイランドの中および
上に形成される。一般に、MO5/SOIトランジスタ
はバルク・シリコン内に形成されたMOS)ランジスタ
と比較してより高い速度および改良された放射線耐性を
有する。
形成されたシリコン・アイランドを有するシリコン・オ
ン・インシュレータ(Sol)半導体装置かある。絶縁
材料がサファイア基板であるとき、この構造はシリコン
・オン・サファイア(SO3)半導体装置として知られ
ている。金属−酸化物一半導体(MOS)トランジスタ
または他の能動素子がシリコン・アイランドの中および
上に形成される。一般に、MO5/SOIトランジスタ
はバルク・シリコン内に形成されたMOS)ランジスタ
と比較してより高い速度および改良された放射線耐性を
有する。
MO3/SOIトランジスタを製造するには従来サファ
イアのような絶縁基板の表面上に単結晶シリコンのよう
な半導体材料からなるアイランドが最)1iこ形成され
る。シリコン・アイランドは一般に第1の導電型を有す
るようにドーピングされる。それから、ゲート酸化物層
およびゲート電極がアイランドの上に形成される。第2
の導電型のソースおよびドレイン領域が通常のイオン注
入技術を使用してシリコン・アイランド内に形成される
。注入工程の間、ゲート電極がマスク層として作用し、
自己整合したソースおよびドレイン領域がシリコン・ア
イランド内に形成される。それから、通常のMO8処理
技術を使用して装置が完成される。
イアのような絶縁基板の表面上に単結晶シリコンのよう
な半導体材料からなるアイランドが最)1iこ形成され
る。シリコン・アイランドは一般に第1の導電型を有す
るようにドーピングされる。それから、ゲート酸化物層
およびゲート電極がアイランドの上に形成される。第2
の導電型のソースおよびドレイン領域が通常のイオン注
入技術を使用してシリコン・アイランド内に形成される
。注入工程の間、ゲート電極がマスク層として作用し、
自己整合したソースおよびドレイン領域がシリコン・ア
イランド内に形成される。それから、通常のMO8処理
技術を使用して装置が完成される。
半導体材料の共通のアイランド内に相補型金属−酸化物
一半導体(CMO8)装置を形成する場合には、Pチャ
ンネル・トランジスタのドレインとNチャンネル・トラ
ンジスタのソースとの間の大きな漏洩電流を避けるため
にソースおよびドレイン領域を絶縁基板まで延長するこ
とが有利である。また、Nチャンネル・トランジスタの
ドレインとPチャンネル・トランジスタのソースとの間
にも漏洩がある。米国特許第4,507,846号には
、この問題に関連して、ソースおよびドレイン領域を絶
縁基板まで延長する方法が開示されている。この方法に
おいては、ソースおよびドレイン領域が形成される前に
、ゲート電極間の半導体層の一部が取り除かれている。
一半導体(CMO8)装置を形成する場合には、Pチャ
ンネル・トランジスタのドレインとNチャンネル・トラ
ンジスタのソースとの間の大きな漏洩電流を避けるため
にソースおよびドレイン領域を絶縁基板まで延長するこ
とが有利である。また、Nチャンネル・トランジスタの
ドレインとPチャンネル・トランジスタのソースとの間
にも漏洩がある。米国特許第4,507,846号には
、この問題に関連して、ソースおよびドレイン領域を絶
縁基板まで延長する方法が開示されている。この方法に
おいては、ソースおよびドレイン領域が形成される前に
、ゲート電極間の半導体層の一部が取り除かれている。
また、上記米国特許第4,507.846には各MOS
トランジスタに対して別のホトリソグラフィおよびイオ
ン注入工程を使用することによってソースおよびドレイ
ン領域を絶縁基板まで延長する他の処理方法か開示され
ている。
トランジスタに対して別のホトリソグラフィおよびイオ
ン注入工程を使用することによってソースおよびドレイ
ン領域を絶縁基板まで延長する他の処理方法か開示され
ている。
単一のMOSトランジスタを半導体材料からなる単一の
アイランド内に形成する場合でも、ソースおよびドレイ
ン領域を絶縁基板まで延長することか好ましい。ソース
およびドレイン領域が絶縁JAIHに達しない場合には
、大きな接合面積のためにチャンネル領域の本体部分と
ともに大きなソースおよびドレイン8二が形成される。
アイランド内に形成する場合でも、ソースおよびドレイ
ン領域を絶縁基板まで延長することか好ましい。ソース
およびドレイン領域が絶縁JAIHに達しない場合には
、大きな接合面積のためにチャンネル領域の本体部分と
ともに大きなソースおよびドレイン8二が形成される。
この大きなソースおよびドレイン8回は装置の速度を低
減する。
減する。
MOS/Sol装置を製造する場合には、良質なヘテロ
エピタキシヤル・シリコンがチャンネル領域に存在する
ように約5500Å以上の厚さを有するシリコン・アイ
ランドを使用することが望ましい。しかしながら、通常
の製造方法においては、自己整合したソースおよびドレ
イン領域を絶縁基板まで延長するには非常に高い注入エ
ネルギーか必要である。このような注入エネルギーを使
用すると、マスクとして作用しているゲート電極をドー
パント・イオンが通過し、その下側に設けられているゲ
ート酸化物を損傷する。アール、ケイ、スメルツ7 (
R,に、Smeltzcr)による論文「多結晶シリコ
ンのイオン通過によるチャンネル酸化物内のトラップ形
成」 (アプライド・フィジックス・レター(Appl
ied Physics Letter) 、 41
(9)、1982年11月1日、第849頁−第851
頁)に記載されているように、注入されたイオンはゲー
ト酸化物に大きな濃度のホール・トラップを生じさせる
。このトラップはMOS装置のしきい値電圧を非常に大
きくシフトさせる。従って、注入処理の際のゲート酸化
物に対する損傷が最小になるようにしながら、例えば約
5500Å以上の厚さの半導体材料からなる厚いアイラ
ンドに、絶縁基板まで延長したソースおよびドレイン領
域を宵するMO8/SOI半導体装置を製造することが
望ましい。
エピタキシヤル・シリコンがチャンネル領域に存在する
ように約5500Å以上の厚さを有するシリコン・アイ
ランドを使用することが望ましい。しかしながら、通常
の製造方法においては、自己整合したソースおよびドレ
イン領域を絶縁基板まで延長するには非常に高い注入エ
ネルギーか必要である。このような注入エネルギーを使
用すると、マスクとして作用しているゲート電極をドー
パント・イオンが通過し、その下側に設けられているゲ
ート酸化物を損傷する。アール、ケイ、スメルツ7 (
R,に、Smeltzcr)による論文「多結晶シリコ
ンのイオン通過によるチャンネル酸化物内のトラップ形
成」 (アプライド・フィジックス・レター(Appl
ied Physics Letter) 、 41
(9)、1982年11月1日、第849頁−第851
頁)に記載されているように、注入されたイオンはゲー
ト酸化物に大きな濃度のホール・トラップを生じさせる
。このトラップはMOS装置のしきい値電圧を非常に大
きくシフトさせる。従って、注入処理の際のゲート酸化
物に対する損傷が最小になるようにしながら、例えば約
5500Å以上の厚さの半導体材料からなる厚いアイラ
ンドに、絶縁基板まで延長したソースおよびドレイン領
域を宵するMO8/SOI半導体装置を製造することが
望ましい。
発明の概要
本発明の半導体装置は、絶縁基板上に配置された半導体
材料層中に形成されたソースおよびドレイン領域ををす
る。このソースおよびドレイン領域の各々の深さは前記
半導体材粗層の厚さよりも小さい。ソースおよびドレイ
ン領域と同じ導電型を有するソースおよびドレイン深さ
延長部が、絶縁基数と同じ境界を有するように前記半導
体材料層中に形成されている。また、本発明は上述した
半導体装置を製造する方法も提供する。
材料層中に形成されたソースおよびドレイン領域ををす
る。このソースおよびドレイン領域の各々の深さは前記
半導体材粗層の厚さよりも小さい。ソースおよびドレイ
ン領域と同じ導電型を有するソースおよびドレイン深さ
延長部が、絶縁基数と同じ境界を有するように前記半導
体材料層中に形成されている。また、本発明は上述した
半導体装置を製造する方法も提供する。
好適実施例の説明
以下、本発明を、単結晶サファイアからなる絶縁基数」
二に配置される半導体材料として単結晶シリコンを使用
した場合について詳述する。しかしながら、l1b−V
IaおよびIIIa−Va半導体化合物のような他の通
常の半導体材料をシリコンの代わりに使用してもよいこ
とが理解されよう。更に、半導体材料上に配置される二
酸化シリコン、或いはスピネルや酸化シリコンのような
他の通常の絶縁基板をサファイアの代わりに使用しても
よい。
二に配置される半導体材料として単結晶シリコンを使用
した場合について詳述する。しかしながら、l1b−V
IaおよびIIIa−Va半導体化合物のような他の通
常の半導体材料をシリコンの代わりに使用してもよいこ
とが理解されよう。更に、半導体材料上に配置される二
酸化シリコン、或いはスピネルや酸化シリコンのような
他の通常の絶縁基板をサファイアの代わりに使用しても
よい。
第1図を参照すると、本発明によるソースおよびドレイ
ン深さ延長部を有する相補型金属−酸化物−半導体(0
MO8)装置が全体的に符号10て示されている。第1
のシリコン・アイランド13がNチャンネル・トランジ
スタ用にサファイア基板12−Lに設けられている。。
ン深さ延長部を有する相補型金属−酸化物−半導体(0
MO8)装置が全体的に符号10て示されている。第1
のシリコン・アイランド13がNチャンネル・トランジ
スタ用にサファイア基板12−Lに設けられている。。
また第2のシリコン・アイランド15がPチャンネル・
トランジスタ用にサファイア基板12」−に設けられて
いる。
トランジスタ用にサファイア基板12」−に設けられて
いる。
第1のシリコン・アイランド13に形成されているNチ
ャンネル・トランジスタはN型のソースおよびドレイン
深さ延長部18および20間に配置されたPチャンネル
領域14を有している。高濃度にドーピングされたN型
のソースおよびドレイン領域34および36がそれぞれ
ソースおよびドレイン深さ延長部18および20上に配
置されている。ソースおよびドレイン領域34および3
6は第1のシリコン・アイランド13の厚さより小さい
深さををする。ソースおよびドレイン深さ延長部18お
よび20はそれぞれソースおよびドレイン領域34およ
び36と接触している。ソースおよびドレイン深さ延長
部18および20はサファイア基板12と共通の境界を
有する。また、第1図に示すように、ソースおよびドレ
イン深さ延長部18および20間の距離はソースおよび
ドレイン領域34および36間のチャンネルの長さより
も大きい。
ャンネル・トランジスタはN型のソースおよびドレイン
深さ延長部18および20間に配置されたPチャンネル
領域14を有している。高濃度にドーピングされたN型
のソースおよびドレイン領域34および36がそれぞれ
ソースおよびドレイン深さ延長部18および20上に配
置されている。ソースおよびドレイン領域34および3
6は第1のシリコン・アイランド13の厚さより小さい
深さををする。ソースおよびドレイン深さ延長部18お
よび20はそれぞれソースおよびドレイン領域34およ
び36と接触している。ソースおよびドレイン深さ延長
部18および20はサファイア基板12と共通の境界を
有する。また、第1図に示すように、ソースおよびドレ
イン深さ延長部18および20間の距離はソースおよび
ドレイン領域34および36間のチャンネルの長さより
も大きい。
高濃度にドーピングされたソースおよびドレイン領域3
4および36はソースおよびドレイン深さ延長部18お
よび20のN型不純物濃度よりも約3桁大きいN型不純
物濃度を宜する。典型的には、ソースおよびドレイン領
域34および36はそれぞれ約102°cm ’の不純
物濃度を有し、ソースおよびドレイン深さ延長部18お
よび20はそれぞれ約1017cm−3の不純物濃度を
何する。また、第1のシリコン・アイランド13はゲー
ト酸化物層26およびゲート電極30を有する。
4および36はソースおよびドレイン深さ延長部18お
よび20のN型不純物濃度よりも約3桁大きいN型不純
物濃度を宜する。典型的には、ソースおよびドレイン領
域34および36はそれぞれ約102°cm ’の不純
物濃度を有し、ソースおよびドレイン深さ延長部18お
よび20はそれぞれ約1017cm−3の不純物濃度を
何する。また、第1のシリコン・アイランド13はゲー
ト酸化物層26およびゲート電極30を有する。
Pチャンネル・トランジスタが形成される第2のシリコ
ン・アイランド15は、N型領域16を存し、このN型
領域16はP型ソースおよびドレイン深さ延長部22お
よび24を分離している。
ン・アイランド15は、N型領域16を存し、このN型
領域16はP型ソースおよびドレイン深さ延長部22お
よび24を分離している。
高濃度にドーピングされたP型ソースおよびドレイン領
域38および40はそれぞれソースおよびドレイン深さ
延長部22および24の」二に配置されている。ソース
およびドレイン深さ延長部22および24はそれぞれサ
ファイア基板12と共通の境界を有する。第1のシリコ
ン・アイランド13に形成されたNチャンネル・トラン
ジスタの場合と同様に、ソースおよびドレイン深さ延長
部22および24はそれぞれソースおよびドレイン領域
38及び40と接触している。ソースおよびドレイン領
域38および40は各々第2のシリコン・アイランド1
5の厚さより小さい深さを有している。ソースおよびド
レイン領域38および40間のチャンネルの長さはソー
スおよびドレイン深さ延長部22および24の間の距離
より小さい。
域38および40はそれぞれソースおよびドレイン深さ
延長部22および24の」二に配置されている。ソース
およびドレイン深さ延長部22および24はそれぞれサ
ファイア基板12と共通の境界を有する。第1のシリコ
ン・アイランド13に形成されたNチャンネル・トラン
ジスタの場合と同様に、ソースおよびドレイン深さ延長
部22および24はそれぞれソースおよびドレイン領域
38及び40と接触している。ソースおよびドレイン領
域38および40は各々第2のシリコン・アイランド1
5の厚さより小さい深さを有している。ソースおよびド
レイン領域38および40間のチャンネルの長さはソー
スおよびドレイン深さ延長部22および24の間の距離
より小さい。
高濃度にドーピングされたソースおよびドレイン領域3
8および40はソースおよびドレイン深さ延長部22お
よび24のP型不純物濃度よりも約3桁大きいP型不純
物濃度を有している。典型的には、ソースおよびドレイ
ン領域38および40はそれぞれ約102°cm ’の
不純物濃度をHし、ソースおよびドレイン深さ延長部1
8および20はそれぞれ約10 ”cm−3の不純物濃
度を釘する。
8および40はソースおよびドレイン深さ延長部22お
よび24のP型不純物濃度よりも約3桁大きいP型不純
物濃度を有している。典型的には、ソースおよびドレイ
ン領域38および40はそれぞれ約102°cm ’の
不純物濃度をHし、ソースおよびドレイン深さ延長部1
8および20はそれぞれ約10 ”cm−3の不純物濃
度を釘する。
また、ケート酸化物層28およびゲート電極32が第2
のシリコン・アイランド15上に設けられている。
のシリコン・アイランド15上に設けられている。
次に第2図を参照すると、本発明による共通のアイラン
ドに形成された相補型金属−酸化物−半導体装置が全体
的に7:)号50で示されている。Nチャンネルおよび
Pチャンネル・トランジスタが、サファイア基板12」
−に設けられた単一のシリコン・アイランド17に形成
されている。また、ゲート酸化物層27がシリコン・ア
イランド17上に配li&されている。第1図および第
2図で共通な残りの符号は同じ(を成要素を示す。
ドに形成された相補型金属−酸化物−半導体装置が全体
的に7:)号50で示されている。Nチャンネルおよび
Pチャンネル・トランジスタが、サファイア基板12」
−に設けられた単一のシリコン・アイランド17に形成
されている。また、ゲート酸化物層27がシリコン・ア
イランド17上に配li&されている。第1図および第
2図で共通な残りの符号は同じ(を成要素を示す。
第1図に示す′−1′導体装置を製造する方法が第3図
乃至第5図に示されている。第3図を参照して説明する
と、この方法ではまずサファイア基板12を用意し、こ
のサファイア基板12上に約1017c、、−3の不純
物濃度ををするN型単結晶シリコンからなる連続層を通
常のへテロエピタキシャル堆積技術を使用して成長させ
る。次に、酸化シリコン層のようなマスク層(図示せず
)を設けてパターン形成し、異方性プラズマまたは湿式
エツチング技術を使用して第1および第2のシリコン・
アイランド13および15を形成する。次いでマスク層
(図示せず)を除去する。
乃至第5図に示されている。第3図を参照して説明する
と、この方法ではまずサファイア基板12を用意し、こ
のサファイア基板12上に約1017c、、−3の不純
物濃度ををするN型単結晶シリコンからなる連続層を通
常のへテロエピタキシャル堆積技術を使用して成長させ
る。次に、酸化シリコン層のようなマスク層(図示せず
)を設けてパターン形成し、異方性プラズマまたは湿式
エツチング技術を使用して第1および第2のシリコン・
アイランド13および15を形成する。次いでマスク層
(図示せず)を除去する。
次に第1のホトレジスト層42が第3図に示すように設
けられてパターン形成される。ソースおよびトレイン深
さ延長部18および20に対応する第1のシリコン・ア
イランド13内の領域がマスクされる。また、第2のシ
リコン・アイランド15のN型領域16も第1のホトレ
ジスト層42によってマスクされる。次いで、ホウ素の
ようなP型ドーパントをそれぞれのアイランドにイオン
注入することにより、第1のシリコン・アイランド13
にP半領域14および第2のシリコン・アイランド15
にソースおよびドレイン深さ延長部22および24を形
成する。P半領域14およびソースおよびドレイン深さ
延長部22および24は各々約10 ”cm−3の不純
物濃度を有する。その後、第1のホトレジスト層42を
通常の溶剤を使用して除去する。
けられてパターン形成される。ソースおよびトレイン深
さ延長部18および20に対応する第1のシリコン・ア
イランド13内の領域がマスクされる。また、第2のシ
リコン・アイランド15のN型領域16も第1のホトレ
ジスト層42によってマスクされる。次いで、ホウ素の
ようなP型ドーパントをそれぞれのアイランドにイオン
注入することにより、第1のシリコン・アイランド13
にP半領域14および第2のシリコン・アイランド15
にソースおよびドレイン深さ延長部22および24を形
成する。P半領域14およびソースおよびドレイン深さ
延長部22および24は各々約10 ”cm−3の不純
物濃度を有する。その後、第1のホトレジスト層42を
通常の溶剤を使用して除去する。
次に第4図を参照して説明すると、上記の構造を酸化雰
囲気中で約850℃の温度に加熱することによって、ゲ
ート酸化物層26および28をシリコン・アイランド1
3および15上にそれぞれ形成する。次いで、N型多結
晶シリコン層(図示せず)を化学蒸着法によってシリコ
ン・アイランド13および15上に形成する。その後、
多結晶シリコン層を通常のホトリソグラフィおよびエツ
チング技術を使用してパターン形成して、ゲート7に極
30および32を形成する。次に第2のホトレジスト層
44を第2のシリコン・アイランド15」二に全体的に
設けられる。その後、不純物濃度が約1020cm−3
に達するまでリンのようなN型ドーパントをイオン注入
することによって、ソースおよびドレイン領域34およ
び36を第1のシリコン・アイランド13内に形成する
。注入エネルギーは、自己整合したソースおよびドレイ
ン領域34および36の各々が第1のシリコン・アイラ
ンド13の厚さより小さい深さを釘するように制御され
る。このようにソースおよびドレイン領域の深さが制限
されるのは、ドーパント・イオンがゲート電極30を通
過せず、ゲート酸化物層26の下側部分を損傷しないよ
うに注入エネルギーが選択されるからである。次いで、
第2のホトレジスト層44を通常の溶剤を使用して除去
する。
囲気中で約850℃の温度に加熱することによって、ゲ
ート酸化物層26および28をシリコン・アイランド1
3および15上にそれぞれ形成する。次いで、N型多結
晶シリコン層(図示せず)を化学蒸着法によってシリコ
ン・アイランド13および15上に形成する。その後、
多結晶シリコン層を通常のホトリソグラフィおよびエツ
チング技術を使用してパターン形成して、ゲート7に極
30および32を形成する。次に第2のホトレジスト層
44を第2のシリコン・アイランド15」二に全体的に
設けられる。その後、不純物濃度が約1020cm−3
に達するまでリンのようなN型ドーパントをイオン注入
することによって、ソースおよびドレイン領域34およ
び36を第1のシリコン・アイランド13内に形成する
。注入エネルギーは、自己整合したソースおよびドレイ
ン領域34および36の各々が第1のシリコン・アイラ
ンド13の厚さより小さい深さを釘するように制御され
る。このようにソースおよびドレイン領域の深さが制限
されるのは、ドーパント・イオンがゲート電極30を通
過せず、ゲート酸化物層26の下側部分を損傷しないよ
うに注入エネルギーが選択されるからである。次いで、
第2のホトレジスト層44を通常の溶剤を使用して除去
する。
次に第5図に示すように、第3のホトレジスト層46が
第1のシリコン・アイランド13全体の上に設けられる
。不純物濃度が約102°cm ’に達するまでホウ素
のようなP型ドーパントをイオン注入することによって
、第2のシリコン・アイランド15内に自己整合したP
型ソースおよびドレイン領域38および40が形成され
る。P型ソースおよびドレイン領域38および40を形
成するのに使用される注入エネルギーは第4図に関連し
て上述したように制御され、このためこれらの領域の各
々の深さは第2のシリコン・アイランド15の厚さより
も小さい。第3のホトレジスト層46は溶剤を使用して
除去される。その後、通常のCMOS処理技術を使用し
て装置が完成される。
第1のシリコン・アイランド13全体の上に設けられる
。不純物濃度が約102°cm ’に達するまでホウ素
のようなP型ドーパントをイオン注入することによって
、第2のシリコン・アイランド15内に自己整合したP
型ソースおよびドレイン領域38および40が形成され
る。P型ソースおよびドレイン領域38および40を形
成するのに使用される注入エネルギーは第4図に関連し
て上述したように制御され、このためこれらの領域の各
々の深さは第2のシリコン・アイランド15の厚さより
も小さい。第3のホトレジスト層46は溶剤を使用して
除去される。その後、通常のCMOS処理技術を使用し
て装置が完成される。
第2図に示す共通のアイランドを有するCMOS装j4
50は、第3図乃至第5図を参照して説明した方法と同
様な方法を用いて形成される。この場合、イオン注入の
ため、第3図に示す第1のホトレジスト層42を形成す
るのに使用されるパターン形成工程を、ホトレジスト層
42が(第2図の)N型ソースおよびドレイン深さ延長
部18および20ならびにN型領域16にそれぞれ対応
するシリコン・アイランド17内の領域上に形成される
ように変更する。また、第4図および第5図に示す工程
で使用される第2および第3のホトレジスト層44およ
び46もそれぞれ隣りのMOSトランジスタを覆わない
ように設けられる。
50は、第3図乃至第5図を参照して説明した方法と同
様な方法を用いて形成される。この場合、イオン注入の
ため、第3図に示す第1のホトレジスト層42を形成す
るのに使用されるパターン形成工程を、ホトレジスト層
42が(第2図の)N型ソースおよびドレイン深さ延長
部18および20ならびにN型領域16にそれぞれ対応
するシリコン・アイランド17内の領域上に形成される
ように変更する。また、第4図および第5図に示す工程
で使用される第2および第3のホトレジスト層44およ
び46もそれぞれ隣りのMOSトランジスタを覆わない
ように設けられる。
第3図乃至第5図に示す方法はアイランド利料としてN
型単結晶シリコンを利用しているが、代りにP型巣結晶
シリコンを使用することができる。
型単結晶シリコンを利用しているが、代りにP型巣結晶
シリコンを使用することができる。
後者の場合には、第3図に示す工程は、図示と逆のホト
レジスト・パターンを形成し、N型ドーノマントを使用
するように変更される。また、本発明は単一のMOSト
ランジスタにソースおよびドレイン深さ延長部を形成す
る場合にも適用される。
レジスト・パターンを形成し、N型ドーノマントを使用
するように変更される。また、本発明は単一のMOSト
ランジスタにソースおよびドレイン深さ延長部を形成す
る場合にも適用される。
本発明の他の実施例においては、アイランド材料として
真性単結晶シリコンが使用される。この場合、第3図に
示す工程はP型ソースおよびドレイン深さ延長部22お
よび24ならびにP型領域14を形成するように実行さ
れる。それから、N型ソースおよびドレイン深さ延長部
18および22は、第3図に示す第1のシリコン・アイ
ランド13上の第1のホトレジスト層42とは逆のパタ
ーンを有するマスク層を使用して、第1のシリコン・ア
イランド13にN型ドーパントを注入することによって
形成される。後者の注入工程の際、P型ソースおよびド
レイン深さ延長部22および24をマスク層で覆って、
第2のシリコン・アイランド15の中央領域を露出させ
ることにより、N型領域16も形成してもよい。しかし
ながら、ソースおよびドレイン深さ延長部18および2
0用のN型ドーパントの注入工程の際、第2のシリコン
・アイランド15の全体をマスクすることが好ましい。
真性単結晶シリコンが使用される。この場合、第3図に
示す工程はP型ソースおよびドレイン深さ延長部22お
よび24ならびにP型領域14を形成するように実行さ
れる。それから、N型ソースおよびドレイン深さ延長部
18および22は、第3図に示す第1のシリコン・アイ
ランド13上の第1のホトレジスト層42とは逆のパタ
ーンを有するマスク層を使用して、第1のシリコン・ア
イランド13にN型ドーパントを注入することによって
形成される。後者の注入工程の際、P型ソースおよびド
レイン深さ延長部22および24をマスク層で覆って、
第2のシリコン・アイランド15の中央領域を露出させ
ることにより、N型領域16も形成してもよい。しかし
ながら、ソースおよびドレイン深さ延長部18および2
0用のN型ドーパントの注入工程の際、第2のシリコン
・アイランド15の全体をマスクすることが好ましい。
この場合、その後、第2のシリコン・アイランド15上
のマスクを除去し、新しいマスク層を第1のシリコン・
アイランド13上に形成する。次いで、第2のシリコン
・アイランド15の中央領域を適当にドーピングしてP
チャンネル・トランジスタ用のチャンネル領域を形成す
る。
のマスクを除去し、新しいマスク層を第1のシリコン・
アイランド13上に形成する。次いで、第2のシリコン
・アイランド15の中央領域を適当にドーピングしてP
チャンネル・トランジスタ用のチャンネル領域を形成す
る。
その後、第4図および第5図に示す工程を使用して、真
性単結晶アイランド材料を用いて作った装置の全てが完
成される。
性単結晶アイランド材料を用いて作った装置の全てが完
成される。
ソースおよびドレイン領域を絶縁基板まで延長するため
の従来の方法ではソースおよびドレインに高エネルギー
のイオンを注入したときにゲート酸化物層に対する損傷
が生じるが、本発明の方法によればこのような損傷が避
けられる。ソースおよびドレイン深さ延長部を形成する
ために本発明で使用される高エネルギー注入は、ゲート
酸化物層を成長させる前に実行される。従って、約55
00Å以上の厚さを有するシリコン・アイランドを使用
することができる。
の従来の方法ではソースおよびドレインに高エネルギー
のイオンを注入したときにゲート酸化物層に対する損傷
が生じるが、本発明の方法によればこのような損傷が避
けられる。ソースおよびドレイン深さ延長部を形成する
ために本発明で使用される高エネルギー注入は、ゲート
酸化物層を成長させる前に実行される。従って、約55
00Å以上の厚さを有するシリコン・アイランドを使用
することができる。
シリコン・アイランドが厚いほど、MOSトランジスタ
のチャンネル領域に良好な表面移動度が存在するように
できる。本発明に従ってゲート酸化物およびゲート電極
を形成された後にソースおよびドレイン注入を実施する
とき、ソースおよびドレイン領域の深さがシリコン・ア
イランドの厚さよりも小さいので、低い注入エネルギー
が必要とされるだけである。このような低いエネルギー
で注入されるイオンはゲート電極を通過しないし、ゲー
ト酸化物を損傷しない。
のチャンネル領域に良好な表面移動度が存在するように
できる。本発明に従ってゲート酸化物およびゲート電極
を形成された後にソースおよびドレイン注入を実施する
とき、ソースおよびドレイン領域の深さがシリコン・ア
イランドの厚さよりも小さいので、低い注入エネルギー
が必要とされるだけである。このような低いエネルギー
で注入されるイオンはゲート電極を通過しないし、ゲー
ト酸化物を損傷しない。
また、本発明は共通のアイランドに形成されるCMO5
装置のソースおよびドレイン領域を絶縁基板まで延長し
て、隣接するMO5装置間の漏洩電流を低減する。また
、隣接する装置間の漏洩電流を低減するのに加えて、ソ
ースおよびドレイン深さ延長部はCM OS 装置の速
度を増大させる。
装置のソースおよびドレイン領域を絶縁基板まで延長し
て、隣接するMO5装置間の漏洩電流を低減する。また
、隣接する装置間の漏洩電流を低減するのに加えて、ソ
ースおよびドレイン深さ延長部はCM OS 装置の速
度を増大させる。
これはチャンネル領域の本体部分に対するソース/ドレ
イン容量が低いからである。このソース/ドレイン容量
の減少は、ソースおよびドレイン領域とチャンネルとの
間の接合面積が大幅に減少し、ソースおよびドレイン深
さ延長部がそれぞれソースおよびドレイン領域の不純物
濃度よりも約3桁小さい不純物濃度を有しているために
達成される。
イン容量が低いからである。このソース/ドレイン容量
の減少は、ソースおよびドレイン領域とチャンネルとの
間の接合面積が大幅に減少し、ソースおよびドレイン深
さ延長部がそれぞれソースおよびドレイン領域の不純物
濃度よりも約3桁小さい不純物濃度を有しているために
達成される。
また、装置の接合部の漏洩電流はチャンネル本体部分と
の接合面積が小さいので低減されている。
の接合面積が小さいので低減されている。
また、ソースおよびドレイン深さ延長部間のバックチャ
ンネルの長さはソースおよびトレイン領域間のチャンネ
ルの長さよりも大きい。この長いバックチャンネルはソ
ースおよびドレイン領域間に高い直列抵抗を形成する。
ンネルの長さはソースおよびトレイン領域間のチャンネ
ルの長さよりも大きい。この長いバックチャンネルはソ
ースおよびドレイン領域間に高い直列抵抗を形成する。
この高い直列抵抗はNチャンネル・トランジスタにおい
て放射により誘起されるバックチャンネル漏洩を抑圧す
る役目を果たす。
て放射により誘起されるバックチャンネル漏洩を抑圧す
る役目を果たす。
第1図は、PチャンネルおよびNチャンネル・トランジ
スタを半導体材料の別々のアイランドに形成した、ソー
スおよびドレイン深さ延長部を有する本発明のCMOS
装置の断面図である。 第2図はNチャンネルおよびPチャンネル・トランジス
タを半導体材料の共通のアイランドに形成した場合の本
発明の別のCMOS装置の断面図である。 第3図乃至第5図はソースおよびドレイン深さ延長部を
釘するCMOS装置を製造する本発明の方法の師々の工
程を示す断面図である。 10・・・相補型金属−酸化物一半導体装置、12・・
・サファイア基板、13・・・第1のシリコン・アイラ
ンド、14・・・Pチャンネル領域、15・・・第2の
シリコン・アイランド、16・・・N型領域、18.2
0・・・N型ソースおよびドレイン深さ延長部、22お
よび24・・・P型ソースおよびドレイン深さ延長部、
26および28・・・ゲート酸化物層、30および32
・・・ゲート電極、34および36・・・N型ソースお
よびドレイン領域、38および40・・・P型ソースお
よびドレイン領域。
スタを半導体材料の別々のアイランドに形成した、ソー
スおよびドレイン深さ延長部を有する本発明のCMOS
装置の断面図である。 第2図はNチャンネルおよびPチャンネル・トランジス
タを半導体材料の共通のアイランドに形成した場合の本
発明の別のCMOS装置の断面図である。 第3図乃至第5図はソースおよびドレイン深さ延長部を
釘するCMOS装置を製造する本発明の方法の師々の工
程を示す断面図である。 10・・・相補型金属−酸化物一半導体装置、12・・
・サファイア基板、13・・・第1のシリコン・アイラ
ンド、14・・・Pチャンネル領域、15・・・第2の
シリコン・アイランド、16・・・N型領域、18.2
0・・・N型ソースおよびドレイン深さ延長部、22お
よび24・・・P型ソースおよびドレイン深さ延長部、
26および28・・・ゲート酸化物層、30および32
・・・ゲート電極、34および36・・・N型ソースお
よびドレイン領域、38および40・・・P型ソースお
よびドレイン領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、絶縁基板と、 該絶縁基板上に配置されている半導体材料の層と、 各々の少なくとも一部が前記絶縁基板と共通の境界を有
するように前記半導体材料層中に形成されている第1の
導電型のソースおよびドレイン深さ延長部と、 第1の導電型のソースおよびドレイン領域であって、当
該ソース及びドレイン領域は前記ソースおよびドレイン
深さ延長部にそれぞれ隣接して接触するように前記半導
体材料層中に形成され、当該ソースおよびドレイン領域
の各々がそれぞれの前記ソースおよびドレイン深さ延長
部の不純物濃度より大きい不純物濃度ならびに前記半導
体材料層の厚さより小さい深さを有している当該ソース
およびドレイン領域と、 を含んでいることを特徴とする半導体装置。 2、前記ソースおよびドレイン領域間には定められたチ
ャンネル長さを有するチャンネル領域が位置しており、
前記ソースおよびドレイン深さ延長部間の離隔距離が前
記チャンネル長さよりも長い請求項1記載の半導体装置
。 3、前記ソースおよびドレイン領域がそれぞれ前記ソー
スおよびドレイン深さ延長部の不純物濃度よりも少なく
とも3桁大きい不純物濃度を有している請求項2記載の
半導体装置。 4、絶縁基板、該絶縁基板上に配置された半導体材料の
層、前記層の第1の所定の部分に形成されたPチャンネ
ル金属−酸化物−半導体トランジスタ、および前記層の
第2の所定の部分に形成されたNチャンネル金属−酸化
物−半導体トランジスタを有する相補型金属−酸化物−
半導体装置において、 前記Pチャンネル・トランジスタ用のP型ソースおよび
ドレイン深さ延長部であって、当該延長部の各々はその
少なくとも一部が前記絶縁基板と共通の境界を有するよ
うに前記層の前記第1の所定の部分内に形成されている
当該P型ソースおよびドレイン深さ延長部と、 前記Nチャンネル・トランジスタ用のN型ソースおよび
ドレイン深さ延長部であって、当該延長部の各々はその
少なくとも一部が前記絶縁基板と共通の境界を有するよ
うに前記層の前記第2の所定の部分内に形成されている
当該N型ソースおよびドレイン深さ延長部と、 前記層の前記第1の所定の部分内に形成されているP型
ソースおよびドレイン領域であって、当該P型ソースお
よびドレイン領域は前記P型ソースおよびドレイン深さ
延長部にそれぞれ隣接して接触し、当該P型ソースおよ
びドレイン領域の各々がそれぞれの前記P型ソースおよ
びドレイン深さ延長部の不純物濃度より大きい不純物濃
度ならびに前記半導体材料層の厚さより小さい深さを有
する当該P型ソースおよびドレイン領域と、前記層の前
記第2の所定の部分内に形成されているN型ソースおよ
びドレイン領域であって、当該N型ソースおよびドレイ
ン領域は前記N型ソースおよびドレイン深さ延長部にそ
れぞれ隣接して接触し、当該N型ソースおよびドレイン
領域の各々がそれぞれの前記N型ソースおよびドレイン
深さ延長部の不純物濃度より大きい不純物濃度ならびに
前記半導体材料層の厚さより小さい深さを有する当該N
型ソースおよびドレイン領域と、を含んでいることを特
徴とする前記相補型金属−酸化物−半導体装置。 5、前記NチャンネルおよびPチャンネル・トランジス
タの各々の前記ソースおよびドレイン領域間には定めら
れたチャンネル長さを有するチャンネル領域が位置して
おり、前記NチャンネルおよびPチャンネル・トランジ
スタのそれぞれの前記ソースおよびドレイン深さ延長部
間の離隔距離が前記NチャンネルおよびPチャンネル・
トランジスタのそれぞれのチャンネル長さよりも長い請
求項4記載の相補型金属−酸化物−半導体装置。 6、前記P型およびN型のソースおよびドレイン領域の
各々がそれぞれの前記P型およびN型のソースおよびド
レイン深さ延長部の不純物濃度より少なくとも3桁大き
い不純物濃度を有する請求項5記載の相補型金属−酸化
物−半導体装置。 7、前記第1および第2の所定の部分が前記半導体材料
層の共通のアイランド内に位置している請求項4記載の
相補型金属−酸化物−半導体装置。 8、前記第1および第2の所定の部分が前記半導体材料
層の別々のアイランド内に位置している請求項4記載の
相補型金属−酸化物−半導体装置。 9、半導体材料の層が上側に配置された絶縁基板を用意
し、 各々の少なくとも一部が前記絶縁基板と共通の境界を有
するように前記半導体材料層内に第1の導電型のソース
およびドレイン深さ延長部を形成し、 前記半導体材料層内に第1の導電型のソースおよびドレ
イン領域を、前記ソースおよびドレイン深さ延長部にそ
れぞれ隣接して接触するように形成し、しかも前記ソー
スおよびドレイン領域の各々をそれぞれの前記ソースお
よびドレイン深さ延長部の不純物濃度より大きい不純物
濃度ならびに前記半導体材料層の厚さより小さい深さを
有するように形成する各工程を含む半導体装置の製造方
法。 10、前記ソースおよびドレイン深さ延長部は、これら
の延長部をそれぞれ形成する第1の導電型の2つの領域
が第2の導電型の領域によって分離されるように前記半
導体材料層を選択的にドーピングすることによって形成
される請求項9記載の半導体装置の製造方法。 11、前記ソースおよびドレイン深さ延長部が形成され
た後、第2の導電型の前記領域の少なくとも一部の上に
ゲート酸化物層を形成し、前記ゲート酸化物層上にゲー
ト電極を形成する工程を含む請求項10記載の半導体装
置の製造方法。 12、前記ソースおよびドレイン領域は、両者間の距離
が前記ソースおよびドレイン深さ延長部間の距離よりも
小さくなるように形成される請求項11記載の半導体装
置の製造方法。 13、絶縁基板、該絶縁基板上に配置された半導体材料
の層、前記層の第1の所定の部分に形成されたPチャン
ネル金属−酸化物−半導体トランジスタ、および前記層
の第2の所定の部分に形成されたNチャンネル金属−酸
化物−半導体トランジスタを有する相補型金属−酸化物
−半導体装置を製造する方法であって、 各々の少なくとも一部が前記絶縁基板と共通の境界を有
するように前記層の前記第1の所定の部分内に前記Pチ
ャンネル・トランジスタ用のP型ソースおよびドレイン
深さ延長部を形成し、各々の少なくとも一部が前記絶縁
基板と共通の境界を有するように前記層の前記第2の所
定の部分内に前記Nチャンネル・トランジスタ用のN型
ソースおよびドレイン深さ延長部を形成し、前記層の前
記第1の所定の部分内にP型ソースおよびドレイン領域
を、前記P型ソースおよびドレイン深さ延長部にそれぞ
れ隣接して接触するように形成し、しかも前記P型ソー
スおよびドレイン領域の各々をそれぞれの前記P型ソー
スおよびドレイン深さ延長部の不純物濃度より大きい不
純物濃度ならびに前記半導体材料層の厚さより小さい深
さを有するように形成し、 前記層の前記第2の所定の部分内にN型ソースおよびド
レイン領域を、前記N型ソースおよびドレイン深さ延長
部にそれぞれ隣接して接触するように形成し、しかも前
記N型ソースおよびドレイン領域の各々をそれぞれの前
記N型ソースおよびドレイン深さ延長部の不純物濃度よ
り大きい不純物濃度ならびに前記半導体材料層の厚さよ
り小さい深さを有するように形成する各工程を含む相補
型金属−酸化物−半導体装置の製造方法。 14、前記P型ソースおよびドレイン深さ延長部は、こ
れらの延長部をそれぞれ形成する2つのP型領域がN型
領域によって分離されるように前記半導体材料層の前記
第1の所定の部分に選択的にドーピングすることによっ
て形成され、前記N型ソースおよびドレイン深さ延長部
は、これらの延長部をそれぞれ形成する2つのN型領域
がP型領域によって分離されるように前記半導体材料層
の前記第2の所定の部分に選択的にドーピングすること
によって形成される請求項13記載の相補型金属−酸化
物−半導体装置の製造方法。 15、前記ソースおよびドレイン深さ延長部が形成され
た後、前記半導体材料層の前記第1の所定の部分内の前
記N型領域の少なくとも一部の上および前記半導体材料
層の前記第2の所定の部分内の前記P型領域の少なくと
も一部の上にゲート酸化物層を形成し、前記第1および
第2の所定の部分上の前記ゲート酸化物の上にゲート電
極を形成する工程を含む請求項14記載の相補型金属−
酸化物−半導体装置の製造方法。 16、前記NチャンネルおよびPチャンネル・トランジ
スタのそれぞれの前記ソースおよびドレイン領域は、両
者間の距離が対応する前記N型およびP型のソースおよ
びドレイン深さ延長部間の距離より小さくなるように形
成される請求項15記載の相補型金属−酸化物−半導体
装置の製造方法。 17、前記第1および第2の所定の部分が前記半導体材
料層の共通のアイランド内に位置している請求項16記
載の相補型金属−酸化物−半導体装置の製造方法。 18、前記第1および第2の所定の部分が前記半導体材
料層の別々のアイランド内に位置している請求項16記
載の相補型金属−酸化物−半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102830A JPH01278768A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | ソースおよびドレイン深さ延長部を有する半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102830A JPH01278768A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | ソースおよびドレイン深さ延長部を有する半導体装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278768A true JPH01278768A (ja) | 1989-11-09 |
Family
ID=14337927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63102830A Pending JPH01278768A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | ソースおよびドレイン深さ延長部を有する半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01278768A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007294950A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 深い接合のシリコン・オン・インシュレータ・トランジスタの形成方法 |
| JP2018121073A (ja) * | 2009-12-18 | 2018-08-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5978556A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-07 | Toshiba Corp | 相補型mos半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP63102830A patent/JPH01278768A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5978556A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-07 | Toshiba Corp | 相補型mos半導体装置の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007294950A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 深い接合のシリコン・オン・インシュレータ・トランジスタの形成方法 |
| JP2018121073A (ja) * | 2009-12-18 | 2018-08-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US10453964B2 (en) | 2009-12-18 | 2019-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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