JPH04188633A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH04188633A JPH04188633A JP2314544A JP31454490A JPH04188633A JP H04188633 A JPH04188633 A JP H04188633A JP 2314544 A JP2314544 A JP 2314544A JP 31454490 A JP31454490 A JP 31454490A JP H04188633 A JPH04188633 A JP H04188633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- source
- region
- gate electrode
- drain region
- additional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/031—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT]
- H10D30/0321—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon
- H10D30/0323—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon comprising monocrystalline silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6704—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
- H10D30/6706—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device for preventing leakage current
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6704—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
- H10D30/6713—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes
- H10D30/6715—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes characterised by the doping profiles, e.g. having lightly-doped source or drain extensions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6704—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
- H10D30/6713—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes
- H10D30/6715—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes characterised by the doping profiles, e.g. having lightly-doped source or drain extensions
- H10D30/6719—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes characterised by the doping profiles, e.g. having lightly-doped source or drain extensions having significant overlap between the lightly-doped drains and the gate electrodes, e.g. gate-overlapped LDD [GOLDD] TFTs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P30/00—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
- H10P30/20—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
- H10P30/222—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping characterised by the angle between the ion beam and the crystal planes or the main crystal surface
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
成された、MOS (Me t e l Ox id
e Sem1conductor)型電界効果トラン
ジスタ(以上\ rso 1410SFETjと称す)
を含む半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ソ
ース/ドレイン領域間の耐圧と電流駆動特性の改善を図
る技術に関するものである。
Tの断面図を示す。この5O14i0SFETは、第7
図を参照1.で、ンリコン基板1」8に絶縁体層2が形
成されており、絶縁体層2上にシリコン層3が形成され
ている。シリコン層3内において、低いp型不純物濃度
(たとえば、10’’ ”10” / Cm3)を有す
るチャネル領域6が形成されており、n型不純物濃度(
たとえば]017〜1018/cm3)を有する付加的
ソース領域7aとト」加的ドレイン領域8aか、それぞ
れチャネル領域6の左右両側に接して形成され“Cいる
。さらに、付加的ソース領域7aおよび付加的ドレイン
領域8aのそれぞれに隣接し2て、高いn型不純物1度
(たとえば10’ ” 〜1021/cm3)を存する
ソース領域7bとドレイン領域8bが形成されている。
でおり、このゲート誘電体薄膜41−にゲート電極5が
形成されている。なお、f4加的ソース領域7aおよび
付加的ドレイン領域8a上のゲート電、極5の側壁には
、サイドウオール13が設けられている。シリコン層3
とゲート電極5とは、層間絶縁WI9によって覆われて
いる。層間絶縁膜9には、コンタクトボール10a、]
、、Obが設けられており、それぞれのコンタクトポー
ル1 (’、) a 。
ソース電極11.ドレイン電極12か形成されている。
、ゲート電極「5に正の電圧を印加すると、p型チャネ
ル領域6の上層部に、n型のキャリア(@f)が誘引さ
れ、その上層部は伺加的ソース領域7aおよび付加的ド
レイン領域8a、さらにはソース領域7bおよびドレイ
ン領域8bと同しn型に反転させられる。し、たかっζ
、ソース領域7bとドレイン領域8bとの間で電流か流
れることか67能となる。また、チャネル領域6の上層
部に誘引されるn型キャリアの濃度は、ゲート電圧によ
って変化するので、チャネル領域6を流れる電流量をゲ
ート電圧によって制御することかできる。これがMOS
FETの動作原理である。
、MOSFETにおいて、ソース領域7bおよびドレイ
ン領域8bに隣接して、付加的ソース領域7aおよび付
加的ドレイン領域8aを形成したのは、以下の理由によ
る。
−MOSFETの場合、イーj加的ソース領域7a、(
−1加的ドレイン領域8aが形成されていなく“Cも、
ゲート電極5に電圧を印加することによってチャネル領
域6の全体か容易に空乏屑化され、またチャネル領域の
電位もゲート電極によって制御されるため、いわゆるバ
ンチスルーやショートチャネル効果が低減される。ここ
で、バンチスルーとは、ドレイン領域8bからチャネル
領域6内に延びた空乏層かソース領域7bにまで届き、
ソース領域7bとチャネル6との間の電気的障壁が低下
して、それによってチャネル電流が急激に増加する現象
である。またショートチャネル効果とは、ゲート長さが
短いときに、ゲートしきい値電圧が非常に低くなる現象
である。
ると、チャネル領域6内のポテンシャルが、通常のバル
クMO5FETにおける場合よりも高くなる。したがっ
て、ソース領域7bとチャネル領域6との間の電気的障
壁が低くなる上に、ドレイン領域8b近傍で高速に加速
された電子が格子に衝突して、電子、正孔対が発生する
いわゆる衝突電離によって生じた正孔が、チャネル領域
6内に一時的に蓄積されることになる。その結果、チャ
ネル領域6内のポテンシャルがさらに上昇し、ソース領
域7bからチャネル領域6内に電子が急激に注入される
。すなわち、単チャネルMO5FETとして期待される
薄型Sol−MO8FETにおいては、付加的ソース領
域7aおよび付加的ドレイン領域8aを形成しない場合
には、ソース/ドレイン間の耐圧か低くなりやすい傾向
かある。
ドレイン電圧特性を、第10A図に示す。
ため、上述した第1の従来例のような通常の薄膜So
I−MOSFETにおいては、ドレイン領域8bとチャ
ネル領域6との間に、低い第2導電型の付加的ドレイン
領域8aを設け、いわゆるLDD (Light ly
Doped Drain)構造を構成することに
より、ドレイン領域8b近傍の電界を緩和し、衝突電離
による正孔の蓄積を防止することによって、ソース/ド
しイン間の耐圧の向上を図っている。
造方法について、第8A図ないし第8E図に基づいて説
明する。
2を介在させてシリコン層3が形成される。この場合の
具体的な製造方法としては、通常、シリコン基板1に酸
素イオンを注入し、シリコン基板1中に直接シリコン酸
化膜を形成するSIMOX(Separation
by Implanted Oxygen)などが
用いられる。
たとえば硼素などのp型の不純物を、たとえば1.0”
〜10” /cm3の濃度になるように、イオン注入
法などによって導入し、チャネル領域6を形成する(第
8B図)。
体薄膜4を形成し、さらに、CVD法により、ポリシリ
コンなどのゲート電極材料を堆積させる。ポリンリコン
上には、写真製版法により、レジスト14がバターニン
グされ、このレジスト14を用いて、ポリシリコンをエ
ツチングし、ゲート電極5を形成する。
、たとえば燐などのn型の不純物を、たとえば1017
〜10” /cm3となるようにシリコン層3に導入し
、付加的ソース領域7aおよび付加的ドレイン領域8a
を形成する(第8C図)。
く第8D図)、反応性イオンエツチング法により、シリ
コン酸化膜13aを異方性エツチングし、ゲート電極5
の側壁にサイドウオールスペーサ13を形成する。次に
、ゲート電極5およびサイドウオールスペーサ13をマ
スクとして、たとえば燐や砒素などのn型不純物を、シ
リコン層3にイオン注入し、たとえば1019〜102
’/Cm”の濃度になるように、ソース領域7bおよび
ドレイン領域8bを形成する(第8E図)。
オンエツチング法などによってコンタクトホール10a
、10bを形成し、さらに、アルミニウムなどからなる
導電配線層1.1.12を形成することにより、第7図
に示す構造か完成する。
したように、電界緩和によるソース/ドレイン耐圧を向
上させるため、付加的ソース領域7aおよび付加的ドレ
イン領域8aは、10”/Cm3程度にまで濃度を低減
している。そのため、キャリア濃度か低下して、付加的
ソース領域7aおよび付加的ドレイン領域8aの抵抗か
増加し5、第10B図に示すように、電流駆動能力の著
しい低下を招くことになる。
として、たとえば、特開昭60−13 m−3756号
公報などに開示された、いわゆるゲートオーバラップ型
のLDD構造を有する薄型501−MOSFETかある
(以下これを「第2の従来例」と称す)。
ソース/ドレイン領域である低濃度不純物領域を、ゲー
ト電極の領域とオーバラップさせたものである。これに
より、ゲート電圧が直接付加的ソース/ドレイン領域に
印加されるため、hloSFETの動作時においてチャ
ネル領域の導電型を反転させると同時に、付加的ソース
/トレイン領域のキャリア濃度を高することかできる。
抵抗値の増大による電流駆動特性の劣化を防止すること
ができる。
製造方法を、第9A図ないし5第9E図に基づいて説明
する。
2を形成し2、次いて゛1導体層23を形成する。
ニングした後、ゲート絶縁層24を形成する。
抵抗化したゲート電極25を形成[7、次いでレジスト
層26を第9C図に示すように、チャネル幅と同じ幅で
、チャネル長より数96短くなるように、レジスト層2
6をエツチングして、イオン打込み用のマスクを形成す
る。
しで、レジスト層26をマスクとしてイオン注入を行な
い、その後さらに熱処理を施して不純物を活性化する。
た後、層間絶縁層28を形成する。その次にコンタクト
ホールを形成した後、電極29を形成する。なお、イオ
ン注入により形成されたイ・1加的ソース/ドレイン領
域30は、それに隣接するソース/ドレイン領域31の
領域よりも、その濃度が低くなっている。それは、付加
的ソース/ドレイン領域30への不純物イオンの打込み
か、ゲート電極25を貫通してiイなわれるため、ゲー
ト電極25の厚さの影響に応し、て、打込まれるイオン
の量が少なくなるからである。
方法では、付加的ソース/ドレイン耐圧30を形成する
ためのイオンl+人を、ゲート電極25を貫通させて行
なっているため、レジスト層26の形成」、程か必要と
なり、」]程か複雑になる。
トレイン領域30の濃度を調節することになるため、ゲ
ート電極15の厚さやヰJ質のばらつきによって影響さ
れやすい。ゲート電極25とオーバラップする付加的ソ
ーニス/トレイン領域を有するLDD構造の薄型Sol
−MO5FETの場合、良好なトランジスタ特性を得る
ためには、付加的ソース/トレイン領域の濃度を、ある
限られた範囲の値に精度よく設定する必要かある。しか
【7なから上記第2の従来例には、濃度設定についての
開示はなく、また、付加的ソース/ドレイン領域の濃度
の微妙な調節は困難であった。
タ特性を有するための最適な付加的ソース/ドレイン領
域の濃度を有するゲートオーバラップ型(7)fi型s
01− MOS F E Tヲ3ム甲導体装置および
その製造方法を提供することをL1的とする。
層上に300人ないし1500Aの厚さの半導体層が形
成され、その半導体層上にゲート誘電体薄膜を介してゲ
ート電極が形成されている。
、ゲート電極の左右両側端の直下から内側にかけて第1
導電型の1対の付加的ソース/ドレイン領域が形成され
、さらに、1対の付加的ソース/ドレイン領域に挾まれ
た領域の半導体層内に、第2導電型のチャネル領域が形
成されている。また、半導体装置内において、付加的ソ
ース/ドレイン領域のチャネル領域に接する側と反対側
の端部に隣接して、第1導電型の1対のソース/ドレイ
ン領域が形成されている。
、3X10”ないし3X1018/cm3の不純物濃度
を有し、ソース/ドレイン領域は、付加的ソース/ドレ
イン領域よりも高い不純物濃度を有している。
装置を形成する工程と、この半導体装置上にゲート誘電
体薄膜を形成する工程と、このゲート誘電体薄膜上にゲ
ート電極を形成する工程と、このゲート電極をマスクと
して、半導体装置をその表面に平行な市内で連続的に回
転させながら、第1導電型の不純物を、半導体層表面に
対して所定の角度をなす斜め方向から注入することによ
り、半導体層内のゲート電極の端部近傍直下に導入し、
付加的ソース/ドレイン領域を形成する工程と、半導体
装置上に、ゲート電極をマスクとして、半導体層の表面
に垂直な方向から第1導電型の不純物を注入し、ソース
/ドレイン領域を形成する工程とを備えている。
、絶縁体層上に半導体装置を形成する工程と、この半導
体装置上にゲート誘電体薄膜を形成する工程と、このゲ
ート誘電体薄膜上にゲート電極を形成する工程と、この
ゲート電極をマスクとして、第1導電型の不純物をイオ
ン注入により導入する工程と、注入した第1導電型の不
純物を、所定の熱処理によりゲート電極の下方に拡散さ
せ、付加的ソース/ドレイン領域を形成する工程と、半
導体装置上に、ゲート電極をマスクとしてtJ1導電型
の不純物を注入し、ソース/ドレイン領域を形成する工
程とを備えている。
付加的ソース/ドレイン領域を有し、かつその濃度が3
x 10” 〜3X 10” /cm3に設定されてい
るため、次のような作用を有する。
ス電圧が印加された状態において、付加的ソース/ドレ
イン領域が上記範囲の濃度に設定されていることにより
、付加的ソース/ドレイン領域のみがほぼすべて、ちょ
うど空乏化された状態が得られる。その結果、付加的ソ
ース/ドレイン領域の濃度が低すぎて、付加的ソース/
ドレイン領域が十分に空乏化されない場合や、その逆に
濃度が高すぎて、隣接するソース/ドレイン領域にまで
空乏化が進んだ場合に比べて、電界強度の緩和効果が大
きい。また、ゲートオーバラップ構造特有の効果を併せ
持つため、良好なトランジスタ特性を得ることができる
。
イン領域の形成を、ゲート電極のみをマスクとしたイオ
ン注入によって行なうため、上記第2の従来例のように
別途マスクをバターニングする必要がなく、製造工程が
簡略化される。
レイン領域の形成を、ゲート電極をマスクとした斜めイ
オン注入によって行なうことにより、熱拡散による場合
よりもさらに精度よく、付加的ソース/ドレイン領域の
ゲート電極とのオーバラップ長さや不純物濃度を、より
高精度に設定することかできる。
導体装置の構造は、第9E図に示す第2の従来例の半導
体装置とほぼ同様である。すなわち、第1E図を参照L
7て、シリコン基板1上に絶縁体層2が形成されており
、この絶縁体層2」−にシリコン層3が形成されている
。シリコン層3内におい°C1低いp型不純物濃度(た
とえば、1016〜〕○”/em3)を有するチャネル
領域6が形成されている。チャネル領域6の左右両側に
接したシリコン層3内には、n型の付加的ソース領域7
aと付加的ドレイン領域8aが、ゲート電極5の左右両
端部近傍とオーバラップして形成されている。付加的ソ
ース領域7a、付加的ドレイン領域8aの、チャネル領
域6とは反対側の端部に隣接したシリコン層3内には、
付加的ソース領域7a、4:i加的ドレイン領域8aよ
りも不純物濃度が高いn型のソース領域7b、 ドレ
イン領域8bが形成されている。
るのは、付加的ソース領域7a、付加的ドレイン領域8
aのla1度を、シリコン層3の厚さに応じて、最適に
なる範囲内に設定している点である。すなわち、本実施
例においては、シリコン層3の厚さが30 (、)〜]
500人の薄膜SOI−MO8FETであり、イj加的
ソース領域7a、イー1加的ドレイン領域8aの濃度を
、3X1(1”〜3x1.O” 7cm3の範囲に設定
[、た点である。
的ドレイン領域8aの濃度を上記範囲内に設定する理由
を以下に述べる。
圧との関係は、第3A図ないし第3C図、第4図および
第5図を用いて次のように考察される。MOSFETが
非動作状態、すなわち、ドレイン領域8bに正のパイ“
アスか印加され、ゲート電極が0■のとき、イ・1加的
ドレイン領域8aは空乏化される。付加的ドレイン領域
8aの濃度か10”/crn”程度の所定の値よりも低
いと、第3A図に斜線で示すように、空乏化がドレイン
領域8bまで進行し、第5図の矢印Aで指し示すように
、付加的ドレイン領域8aとドレイン領域8bの境界近
傍に高い電界強度のピークが発生ずる。
この領域のドレインとしての効果が薄れ、ドレインが実
質的に右側に移動したのと同様の状態になるためと考え
られる。
所定の値であれば、第3B図に斜線で示すように、付加
的ドレイン領域8aかちょうどすべて空乏化され、その
結果第5図に矢印Bで指し示すように、電界強度のピー
クは、付加的ドレイン領域8aの両端近傍に分散して、
その値も低くなる。
m’程度の所定の値よりも高い場合には、第3C図に斜
線で示すように、付加的ドレイ〉領域8aの空乏化がわ
ずかしか進まず、そのために、付加的ドレイン領域8a
における電界緩和効果が不十分で、その左端近傍に、第
5図に矢印Cで指し示すように、電界強度の高いピーク
が発生ずる。
−MOSFETのソース/ドレイン間耐圧は、第4図に
グラフで示すように、付加的ドレイン領域813.の濃
度か1018程度に設定したときに最適となり、それよ
り濃度が高くても、また低くても、ソース/ドレイン領
域間耐圧が低下する。なお、第4図のグラフは、ゲート
電極5の長さが0.3μIn、 シリコシ層3の厚さが
300人1ゲ一ト誘電体薄膜4の厚さが200Aの場合
に一ついての付加的ドレイン領域8aの濃度とソース/
ドレイン領域間耐圧の関係を示している。
8aの濃度との関係、すなわち、付加的ドレイン領域8
aをちょうどすべて空乏化するだめの条件を考える。シ
リコン層3の膜厚が300人の場合、ゲート電極5の長
さが0.3μm(いわゆる0、3μmデザインルール)
より短いデバイス構造に対応するためには、電源電圧(
ドレイン領域8b′\の印加電圧)か通常1〜5vであ
るため、付加的ドレイン領域8aが3X]、O”〜・3
X1018/cm”程度の不純物濃度を有する必要があ
る(第6A図参照)。また、シリコン層3の膜厚が10
00人〜150OAの場合には、ゲート電極長さは0.
5μm(いわゆる0、 5μmデザインルール)程度
となり、電源電圧(ドレイン領域8bへの印加電圧)が
通常3.3〜5■となる。この場合には、付加的ドレイ
ン領域8aがちょうどすべて空乏化されるためには、そ
の不純物濃度が3X10” 〜5X10” /Cm’程
度に設定しなければならない(第6B図参照)。
00人程度の薄型501−MOSFETの濃度としては
、3X10”〜3X10”’/cm”の範囲に設定する
のが最適である。
A図ないし第1E図に基づいて説明する。
体層2を挾んで、半導体装置としてのシリコン層3を3
00A〜1500人の厚さで形成する。絶縁体層2の形
成は、上記第1の従来例と同様に、SIMOX法によっ
て行なわれる。
不純物を、たとえば1016〜10177 c m ”
の濃度になるように、イオン注入法などによって注入し
、チャネル領域6を形成する(第1B図)。
ト誘電体薄膜4を約30OAの厚さで形成し、その後さ
らにポリシリコンなどのゲート電極材料の層を、約20
00Aの厚さで、CVD法などによって形成する。この
ポリシリコン層上に、写真製版法によってレジスト14
をバターニングし、これをマスクとして、ポリシリコン
層をエツチングし、ゲート電極5を形成する。次に、こ
のゲート電極5をマスクとして、燐イオンなどのn型不
純物をイオン注入し、付加的ソース領域7aと付加的ド
レイン領域8aを、3 x 10 I 7〜3X10”
/cm”の濃度で形成する(第1C図)。このとき、注
入する不純物として燐を用いる場合には、シリコン層3
の厚さが約100OAの場合には、上記濃度に設定する
ために、イオン注入条件として、注入エネルギを約30
KeV、 ドーズ量を3X10” 〜3X10” /
cm2を用いる。
加的ソース領域7a、付加的ドレイン領域8aが、ゲー
ト電極5の左右側端部直下から内側へ入り込む(第1D
図)。この場合の熱拡散のための熱処理条件として、シ
リコン層3の厚さが約1000人の場合には、約100
0℃の窒素雰囲気中で、約1時間熱処理を行なうことに
より、熱拡散によって、付加的ソース領域7aおよび付
加的ドレイン領域8aが、ゲート電極5の左右側端部直
下から内側へ約1500A程度入り込むことになる。
燐イオンや砒素イオンなどをシリコン層3に注入し、1
019〜102°/cm”程度の濃度を有するソース領
域7bおよびドレイン領域8bを形成する(第1E図)
。
)を堆積させ、コンタクトホール(図示せず)を形成し
て、さらにアルミニウムなどの配線層(図示せず)を形
成すると、hf、9B図に示す構造と同様の薄膜Sol
−MO5FETが出来上がる。
型LDD構造の薄膜501−MOSFETを含む半導体
装置の製造方法の他の実施例を、第2A図および第2B
図を用いて説明する。
島状に形成するまでは、上記実施例の第1A図および第
1B図と同様である。本実施例が上記実施例と異なるの
は、付加的ソース領域7aと付加的ドレイン領域8aの
形成を、第2A図に示すように、たとえば燐イオンを、
シリコン層3表面に対して所定の傾斜角をなす方向から
イオンを照射する、いわゆる斜めイオン注入法を用いる
ことにより、ゲート電極5の端部近傍と付加的ソース領
域7aおよび付加的ドレイン領域8aとをオーバラップ
させる点である。この斜めイオン注入法においては、左
右1対の付加的ソース領域7a、付加的ドレイン領域8
aを形成するために、シリコン基板1を、その表面に平
行な面内において定速で回転させながらイオン注入を行
なう。シリコン層3の厚さが約lυOOAで、注入する
不純物として燐イオンを用いる場合、付加的ソース領域
7a、付加的ドレイン領域8aの濃度を3×10” 〜
3X10” /crn3に設定するためには、イオン注
入条件として、注入エネルギを約80KeV、イオン照
射方向がシリコン層3の法線方向と成す傾斜角を約60
度、ドーズ童を1゜2×IO’ ” 〜1.2xlO”
/cm2とする。
加的ドレイン領域8aか、ゲート電極の左右両側端から
約1500A内側へ入り込むことになる。
して、上記実施例の場合(第1E図)と合うように、シ
リコン層3の表面に垂直な方向から、たとえば砒素イオ
ンを注入し、ffO’9〜102°/Cm3の濃度のソ
ース領域7b、 ドレイン領域8bを形成する。
的ドレイン領域8aを形成するためのイオン注入におい
て、シリコン基板1を回転させながらイオン注入を行な
ったか、シリコン基板〕を静止させたまま、ゲート電極
5の一方の側壁の斜め上方から所定の角度傾斜させてイ
オン注入を行ない、付加的ソース領域7aまたは付加的
ドレイン領域8aのいずれか一方を形成した後に、シリ
コン基板1をその表面に平行な面内において180度回
転させて固定し、さらにイオン注入を行ない、他方の付
加的ドレイン領域8aまたは付加的ソース領域7bを形
成してもよい。ただし、この方法を用いるのは、シリコ
ンウェハ上の多数の801−MOSFETの素子か、同
一方向を向いて整列している場合に限られる。
Sl]−MO5FETにおい゛C1ゲート電極とオーバ
ラップした付加的ソース/ドレイン領域の濃度を3X1
0” 〜3X10” /cm3に設定することにより、
MOSFETの非動作状態において、付加的ソース/ド
レイン領域がちょうどすべて空乏化し、その結果電界強
度のピークが分散してその値が低下し、良好なソース/
ドレイン耐圧特性を得ることができる。また、ゲートオ
ーバラップ構造を有することから、MOSFETの動作
状態における電流駆動特性も良好に保たれることと併せ
て、優れたトランジスタ特性を得ることができる。
電極のみをマスクとして、付加的ソース/ドレイン領域
およびソース/ドレイン領域を形成するため、比較的簡
単な工程で、ゲートオーバラップ型のLDD構造を有す
るSol−MOSFETを形成することができる。
イオン注入法を用いて付加的ソース/ドレイン領域を形
成することにより、熱拡散上程を含む場合に比べて、よ
り高精度に、付加的ソース/ドレイン領域のゲートオー
バラップ長さおよび濃度を調節することかできる。
図は、本発明の一実施例における半導体装置の製造方法
を、その主要工程ごとに順次示す断面図である。 第2A図および第2B図は、本発明の他の実施例におけ
る半導体装置の製造方法の主要工程を示す断面図である
。 第3A図、第3B図および第3C図は、ゲートオーバラ
ップ型の薄膜Sol−MO,5FETの非動作状態にお
ける、付加的ドレイン領域8aの濃度とその空乏化の様
子を示す模式的断面図である。 第4図は、薄膜SON−MO3FETの付加的ドレイン
領域の濃度とソース/トレイン間耐圧との関係を示す図
である。 第5図は、第3A図、第3B図および第30図のそれぞ
れに対応する、付加的ドレイン領域近傍における電界強
度分布を示す図である。 第6A図および第6B図は、薄膜S OI −MOSF
ETの付加的ソース/ドレイン領域濃度と、付加的ドレ
イン領域が完全に空乏化するゲート71142間電圧と
の関係を、シリコン膜厚が300Aの場合および100
0Aの場合について示す図である。 第7図は、第1の従来例における薄膜SOI−MO3F
ETの断面構造を示す図である。 第8A図1第8B図、第8C図、第8D図および第8E
図は、第1の従来例における半導体装置の製造方法を、
主要工程ごとに順次示す断面図である。 第9A図、第9B図、第9C図、第9D図および第9E
図は、第2の従来例における半導体装置の製造工程を順
次示す断面図である。 第10A図は、LDD構造を有しない薄膜SOI−MO
9FETのソースフ1142間耐圧特性を示す図、第1
0B図は、第1の従来例における、ゲートオーバラップ
構造を有しないLDD型薄膜SOI−MOSFETの、
電流偶特性を示す図である。 図において、1はシリコン基板、2は絶縁体層、3はシ
リコン層(半導体層)、4はゲート誘電体薄膜、5はゲ
ート電極、6はチャネル領域、7aは付加的ソース領域
、7bはソース領域、8aは付加的ドレイン領域、8b
はドレイン領域である。 なお、図中、同一符号を付した部分は同一または相当の
要素を示す。 第1A図 2:#!線4本令 v、、t Bo 、
3 :”−シ・ノコ;・λ−;(梱7)ノ g(L:4才力υ11奸レン領域 第1D図 第1E図 7b:ソース@域 8b : ドレイ7領セ( 第2A図 第28図 第3C図 23″ 6 ?5伏 第4図 Δ寸力U的ドしイ〉4負セ’s 1kA−Vcx”)第
75図 °−4■糺41緘−−−−行〜ど゛”””’−b〕1;
壷吃。 ドしイ〕A−レ−( A’jfMJ的ソース、/F’し、イン*”l、 1
4 (/c−s’)イ寸力υ皇す/−ス/Fシ2イン砿
ff)、44−(10−〇第8A図 第8C図 第8D図 第qA図
Claims (3)
- (1)絶縁体層上に形成された、300Åないし150
0Åの厚さの半導体層と、 この半導体層上にゲート誘電体薄膜を介して形成された
ゲート電極と、 このゲート電極直下の領域の前記半導体層内において、
前記ゲート電極の左右両側端の直下から内側にかけて形
成された、第1導電型の1対の付加的ソース/ドレイン
領域と、 前記1対の付加的ソース/ドレイン領域に挾まれた領域
の前記半導体層内に形成された、第2導電型のチャネル
領域と、 前記半導体層内において、前記付加的ソース/ドレイン
領域の前記チャネル領域に接する側と反対側の端部に隣
接して形成された、第1導電型の1対のソース/ドレイ
ン領域と を備え、 前記付加的ソース/ドレイン領域は、3×10^1^7
ないし3×10^1^8/cm^3の不純物濃度を有し
、 前記ソース/ドレイン領域は、前記付加的ソース/ドレ
イン領域よりも高い不純物濃度を有する半導体装置。 - (2)絶縁体層上に半導体層を形成する工程と、 この半導体層上にゲート誘電体薄膜を形成する工程と、 このゲート誘電体薄膜上にゲート電極を形成する工程と
、 このゲート電極をマスクとして、前記半導体層をその表
面に平行な面内で連続的に回転させながら、第1導電型
の不純物を、前記半導体層表面に対して所定の角度をな
す斜め方向から注入することにより、前記半導体層内の
前記ゲート電極の端部近傍直下に導入し、付加的ソース
/ドレイン領域を形成する工程と、 前記半導体層上に、前記ゲート電極をマスクとして、前
記半導体層の表面に垂直な方向から第1導電型の不純物
を注入し、ソース/ドレイン領域を形成する工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。 - (3)絶縁体層上に半導体層を形成する工程と、 この半導体層上にゲート誘電体薄膜を形成する工程と、 このゲート誘電体薄膜上にゲート電極を形成する工程と
、 このゲート電極をマスクとして、第1導電型の不純物を
イオン注入により導入する工程と、注入した第1導電型
の不純物を、所定の熱処理により前記ゲート電極の下方
に拡散させ、付加的ソース/ドレイン領域を形成する工
程と、 前記半導体層に、前記ゲート電極をマスクとして、第1
導電型の不純物を注入し、ソース/ドレイン領域を形成
する工程と を備えた半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2314544A JP2660451B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
| DE69123950T DE69123950T2 (de) | 1990-11-19 | 1991-10-31 | SOI-Feldeffekttransistor und dessen Herstellungsverfahren |
| EP91310089A EP0487220B1 (en) | 1990-11-19 | 1991-10-31 | SOI-Field effect transistor and method of manufacturing the same |
| US09/233,212 US6358783B1 (en) | 1990-11-19 | 1999-01-20 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2314544A JP2660451B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04188633A true JPH04188633A (ja) | 1992-07-07 |
| JP2660451B2 JP2660451B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=18054572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2314544A Expired - Lifetime JP2660451B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6358783B1 (ja) |
| EP (1) | EP0487220B1 (ja) |
| JP (1) | JP2660451B2 (ja) |
| DE (1) | DE69123950T2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07162011A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-06-23 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 放射耐性を有する回路を形成する方法 |
| JP2000349299A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-12-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2001007110A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 配線材料およびこれを用いた配線を備えた半導体装置およびその作製方法 |
| US6507069B1 (en) | 1994-07-14 | 2003-01-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture thereof |
| US6906383B1 (en) | 1994-07-14 | 2005-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture thereof |
| US8357611B2 (en) | 1999-06-22 | 2013-01-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Wiring material, semiconductor device provided with a wiring using the wiring material and method of manufacturing thereof |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344790A (en) * | 1993-08-31 | 1994-09-06 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Making integrated circuit transistor having drain junction offset |
| TW297142B (ja) | 1993-09-20 | 1997-02-01 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | |
| US6777763B1 (en) | 1993-10-01 | 2004-08-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
| US5705405A (en) * | 1994-09-30 | 1998-01-06 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method of making the film transistor with all-around gate electrode |
| KR100227644B1 (ko) * | 1995-06-20 | 1999-11-01 | 김영환 | 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법 |
| KR0150105B1 (ko) * | 1995-06-20 | 1998-12-01 | 김주용 | 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법 |
| KR100209937B1 (ko) * | 1995-12-30 | 1999-07-15 | 김영환 | 반도체 소자의 트랜지스터 제조방법 |
| JP3222380B2 (ja) * | 1996-04-25 | 2001-10-29 | シャープ株式会社 | 電界効果トランジスタ、および、cmosトランジスタ |
| US6291325B1 (en) * | 1998-11-18 | 2001-09-18 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Asymmetric MOS channel structure with drain extension and method for same |
| US6524895B2 (en) | 1998-12-25 | 2003-02-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| US6576924B1 (en) * | 1999-02-12 | 2003-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having at least a pixel unit and a driver circuit unit over a same substrate |
| KR100654927B1 (ko) * | 1999-03-04 | 2006-12-08 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 그의 제작방법 |
| JP2002185011A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-28 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
| JP3634320B2 (ja) * | 2002-03-29 | 2005-03-30 | 株式会社東芝 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP2004079735A (ja) * | 2002-08-15 | 2004-03-11 | Nec Corp | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| CN109888021A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58142566A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-24 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置 |
| JPH01307266A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0274077A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Sony Corp | Mis型トランジスタ |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4087902A (en) | 1976-06-23 | 1978-05-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Field effect transistor and method of construction thereof |
| JPS60133756A (ja) | 1983-12-21 | 1985-07-16 | Seiko Epson Corp | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| JPS61104671A (ja) | 1984-10-29 | 1986-05-22 | Sharp Corp | 電界効果トランジスタ |
| US4649629A (en) * | 1985-07-29 | 1987-03-17 | Thomson Components - Mostek Corp. | Method of late programming a read only memory |
| JPS6276776A (ja) | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US4922315A (en) | 1987-11-13 | 1990-05-01 | Kopin Corporation | Control gate lateral silicon-on-insulator bipolar transistor |
| JPH0227772A (ja) | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Sony Corp | 電界効果型薄膜トランジスタ |
| JP2507567B2 (ja) | 1988-11-25 | 1996-06-12 | 三菱電機株式会社 | 絶縁体基板上の半導体層に形成されたmos型電界効果トランジスタ |
| JP2510710B2 (ja) * | 1988-12-13 | 1996-06-26 | 三菱電機株式会社 | 絶縁体基板上の半導体層に形成されたmos型電界効果トランジスタ |
| JPH0783127B2 (ja) | 1989-04-20 | 1995-09-06 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JPH03129764A (ja) | 1989-05-26 | 1991-06-03 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| US5158903A (en) * | 1989-11-01 | 1992-10-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing a field-effect type semiconductor device |
| US5241211A (en) * | 1989-12-20 | 1993-08-31 | Nec Corporation | Semiconductor device |
| US5102809A (en) | 1990-10-11 | 1992-04-07 | Texas Instruments Incorporated | SOI BICMOS process |
| JP2735041B2 (ja) * | 1995-07-28 | 1998-04-02 | 日本電気株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP2314544A patent/JP2660451B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-10-31 EP EP91310089A patent/EP0487220B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-31 DE DE69123950T patent/DE69123950T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-01-20 US US09/233,212 patent/US6358783B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58142566A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-24 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置 |
| JPH01307266A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0274077A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Sony Corp | Mis型トランジスタ |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07162011A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-06-23 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 放射耐性を有する回路を形成する方法 |
| US6507069B1 (en) | 1994-07-14 | 2003-01-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture thereof |
| US6773971B1 (en) | 1994-07-14 | 2004-08-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device having lightly-doped drain (LDD) regions |
| US6906383B1 (en) | 1994-07-14 | 2005-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture thereof |
| US7183614B2 (en) | 1994-07-14 | 2007-02-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture thereof |
| US7635895B2 (en) | 1994-07-14 | 2009-12-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US8273613B2 (en) | 1994-07-14 | 2012-09-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture thereof |
| JP2000349299A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-12-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2001007110A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 配線材料およびこれを用いた配線を備えた半導体装置およびその作製方法 |
| US8357611B2 (en) | 1999-06-22 | 2013-01-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Wiring material, semiconductor device provided with a wiring using the wiring material and method of manufacturing thereof |
| US9660159B2 (en) | 1999-06-22 | 2017-05-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Wiring material, semiconductor device provided with a wiring using the wiring material and method of manufacturing thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69123950T2 (de) | 1997-05-28 |
| JP2660451B2 (ja) | 1997-10-08 |
| EP0487220A3 (en) | 1992-07-29 |
| DE69123950D1 (de) | 1997-02-13 |
| EP0487220B1 (en) | 1997-01-02 |
| US6358783B1 (en) | 2002-03-19 |
| EP0487220A2 (en) | 1992-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4935379A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP3049492B2 (ja) | Mosfet及びその製造方法 | |
| US5286664A (en) | Method for fabricating the LDD-MOSFET | |
| JP2660451B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| EP0198336B1 (en) | Hybrid extended drain concept for reduced hot electron effect | |
| JPH0532911B2 (ja) | ||
| JP3057436B2 (ja) | 半導体デバイス及びその製造方法 | |
| JPH08264789A (ja) | 絶縁ゲート半導体装置および製造方法 | |
| JP2677987B2 (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
| JP3057439B2 (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
| JPH05283687A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JPH06349856A (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
| JPS62104172A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2703883B2 (ja) | Misトランジスタ及びその製造方法 | |
| JPH0613606A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0414262A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH06302817A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2950557B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPS63227059A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH1012886A (ja) | 半導体装置 | |
| JP3426587B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPS61259574A (ja) | ホツト電子の効果を低減する延長ドレイン構造 | |
| JPH0472770A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0348428A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2000332255A (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080613 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080613 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 14 |