JPH0526351B2 - - Google Patents
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- JPH0526351B2 JPH0526351B2 JP57014583A JP1458382A JPH0526351B2 JP H0526351 B2 JPH0526351 B2 JP H0526351B2 JP 57014583 A JP57014583 A JP 57014583A JP 1458382 A JP1458382 A JP 1458382A JP H0526351 B2 JPH0526351 B2 JP H0526351B2
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- 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]
- H10D30/6728—Vertical TFTs
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、複合化された絶縁ゲイト型電界効果
半導体装置とその作製方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a composite insulated gate field effect semiconductor device and a method for manufacturing the same.
従来の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の構造
においては、チヤネルは横方向に形成されるのが
普通であつた。
In the structure of conventional insulated gate field effect semiconductor devices, channels are generally formed laterally.
この場合、ソースとドレインが基板の表面に平
行に横方向に配置されており、そのソース、ドレ
イン間を流れる横方向電流をその間に設けられた
ゲイトにより制御する。 In this case, a source and a drain are arranged laterally parallel to the surface of the substrate, and a lateral current flowing between the source and drain is controlled by a gate provided therebetween.
しかしプラズマ気相法(グローまたはアーク放
電を利用して室温〜500℃代表的には150〜300℃
の低温で非単結晶の半導体を形成せしめる気相法
を以下単にPCVDという)を用いて半導体を形成
する場合、半導体層は基板より上方向に積層され
るので、上記横方向にチヤネルを形成した場合、
チヤネル長を20〜40μm以下にすることは不可能
であつた。 However, using the plasma vapor phase method (using glow or arc discharge), the
When forming a semiconductor using a vapor phase method (hereinafter simply referred to as PCVD) that forms a non-single crystal semiconductor at low temperatures, the semiconductor layer is stacked above the substrate, so channels are formed in the lateral direction. case,
It was impossible to reduce the channel length to 20 to 40 μm or less.
一方、PCVDで作られた半導体(一般に非単結
晶半導体となる)は、このキヤリアである電子ま
たはホールの移動度が単結晶の1/10〜1/10ときわ
めて小さいため、周波数特性の向上のためには、
チヤネル長を2μm以下好ましくは0.1〜1μmにす
ることが必要不可欠であつた。 On the other hand, in semiconductors made by PCVD (generally non-single crystal semiconductors), the mobility of carrier electrons or holes is extremely small, 1/10 to 1/10 of that of single crystals, so it is difficult to improve frequency characteristics. In order to
It was essential that the channel length be 2 μm or less, preferably 0.1 to 1 μm.
PCVD法で作られた非単結晶半導体は、アモル
フアス(非晶質)半導体または5〜100Åの大き
さの量子論的な秩序性または微結晶性を有するセ
ミアモルフアス(半非晶質)半導体、または5〜
200Åの大きさの結晶のマイクロポリクリスタル
であり、水素またはフツ素の如きハロゲン元素が
0.01〜20モル%添加されているのが普通である。 Non-single crystal semiconductors made by the PCVD method are amorphous semiconductors, semi-amorphous semiconductors with quantum order or microcrystallinity in the size of 5 to 100 Å, or 5~
It is a micro polycrystal with a crystal size of 200 Å, and contains hydrogen or halogen elements such as fluorine.
It is usually added in an amount of 0.01 to 20 mol%.
そして、その形成温度が200〜300℃であること
を考慮しても、その密度が単結晶ほど大きくな
い。そのため精密なPN接合を作ることは50V以
上の高耐圧を必要とするデイバイスにとつてはま
つたく不可能であつた。 Even considering that its formation temperature is 200 to 300°C, its density is not as high as that of a single crystal. For this reason, it has been impossible to create precise PN junctions for devices that require a high withstand voltage of 50V or higher.
また、薄膜素子となるので、大電流を扱う素子
の実現は困難であつた。 Furthermore, since it is a thin film element, it has been difficult to realize an element that can handle large currents.
さらに基板側からの光照射を利用するフオトセ
ンサ機能を有する高速応答光応答高出力高増幅デ
イバイスを作ることも不可能であつた。 Furthermore, it has been impossible to create a fast-response, photo-responsive, high-output, high-amplification device that has a photosensor function that utilizes light irradiation from the substrate side.
本発明は、大電流を扱うことのできる絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置を得ることをその目的と
する。
An object of the present invention is to obtain an insulated gate field effect semiconductor device that can handle large currents.
本発明は絶縁ゲイト型電界効果半導体装置およ
びその複合化させた半導体装置およびその作製方
法に関するものであつて、プラズマ気相法を用い
ることによつて積層して形成される非単結晶半導
体を用い、かつそのチヤネル長を0.1〜3μmとマ
イクロチヤネル化することを目的としている。
The present invention relates to an insulated gate field effect semiconductor device, a compound semiconductor device thereof, and a manufacturing method thereof, which uses non-single-crystal semiconductors formed by laminating layers using a plasma vapor phase method. , and the channel length is 0.1 to 3 μm.
本発明はかかる非単結晶半導体の種々の特性を
考慮してソース、ドレインは縦方向いわゆる積層
方向に設け、チヤネルは高い電圧にすると横方向
にひろがる構造の絶縁ゲイト型電界効果半導体装
置を提案するにある。 The present invention takes into consideration various characteristics of such non-single crystal semiconductors and proposes an insulated gate field effect semiconductor device in which the source and drain are provided vertically in the so-called stacking direction, and the channel expands laterally when a high voltage is applied. It is in.
かかる構造とすることにより非単結晶半導体を
用いた場合であつても、チヤネル形成領域とゲイ
ト絶縁膜との界面が高い電流密度とならないた
め、大電流用パワートランジスタまたはその集積
化構造を設けることができるものである。 With such a structure, even when a non-single crystal semiconductor is used, a high current density does not occur at the interface between the channel forming region and the gate insulating film, so it is not necessary to provide a large current power transistor or its integrated structure. It is something that can be done.
本発明は、基板上または基板上の導電層上に設
けられた一導電型を有するドレインを構成する第
1の半導体と、該半導体上に設けられたチヤネル
形成領域を有する真性または実質的に真性の第2
の半導体と、該半導体上に突出して凸状に設けら
れた前記第1の半導体と同一導電型を有するソー
スを構成する第3の半導体と、該半導体および前
記第2の半導体に形成されるチヤネル形成領域を
おおつて設けられたゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶
縁膜上に設けられたゲイト電極とを有することを
特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半導体装置、を
要旨とするものであり、また基板上または基板上
の導電層上にプラズマ気相法により一導電型を有
する第1の半導体をドレインとして形成する工程
と、該半導体上にチヤネル形成領域を有する真性
または実質的に真性の第2の半導体を積層する工
程と、該第2の半導体上に第1の半導体と同一導
電型の第3の半導体をソースとして突出して凸状
に形成する工程と、該半導体および前記第2の半
導体上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、該絶縁
膜上にゲイト電極を形成する工程とを有すること
を特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半導体装置作
製方法、を要旨とするものである。 The present invention provides an intrinsic or substantially intrinsic semiconductor having a first semiconductor constituting a drain having one conductivity type provided on a substrate or a conductive layer on the substrate, and a channel forming region provided on the semiconductor. the second of
a third semiconductor constituting a source having the same conductivity type as the first semiconductor, which is provided in a convex shape projecting on the semiconductor, and a channel formed in the semiconductor and the second semiconductor. The gist of the present invention is an insulated gate field effect semiconductor device characterized by having a gate insulating film provided covering a formation region and a gate electrode provided on the gate insulating film. forming a first semiconductor having one conductivity type as a drain on a conductive layer on or on a substrate by a plasma vapor deposition method; and forming an intrinsic or substantially intrinsic second semiconductor having a channel formation region on the semiconductor. a step of stacking semiconductors; a step of forming a third semiconductor of the same conductivity type as the first semiconductor on the second semiconductor in a protruding and convex shape as a source; The gist of the present invention is a method for manufacturing an insulated gate field effect semiconductor device, which comprises a step of forming a gate insulating film and a step of forming a gate electrode on the insulating film.
実施例 1
以下に実施例を示し、図面に従つて本発明の特
徴、技術思想を示す。Example 1 An example will be shown below, and the features and technical idea of the present invention will be illustrated with reference to the drawings.
第1図は本発明を用いた積層型の絶縁ゲイト型
電界効果半導体装置の製造工程を示したものであ
る。 FIG. 1 shows the manufacturing process of a stacked insulated gate field effect semiconductor device using the present invention.
第1図Aにおいて、絶縁性基板例えばアルミ
ナ、ガラス、グレイズドセラミツクス1上に導電
層2が0.1〜1μmの厚さに設けられている状態が
示されている。 In FIG. 1A, a conductive layer 2 with a thickness of 0.1 to 1 μm is shown on an insulating substrate 1, such as alumina, glass, or glazed ceramics.
光を検出する装置の場合において、光信号を基
板側より照射検出するには、基板を透光性(ガラ
ス)とし、この導電層に透光性を必要とする時
は、ITO(酸化インジウム、酸化スズ混合体)、酸
化スズまたはその多層膜を採用すればよい。 In the case of a device that detects light, in order to irradiate and detect optical signals from the substrate side, the substrate should be transparent (glass), and if the conductive layer needs to be transparent, ITO (indium oxide, A tin oxide mixture), tin oxide, or a multilayer film thereof may be used.
またいわゆるパワートランジスタとするには、
耐熱性が重要であるから導電層として耐熱性を有
するクロム、ニツケル、モリブデンなどを印刷法
またはスパツタ法により形成させて、さらにステ
ンレス、アルミニウムその他耐熱金属を基板とし
て用いればよい。 Also, in order to make it a so-called power transistor,
Since heat resistance is important, the conductive layer may be formed of heat-resistant chromium, nickel, molybdenum, or the like by a printing method or sputtering method, and stainless steel, aluminum, or other heat-resistant metal may be used as the substrate.
この後、この上面にN+またはP+型の非単結晶
半導体3をPCVD法により0.01〜1μmの厚さに形
成した。このPCVD法は0.01〜1torrの圧力中の
反応炉内に基板を配置し、室温〜500℃代表的に
は150〜350℃に加熱させ、キヤパシタンスまたは
インダクテイブ方式により高周波エネルギを加
え、反応炉内にプラズマ状態のグローまたはアー
ク放電を発生せしめるものである。 Thereafter, an N + or P + type non-single crystal semiconductor 3 was formed on this upper surface by PCVD to a thickness of 0.01 to 1 μm. In this PCVD method, the substrate is placed in a reactor under a pressure of 0.01 to 1 torr, heated from room temperature to 500°C, typically 150 to 350°C, and high-frequency energy is applied using a capacitance or inductive method. It generates plasma glow or arc discharge.
かくすると、この反応炉内に導入された半導体
気体例えばフツ化珪素、シラン等の珪化物気体は
分解結合し、また不対結合手である再結合中心は
水素またはフツ素の如きハロゲン元素で中和さ
れ、非単結晶半導体の半導体層が形成される。こ
の時同時に0.01〜2モル%のフオスヒンを添加す
ればN型珪素半導体層が得られ、ジボランを添加
すればP型珪素半導体が得られる。 In this way, the semiconductor gases introduced into the reactor, such as silicide gases such as silicon fluoride and silane, decompose and bond, and the recombination centers, which are dangling bonds, are neutralized by hydrogen or halogen elements such as fluorine. A semiconductor layer of a non-single crystal semiconductor is formed. At this time, if 0.01 to 2 mol % of phosphin is added at the same time, an N-type silicon semiconductor layer is obtained, and if diborane is added, a P-type silicon semiconductor layer is obtained.
すなわち、珪化物気体に導電型を付与する不純
物を含む気体を添加することにより、不純物を熱
拡散またはイオン注入等を用いることなしに、導
電型の制御をすることができる。 That is, by adding a gas containing an impurity that imparts a conductivity type to the silicide gas, the conductivity type can be controlled without using thermal diffusion or ion implantation of the impurity.
かくしてNまたはPの非単結晶半導体を0.01〜
1μmの厚さに第1の非単結晶半導体層3として
形成した。 In this way, N or P non-single crystal semiconductors can be
The first non-single crystal semiconductor layer 3 was formed to a thickness of 1 μm.
さらにこの上面にNまたはP型の不純物を除去
したいわゆるバツクグラウンドレベルの不純物し
か添加されていない実質的に真性の導電型を有す
る半導体層4を0.1〜3μmの厚さに形成した。 Further, on this upper surface, a semiconductor layer 4 having a substantially intrinsic conductivity type and having only so-called background level impurities added with N or P type impurities removed was formed to a thickness of 0.1 to 3 .mu.m.
この半導体層は真正とはいえ、一般にN-型で
あるため、それを中和相殺するためにP-型を付
与する不純物であるBを1〜10PPM添加し、い
わゆる真性の導電型の半導体としてもよい。 Although this semiconductor layer is genuine, it is generally N - type, so in order to neutralize it, 1 to 10 PPM of B, which is an impurity that imparts P - type, is added, making it a so-called intrinsic conductivity type semiconductor. Good too.
さらにこの半導体を積極的に不純物を添加して
いないいわゆる実質的に真性の半導体層として
0.1〜3μmの厚さで設け、その上に0.01〜0.1μmの
厚さのP型の半導体層を設け、さらにこれを挟む
如くに0.1〜1μmの実質的に真性の半導体層を設
けた、いわゆる第1の半導体層とは逆導電型(す
なわちこの場合は、第1の半導体層がN型とな
る)の半導体層を第2の半導体の中間層状に含有
する真性の半導体層としてもよい。また高耐圧性
を得るため、この半導体を珪素ではなく炭化珪素
とすると、さらに5〜30Vと耐圧性が向上でき
る。 Furthermore, this semiconductor is made into a so-called essentially intrinsic semiconductor layer that does not have any impurities added to it.
A P-type semiconductor layer with a thickness of 0.1 to 3 μm is provided on top of the P-type semiconductor layer with a thickness of 0.1 to 3 μm, and a substantially intrinsic semiconductor layer of 0.1 to 1 μm is sandwiched between the P-type semiconductor layers. It may be an intrinsic semiconductor layer containing a semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the first semiconductor layer (that is, in this case, the first semiconductor layer is N type) in the form of an intermediate layer of the second semiconductor. Furthermore, in order to obtain high voltage resistance, if this semiconductor is made of silicon carbide instead of silicon, the voltage resistance can be further improved to 5 to 30V.
さらにこの半導体層の第1の半導体層に近い部
分は、実質的に真性の導電型またはN-層とし、
その上面に真性の導電型または実質的に真性の導
電型の半導体層を電気伝導度を厚さ方向に変化さ
せて形成し、第1の半導体層3をドレインとする
場合の耐圧を向上せしめる方法を用いてもよい。 Furthermore, a portion of this semiconductor layer close to the first semiconductor layer is made into a substantially intrinsic conductivity type or N - layer,
A method of forming a semiconductor layer of an intrinsic conductivity type or a substantially intrinsic conductivity type on its upper surface with electrical conductivity varying in the thickness direction to improve breakdown voltage when the first semiconductor layer 3 is used as a drain. may also be used.
かくしてチヤネル形成領域を有する第2の非単
結晶の半導体層4を第1の非単結晶半導体層3の
上に積層して設けた。 In this way, the second non-single-crystal semiconductor layer 4 having a channel formation region was laminated on the first non-single-crystal semiconductor layer 3.
さらにこの上面に第3の非単結晶半導体5を第
1の半導体3と同様に形成し、第1図Aに示す状
態を得た。この第3の非単結晶半導体5は、第1
の非単結晶半導体3と同一導電型とした。 Furthermore, a third non-single crystal semiconductor 5 was formed on this upper surface in the same manner as the first semiconductor 3, to obtain the state shown in FIG. 1A. This third non-single crystal semiconductor 5
The conductivity type was the same as that of the non-single crystal semiconductor 3.
この後第3の半導体を選択的に除去し、さらに
ゲイト絶縁物8を第2、第3の半導体上に形成し
た。こうして第1図Bの状態を得た。 Thereafter, the third semiconductor was selectively removed, and a gate insulator 8 was further formed on the second and third semiconductors. In this way, the state shown in FIG. 1B was obtained.
第1図Bはかかる縦断面図を示す。図面におい
てコーナ部15は若干第2の半導体内にデープエ
ツチをして入つている。ゲイト絶縁物8はシラン
アンモニアとのPCVD反応により、窒化珪素を
100〜1000Å形成したものである。また塩素の如
きハロゲン元素が添加された雰囲気中で、基体の
表面を200〜500℃に加熱し、酸素または窒素、ア
ンモニアを〜3GHzの周波数の電磁エネルギにて
励起してこれらの表面をプラズマ酸化またはプラ
ズマ窒化してもよい。 FIG. 1B shows such a longitudinal section. In the drawing, the corner portion 15 is slightly deep-etched into the second semiconductor. The gate insulator 8 is made of silicon nitride through a PCVD reaction with silane ammonia.
It is formed with a thickness of 100 to 1000 Å. In addition, the surface of the substrate is heated to 200 to 500°C in an atmosphere containing a halogen element such as chlorine, and oxygen, nitrogen, or ammonia is excited with electromagnetic energy at a frequency of ~3 GHz to plasma oxidize these surfaces. Alternatively, plasma nitridation may be performed.
また酸化た後形成された酸化珪素の表面を10〜
50Åの厚さに窒化珪素に変成してもよい。 In addition, the surface of silicon oxide formed after oxidation is
It may be transformed into silicon nitride to a thickness of 50 Å.
かかる固相−気相プラズマ反応を行うには100
〜500℃の温度を必要とするため、かかる場合に
は非単結晶半導体の3,4,5は再結合中心中和
用に水素を用いるのではなく、フツ素を用いると
耐熱性の面から好ましかつた。かくしてゲイト絶
縁物8を100〜1500Åの厚さに形成した。 100 to carry out such a solid-gas phase plasma reaction.
Since a temperature of ~500°C is required, in such a case, instead of using hydrogen to neutralize the recombination centers of 3, 4, and 5 of the non-single crystal semiconductor, it is better to use fluorine from the viewpoint of heat resistance. I liked it. In this way, the gate insulator 8 was formed to a thickness of 100 to 1500 Å.
また、このゲイト絶縁物中に半導体のクラスタ
または薄膜を選択的に含有させ、不揮発性メモリ
としてもよい。 Furthermore, semiconductor clusters or thin films may be selectively included in the gate insulator to form a nonvolatile memory.
さらに、第3の半導体5とのコンタクト用の窓
あけ18を行つた後、これらを覆いアルミニウム
等の金属を真空蒸着法により、またはPCVD法に
よりソース、ドレインと同一導電型の半導体層を
作製し、ゲイト電極9とした。かくすることによ
り第1図Cに示すようにゲイト電極9下にはゲイ
ト絶縁膜8が設けられ、その下にはチヤネル形成
領域10が形成される。 Furthermore, after forming a window 18 for contact with the third semiconductor 5, a semiconductor layer having the same conductivity type as the source and drain is formed by covering these with a metal such as aluminum by vacuum evaporation or by PCVD. , a gate electrode 9. As a result, as shown in FIG. 1C, a gate insulating film 8 is provided under the gate electrode 9, and a channel forming region 10 is formed thereunder.
かくして電流は、例えば第3の半導体5をソー
ス、第1の半導体3をドレインとすると、矢印1
1の如く一度外方向にひろがり、その後垂直方向
に電流が流れることになる。このためゲイト絶縁
物の半導体との界面には電流が集中することな
く、結果としてアモルフアスまたはセミアモルフ
アス構造を有する非単結晶半導体であつても、界
面が劣化することなく1つの素子で0.1〜20Aも
の大電流を流すトランジスタを得ることができ
る。 Thus, for example, if the third semiconductor 5 is the source and the first semiconductor 3 is the drain, the current flows as indicated by the arrow 1.
1, the current spreads outward once, and then the current flows vertically. Therefore, current does not concentrate at the interface between the gate insulator and the semiconductor, and as a result, even with a non-single-crystal semiconductor having an amorphous or semi-amorphous structure, the interface can be reduced to 0.1~ It is possible to obtain a transistor that can flow a large current of 20A.
実施例 2 第2図は本発明の他の実施例である。Example 2 FIG. 2 shows another embodiment of the invention.
図面において、基板1はステンレス、ニツケ
ル、モリブデン等金属基板を用いた。さらにこの
上面にオーム接触をさせたNまたはP型の非単結
晶を第1の半導体層3として設けた。この第1の
半導体層は、実施例1におけるNまたはP型の非
単結晶半導体層(図1の3)と同様の方法によつ
て設けたものである。 In the drawings, the substrate 1 is a metal substrate made of stainless steel, nickel, molybdenum, or the like. Furthermore, a non-single crystal of N or P type was provided as the first semiconductor layer 3 in ohmic contact with this upper surface. This first semiconductor layer was provided by the same method as the N or P type non-single crystal semiconductor layer (3 in FIG. 1) in Example 1.
さらにその上面にチヤネル形成領域を構成する
第2の半導体層4を0.1〜3μmの厚さに形成した。 Furthermore, a second semiconductor layer 4 constituting a channel formation region was formed on the upper surface to a thickness of 0.1 to 3 μm.
本実施例においては、図面に示すように第1の
半導体層である半導体3がN+層、第2の半導体
層である4がNまたはN-層である25と、N-ま
たはI層である24との2層構造として構成し
た。 In this embodiment, as shown in the drawings, the first semiconductor layer 3 is an N + layer, the second semiconductor layer 4 is an N or N - layer 25, and an N - or I layer. It was constructed as a two-layer structure with a certain 24.
さらにこの上面に第1の半導体3と同一導電型
の第3の半導体5をPCVD法で積層した。 Furthermore, a third semiconductor 5 having the same conductivity type as the first semiconductor 3 was laminated on this upper surface by the PCVD method.
この後この上面にモリブデン、タングステン、
珪化タングステン等の金属導電膜6を0.1〜1μm
の厚さに形成し、さらにその上に寄生容量を少な
くするための酸化珪素絶縁膜7をPCVD法により
0.3〜2μmの厚さに積層した。 After this, molybdenum, tungsten,
Metal conductive film 6 such as tungsten silicide with a thickness of 0.1 to 1 μm
A silicon oxide insulating film 7 is formed on the film to a thickness of
The layers were laminated to a thickness of 0.3 to 2 μm.
この後、第2図Bに示される如く、第3の半導
体5、導電層6、絶縁物7を概略同一形状にリソ
グラフイ技術により除去し、さらにゲイト絶縁膜
8をPCVD法で形成した。 Thereafter, as shown in FIG. 2B, the third semiconductor 5, the conductive layer 6, and the insulator 7 were removed to approximately the same shape by lithography, and the gate insulating film 8 was further formed by the PCVD method.
第2図Bに示す状態を得た後、電極用の穴あけ
18を行い、Alの如き金属またはN+またはP+の
半導体よりなるゲイト電極9を形成させた。 After obtaining the state shown in FIG. 2B, a hole 18 for an electrode was formed, and a gate electrode 9 made of a metal such as Al or a semiconductor of N + or P + was formed.
すると第2図Cに示すようにゲイト電極直下に
はゲイト絶縁物8、その下の第2の半導体層4に
はチヤネル形成領域10が形成される。 Then, as shown in FIG. 2C, a gate insulator 8 is formed directly below the gate electrode, and a channel forming region 10 is formed in the second semiconductor layer 4 thereunder.
電流はソース例えば5より下方向のドレイン3
に向かつて、11に示される如く斜め横方向に流
れる。 The current flows from the drain 3 below the source e.g.
, it flows diagonally horizontally as shown at 11.
図面より明らかな如く、導電性基板1上にオー
ム接触をした第1の非単結晶半導体3が設けら
れ、また第3の半導体5上にはそのシート抵抗値
を小さくするため導電層6が形成されている。 As is clear from the drawing, a first non-single crystal semiconductor 3 is provided on a conductive substrate 1 in ohmic contact, and a conductive layer 6 is formed on a third semiconductor 5 to reduce its sheet resistance. has been done.
ゲイト絶縁膜8等のその他の製造工程は第1図
に示す実施例1と同様である。 Other manufacturing steps such as the gate insulating film 8 are the same as in Example 1 shown in FIG.
実施例 3
第3図は本発明の絶縁ゲイト型電界効果半導体
装置を用いたパワートランジスタの構造の一例を
示す。Embodiment 3 FIG. 3 shows an example of the structure of a power transistor using the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention.
図面においてBは平面図であり、Aは第3図B
のA−A′での縦断面図である。番号、相対位置
は対応させて示している。 In the drawings, B is a plan view, and A is a plan view of FIG.
FIG. Numbers and relative positions are shown in correspondence.
第3図Aにおいて、導電性基板1上のNまたは
P型の第1の非単結晶半導体層3をここではドレ
インとして、第2の非単結晶半導体4にチヤネル
形成領域が10が、さらにその上面にゲイト絶縁
膜8が設けられている。またソースを構成する第
3の半導体5と導電層6が積層されて同一形状を
有しており、このソースとチヤネル形成領域を覆
つてゲイト電極9が形成されている。 In FIG. 3A, a first non-single crystal semiconductor layer 3 of N or P type on a conductive substrate 1 is here used as a drain, and a channel forming region 10 is formed in a second non-single crystal semiconductor 4; A gate insulating film 8 is provided on the upper surface. Further, a third semiconductor 5 and a conductive layer 6 constituting the source are stacked and have the same shape, and a gate electrode 9 is formed to cover the source and the channel forming region.
図面より明らかな如く、ゲイト電極は外部引き
出し電極19と接続し、ソース5は導電層6と連
続して電極穴14にて外部引き出し電極21と接
続されている。 As is clear from the drawings, the gate electrode is connected to the external lead electrode 19, and the source 5 is connected to the conductive layer 6 and connected to the external lead electrode 21 through the electrode hole 14.
本実施例は、パワートランジスタであるため、
ソース、ドレイン間には0.1〜10Aの大電流が流
れる。そこで、第3図Bの21に示す如く2本の
ボンデイングをさせている。この接続はフエイス
ダウンボンド方式でもよい。 Since this example is a power transistor,
A large current of 0.1 to 10A flows between the source and drain. Therefore, two wires are bonded as shown at 21 in FIG. 3B. This connection may be a face-down bond method.
かかる構造にすることにより、非単結晶半導体
の表面の20〜40%はソース領域を構成し、60〜40
%はチヤネル形成領域を構成し、さらに約20%は
外部引き出し電極および周辺とスクライブライン
領域を構成させることができ、例えば5〜10mm角
の素子において、最大1〜20Aの大電流をも取り
出すことができる絶縁ゲイト型電界効果半導体装
置を得ることができた。 By adopting such a structure, 20 to 40% of the surface of the non-single crystal semiconductor constitutes the source region, and 60 to 40% of the surface constitutes the source region.
% constitutes the channel forming area, and approximately 20% can constitute the external extraction electrode and surrounding area and scribe line area. For example, a large current of 1 to 20 A at maximum can be extracted from a 5 to 10 mm square element. We were able to obtain an insulated gate field effect semiconductor device that can perform the following steps.
さらに真性または実質的に真性の半導体4の厚
さとその導電率を制御することによつて、10〜
200Vのドレイン耐圧得ることができた。 Furthermore, by controlling the thickness of the intrinsic or substantially intrinsic semiconductor 4 and its conductivity,
We were able to obtain a drain breakdown voltage of 200V.
以上のように、従来より知られていた単結晶半
導体を用いるのではなく、非単結晶半導体を用い
て、導電性の基板または導体層上に積層して設け
られた絶縁ゲイト型電界効果半導体装置を得るこ
とができた。 As described above, an insulated gate field effect semiconductor device is provided using a non-single crystal semiconductor, which is stacked on a conductive substrate or conductor layer, instead of using a conventionally known single crystal semiconductor. I was able to get
また、非単結晶半導体の再結合中心中和材とし
てフツ素を用いることにより水素を用いた場合の
プロセス温度である300℃の上限を500℃の上限に
まで高めることができた。 In addition, by using fluorine as a recombination center neutralizing agent for non-single crystal semiconductors, we were able to raise the upper limit of the process temperature of 300°C, which is the upper limit when hydrogen is used, to 500°C.
さらに基板側からの光信号検出用として用いる
場合、非単結晶半導体のうち第1の半導体を2.0
〜2.5eVを有する炭化珪素とし、また第2の半導
体を珪素または炭化珪素としてそこでの入射光の
波長依存性を制御することも有用である。 Furthermore, when used for optical signal detection from the substrate side, the first semiconductor of the non-single crystal semiconductors is
It is also useful to use silicon carbide having a voltage of ~2.5 eV and to control the wavelength dependence of incident light by using silicon or silicon carbide as the second semiconductor.
この場合、第1の半導体をSixC1-X(0<X<
1)と制御することによつて、特定波に対する高
耐圧性を有せしめ、加えて第2の半導体を
SixGe1-X(0<X<1)として、赤外線センサと
して構成させた。 In this case, the first semiconductor is SixC 1-X (0<X<
1), it has high voltage resistance against specific waves, and in addition, the second semiconductor
SixGe 1-X (0<X<1) was configured as an infrared sensor.
また、非単結晶として5〜100Åの微結晶性を
有するセミアモルフアス半導体を用いることは、
N+またはP+型の半導体において、その導電度を
1〜100(Ωcm)-10.1〜10(Ωcm)-1とアモルフアス
に比べて10〜103倍も高くできるため、シート抵
抗を下げる上できわめて好ましいものである。ま
た真性および実質的に真性の半導体に対しては、
アモルフアス化剤である酸素の濃度を1015cm-3以
下に押さえることにより、珪素半導体において5
〜100Åの微結晶性を有せしめることができ、空
間的に分子の秩序性を示す結晶位置が変化してい
るいわゆるセミアモルフアス半導体を作ることが
できる。かかる半導体はその電気伝導度が暗伝導
度10-8〜10-4(Ωcm)-1を示し、AM1(100mW/
cm2)にて1×10-3〜9×10-2(Ωcm)-1を示すの
で、そのキヤリアの移動度も単結晶珪素の1/2〜
1/30にまで向上させることができ、本発明の絶縁
ゲイト型電界効果半導体装置に用いることはきわ
めて効果的であつた。 In addition, using a semi-amorphous semiconductor having microcrystallinity of 5 to 100 Å as a non-single crystal,
In N + or P + type semiconductors, the conductivity can be increased to 1 to 100 (Ωcm) -1 0.1 to 10 (Ωcm) -1 , which is 10 to 10 3 times higher than that of amorphous semiconductors, which helps reduce sheet resistance. This is extremely preferable. Also, for intrinsic and substantially intrinsic semiconductors,
By suppressing the concentration of oxygen, which is an amorphous agent, to below 10 15 cm -3 , it is possible to
It is possible to create a so-called semi-amorphous semiconductor in which the crystalline position, which indicates spatial ordering of molecules, changes spatially, with microcrystallinity of ~100 Å. Such a semiconductor exhibits a dark conductivity of 10 -8 to 10 -4 (Ωcm) -1 and an electric conductivity of AM1 (100 mW/
cm 2 ), the carrier mobility is 1/2 to 9×10 -2 (Ωcm) -1 of single crystal silicon.
This could be improved to 1/30, and the use of the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention was extremely effective.
また、本実施例において、第1の半導体層をド
レインとしてN+型とし、その上面の第2の半導
体層をN-型の半導体とI型半導体との積層また
はI層−P-層−I層と3層構造とすることによ
り、逆方向リークを少なくし50V以上の高耐圧を
成就することができた。 In addition, in this embodiment, the first semiconductor layer is an N + type as a drain, and the second semiconductor layer on the upper surface thereof is a stacked layer of an N - type semiconductor and an I type semiconductor, or an I layer-P - layer-I layer. By using a three-layer structure, we were able to reduce reverse leakage and achieve a high breakdown voltage of 50V or more.
本発明の構成をとることによつて、チヤネル形
成領域とソースとの界面において、電流が集中し
ない構成を得ることができ、大電流を流し得る絶
縁ゲイト型電界効果半導体装置を得ることができ
た。
By adopting the configuration of the present invention, a configuration in which current does not concentrate at the interface between the channel forming region and the source can be obtained, and an insulated gate field effect semiconductor device that can flow a large current can be obtained. .
第1図および第2図は、本発明の絶縁ゲイト型
電界効果半導体装置の製造工程を示す縦断面であ
る。第3図は本発明の半導体装置を複数個同一基
板に設けたパワートランジスタの縦断面図および
平面図を示すものである。
FIGS. 1 and 2 are longitudinal cross-sections showing the manufacturing process of the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention. FIG. 3 shows a longitudinal sectional view and a plan view of a power transistor in which a plurality of semiconductor devices of the present invention are provided on the same substrate.
Claims (1)
一導電型を有するドレインを構成する第1の半導
体と、該半導体上に設けられたチヤネル形成領域
を有する真性または実質的に真性の第2の半導体
と、該半導体上に突出して凸状に設けられた前記
第1の半導体と同一導電型を有するソースを構成
する第3の半導体と、該半導体および前記第2の
半導体に形成されるチヤネル形成領域をおおつて
設けられたゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜上に
設けられたゲイト電極とを有することを特徴とす
る絶縁ゲイト型電界効果半導体装置。 2 基板上または基板上の導電層上にプラズマ気
相法により一導電型を有する第1の半導体をドレ
インとして形成する工程と、該半導体上にチヤネ
ル形成領域を有する真性または実質的に真性の第
2の半導体を積層する工程と、該第2の半導体上
に第1の半導体と同一導電型の第3の半導体をソ
ースとして突出して凸状に形成する工程と、該半
導体および前記第2の半導体上にゲイト絶縁膜を
形成する工程と、該絶縁膜上にゲイト電極を形成
する工程とを有することを特徴とする絶縁ゲイト
型電界効果半導体装置作製方法。[Claims] 1. A first semiconductor constituting a drain having one conductivity type provided on a substrate or a conductive layer on the substrate, and an intrinsic or substantial semiconductor having a channel forming region provided on the semiconductor. a second semiconductor which is essentially intrinsic; a third semiconductor constituting a source having the same conductivity type as the first semiconductor and which is provided in a convex shape protruding above the semiconductor; An insulated gate field effect semiconductor device comprising a gate insulating film provided to cover a channel forming region formed in a semiconductor, and a gate electrode provided on the gate insulating film. 2. A step of forming a first semiconductor having one conductivity type as a drain on the substrate or a conductive layer on the substrate by a plasma vapor phase method, and forming an intrinsic or substantially intrinsic first semiconductor having a channel formation region on the semiconductor. a step of stacking a second semiconductor, a step of forming a third semiconductor of the same conductivity type as the first semiconductor on the second semiconductor in a protruding shape as a source, and a step of stacking the semiconductor and the second semiconductor. 1. A method for manufacturing an insulated gate field effect semiconductor device, comprising the steps of forming a gate insulating film thereon, and forming a gate electrode on the insulating film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57014583A JPS58132973A (en) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | Insulated gate type field effect semiconductor device and preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57014583A JPS58132973A (en) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | Insulated gate type field effect semiconductor device and preparation thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58132973A JPS58132973A (en) | 1983-08-08 |
| JPH0526351B2 true JPH0526351B2 (en) | 1993-04-15 |
Family
ID=11865181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57014583A Granted JPS58132973A (en) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | Insulated gate type field effect semiconductor device and preparation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58132973A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5714584A (en) * | 1980-06-28 | 1982-01-25 | Chisso Corp | Compound having tetrazine skeleton |
-
1982
- 1982-02-01 JP JP57014583A patent/JPS58132973A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58132973A (en) | 1983-08-08 |
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