JPH0685262A - 電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPH0685262A
JPH0685262A JP4237920A JP23792092A JPH0685262A JP H0685262 A JPH0685262 A JP H0685262A JP 4237920 A JP4237920 A JP 4237920A JP 23792092 A JP23792092 A JP 23792092A JP H0685262 A JPH0685262 A JP H0685262A
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6704Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
    • H10D30/6708Thin-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 the kink effect or the snapback effect, e.g. discharging the minority carriers of the channel region for preventing bipolar effect
    • H10D30/6711Thin-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 the kink effect or the snapback effect, e.g. discharging the minority carriers of the channel region for preventing bipolar effect by using electrodes contacting the supplementary regions or layers

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Abstract

(57)【要約】 【目的】SOIを用いたMOSFETの浮遊基板効果を
抑制する。基板電極を形成してゲート電極と接続してF
ETのスイッチング速度を向上させる。 【構成】P型シリコンからなる下地ウェーハ1に、酸化
シリコン膜2を隔ててチャネル層となるP型シリコン層
3を形成する。つぎに選択酸化により素子分離酸化膜4
を形成してからゲート酸化膜5を形成する。つぎにポリ
シリコンを堆積したのちパターニングしてP+ 型拡散層
予定領域にコンタクト開口を有するゲート電極6を形成
する。つぎにN+ 型ソース・ドレイン7を形成したの
ち、層間絶縁膜8を堆積する。つぎに層間絶縁膜8にコ
ンタクトを開口してからP+ 型拡散層9を形成する。つ
ぎにコンタクト近傍の絶縁膜をエッチングしてからP+
型拡散層9およびゲート電極6に接続するAl配線を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はSOIを用いたMOS電
界効果トランジスタおよびその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】絶縁物である酸化シリコンなどの上に形
成されたシリコンなどからなる半導体薄膜の表面をチャ
ネルとするMOS電界効果トランジスタ(以下、SOI
MOSFETという)はシリコン基板表面をチャネルと
するバルクMOSFETに比べて、短チャネル効果に強
く、スイッチング速度が速くなるなどの利点がある。
【0003】しかし、SOIMOSFETではシリコン
薄膜(以下、基板という)に電極を接続して基板電位を
固定することが難しいので、通常、浮遊電位のまま動作
させている。そのため基板に少数キャリアが蓄積すると
基板電位が変動し、その結果MOSFETの特性が変化
するという欠点がある。
【0004】従来は、少数キャリア発生の原因となるイ
ンパクトイオン化を抑制するため、高濃度ドレインに隣
接して低濃度ドレインを形成するLDD構造を適用した
り、発生した少数キャリアをソース領域に引き込んで、
再結合によって消滅させる再結合中心となる金属をソー
ス領域に導入して、この浮遊基板効果を抑制している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】SOIMOSFETの
浮遊基板効果を抑制するため、LDD構造にすると低濃
度ドレインの抵抗成分のためMOSFETの電流駆動能
力が低下する。そのため本来のSOIMOSFETの利
点である速いスイッチ速度を遅くしてしまうという問題
がある。
【0006】また、ソース領域に再結合中心を導入して
少数キャリアをソースに引き抜こうとしても、少数キャ
リアの発生はドレイン端で生じるのでソースに到達する
までに少数キャリアの一部が基板に蓄積する。MOSF
ET特性の変動は小さくなっても残ってしまうという問
題がある。これらの問題はSOIMOSFETにおいて
は基板電極を形成することが困難であることから生じ
る。
【0007】また、基板電極を形成したとしても、その
領域を設けた分だけチップ面積が増えてしまうという問
題が生じる。
【0008】本発明の目的は、チップ面積を増やすこと
なく基板電極を形成すると同時にスイッチ速度の高速化
を実現した電界効果トランジスタおよびその製造方法を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタは、絶縁物の上に半導体薄膜、ゲート絶縁膜およ
びゲート電極が順次積層され、前記ゲート電極および前
記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトを覆う金属配線
によって、前記ゲート電極と前記半導体薄膜とが電気的
に接続されたものである。
【0010】また、本発明の電界効果トランジスタの製
造方法は、絶縁物の上に形成された一導電型半導体薄膜
を選択酸化して素子分離酸化膜を形成する工程と、前記
素子分離酸化膜に囲まれて残された前記半導体薄膜の表
面にゲート絶縁膜を形成したのち全面にポリシリコンを
堆積する工程と、前記ポリシリコンおよび前記ゲート絶
縁膜をパターニングして、前記半導体薄膜表面に達する
第1のコンタクト開口を有する前記ポリシリコンからな
るゲート電極を形成する工程と、逆導電型不純物をイオ
ン注入して前記ゲート電極両側の直下の前記半導体薄膜
にソース・ドレイン層を形成する工程と、全面に層間絶
縁膜を堆積したのち前記第1のコンタクト開口の内側に
第2のコンタクト開口を形成する工程と、一導電型不純
物をイオン注入して前記第2のコンタクト開口の前記半
導体薄膜にオーミック層を形成する工程と、前記ゲート
電極および前記オーミック層に接する前記第2のコンタ
クト開口近傍の絶縁膜をエッチングする工程とを含むも
のである。
【0011】
【作用】NチャネルMOSFETのドレイン電流とゲー
ト電圧との関係を図3に示す。基板にゲート電圧と同一
極性の1Vを印加すると、破線に示すようにMOSFE
Tのしきい値電圧が下がってドレイン電流が増大すると
同時に、ゲート電圧0Vのオフ時のリーク電流が増大す
る。
【0012】一方、基板とゲート電極とをショート(短
絡)すると実線に示すように変る。ゲート電圧0Vにお
ける漏れ電流は十分に小さいうえ、ドレイン電流に対す
るゲート電圧特性の勾配が急峻になるのでFETのON
(オン)状態とOFF(オフ)状態との区別がより明確
になる。さらにFETがオン状態のときのドレイン電流
が増大してスイッチング特性が向上する。
【0013】チップ面積を増やすことなく、基板に電極
を形成してゲート電極と接続することができる。その結
果、SOIMOSFETの問題点である浮遊基板効果を
抑制するとともに、FETの高速化が可能になる。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例について、図2(a)〜
(g)を参照して工程順に説明する。
【0015】はじめに平面図である図2(a)およびそ
の断面図である図2(b)に示すように、P型シリコン
からなる下地ウェーハ1に酸化シリコン膜2で絶縁分離
されたP型シリコン層3が形成されている、P型SOI
基板を用いる。SOI基板は酸素イオン注入によるSI
MOX(Separation by Implant
ed Oxygen)または、レーザ、電子ビームやラ
ンプアニールによって再結晶するZMR(Zone M
elting Recrystallization)
などで形成される。つぎに選択酸化法により素子分離用
酸化膜4を形成して素子領域となるP型シリコン層3を
絶縁分離する。このとき図2(a)に示すように、ゲー
ト電極のコンタクト予定領域までP型シリコン層3を残
して凸型にしたことに特徴がある。
【0016】つぎに平面図である図2(c)およびその
断面図である図2(d)に示すように、ゲート酸化膜5
を形成したのちしきい値電圧を調整するためボロン(硼
素)をイオン注入する。つぎに燐をドープしたポリシリ
コンを形成してからパターニングしてゲート電極6を形
成する。ポリシリコンをパターニングするとき、同時に
ゲート電極6にコンタクト11を開口する。
【0017】つぎに平面図である図2(e)およびその
断面図である図2(f)に示すように、砒素をイオン注
入してN+ 型ソース・ドレイン拡散層7を形成する。つ
ぎに全面に厚さ0.4μmの層間絶縁膜8を堆積したの
ち、レジスト(図示せず)をマスクとしてエッチングし
てコンタクト12を開口する。このときコンタクト12
はゲート電極6と同時にパターニングしたコンタクト1
1よりもひとまわり小さくして、コンタクト12の側面
に層間絶縁膜8からなる厚さ約0.1μmの側壁が残る
ようにする。このあとボロンをイオン注入したとき、ゲ
ート電極6にボロンが侵入しないようにするためであ
る。
【0018】つぎに平面図である図2(g)およびその
断面図である図2(h)に示すように、ボロンをイオン
注入したのちアニールして基板電極予定領域にP+ 型オ
ーミック拡散層9を形成する。つぎにコンタクト12の
側面に残っている層間絶縁膜8などからなる絶縁膜をエ
ッチングする。
【0019】最後に平面図である図1(a)およびその
断面図である図1(b)に示すように、スパッタ法によ
り全面にAl(アルミニウム)系合金を堆積したのち、
パターニングしてAl配線10を形成して素子部が完成
する。
【0020】本実施例ではNチャネルのFETについて
説明したが、本発明はNチャネルに限定されることなく
極性を変えることによりPチャネルのFETにも適用す
ることができる。さらにNチャネルおよびPチャネルの
FETが共存するCMOS集積回路に適用しても同様の
効果を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】基板とゲート電極とを短絡することによ
り、チップ面積を増やすことなくSOIMOSFETの
問題点である浮遊基板効果を抑制することができる。さ
らにFETのオン状態とオフ状態との区別が明確にな
り、オン状態のドレイン電流が増加して、FETの高速
動作が可能になった。
【0022】しかもレジスト工程を追加することなく、
自己整合的に基板コンタクト領域の不純物濃度を上げ
て、コンタクト抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例を示す平面図であ
る。(b)は(a)の断面図である。
【図2】(a),(c),(e),(g)は本発明の一
実施例を工程順に示す平面図である。(b),(d),
(f),(h)は本発明の一実施例を工程順に示す断面
図である。
【図3】FETのゲート電圧に対するドレイン電流の特
性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 下地ウェーハ 2 酸化シリコン膜 3 P型シリコン層 4 素子分離酸化膜 5 ゲート酸化膜 6 ゲート電極 7 N+ 型ソース・ドレイン 8 層間絶縁膜 9 P+ 型拡散層 10 Al配線 11,12 コンタクト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁物の上に半導体薄膜、ゲート絶縁膜
    およびゲート電極が順次積層され、前記ゲート電極およ
    び前記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトを覆う金属
    配線によって、前記ゲート電極と前記半導体薄膜とが電
    気的に接続された電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】 絶縁物の上に形成された一導電型半導体
    薄膜を選択酸化して素子分離酸化膜を形成する工程と、
    前記素子分離酸化膜に囲まれて残された前記半導体薄膜
    の表面にゲート絶縁膜を形成したのち、全面にポリシリ
    コンを堆積する工程と、前記ポリシリコンおよび前記ゲ
    ート絶縁膜をパターニングして、前記半導体薄膜表面に
    達する第1のコンタクト開口を有する前記ポリシリコン
    からなるゲート電極を形成する工程と、逆導電型不純物
    をイオン注入して前記ゲート電極両側の直下の前記半導
    体薄膜にソース・ドレイン層を形成する工程と、全面に
    層間絶縁膜を堆積したのち前記第1のコンタクト開口の
    内側に第2のコンタクト開口を形成する工程と、一導電
    型不純物をイオン注入して前記第2のコンタクト開口の
    前記半導体薄膜にオーミック層を形成する工程と、前記
    ゲート電極および前記オーミック層に接する前記第2の
    コンタクト開口近傍の絶縁膜をエッチングする工程とを
    含む電界効果トランジスタの製造方法。
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