JPS587879A - 電界効果トランジスタ及びその製法 - Google Patents

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】 本発明は電界効果トランジスタ及びその製法に関する。

電界効果トランジスタとして、従来、絶縁性乃至＃ｐｌ
！Ａ縁性基板土性基板上導電型を有する単結晶半導体層
が形成され、その単結晶半導体層の表面上にソース電極
及びドレイン電極が所要の内側間間隔を保ってオー電ツ
クに附され、又単結晶半導体層の表面上に、ソース電極
及びドレイン電極間の領域に於て、ゲート電極がショッ
トキ接合を形成すべく附され又はゲート電極がゲート用
絶縁層を介して配され、而して単結晶半導体層のソース
電極及びドレイン電極間の領域を介してソース電極及び
ドレイン電極を通って流れる電流を、ソース電極及びゲ
ート電極間に与える制御電圧に基き、単結晶半導体層の
ゲート電極下の領域（チャンネル領域）に於けるゲート
電極側より拡がる空乏層の拡がりを制御することにより
、制御するという電界効果トランジスタとしての機能を
呈する構成のものが提案されている。

然し乍ら、斯る従来の電界効果トランジスタの場合、ゲ
ート電極のソース電極及びドレイン電極間を結ぶ方向の
長さくゲート電極長）が出来得る限り小であるのが、電
界効果トランジスタが基板上で占める面積を小ならしめ
る上からも望ましいにも拘らず、そのゲート電極長かゲ
ート電極の面方向の長さｋよって決められ、画してその
ダート電極の面方向の一！にさを小とする屹ダート電極
を形成する上で一定の限度を有し、依ってそのゲート電
極長を小とするに一定の限度を有していたと共に、ゲー
ト電極長を所期の高精度な値を有するものとするのら画
一であっ　　　□たＯ この為、上述せる従来の電界効果トランジスタの場合、
上述せる電界効果トランジスタとしての機能が優れた特
性を以って得られないという欠点を有していた。

又上述せる従来の電界効果トランジスタの場合、それが
単結晶半導体層の面方向の長さを利用せる構成を有し、
従って所謂横型構成であるので、基板上に占める面積が
大であるという欠点を有していた。

依って本発明は上述せる欠点のない新規な電界効果トラ
ンジスタ及びその製法を提案せんとするもので、以下詳
述する所より明らかとなるであろう。

先ず本願ｌｌｍ１番目の発ＩＨｃよる電界効果トランジ
スタの一例及びその製法の一例を、その製法の一例を以
って、ｌ！ＩｗＡム〜Ｇを伴なって述べるに１例えばＮ
［の単結晶シリコンでなるＮ朦の単結晶半導体基板１を
予め用意しく第１図ム）、面してその単結晶半導体基板
１の主面２上に窓Ｓを有する層状体４を形成する（第１
図Ｂ）。この場合層状体４は、単結晶牛導体基板ゲステ
ンＷ等の導電性材でなる例えば数１！ｉχ〜数千１の厚
さを有する導電性層５でなり、従っ↓ て導電性層５が層状体４の窓を形成せる窓６を有し、而
して斯る窓６を有する導電性層５が単結晶半導体基板１
にこれとの間でショットキ接合７１を形成すべく附され
てなる構成を有する。

尚斯る導電性層５は、仁れをそれ自体公知の種々の方法
によって形成し得るも、例えば単結晶半導体基板１の主
面２上にその全域に亘り電子ビーム蒸着法によりショッ
トキ接合を形成すべく導電性層を形成し、次にその導電
性層に対する窓６に対応するパターンを有するｉスフを
用いたエツチング地理をなすことにより形成することが
出来る。

次に単結晶半導体基板１の主面２上に例えばＮｇのシリ
°コン層でなるＮｌｌの半導体層８を層状体４を埋設せ
る態様を以ってそれ自体は公知のエピタキシャル成長法
によって形成する（ｇ１　［１０）。この場合半導体層
８は、単結晶半導体基Ｉ１１の層状体４の窓５に臨む領
域上に於ける、窓３の内面と接触して、層状体４の上表
面より央出［最せる単結晶半導体層９と、層状体４の上
表面上に於ける、単結晶半導体層９を取囲んてこれと連
接せる多結晶半導体層１０とよりなるものとして影威さ
れ、又単結晶半導体層９と、層状体４としての導電性層
５との接触領域に於てショットキ接合７ａと連接せるシ
ョットキ接合７′ｋを形成している。

次に半導体層８の上表向上に単結晶半導体層９の全てを
覆う、単結晶半導体層９と略々同じ又は単結晶半導体層
９に比し−周り大なるパターンを有する例えば８１．Ｎ
４　　でなるマスク層１１を、それ自体は公知の例えば
ＯＶＤ法を含んで形成する（＄１１図Ｄ）。

次にマスク層１１をマスクとせる半導体層８に対する献
化処履により、多結晶半導体層１０を酸化して絶縁化し
、依って層状体４の上表面上に、単結晶半導体層９を＊
Ｓんでこれと連接せる、多結晶半導体層１０の酸化絶縁
化されてなる絶縁層１２を形成する（第１図Ｅ）。

次にマスク層１１を単結晶半導体層９上より除去しく第
１図Ｆ）、然る后単結晶半導体基板１に単結晶半導体層
？１１とは反対側に於て電極１らをオーミックに附し、
又単結晶半導体層９に単結晶半導体基ｆｊ１１１とは反
対側に於て電極１３をオーミックに附し、更に層状体４
としての導電性層５に、絶縁層１２上側より、その絶縁
層１２に予め穿設せる窓１４を通じて外部連結用導電性
層１５をオー（ツクに連結しく第１図Ｇ）、斯くて目的
とせる電界効果トランジスタＵを得る。

以上にて本願第１番目の発明による電界効果トランジス
タの一例の製法の一例が明らかとなンジスタＵの構成に
よれば、その単結晶半導体基板１及び単結晶半導体層９
が冒頭にて前述せる従来の電界効果トランジスタの単結
晶半導体層に対応し、又電極１Ｇ及び１３が従来の電界
効果トランジスタのソース電極及びドレイン電極に夫々
対応し、更に層状体４としての導電性層５が従来の電界
効果トランジスタの単結晶半導体層にショットキ接合を
形成すべく附されたゲート電極〈対応せる関係で、冒頭
にて前述せる、ゲート電極が単結晶半導体層にショット
キ接合を形成すべく附されてなる構成を有する従来の電
界効果トランジスタに対応せる構成を有していること明
らかであるので、詳細説明はこれを省略するも、冒頭に
て前述せる従来の電界効果トランジスタの場合と同様に
、単結晶半導体基［１及び単結晶半導体層９を介して電
極１Ｇ及び１Ｓを過って流れる電流を、電極１６及び層
状体４としての導電性層５間に外部連結用導電性層１５
を介して与える制御電圧に基き、王として単結晶半導体
層９の層状体４の窓３内に於ける領域（チャンネル領域
）に於ける層状体４儒より拡がる（正確にはショットキ
接合７ｂより拡がる）空乏層の拡がりを制御することに
より、制御するという電界効果トランジスタとしての機
能を呈すること明らかである。尚その電界効果トランジ
スタとしての機能は、電極１Ｓ及び導電性層５間に与え
る制御電圧が零である場合に於て単結晶半導体層９のチ
ャンネル領域に於けるショットキ接合７ｂより鉱がる空
乏層がそのチャンネル領域に拡がる様に、従って電極１
Ｓ及び１３を通る電流が流れない様に、導電性層５の窓
６の大いさ、単結晶千尋体層９の不純物１１１度等が予
め選定されていれば、所謂エンハンスメント５ｉ４Ｉ性
を以って呈し、又電極１６及び導電性層５閲に与えるＩ
ＩＩＪ１１電圧が零である場合に於て単結晶半導体層９
のチャンネル領域に於けるショットキ接合？ｂより拡が
る空乏層がそのチャンネル領域の全域に拡がらない様に
、従って電極１６及び１５を通る電流が流れる様に、導
電性層５の窓６の太いさ、単結晶半導体層９の不純物湊
ｆｔＬ勢が予め選定されていれば、所謂デプレッシ薗ン
型特性を以って呈するものである。

然し乍ら第１１１（ＤＣで上述せる本発明による電界効
果トランジスタの場合、ゲート電極に対応せる層状体４
としての導電性層５の厚さによって、ソース電極及びド
レイン電極としての電極１６及び１３を結ぶ方向の長さ
くゲート電極長）が決められ、画してその導電性層５の
厚さは１これを冒瞑にて前述せる従来の電界効果トラン
ジスタに於てそのゲート電極の面方向の長さを出来得る
限り小とした場合に於けるそのゲート電極の面方向の長
さに比し格段的に小なる１声飄以下の如き小なる値とす
ることが容品に出来、従ってダート電極長を従来の電界
効果トランジスタに比し格段的に小なるものとすること
が容Ｊｌｉ（出来、又導電性層５の厚さは、これを冒ｇ
ＲＫて前述せる従来の電界効果トランジスタに於てその
ゲート電極の面方向の長さを高精度な値を有するものと
した場合に於けるその高ＩＷ度な値に比し格段的に高精
度な値を有するものとすることが容易に出来、従ってゲ
ート電極長を従来の電界効果トランジスタに比し格段的
出来るものである。

依って第１図Ｇにて上述せる本発明による電界効果トラ
ンジスタの場合、上述せる電界効果トランジスタとして
の機能を、冒頭にて前述せる従来の電界効果トランジス
タに比し優れた特性を以って得られるという大なる特徴
を有するものである。

又第１図にで上述せる本ＩＪＩＩＷＩｉＪによる電界効
果トランジスタの場合、それが、単結晶半導体基板１１
！び単結晶半導体層９の厚さを利用せる構成を有し従っ
て所謂縦型構成であるので、単結晶半導体層１［１上屹
占める面積が小であるという特徴も併せ有するものであ
る。

又１！１図Ａ−Ｇにて上述せる本発明による電界効果ト
ランジスタの製法によれば、単結晶半導体層板１上に、
窓５を有する、導電性層５てなる層状体４を形成する工
１ｉ（ｊ１！１図人及びＢ）と、単結晶半導体層１ｊ１
の層状体４の窓５に臨む領域上にその窓５の内面き接触
して層状体４の上表面上に央出延長せる単結晶半導体層
９を形成する工程（第１図ｏ−ｐ）と、単結晶半導体基
板１に電極１６を、単結晶半導体層９に電極１３をオー
２ツクに附す工程（第１図Ｇ）とを含んで、上述せる優
れた特徴を有する本発明による電界効果トランジスタを
容易に得ることが出来るという大なる特徴を有するもの
である。

次に本ＪＩＩ［２番目の発明による電界効果トランジス
タの一例及びその襲法の一例を以って、ＩＩ２図Ａ〜Ｊ
を伴なって述べるに、第１図Ａ〜Ｇとの対応部分には同
一符号を附して詳細説明はこれを省略するも、例えばＮ
型の単結晶シリコンてなるＮＷの単結晶半導体基板１を
予め用意しく１１１２図人）、而してその単結晶半導体
基板１の主面２上にその全域に亘り例えばＳ　１　、Ｎ
４でなる絶縁層２１をそれ自体は公知の例えばＯＶＤ法
によって形成する（第２図Ｂ）。

次に絶縁層２１上番こ、窓６を有する、例えば導電性の
附されてなる多結晶シリコン層、アルミエラ五層等の導
電性層５をそれ自体は公知の例えばＯＶＤ法、エツチン
グ法を含む工程をとって形成する（第２図０）。

次に導電性層５に対する酸化処理により導電性層５の窓
６の内面上及び上表面上＃ｃ町えば数拾〜数百１の厚さ
を有する導電性層５の材料の酸化物層てなる導電性層５
の窓６と同心的な窓２２を有する絶縁層２３を形成する
（第２図Ｄ）。

この場合導電性層５の膓６は、その内容が酸化されるＣ
とくより、その酸化前のｒａ６に比し僅かに大となって
いるものである。又この場合の酸化処理は、導電性層５
が多結晶シリコンでなる場合絶縁層２５が８１０２　　
を主成分とせるものとして得られる熱酸化処理とし得、
又導電性層がＡｊてなる場合絶縁層２３がＡｔ　２０５
を主成分とせるものとして得られる陽極化成処理とし得
る。

次に窓２２を有する絶縁層２３をマスクとせる絶縁層２
１に対するエツチング処理により絶縁層２１に絶縁層２
３の窓２２と略々一致せる窓２４を形成しく第２図Ｂ）
、斯くて単結晶牛導体基、［１上に、窓２４を有する絶
縁層２１及び窓２２を有する絶縁層２５でなる慾２５を
有する絶縁層２６にて埋設されてなる導電性層５てなる
窓２５による窓３を有する層状体４を形成する。

次に、第１［１０ＩＣて上述せると同様に、単結晶半導
体基板１の主１１２上に、Ｎｌｌの半導体層８を、層状
体４を埋設せる態様を以って形成し、斯くて半導体層８
を、単結晶半導体基板１の層状体４の窓３に臨む領域上
に於ける、窓３の内面と接触して層状体４の上面上より
突出延長せる単結晶半導体層９と、層状体４の上表面上
に於ける、単結晶半導体層９を取囲んでこれと連接せる
多結晶半導体層１０とよりなるものとして形成する（第
２図Ｆ）。

次に半導体層８の上置面上に、第１図りにて上述せると
同様に、マスク層１１を形成しく第２図Ｇ）、続いてそ
のｉスフ層１１をｉスフとせる半導体層８に対する酸化
処理により、第１図１にて上述せると同様に、層状体４
上に単結晶半導体層９を取囲んでこれと連接せる絶縁層
１２を形成しく第２図Ｈ）、続いて第１図Ｆにて上述せ
ると同様にマスタ層１１を除去しく第２図Ｉ）、然る后
、第１ＷＡＧにて上述せると同様に、単結晶半導体基板
１及び単結晶半導体層９に夫々電極１Ｂ及び１５を附し
、又導電性層５に絶縁層１２及び２３に予め穿設せる窓
１４を介して外部連結用層１５を連結しく第２ＥＪ）、
斯くて目的とせる電界効果トランジスタＵを得る。

以上にて本願第２番目の発明による電界効果トランジス
タの一例の製法の一例が明らかとなったが、その製法に
よって得られる。１１２図Ｊに示す本願第２番目の発明
による電界効果トランジスタＵの構成によれば、その単
結晶半導体基板１及び単結晶半導体層９が冒頭にて前述
せる従来の電界効果トランジスタの単結晶半導体層に対
応し、又電極１Ｇ及び１５が従来の電界効　　　　□果
トランジスタのソース電極及びドレイン電極に夫々対応
し、更に層状体４を構成せる導電性層５が従来の電界効
果トランジスタの単結晶半導体層上にゲート用絶縁層を
介して配されたゲト電極に対応し、尚更に層状体４を構
成せる絶縁層２３の導電性層５の窓６の白画上の領域が
従来の電界効果トランジスタのゲート用絶縁層に対応せ
る関係で、冒頭にて前述せる、ゲート電極が単結晶半導
体層上にゲート用絶縁層を介して配されてなる構成を有
する従来の電界効果トランジスタに対応せる構成を有し
ていること明らかであるので、詳細説明はこれを省略す
るも、冒ＩＮＫて前述せる従来の電界効果トランジスタ
の場合と同様に、単結晶半導体基板１及び導電性層５関
に外部連結用導電性層１５を介して与える制御電圧に基
き、主として単結晶半導体層９の層状体４の窓ｓ内に於
ける領域（チャンネル領域）に於ける層状体４１８より
拡がる（正確には導電性層５より絶縁層２３の導電性層
５の窓６の内ｍ上の領域を介して拡がる）空乏層の拡が
りを制御することｋより、制御するという電界効果トラ
ンジスタとしての機能を呈すること明らかである。尚そ
の電界効果トランジスタとしての機能は、第１図Ｇにて
前述せる本発！ 明の電界効果トランジスタにつき前述せると同様に、導
電性層５の窓６０大いさ、単結晶半導体層９の不純物濃
度等を予め選定することによリエンハンスメン）型％性
又はデプレッション型特性を以って呈するものである。

然し乍ら第２図Ｊにて上述せる本発明による電界効果ト
ランジスタの場合も、第１図Ｇにて上述せる本発明によ
る電界効果トランジスタの場合と同様に、ゲート電極に
対応せる層状体４を構成せる導電性層５の厚さによって
、ソース電極及びドレイン電極としての電極１６及び１
５を結ぶ方向の長さくゲート電極長）が決められている
ので、詳細説明はこれを省略するも、＃１１図Ｇにて上
述せる本発明による電界効果トランジスタの場合と同様
に１ゲート電極長を従来の電界効果トランジスタに比し
格段的に小なるものとすることが容易に出来、且ゲート
電極長を従来の電界効果トランジスタに比し格段的に高
精度な値を有するものとすることが容易に出来、依って
上述せる電界効果トランジスタとしての機能を従来の電
界効果トランジスタに比し優れた特徴を以って呈し、又
ｔＭ１図Ｇにて上述せる本発明による電界効果トランジ
スタと同様に所論縦型構成であるので、単結晶半導体基
板１＃ｃ占める面積か小である等の大なる特徴を有する
ものである。

又第２図ム〜Ｊにて上述せる本発明による電界効果トラ
ンジスタの製法によれば、単結晶半導体基＠１上に、窓
６を有する、絶縁層２６にて層設されてなる導電性層５
でなる層状体４を形成する工１ｍ（第１Ｅム〜Ｇ）と、
単結晶半導体基板１の層状体４の窓６に臨む領域上にそ
の窓５の内向と接触して層状体４の上表面上に突出延長
せる単結晶半導体層９を形成する工程（第２！１ｌ−Ｉ
）と、単結晶半導体基板１に電極１６を、単結晶半導体
層９に電ｆｆ１１３をオーイックに附す工程（第２図Ｊ
）六を含んで、上述せる優れた特徴を有する本発明によ
る電界効果トランジスタを容易に得ることが出来るとい
う大なる特徴を有するものである。

尚上述に於ては本願第１及び第２番目の発明による電界
効果トランジスタの夫々及びそれ等の製法の夫々につき
一例を述べたに留まり、例えば、製法でみて、単結晶半
導体層９を形成する工程に於て、半導体層８の多結晶半
導体層１０より形成される絶縁層１２を、半導体層８に
対する綬化処理をなして形成するに代え、半導体層８に
、対するＯｒ等の半絶縁化し得る材料の導入処理をなし
て形成すること、又絶縁層１２を有しない構成とすべく
多結晶半導体層１０を除去すること、更に電極１３が単
結晶半導体層９に低い抵抗を以ってオーミックに附され
てなれ構成を得べく、予めマスク１１に不純物を導入し
置き、そのマスク１１より単結晶牛　　　”導体層９の
上表ｉｉ［Ｉ＠に不純物餞を導入せしめ、依って単結晶
半導体層９内にその上表面側に訃て層状体４の窓３内の
領域に比し、高い不純物濃度を有する領域を形成するこ
とも出来、又電極１６及び１３間の単結晶半導体基板１
での抵抗を出来得る限り小とすべく、単結晶半導体基板
１を、高不純物濃度を有する単結晶半導体基板本体上に
低不純物機度を有する単結晶半導体層が形成されてなる
構成とすることも出来、勿論単結晶半導体層９をＰ＠と
することも出来、その他事発明の精神を脱することなし
に種々の変型変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１Ｅム〜Ｇは本願第１１１目の発明による電界効果ト
ランジスタの一例及びその製法の一例を、その製法の一
例を以って示す、その製法の一例の順次の工程に於ける
路線的断面図、第２図Ａ−Ｊは本願１１２番目の発明に
よる電界効果トランジスタの一例及びその製法の一例を
、その製法の一例を以って示す、その製法の一例の順次
の工程に於ける路線的断面図である。 図中、１は単結晶半導体基板、３は窓、４は層状体、５
は導電性層、６は窓、７１Ｌ及び７ｂはショットキ接合
、８は半導体層、９は単結晶半導体層、１０は多結晶半
導体層、１１はマスク層、１３及び１６は電極、１５は
外部連結用導電性層、２１は絶縁層、２２．２４及び２
５は窓、２５及び２６は絶縁層を夫々示す。 出願人　日本電信電話公社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ４曽晶半導体基板と、該単結晶半導体基板上に形成さ
   れた窓を有する層状体と、上記単結晶半導体基板の上記
   １１［ｉｃ臨む領域上に形成された上記窓の内向と接触
   して上記層状体の上表面より央出廷長せる単結晶半導体
   層とを具備し、上記層状体が導電性層でなり、上記単結
   晶半導体層１［Ｋ、第１の電極が、上記単結晶半導体層
   にＪＩ２の電極がオー（ツクに附されてなる事を特徴と
   する電界効果トランジスタ。 １　単結晶半導体基板上に、窓を有する、導電性層でな
   る層状体を形成する工程と、 上記単結晶半導体基板の上記窓に臨む領域上に上記窓の
   内面と接触して上記層状体の上表面より央出延畏せる単
   結晶半導体層を形成するニーと、 上記単結晶半導体基板に、＃１１の電極を、上記単結晶
   半導体層に第２の電極をオーζツクに附す工程とを含む
   事を特徴とする電界効果トランジスタの製法。 五　単結晶半導体基板と、諌単結晶半導体基板上に形成
   された窓を有する層状体と、上記単結晶半導体基板の上
   記窓に臨む領域上に形成された上記窓の内面と接触して
   上記層状体の上表面より突出嶌長せる単結晶半導体層と
   を具備し、上記層状体が絶縁層にて埋設されてなる導電
   性層でなり、上記単結晶半導体基板に第１の電極が、上
   記単結晶半導体層に第２の電極がオーζツクに連結され
   てなる事を畳黴とする電界効果トランジスタ。 ４　単結晶半導体基板上に、窓を有する、絶縁層にて置
   設されてなる導電性層でなる層状体を形成する工程と、 上記単結晶半導体基板の上記窓に臨む領域上に上記窓の
   内面と接触して上記層状体の上Ｉ！面より央出廷長せる
   単結晶半導体層を形威する工程と、 上記単結晶半導体基板に第１の電極を、上記単結晶半導
   体層に第２の電極をオー建ツクに附す工程とを含む事を
   特徴とする電界効果トランジスタの製法。