JPH0366168A - Field-effect type semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、高速動作と高制圧動作とを実現可能にする電
界効果型半導体装置及びその製造方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a field-effect semiconductor device that enables high-speed operation and high-pressure operation, and a method for manufacturing the same.
[従来の技術〕
従来の電界効果型半導体装置の一例を第12図に示して
説明する。第12図(B’+はこの半導体装置の断面図
であジ、1は単結晶半導体基板、2は第1導電形例えば
p形の能動層3と半導体基板1とを電気的に絶縁するた
めの絶縁膜、4はゲート絶縁膜、5は第2導電形例えば
n 形のソース領域、6は第2導電形例えばn十形のド
レイン領域、7はゲート電極、8は配線間を電気的に絶
縁するための絶縁膜、9はソース電極、10はドレイン
電極である。[Prior Art] An example of a conventional field effect semiconductor device is shown in FIG. 12 and will be described. FIG. 12 (B'+ is a cross-sectional view of this semiconductor device, 1 is a single crystal semiconductor substrate, 2 is a first conductivity type, for example, p-type, for electrically insulating the active layer 3 and the semiconductor substrate 1. 4 is a gate insulating film, 5 is a source region of a second conductivity type, for example, an n-type, 6 is a drain region of a second conductivity type, for example, an n-type, 7 is a gate electrode, and 8 is an electrical connection between wirings. An insulating film for insulation, 9 a source electrode, and 10 a drain electrode.
この種の半導体装置においては、ゲート電極7側から広
がジうる空乏層の厚さが能動層3の厚さtstよりも厚
く浸るように能動層3の不純物濃度を設計し、半導体装
置の動作時に能動層3の全領域が空乏化するように構成
する。このように構成する理由は、(1)能動層内の実
効的な電界強度を低減することによるゲート絶縁膜直下
の反転層キャリアの移動度劣化の抑制とこれによるドレ
イン電流の増大と、伐゛:能動層内の空乏層の電荷量の
減少に対応する反転層キャリアの増大によるドレイン電
流の増大とを実現できるからである。渣た、この構成の
半導体装置では、能動層内がゲート電界により空乏化さ
れているため、ドレイン接合から能動層へのドレイン電
界の侵入を抑制でき、閾値電圧の短チヤネル効果を抑制
できる。従って、この種の半導体装置は寸法の微細化に
よる半導体装置の高集積化と高速動作の双方を期待でき
、近年その将来性が注目されている。In this type of semiconductor device, the impurity concentration of the active layer 3 is designed so that the thickness of the depletion layer that can spread from the gate electrode 7 side is thicker than the thickness tst of the active layer 3, and the semiconductor device operates. The structure is such that the entire region of the active layer 3 is sometimes depleted. The reason for this configuration is (1) to suppress deterioration of the mobility of carriers in the inversion layer directly under the gate insulating film by reducing the effective electric field strength in the active layer, thereby increasing the drain current; : This is because it is possible to increase the drain current by increasing the number of carriers in the inversion layer corresponding to the decrease in the amount of charge in the depletion layer in the active layer. Furthermore, in the semiconductor device having this configuration, since the inside of the active layer is depleted by the gate electric field, the penetration of the drain electric field from the drain junction into the active layer can be suppressed, and the short channel effect of the threshold voltage can be suppressed. Therefore, this type of semiconductor device can be expected to achieve both high integration and high-speed operation due to miniaturization of dimensions, and its future potential has been attracting attention in recent years.
しかし彦がら、この種の半導体装置ではドレイン・ソー
ス間耐圧が通常期待される値ようも低いことが最近明か
になっている。第12図(b)はゲート長0.5μmの
この種の半導体装置のドレイン電圧・ドレイン電流特性
の一例を示したものである。However, it has recently become clear that this type of semiconductor device has a drain-source breakdown voltage that is lower than the normally expected value. FIG. 12(b) shows an example of the drain voltage/drain current characteristics of this type of semiconductor device with a gate length of 0.5 μm.
従来の半導体装置では、ゲート長0.5μmの場合ドレ
イン・ソース間耐圧は5ないし6■程度である。これに
対しこの種の半導体装置においては3■程度の耐圧しか
得られΔい。In a conventional semiconductor device, when the gate length is 0.5 μm, the drain-source breakdown voltage is about 5 to 6 μm. On the other hand, in this type of semiconductor device, a breakdown voltage of only about 3 .ANG. is obtained.
この原因は、構造に由来する寄生バイポーラ効果にある
と考えられる。これを第13図を用いて説明する。第1
3図はnチャネル型の半導体装置の一例である。この種
の半導体装置は、通常、半導体基板1とソース電極9を
接地し、ゲート電極7とドレイン電極10に正の電圧を
印加して動作させる。ドレイン電圧■9が高く々ると、
ドレイン接合近傍で弱いアバランシェ現象による電子・
正孔対■が発生しはじめる。このうち電子Oはドレイン
にその1.″!、流れ込むが、正孔■は正孔から見て能
動層内で最もポテンシャルの低い能動層3と下部絶縁膜
2の界面近傍に移動する。正孔はここに集1つた後、ド
レイン電界によってソース接合内に注入される。これに
対応してソース領域5から多量の電子が能動層3内に逆
注入される。The reason for this is thought to be a parasitic bipolar effect originating from the structure. This will be explained using FIG. 13. 1st
FIG. 3 shows an example of an n-channel type semiconductor device. This type of semiconductor device is normally operated by grounding the semiconductor substrate 1 and the source electrode 9, and applying a positive voltage to the gate electrode 7 and the drain electrode 10. When the drain voltage ■9 becomes high,
Electrons due to weak avalanche phenomenon near the drain junction
Hole pairs begin to be generated. Of these, the electron O is in the drain. ''!, but the holes ■ move to the vicinity of the interface between the active layer 3 and the lower insulating film 2, which has the lowest potential in the active layer as seen from the hole.After the holes are collected here, the drain electric field Correspondingly, a large amount of electrons are injected back into the active layer 3 from the source region 5.
その量は、
〔注入した正孔の量〕×〔ソースの不純物濃度〕/〔能
動層の不純物濃釦
程度に及ぶ。逆注入された電子の一部はドレイン接合近
傍で新たなアバランシェ現象を誘起しつつドレイン接合
内に流れ込む。これは正帰還現象であるために、急激に
ドレイン電流が増大する結果となシ、ドレイン・ソース
間耐圧が低下することとなる。The amount is approximately [amount of injected holes] x [source impurity concentration]/[active layer impurity concentration]. Some of the reversely injected electrons flow into the drain junction while inducing a new avalanche phenomenon near the drain junction. Since this is a positive feedback phenomenon, the drain current suddenly increases and the drain-source breakdown voltage decreases.
〔発明が解決1〜ようとする課題〕
このように、この種の電界効果型半導体装置は、寸法の
微細化による半導体装置の高集積化や高速動作等の大き
な特長を持ちながらも、同時に上記のようなドレイン・
ソース間耐圧が低下するという問題点を持つために咬だ
実用化されるに至っていない。[Problems to be solved by the invention 1 to 1] As described above, this type of field-effect semiconductor device has great features such as high integration and high-speed operation due to miniaturization of the dimensions, but at the same time does not meet the above-mentioned problems. drain like
It has not yet been put into practical use due to the problem of reduced pressure resistance between sources.
本発明は以上の点に鑑みてたされたもので、その目的は
、従来の半導体装置において問題となっていたドレイン
・ソース間の耐圧低下を飛躍的に改善し、高い電源電圧
のもとて高速動作を行い得る電界効果型半導体装置及び
その製造方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to dramatically improve the drop in breakdown voltage between the drain and source, which has been a problem in conventional semiconductor devices, and to improve the ability to operate under high power supply voltages. An object of the present invention is to provide a field effect semiconductor device capable of high-speed operation and a method for manufacturing the same.
上記の目的を達成するために、本発明に係る電界効果型
半導体装置は、少なくともゲート絶縁膜直下に広がυう
る空乏層の厚さよりも薄い第1導電形の半導体能動層と
、ゲート電極によって仕切られた該半導体能動層の一方
に配置した第1導電形のソース領域及び上表面の位置水
準がゲート電極底面の位置水準よりも高い第2導電形の
ソース領域と、他方に配置した第1導電形のドレイン領
域及び上表面の位置水準がゲート電極底面の位置水準よ
りも高い第2導電形のドレイン領域と、前記第2導電形
のソース領域と第1導電形のソース領域とを相互に接続
したソース電極と、前記第2導電形のドレイン領域と第
1導電形のドレイン領域とを相互に接続したドレイン電
極とを有することを特徴とする。In order to achieve the above object, a field effect semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor active layer of a first conductivity type that is thinner than the thickness of a depletion layer that extends at least directly below a gate insulating film, and a gate electrode. A source region of a first conductivity type disposed on one side of the partitioned semiconductor active layer and a source region of a second conductivity type whose upper surface position level is higher than the position level of the bottom surface of the gate electrode, and a first source region disposed on the other side. A drain region of a conductivity type and a drain region of a second conductivity type whose top surface is higher than a bottom surface of the gate electrode, and a source region of the second conductivity type and a source region of the first conductivity type are mutually connected. The device is characterized in that it has a connected source electrode, and a drain electrode that connects the second conductivity type drain region and the first conductivity type drain region to each other.
すなわち、本発明の第1の発明は、ゲート構造をリセス
ゲート構造としその能動層をゲート絶縁膜直下に広がり
うる空乏層の厚さよりも薄い第1導電形の半導体能動層
から構威し、ソース領域の一部或はこれに隣接して該半
導体能動層と同じ導電形の高不純物濃度領域を設け、こ
れと第2導電形のソース領域とを同電位にすべく配線す
るとともに、ドレイン領域の一部或はこれに隣接して前
記半導体能動層と同じ導電形の高不純物濃度領域を設け
、これと第2の導電形のドレイン領域とを同電位にすべ
く配線するようにしたものである。That is, in the first aspect of the present invention, the gate structure is a recessed gate structure, the active layer is a semiconductor active layer of the first conductivity type that is thinner than the thickness of the depletion layer that can spread directly under the gate insulating film, and the source region A high impurity concentration region of the same conductivity type as the semiconductor active layer is provided in a part of or adjacent to the semiconductor active layer, and wiring is provided so that this and the source region of the second conductivity type are at the same potential. A high impurity concentration region of the same conductivity type as the semiconductor active layer is provided at or adjacent to the semiconductor active layer, and wiring is provided so that this and a drain region of a second conductivity type are at the same potential.
tyc、本発明の第2の発明に係る製造方法は、半導体
中に第1の絶縁物層が埋め込まれて骸第1の絶縁物層上
に第1導電形を有する第1の半導体層を含む半導体基板
の主面の第1の半導体層上に溝を形成こうていと、線溝
に第2の絶縁膜をゲート絶縁膜として形成こうていと、
該第2の絶縁膜上にゲート電極を形成こうていと、該ゲ
ート電極によって平面的に分けられた第1の半導体層の
双方にそれぞれ第2導電形のソース領域と第2導電形の
ドレイン領域をそれらの底面が第1の絶縁物層に接しな
いように形成こうていと、ゲート電極によって平面的に
分けられた第1の半導体層の双方に、それぞれの不純物
濃度が第1導電形の半導体能動層の不純物濃度よりも高
い第1導電形のソース領域と第1導電形のドレイン領域
を形成こうていと、第1導電形のソース領域上と第2導
電形のソース領域上並びに第1導電形のドレイン領域上
と第2導電形のドレイン領域上とにそれぞれコンタクト
用孔を形成こうていと、第1導電形のソース領域上と第
2導電形のソース領域上とにそれらを接続すべく電極を
形成するとともに、第1導電形のドレイン領域上と第2
導電形のドレイン領域上とにそれらを接続すべく電極を
形成する工程とを含むことを特徴とするものである。tyc, the manufacturing method according to the second aspect of the present invention includes a first insulating layer embedded in a semiconductor and a first semiconductor layer having a first conductivity type on the first insulating layer. forming a groove on the first semiconductor layer on the main surface of the semiconductor substrate; forming a second insulating film as a gate insulating film in the line groove;
A source region of a second conductivity type and a drain region of a second conductivity type are provided on both the gate electrode formed on the second insulating film and the first semiconductor layer separated in plane by the gate electrode, respectively. The semiconductor layer is formed so that its bottom surface does not touch the first insulating layer, and the first semiconductor layer separated in plan by the gate electrode has a semiconductor layer having an impurity concentration of the first conductivity type. forming a source region of a first conductivity type and a drain region of a first conductivity type higher than the impurity concentration of the active layer; forming contact holes on the drain region of the first conductivity type and the drain region of the second conductivity type, respectively, and connecting them on the source region of the first conductivity type and the source region of the second conductivity type; An electrode is formed on the drain region of the first conductivity type and on the second conductivity type drain region.
The method is characterized in that it includes a step of forming an electrode on the conductive type drain region to connect them.
また、本発明の第3の発明は、第1の発明のものにおい
て、第1導電形のソース領域或は第2導電形のソース領
域の一方或は双方向に配置した第1の半導体金属化合物
層と、第1導電形のドレイン領域或は第2導電形のドレ
イン領域の一方或は双方に配置した第2の半導体金属化
合物層を具備し、これら第2導電形のソース領域と第1
導電形のソース領域とを第1の半導体金属化合物層を介
してソース電極により相互に接続し、かつ第2導電形の
ドレイン領域と第1導電形のドレイン領域とを第2の半
導体金属化合物層を介してドレイン電極にて相互に接続
するようにしたものである。Further, in the third aspect of the present invention, in the first aspect, the first semiconductor metal compound is arranged in one or both directions of the source region of the first conductivity type or the source region of the second conductivity type. a second semiconductor metal compound layer disposed on one or both of the drain region of the first conductivity type and the drain region of the second conductivity type;
The source regions of the conductivity type are connected to each other by a source electrode via the first semiconductor metal compound layer, and the drain region of the second conductivity type and the drain region of the first conductivity type are connected to each other by a second semiconductor metal compound layer. The drain electrodes are connected to each other via the drain electrodes.
噴り、本発明の第4の発明に係る製造方法は、第2の発
明のものにおいて、第1導電形のソース領域或は第2導
電形のソース領域の一方或は双方に半導体金属化合物層
を形成するとともに、第1導電形のドレイン領域或は第
2導電形のドレイン領域の一方或は双方に半導体金属化
合物層を形成する工程を具備し、これら第2導電形のソ
ース領域と第1導電形のソース領域とを前記半導体金属
化合物層を介してソース電極により相互に接続し、かつ
第2導電形のドレイン領域と第1導電形のドレイン領域
とを前記半導体金属化合物層を介してドレイン電極にて
相互に接続することを特徴とするものである。In the manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention, in the second aspect, a semiconductor metal compound layer is provided in one or both of the source region of the first conductivity type and the source region of the second conductivity type. and forming a semiconductor metal compound layer on one or both of the drain region of the first conductivity type and the drain region of the second conductivity type; A source region of a second conductivity type and a drain region of a first conductivity type are connected to each other by a source electrode via the semiconductor metal compound layer, and a drain region of a second conductivity type and a drain region of the first conductivity type are connected to each other through the semiconductor metal compound layer. This is characterized by mutual connection through electrodes.
さらに、本発明の第5の発明は、少なくともゲート絶縁
膜直下に広がbうる空乏層の厚さよりも薄い第1導電形
の半導体能動層と、ゲート電極によって仕切られた該半
導体能動層の一方に上表面の位置水準がゲート電極の底
面の位置水準ようも高い第2導電形のソース領域を有し
、他方に上表面の位置水準がゲート電極の底面の位置水
準よりも高い第2導電形のドレイン領域を有し、前記第
2導電形のソース領域と該ソース領域の近傍の第1導電
形の半導体能動層とを相互に接続するソース電極と、前
記第2導電形のドレイン領域と該ドレイン領域の近傍の
第1導電形の半導体能動層とを相互に接続するドレイン
電極とを有することを特徴とする。すなわち、第5の発
明は、ゲート構造をリセスゲート構造としその能動層を
ゲート絶縁膜直下に広がbうる空乏層の厚さよりも薄い
第1導電形の半導体能動層から構威し、ソース領域に隣
接した第1導電形の能動層の領域を第2導電形のソース
領域と同電位にすべく、周領域に跨って電極を配線する
とともに、ドレイン領域に隣接した第1導電形の能動層
の領域を第2導電形のドレイン領域と同電位にすべく、
周領域に跨って電極を配線するようにしたものである。Furthermore, a fifth aspect of the present invention provides a semiconductor active layer of a first conductivity type thinner than the thickness of a depletion layer that can spread at least directly below a gate insulating film, and one of the semiconductor active layers partitioned by a gate electrode. has a second conductivity type source region whose top surface is higher than the bottom surface of the gate electrode, and a second conductivity type source region whose top surface is higher than the bottom surface of the gate electrode. a source electrode having a drain region of the second conductivity type and interconnecting the source region of the second conductivity type and the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the source region; It is characterized by having a drain electrode that interconnects the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the drain region. That is, in the fifth invention, the gate structure is a recessed gate structure, and its active layer is composed of a semiconductor active layer of the first conductivity type that is thinner than the thickness of the depletion layer, which is spread directly under the gate insulating film, and is formed in the source region. In order to bring the adjacent region of the active layer of the first conductivity type to the same potential as the source region of the second conductivity type, an electrode is wired across the circumferential region, and the electrode of the active layer of the first conductivity type adjacent to the drain region is wired across the peripheral region. In order to make the region the same potential as the drain region of the second conductivity type,
The electrodes are wired across the circumferential area.
渣た、本発明の第6の発明に係る製造方法は、半導体中
に第1の絶縁物層が埋め込まれて該第1の絶縁物層上に
第1導電形を有する第1の半導体層を含む半導体基板の
主面の第1の半導体層上に溝を形成こうていと、線溝に
第2の絶縁膜を形成こうていと、該第2の絶縁膜上にゲ
ート電極を形成こうていと、ゲート電極によって平面的
に分けられた第1の半導体層の双方にそれぞれ第2導電
形のソース領域と第2導電形のドレイン領域をそれらの
底面が第1の絶縁物層に接したいように形成こうていと
、前記第2導電形のソース領域上及び該ソース領域の近
傍の第1導電形の半導体能動層上にそれぞれコンタクト
用孔を形成するとともに、前記第2導電形のドレイン領
域上及び該ドレイン領域の近傍の第1導電形の半導体能
動層上にそれぞれコンタクト用孔を形成こうていと、前
記第2導電形のソース領域上のコンタクト用孔とそのソ
ース領域の近傍の第1導電形の半導体能動層上のコンタ
クト用孔を介してそれらを相互に接続する電極を形成す
るとともに、前記第2導電形のドレイン領域上のコンタ
クト用孔とそのドレイン領域の近傍の第1導電形の半導
体能動層上のコンタクト用孔とを介してそれらを相互に
接続する電極を形成こうていと、を含むことを特徴とす
るものである。In the manufacturing method according to the sixth aspect of the present invention, a first insulating layer is embedded in a semiconductor, and a first semiconductor layer having a first conductivity type is formed on the first insulating layer. forming a groove on the first semiconductor layer on the main surface of the semiconductor substrate, forming a second insulating film in the line groove, and forming a gate electrode on the second insulating film; , a source region of a second conductivity type and a drain region of a second conductivity type are respectively placed on both sides of the first semiconductor layer which are separated in plane by the gate electrode so that their bottom surfaces are in contact with the first insulating layer. contact holes are respectively formed on the source region of the second conductivity type and on the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the source region; A contact hole is formed on the semiconductor active layer of the first conductivity type near the drain region, and a contact hole is formed on the source region of the second conductivity type and the first conductivity type near the source region. forming an electrode interconnecting the semiconductor active layer through a contact hole on the semiconductor active layer, and forming a contact hole on the second conductivity type drain region and a first conductivity type semiconductor near the drain region. The active layer is characterized in that it includes a contact hole on the active layer to form an electrode that interconnects the active layer through the contact hole.
咬た、本発明の第7の発明は、第5の発明のものにおい
て、少なくとも第2導電形のソース領域或はそのソース
領域近傍の第1導電形の半導体能動層の一方或は双方に
配置した第1の半導体金属化合物層と、第2導電形のド
レイン領域或はその近傍の第1導電形の半導体能動層の
一方或は双方に配置した第2の半導体金属化合物層を具
備し、これら第2導電形のソース領域と該ソース領域の
近傍の第1導電形の半導体能動層とを第1の半導体金属
化合物層を介してソース電極により相互に接続し、かつ
第2導電形のドレイン領域と賦ドレイン領域の近傍の第
1導電形の半導体能動層とを第2の半導体金属化合物層
を介してドレイン電極によジ相互に接続するようにした
ものである。In addition, a seventh aspect of the present invention is, in the fifth aspect, disposed in at least one or both of the source region of the second conductivity type or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the source region. a second semiconductor metal compound layer disposed on one or both of the drain region of the second conductivity type or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity thereof; A source region of a second conductivity type and a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the source region are interconnected by a source electrode via a first semiconductor metal compound layer, and a drain region of a second conductivity type is connected to each other by a source electrode. and a semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the drain region are interconnected to a drain electrode via a second semiconductor metal compound layer.
さらに、本発明の第8の発明に係る製造方法は、第6の
発明のものにおいて、第2導電形のソース領域或はその
近傍の第1導電形の半導体能動層の一方或は双方に半導
体金属化合物層を形成するとともに、第2導電形のドレ
イン領域或はその近傍の第1導電形の半導体能動層の一
方或は双方に半導体金属化合物層を形成する工程を具備
し、これら第2導電形のソース領域と該ソース領域の近
傍の第1導電形の半導体能動層とを前記半導体金属化合
物層を介して電極により相互に接続し、かつ第2導電形
のドレイン領域と該ドレイン領域の近傍の第1導電形の
半導体能動層とを前記半導体金属化合物層を介して電極
により相互に接続することを特徴とするものである。Furthermore, in the manufacturing method according to the eighth aspect of the present invention, in the sixth aspect, a semiconductor is provided in one or both of the source region of the second conductivity type or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity thereof. forming a metal compound layer, and forming a semiconductor metal compound layer on one or both of the drain region of the second conductivity type or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity thereof; A source region of a shape and a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the source region are interconnected by an electrode via the semiconductor metal compound layer, and a drain region of a second conductivity type and a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the drain region are connected to each other by an electrode. The semiconductor active layer of the first conductivity type is interconnected by an electrode via the semiconductor metal compound layer.
したがって、本発明の第1.第2の発明においては、ド
レイン接合近傍で発生した電子・正孔対のうち第1導電
形を担うキャリアのほとんど全てがドレイン側の第1導
電形の高不純物濃度領域に吸収されるため、寄生バイポ
ーラ効果を除去でき、しかもゲート構造にリセスゲート
構造を用いているので、短チヤネル効果を緩和すること
ができる。Therefore, the first aspect of the present invention. In the second invention, almost all of the carriers of the first conductivity type among the electron-hole pairs generated near the drain junction are absorbed into the high impurity concentration region of the first conductivity type on the drain side, so that parasitic Since the bipolar effect can be removed and a recessed gate structure is used as the gate structure, the short channel effect can be alleviated.
′4!た、本発明の第3.第4の発明においては、ソー
ス及びドレイン領域上に半導体金属化合物を併用するこ
とにより、第1.第2の発明の作用に加えて、各ソース
、ドレインの寄生抵抗を相対的に減少することができる
。'4! In addition, the third aspect of the present invention. In the fourth aspect of the invention, by using a semiconductor metal compound on the source and drain regions, the first aspect of the invention is achieved. In addition to the effect of the second invention, the parasitic resistance of each source and drain can be relatively reduced.
さらに、本発明の第5.第6の発明にかいては、ドレイ
ン接合近傍で発生した電子・正孔対のうち第1導電形を
担うキャリアのほとんど全てがドレイン側の第1導電形
の能動層を経てドレイン電極に吸収されるため、上記第
1.第2の発明と同様に寄生バイポーラ効果を除去でき
、しかもゲート構造にリセスゲート構造を用いているの
で、短チヤネル効果を緩和することができる。Furthermore, the fifth aspect of the present invention. In the sixth invention, almost all of the carriers of the first conductivity type among the electron-hole pairs generated near the drain junction are absorbed into the drain electrode through the active layer of the first conductivity type on the drain side. In order to Similar to the second invention, the parasitic bipolar effect can be removed, and since the recessed gate structure is used as the gate structure, the short channel effect can be alleviated.
ffC,、本発明の第7.第8の発明においては、ソー
ス及びドレイン領域上に半導体金属化合物を設けること
により、上記第5.第6の発明の作用に加えて、各ソー
ス、ドレインの寄生抵抗を相対的に減少することが可能
に々る。ffC, 7th aspect of the present invention. In the eighth invention, by providing a semiconductor metal compound on the source and drain regions, the fifth invention described above. In addition to the effect of the sixth invention, it is possible to relatively reduce the parasitic resistance of each source and drain.
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
実施例1
第1図は本発明の一実施例によるnチャネル電界効果型
半導体装置の断面図を示したものである。Embodiment 1 FIG. 1 shows a cross-sectional view of an n-channel field effect semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
11は単結晶半導体基板、12は第1導電形例えばp形
の能動層13と半導体基板11とを電気的に絶縁するた
めの絶縁物層としての絶縁膜、14はゲート絶縁膜、1
5はゲート電極、16は第2導電形例えばn十形のソー
ス領域、17は第1導電形例えばp十形のソース領域、
18は第2導電形例えばn十形のドレイン領域、19は
第1導電形例えばp十形のドレイン領域、20は配線間
を電気的に絶縁するための絶縁膜、21はn十形ソース
領域16とp十形ソース領域1Tとに接したソース電極
、22はn十形ドレイン領域18とn十形ドレイン領域
19に接したドレイン電極である。11 is a single crystal semiconductor substrate; 12 is an insulating film as an insulator layer for electrically insulating the semiconductor substrate 11 from the active layer 13 of a first conductivity type, for example, p-type; 14 is a gate insulating film;
5 is a gate electrode; 16 is a source region of a second conductivity type, for example, an n-type; 17 is a source region of a first conductivity type, for example, a p-type;
Reference numeral 18 denotes a drain region of a second conductivity type, for example, an n-type, 19 a drain region of a first conductivity type, for example, a p-type, 20 an insulating film for electrically insulating between wirings, and 21 a source region of an n-type. 16 is a source electrode in contact with the p-type source region 1T, and 22 is a drain electrode in contact with the n-type drain region 18 and the n-type drain region 19.
ただし、第1図において、能動層13の厚さt82はゲ
ート絶縁膜直下から広がりうる空乏層の厚さより薄く設
計する。However, in FIG. 1, the thickness t82 of the active layer 13 is designed to be thinner than the thickness of the depletion layer that can spread from directly under the gate insulating film.
すなわち、この実施例のnチャネル型半導体装置は、絶
縁膜12の上部に形成される能動層13上にゲート絶縁
膜14を介してゲート電極15が形成される絶縁ゲー、
ト構造において、前記能動層として、ゲート絶縁膜14
の直下に広がりうる空乏層の厚さようも薄いp形の能動
層13を設け、そのゲート電極15によって仕切られた
該能動層13の一方にp十形ソース領域17と上表面の
位置水準がゲート電極15の底面の位置水準よυも高い
n十形ソース領域16を配置するとともに、他方にn十
形ドレイン領域19と上表面の位置水準がゲート電極1
5の底面の位置水準よりも高いn十形ドレイン領域18
をそれぞれ配置する。そして、これらn十形ソース領域
16とp+十形ソース領域17をソース電極21により
相互に接続し、さらにn十形ドレイン領域1Bとn十形
ドレイン領域19とをドレイン電極22にて相互に液絡
するようにしたものである。That is, the n-channel type semiconductor device of this embodiment is an insulating gate in which a gate electrode 15 is formed on an active layer 13 formed on an upper part of an insulating film 12 with a gate insulating film 14 interposed therebetween;
In the gate structure, the gate insulating film 14 is used as the active layer.
A p-type active layer 13 with a very thin depletion layer that can spread directly below is provided, and a p-type source region 17 and an upper surface position level are provided on one side of the active layer 13 partitioned by the gate electrode 15. An n-type source region 16 whose position level is higher than that of the bottom surface of the gate electrode 15 is arranged, and an n-type drain region 19 on the other hand and a position level of the upper surface of which is higher than the gate electrode 1.
The n-type drain region 18 is higher than the position level of the bottom surface of 5.
Place each. The n+ type source region 16 and the p++ type source region 17 are connected to each other by a source electrode 21, and the n+ type drain region 1B and the n+ type drain region 19 are connected to each other by a drain electrode 22. It was designed to connect.
次に、第1図に示した本発明の電界効果型半導体装置の
実施例の動作を第2図を用いて説明する。Next, the operation of the embodiment of the field effect semiconductor device of the present invention shown in FIG. 1 will be explained using FIG. 2.
本実施例の装置にかいては、半導体基板11とソース電
極21とを接地し、ゲート電極15とドレイン電極22
とに適当Z正の電圧を印加する。ただし、この半導体装
置では、ゲート電圧がOvの時にゲート直下の能動層1
3がゲート直下から下部絶縁膜12に至る1で空乏化す
るべく予め能動層の不純物濃度等を設計しておく。々お
図中、能動層13における斜線部分は空乏領域を表わす
。In the device of this embodiment, the semiconductor substrate 11 and the source electrode 21 are grounded, and the gate electrode 15 and the drain electrode 22 are grounded.
Apply an appropriate Z positive voltage to. However, in this semiconductor device, when the gate voltage is Ov, the active layer 1 directly under the gate
The impurity concentration, etc. of the active layer is designed in advance so that 3 is depleted by 1 from directly below the gate to the lower insulating film 12. In each figure, the shaded area in the active layer 13 represents a depletion region.
しかして、ドレイン電圧■。が高くなると、従来の半導
体装置と同様にドレイン接合近傍で弱いアバランシェ現
象による電子・正孔対Oが発生しはじめる。このうち電
子Oはドレインにそのま筐流れ込む。他方で、n十形ド
レイン領域18とp十形ドレイン領域19とが同電位で
並列している本発明の半導体装置では、n十形ドレイン
領域18近傍の電界強度の増大がp十形ドレイン領域1
9の存在によって抑制される。すカわち、n十形ドレイ
ン領域18とp+ドレイン領域19とが同電位であるた
め、n十形ドレイン領域18から半導体能動層13に向
かって広がる空乏層の厚さが、著しく抑制される。従っ
て、ドレイン接合の空乏層内の電界強度が著しく低下す
る。However, the drain voltage ■. As the voltage becomes high, electron-hole pairs O begin to occur near the drain junction due to a weak avalanche phenomenon, similar to conventional semiconductor devices. Of these, electrons O directly flow into the drain. On the other hand, in the semiconductor device of the present invention in which the n-domain drain region 18 and the p-domain drain region 19 are arranged in parallel at the same potential, the increase in the electric field strength near the n-domain drain region 18 increases 1
suppressed by the presence of 9. In other words, since the nx type drain region 18 and the p+ drain region 19 are at the same potential, the thickness of the depletion layer that spreads from the nx type drain region 18 toward the semiconductor active layer 13 is significantly suppressed. . Therefore, the electric field strength within the depletion layer of the drain junction is significantly reduced.
また、上記アバランシェ現象によって発生した正孔■の
発生時の運動の方向は確率的に等方向であるが、エネル
ギーは3〜5eV と極めて高い。Further, although the direction of motion of the holes (2) generated by the avalanche phenomenon is stochastically equal, the energy is extremely high at 3 to 5 eV.
このため、発生した正孔が、電位的にはやや高いが距離
的に近接しているp十形ドレイン領域19に捕獲される
確率が高くなる。その結果、能動層13と下部絶縁膜1
2の界面近傍を経由してソース側に移動する正孔の量が
著しく減少する。また、たとえソース側に一部の正孔が
移動した場合でも、これらの正孔はp十形ソース領域1
7に捕獲されるため、n十形ソース領域16に注入され
る正孔の量は極めて少なくなる。従って、寄生バイポー
ラ効果によるドレイン・ソース間耐圧の劣化を効果的に
解消することができる。For this reason, there is a high probability that the generated holes will be captured by the p-type drain region 19, which has a slightly higher potential but is close in distance. As a result, the active layer 13 and the lower insulating film 1
The amount of holes moving to the source side via the vicinity of the interface 2 is significantly reduced. Moreover, even if some holes move to the source side, these holes are transferred to the p-type source region 1.
7, the amount of holes injected into the n+ type source region 16 is extremely small. Therefore, deterioration in drain-source breakdown voltage due to the parasitic bipolar effect can be effectively eliminated.
さらに、従来この種の半導体装置で問題となっていたド
レイン・ソース間リーク電流の大部分はドレイン近傍か
らソースに向かって流れる上記の正孔電流であった。本
発明の装置ではこれらの正孔の大部分がp十形ドレイン
領域19に流れるため、発生後分離してn十形ドレイン
領域18に流れた電子の電流と相殺する。結果としてソ
ースに流れる正孔電流が減少するため、ドレイン・ソー
ス間リーク電流の低減にも効果がある。Furthermore, most of the leakage current between the drain and source, which has conventionally been a problem in this type of semiconductor device, is the hole current flowing from the vicinity of the drain toward the source. In the device of the present invention, most of these holes flow into the p-type drain region 19, so that they are separated after generation and cancel out the current of electrons flowing into the n-type drain region 18. As a result, the hole current flowing to the source is reduced, which is also effective in reducing drain-source leakage current.
なお、第2図において、p十形ドレイン領域1g或はp
十形ソース領域17の低部は下部絶縁膜12に接してい
ても構わない。さらに、これらソース領域1Tとドレイ
ン領域19の不純物濃度は、いずれか一方が第1導電形
の能動層13の不純物濃度よりも高くても構わない。ま
た、n十形ドレイン領域18の下部の能動層131の不
純物濃度を高めてこの領域に広がる空乏層が下部絶縁膜
12に到達することの々いように設計し、非空乏化領域
がn十形ドレイン領域18の下部131に存在するよう
に構成することによって、ドレイン領域での正孔の捕獲
効率をあげることも可能である。In addition, in FIG. 2, p 10 type drain region 1g or p
The lower portion of the 10-shaped source region 17 may be in contact with the lower insulating film 12. Further, the impurity concentration of either the source region 1T or the drain region 19 may be higher than the impurity concentration of the active layer 13 of the first conductivity type. In addition, the impurity concentration of the active layer 131 under the n-type drain region 18 is increased so that the depletion layer spreading in this region often reaches the lower insulating film 12, and the non-depleted region is By configuring it so that it exists in the lower part 131 of the shaped drain region 18, it is also possible to increase the efficiency of trapping holes in the drain region.
また、第2図においてゲート電圧vGが0■の時には、
ゲート直下の半導体能動層13が空乏化されているので
、第1導電形のソース領域1Tと第1導電形のドレイン
領域19との間には殆ど電流は流れない。これを裏付け
るために実際の半導体装置を用いてドレイン電流特性を
測定した結果を第3図(a)に示す。Jul定に用いた
半導体装置の断面構造は、第3図(b)に示したように
半導体能動層13の導電形とソース・ドレイン領域17
.19の導電形とが同じである。n形半導体能動層13
の厚さは90 nmである。ゲート電極材料にp形半導
体を用−ているので、V、=OV にかいて既に空乏層
が全能動層を覆っているのがこの構造の特徴である。た
だし、この時の半導体装置のゲト長は1.5μm、ゲー
ト幅は20μmであう1半導体基板11としてシリコン
基板、下部絶縁膜12としてシリコン酸化膜を用いた。Also, in FIG. 2, when the gate voltage vG is 0■,
Since the semiconductor active layer 13 directly under the gate is depleted, almost no current flows between the source region 1T of the first conductivity type and the drain region 19 of the first conductivity type. In order to prove this, the drain current characteristics were measured using an actual semiconductor device, and the results are shown in FIG. 3(a). The cross-sectional structure of the semiconductor device used for the Jul determination is as shown in FIG.
.. The conductivity type of No. 19 is the same. n-type semiconductor active layer 13
The thickness is 90 nm. Since a p-type semiconductor is used as the gate electrode material, a feature of this structure is that the depletion layer already covers the entire active layer when V,=OV. However, the gate length of the semiconductor device at this time was 1.5 μm, the gate width was 20 μm, a silicon substrate was used as the semiconductor substrate 11, and a silicon oxide film was used as the lower insulating film 12.
第3図(a)において、ゲート電圧がOvの時のドレイ
ン・ソース間漏れ電流が十分少ないことが分かる。第3
図ではソースとドレイン及び能動層が全てn形の半導体
装置の場合を示したが、各々が全てp形の半導体であっ
ても現象と効果は同一である。In FIG. 3(a), it can be seen that the drain-source leakage current when the gate voltage is Ov is sufficiently small. Third
Although the figure shows a semiconductor device in which the source, drain, and active layer are all n-type semiconductors, the phenomena and effects are the same even if they are all p-type semiconductors.
また、n十形ドレイン領域18から広がる空乏層が下部
絶縁膜12に到達すべく半導体装置を設計しておけば、
ドレイン電圧が0.6V以上になつても、p十形ドレイ
ン領域19の正孔から見たn十形ドレイン領域18直下
の空乏層のポテンシャルが高いために、p十形ドレイン
領域19とn十形ソース領域16との間でpn接合の順
方向電流が流れることはなく、通常の電界効果半導体装
置と全く同じ動作を実現できる。Furthermore, if the semiconductor device is designed so that the depletion layer spreading from the n-domain drain region 18 reaches the lower insulating film 12,
Even if the drain voltage becomes 0.6 V or more, the potential of the depletion layer directly under the n-type drain region 18 as seen from the hole in the p-type drain region 19 is high, so that the p-type drain region 19 and the n-type drain region 19 are No forward current flows through the pn junction between the device and the shaped source region 16, and the same operation as a normal field effect semiconductor device can be realized.
実施例2
第4図は本発明に係る電界効果型半導体装置の製造方法
の一実施例を示す工程断面図である。第4図において、
23は半導体中に絶縁物層12を埋め込んだ半導体基板
11の主面側の半導体層、24はこの半導体層23の一
部に形成したゲート電極形成用の溝、25はゲート電極
用の半導体膜、26は例えばシリコン窒化膜のよう女絶
縁膜、26aは所定の加工後に残った絶縁膜26の一部
、2Tは例えば燐を含んだ酸化膜のように軟化温度の比
較的低い絶縁膜、27aは所定の加工後に残った半導体
膜27の一部である。Embodiment 2 FIG. 4 is a process sectional view showing an embodiment of a method for manufacturing a field effect semiconductor device according to the present invention. In Figure 4,
23 is a semiconductor layer on the main surface side of the semiconductor substrate 11 in which the insulating layer 12 is embedded, 24 is a groove for forming a gate electrode formed in a part of this semiconductor layer 23, and 25 is a semiconductor film for the gate electrode. , 26 is a female insulating film such as a silicon nitride film, 26a is a part of the insulating film 26 remaining after a predetermined processing, 2T is an insulating film with a relatively low softening temperature, such as an oxide film containing phosphorus, and 27a is an insulating film such as a silicon nitride film. is a portion of the semiconductor film 27 remaining after the predetermined processing.
本実施例の製造方法では、咬ず第4図(a)に示してい
るように、半導体中に絶縁物層12が埋め込まれて該絶
縁物層12上にfElの導電形を有する第1の半導体層
23を含む半導体基板11を用意する。次に、第4図中
)に示すように、該第1の半導体層23の主面に例えば
異方性エツチング手法によりゲート電極用の溝24を形
成する。この時、溝24の下部に残す能動層13の厚さ
t83 半導体装置の動作性能の要求値を考慮して決
める。他方で、半導体装置間を電気的に絶縁分離するた
め、半導体層23を所定の寸法で平面的に分割する。In the manufacturing method of this embodiment, as shown in FIG. 4(a), an insulating layer 12 is embedded in the semiconductor, and a first layer having a conductivity type fEl is formed on the insulating layer 12. A semiconductor substrate 11 including a semiconductor layer 23 is prepared. Next, as shown in FIG. 4), a groove 24 for a gate electrode is formed in the main surface of the first semiconductor layer 23 by, for example, an anisotropic etching method. At this time, the thickness t83 of the active layer 13 left below the groove 24 is determined in consideration of the required value of the operating performance of the semiconductor device. On the other hand, in order to electrically insulate and separate the semiconductor devices, the semiconductor layer 23 is divided planarly into predetermined dimensions.
第4図では半導体層23をエツチングすることによって
半導体装置間を電気的に分離する場合に付いて示したが
、半導体層を酸化して絶縁物に変えることにより半導体
装置間を電気的に分離してもよい。また半導体装置間の
電気的分離を実施する工程とゲート電極用の溝を形成す
る工程とはどちらを先行させてもよい。Although FIG. 4 shows the case where semiconductor devices are electrically isolated by etching the semiconductor layer 23, it is also possible to electrically isolate semiconductor devices by oxidizing the semiconductor layer and converting it into an insulator. You can. Further, either the step of electrically isolating the semiconductor devices or the step of forming a trench for the gate electrode may be performed first.
次に、第4図(C)に示すように、能動層13上に例え
ば酸化によりゲート絶縁膜14を形成し、引き続いてゲ
ート絶縁膜14上にゲート電極用の例えば半導体層25
を堆積し、この半導体層25の上に例えばシリコン窒化
膜の様な絶縁膜26を堆積し、更にこの絶縁膜26の上
に例えば燐を含んだシリコン酸化膜の様た軟化温度の低
い絶縁膜nを堆積し、その後肢半導体基板を絶縁膜27
が軟化する温度で熱処理し、ゲート電極用の溝24の上
部のくぼみを平坦化する。Next, as shown in FIG. 4C, a gate insulating film 14 is formed on the active layer 13 by, for example, oxidation, and then a semiconductor layer 25 for a gate electrode, for example, is formed on the gate insulating film 14.
An insulating film 26 such as a silicon nitride film is deposited on this semiconductor layer 25, and an insulating film with a low softening temperature such as a silicon oxide film containing phosphorus is further deposited on this insulating film 26. deposit n, and cover the hindlimb semiconductor substrate with an insulating film 27.
Heat treatment is performed at a temperature at which the gate electrode becomes soft, thereby flattening the recess at the top of the groove 24 for the gate electrode.
この後、第4図(d)に示すように、異方性エツチング
手法により絶縁膜26が露出する會で絶縁膜27をエツ
チングし、ゲート電極上部の溝部分にのみ絶縁膜26a
と 27aを残す。After this, as shown in FIG. 4(d), the insulating film 27 is etched using an anisotropic etching method until the insulating film 26 is exposed, and the insulating film 26a is etched only in the groove portion above the gate electrode.
and leave 27a.
次に、第4図(e)に示すように、絶縁膜27mを選択
的に除去し、絶縁膜26a tマスクとして、半導体膜
25を異方性エツチング手法によ多エツチングし、ゲー
ト電極15を形成する。その後、絶縁膜27aを除去す
る。但しこの絶縁膜27m は必ずしも除去しなくで
もよい。Next, as shown in FIG. 4(e), the insulating film 27m is selectively removed, the insulating film 26a is used as a mask, and the semiconductor film 25 is etched by an anisotropic etching method to form the gate electrode 15. Form. After that, the insulating film 27a is removed. However, this insulating film 27m does not necessarily have to be removed.
次に、第4図(f)に示すように、能動層13の導電形
と異なる導電形を有するn十形ソース領域16とn十形
ドレイン領域18を例えばイオン注入法で形成する。ま
た、例えばソース領域16とドレイン領域18の外側に
能動層の導電形と同じ導電形のp十形ソース領域11と
p十形ドレイン領域19とを例えばイオン注入法で形成
する。この時、これらソース領域16とドレイン領域1
8の底面が下部絶縁膜12と接しガいように配置する。Next, as shown in FIG. 4(f), an n+ type source region 16 and an n+ type drain region 18 having a conductivity type different from that of the active layer 13 are formed by, for example, ion implantation. Further, for example, a p-type source region 11 and a p-type drain region 19 having the same conductivity type as that of the active layer are formed outside the source region 16 and drain region 18 by, for example, ion implantation. At this time, these source regions 16 and drain regions 1
8 is arranged so that its bottom surface is in contact with the lower insulating film 12.
−方、p十形ソース領域17とp十形ドレイン領域19
はそれらの底面が絶縁膜12と接しても接しなくてもよ
い。− side, p 10 type source region 17 and p 10 type drain region 19
may or may not have their bottom surfaces in contact with the insulating film 12.
次に、第4図0)に示すように、半導体基板の主面側に
絶縁膜20を堆積し、その後、各々のソース領域16.
17とドレイン領域18.19上にコンタクト・ホール
28.29を形成したうえ、ソース電極21とドレイン
電極22とを形成する。Next, as shown in FIG. 40), an insulating film 20 is deposited on the main surface side of the semiconductor substrate, and then each source region 16.
Contact holes 28 and 29 are formed on the drain regions 18 and 17, and a source electrode 21 and a drain electrode 22 are formed.
この時、n十形ソース領域16とp+十形ソース領域1
7が相互に接続され、咬たn十形ドレイン領域18とp
十形ドレイン領域19とが相互に接続されることが必要
である。At this time, the n-type source region 16 and the p+-type source region 1
7 are interconnected and intersected n-domain drain regions 18 and p
It is necessary that the dec-shaped drain regions 19 be interconnected.
このようにして製造された電界効果型半導体装置は、基
本的に第1図と同様なりセスゲート構造のものが得られ
、上記実施例1と同様の効果が得られる。The field effect semiconductor device manufactured in this way has a cessgate structure basically similar to that shown in FIG. 1, and the same effects as in Example 1 can be obtained.
実施例3
第5図は本発明の他の実施例によるnチャネル電界効果
型半導体装置の断面図を示したものである。この実施例
のnチャネル型半導体装置が第1図に示すものと異なる
点は、n十形ソース領域16とp十形ソース領域17上
にチタンシリサイド等の半導体金属化合物層31を配置
するとともに、n十形ドレイン領域18とp十形ドレイ
ン領域19上にチタンシリサイド等の半導体金属化合物
層32を配置し、さらにゲート電極15上に半導体金属
化合物層33を配置して、各々のn十形ソース領域16
とp+形ンソー領域17とを半導体金属化合物層31を
介してソース電極21により相互に接続し、かつn十形
ドレイン領域18とp形ドレイン領域19とを半導体金
属化合物層32を介してドレイン電極22にて相互に接
続するようにしたことである。なお、図中同一符号は同
一または相当部分を示している。Embodiment 3 FIG. 5 shows a cross-sectional view of an n-channel field effect semiconductor device according to another embodiment of the present invention. The n-channel type semiconductor device of this embodiment is different from that shown in FIG. A semiconductor metal compound layer 32 such as titanium silicide is disposed on the n-type drain region 18 and the p-type drain region 19, and a semiconductor metal compound layer 33 is further disposed on the gate electrode 15 to form each n-type source. area 16
and the p+ type drain region 17 are connected to each other by the source electrode 21 via the semiconductor metal compound layer 31, and the n+ type drain region 18 and the p type drain region 19 are connected to each other by the drain electrode 21 via the semiconductor metal compound layer 32. 22 to connect them to each other. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
かかる実施例の構造によると、ソース、ドレイン領域上
及びゲート電極上にそれぞれ半導体金属化合物層31.
32.33を設けることによって、そレラソース、ドレ
イン及びゲートの寄生抵抗を相対的に減少できるので、
上記実施例1の効果に加えて、半導体装置の動作の高速
化を促進できる利点を有する。なお、第5図にかいては
、各ソース領域16.17とドレイン領域18.19の
双方に半導体金属化合物層を設けたが、それらの−方に
設けたり、或はゲート電極15上の半導体金属化合物層
を省いても良い。According to the structure of this embodiment, semiconductor metal compound layers 31. are formed on the source and drain regions and on the gate electrode, respectively.
By providing 32.33, the parasitic resistance of the solar source, drain, and gate can be relatively reduced.
In addition to the effects of the first embodiment, this embodiment has the advantage of accelerating the speed of operation of the semiconductor device. In FIG. 5, the semiconductor metal compound layer is provided on both the source region 16.17 and the drain region 18.19, but the semiconductor metal compound layer may be provided on the negative side of each source region 16.17 and the semiconductor metal compound layer on the gate electrode 15. The metal compound layer may be omitted.
実施例4
第6図は本発明に係る電界効果型半導体装置の製造方法
の他の実施例を示す工程断面図である。Embodiment 4 FIG. 6 is a process sectional view showing another embodiment of the method for manufacturing a field effect semiconductor device according to the present invention.
この実施例にかいて第4図との異欧る点は、n十形ソー
ス領域16.p+十形ソース領域17上びn十形ドレイ
ン領域1B、p+十形ドレイン領域19上それぞれ半導
体金属化合物層31.32を形成するとともに、ゲート
電極15上に半導体金属化合物層33を形成する工程を
具備したことである。The difference between this embodiment and FIG. 4 is that the n-domain source region 16. A step of forming semiconductor metal compound layers 31 and 32 on the p+ 10-shaped source region 17, n 10-shaped drain region 1B, and p+ 19-shaped drain region 19, respectively, and forming a semiconductor metal compound layer 33 on the gate electrode 15 is performed. This is what we have in place.
すなわち、本実施例の製造方法では、筐ず第6図(a)
に示しているように、例えばシリコン半導体中に絶縁物
層12として例えばシリコン酸化物が埋め込筐れて咳絶
縁物上に第1導電形を有する第1の半導体層23を含む
半導体基板11を用意する。次に、第6図(b)に示す
ように、該第1の半導体層23の主面に異方性エツチン
グ手法、例えば反応性イオンエツチング法によりゲート
電極用の溝24を形成する。この時、溝24の下部に残
す能動層13の厚さt83は半導体装置の動作性能の要
求値を考慮して決める。他方で、半導体装置間を電気的
に絶縁分離するため、半導体層23を例えばシリコン酸
化膜の様なマスクを用いて、例えばKOH溶液中で所定
の寸法にエツチングし、平面的に分割する。第6図では
半導体層をエツチングすることによって半導体装置間を
電気的に分離する場合に付いて示したが、半導体層23
を酸化して絶縁物に変えることにより半導体装置間を電
気的に分離してもよい。また半導体装置間の電気的分離
を実施する工程とゲート電極用の溝を形成する工程とは
どちらを先行させてもよい。In other words, in the manufacturing method of this embodiment, the housing shown in FIG. 6(a)
As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 11 is formed, in which, for example, silicon oxide is embedded as an insulator layer 12 in a silicon semiconductor, and a first semiconductor layer 23 having a first conductivity type is formed on the insulator. prepare. Next, as shown in FIG. 6(b), a groove 24 for a gate electrode is formed in the main surface of the first semiconductor layer 23 by an anisotropic etching method, for example, a reactive ion etching method. At this time, the thickness t83 of the active layer 13 left below the groove 24 is determined in consideration of the required operating performance of the semiconductor device. On the other hand, in order to electrically insulate and separate the semiconductor devices, the semiconductor layer 23 is etched to a predetermined size in, for example, a KOH solution using a mask such as a silicon oxide film, and divided planarly. Although FIG. 6 shows the case where semiconductor devices are electrically separated by etching the semiconductor layer, the semiconductor layer 23
Semiconductor devices may be electrically isolated by oxidizing the material and converting it into an insulator. Further, either the step of electrically isolating the semiconductor devices or the step of forming a trench for the gate electrode may be performed first.
次に、第6図(C)に示すように、能動層13上に例え
ば酸化によりゲート絶縁膜14、例えばシリコン酸化膜
を形成し、引き続いてゲート絶縁膜14上にゲート電極
材料として例えば多結晶シリコン膜25を堆積し、この
上に絶縁膜26、例えばシリコン窒化膜を堆積し、更に
該絶縁膜26の上に絶縁膜27、例えば燐・を含んだ軟
化温度の低いシリコン酸化膜を堆積し、その後肢半導体
基板を絶縁膜2Tが軟化する温度で熱処理し、ゲート電
極用の溝24の上部のくぼみを平坦化する。Next, as shown in FIG. 6C, a gate insulating film 14, such as a silicon oxide film, is formed on the active layer 13 by, for example, oxidation, and then a gate electrode material such as a polycrystalline film is formed on the gate insulating film 14. A silicon film 25 is deposited, an insulating film 26 such as a silicon nitride film is deposited thereon, and an insulating film 27 such as a silicon oxide film containing phosphorus and having a low softening temperature is further deposited on the insulating film 26. , the hindlimb semiconductor substrate is heat-treated at a temperature at which the insulating film 2T is softened to flatten the depression above the groove 24 for the gate electrode.
この後、第6図(d)に示すように、異方性エツチング
手法、例えば反応性イオンエツチング法により絶縁膜2
6が露出する咳で絶縁膜27をエツチングし、ゲート電
極上部の溝部分にのみ絶縁膜26aと27a を残す。Thereafter, as shown in FIG. 6(d), the insulating film 2 is etched by an anisotropic etching method, for example, a reactive ion etching method.
The insulating film 27 is etched to expose the insulating films 26a and 27a only in the groove portion above the gate electrode.
次に、第6図(e)に示すように、絶1M27aを選択
的に除去し、絶縁膜26a をマスクとして、半導体膜
25を異方性エツチング手法によりエッチングし、ゲー
ト電極15を形成する。その後、絶縁膜26aを除去す
る。但しこの絶縁膜26aは必ずしも除去しなくてもよ
い。Next, as shown in FIG. 6(e), the insulator 1M 27a is selectively removed, and the semiconductor film 25 is etched by anisotropic etching using the insulating film 26a as a mask to form the gate electrode 15. After that, the insulating film 26a is removed. However, this insulating film 26a does not necessarily have to be removed.
次に、第6図(f)に示すように、能動層13の導電形
と異なる導電形を有するn十形ソース領域16とn十形
ドレイン領域18を例えばイオン注入法で形成する。ま
た、例えばn十形ソース領域16とn十形ドレイン領域
18の外側に能動層13の導電形と同じ導電形のn十形
ソース領域17とn十形)゛レイX領域19とを例えば
イオン注入法で形成する。この時、各ソース領域16と
ドレイン領域18の底面が下部絶縁膜12と接しないよ
うに配置する。一方、n十形ソース領域17とn十形ド
レイン領域19はそれらの底面が下部絶縁膜12と接し
ても接しなくてもよい。Next, as shown in FIG. 6(f), an n+ type source region 16 and an n+ type drain region 18 having a conductivity type different from that of the active layer 13 are formed by, for example, ion implantation. In addition, for example, an nx type source region 17 and an nx type (nx type) ray Formed by injection method. At this time, the respective source regions 16 and drain regions 18 are arranged so that their bottom surfaces do not contact the lower insulating film 12. On the other hand, the bottom surfaces of the n+ type source region 17 and the n+ type drain region 19 may or may not be in contact with the lower insulating film 12.
次に、第6図−)に示すように、ソース領域16゜17
とドレイン領域18.19及びゲート電極15の各上表
面を露出させ、半導体金属化合物を形成できる金属膜3
4、例えばチタン膜を堆積する。Next, as shown in FIG. 6-), the source region 16°17
and a metal film 3 that exposes the upper surfaces of the drain regions 18 and 19 and the gate electrode 15 and can form a semiconductor metal compound.
4. Depositing, for example, a titanium film.
次に、第6図(b)に示すように、所定の熱処理によっ
て金属膜34と半導体を反応させ、例えばチタンシリサ
イドを形成し、その後未反応の金属膜を除去する。Next, as shown in FIG. 6(b), the metal film 34 and the semiconductor are reacted by a predetermined heat treatment to form, for example, titanium silicide, and then the unreacted metal film is removed.
次に、第6図0)に示すように、半導体基板の主面側に
絶縁膜23、例えばシリコン酸化膜を堆積し、その後、
各ソース領域16.17とドレイン領域18.19上に
コンタクト・ホール28.29を形成したうえ、ソース
電極21、例えばアルミニウムと、ドレイン電極22、
例えばアルミニウムとを形成する。この時、n十形ソー
ス領域16とn十形ソース領域17とが相互に接続され
、またn十形ドレイン領域18とn十形ドレイン領域1
9とが相互に接続されることが必要である。Next, as shown in FIG. 60), an insulating film 23, for example, a silicon oxide film, is deposited on the main surface side of the semiconductor substrate, and then,
Contact holes 28.29 are formed on each source region 16.17 and drain region 18.19, and a source electrode 21, e.g. aluminum, a drain electrode 22,
For example, aluminum is formed. At this time, the n+ type source region 16 and the n+ type source region 17 are connected to each other, and the n+ type drain region 18 and the n+ type drain region 1 are connected to each other.
9 must be interconnected.
このようにして製造された電界効果型半導体装置は、基
本的には第5図と同様hvセスゲート構造のもの得られ
、上記実施例3と同様の効果が得られる。左お、第6図
においては、各ソース領域16.17とドレイン領域1
8.19の双方に半導体金属化合物層を設けたが、それ
らの一方に設けたシ、或はゲート電極15上の半導体金
属化合物層を省いても良い。The field effect semiconductor device manufactured in this manner basically has the same hv access gate structure as shown in FIG. 5, and the same effects as in the third embodiment can be obtained. On the left, in FIG. 6, each source region 16, 17 and drain region 1
Although the semiconductor metal compound layer is provided on both sides of 8.19, the semiconductor metal compound layer provided on one of them or on the gate electrode 15 may be omitted.
実施例5
第7図は本発明の別の実施例によるnチャネル電界効果
型半導体装置の断面図を示したものである。41は単結
晶半導体基板、42は第1導電形例えばp形の能動層4
3と半導体基板41とを電気的に絶縁するための絶縁物
層としての絶縁膜、44はゲート絶縁膜、45はゲート
電極、46は第2導電形例えばn十形のソース領域、4
8は第2導電形例えばn十形のドレイン領域、50は配
線間を電気的に絶縁するための絶縁膜、51はn十形ソ
ース領域46とそれに隣接する能動層43の一部43s
とに接したソース電極、52はn十形ドレイン領域
48とそれに隣接する能動層43の一部43Dとに接し
たドレイン電極である。ただし、第7図に訃いて、能動
層43の厚さt8□はゲート絶縁膜直下から広が9うる
空乏層の厚さよシ薄く設計する。Embodiment 5 FIG. 7 shows a cross-sectional view of an n-channel field effect semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 41 is a single crystal semiconductor substrate; 42 is a first conductivity type, for example, p-type active layer 4;
4 is a gate insulating film, 45 is a gate electrode, 46 is a source region of a second conductivity type, for example, an n+ type;
Reference numeral 8 denotes a drain region of a second conductivity type, for example, an nx type, 50 an insulating film for electrically insulating between wirings, and 51 a nx type source region 46 and a part 43s of the active layer 43 adjacent thereto.
A source electrode 52 is in contact with the n-type drain region 48 and a portion 43D of the active layer 43 adjacent thereto. However, referring to FIG. 7, the thickness t8□ of the active layer 43 is designed to be thinner than the thickness of the depletion layer that can spread from directly under the gate insulating film.
すなわち、この実施例のnチャネル型半導体装置が第1
図に示したものと異なる点は、ゲート絶縁膜44の直下
に広がりうる空乏層の厚さようも薄いp形の能動層43
を設け、そのゲート電極45によって仕切られた防能動
層43の一方に上表面の位置水準がゲート電極45の底
面の位置水準よりも高いn十形ソース領域46を配置す
るとともに、他方に上表面の位置水準がゲート電極45
の底面の位置水準ようも高いn+十形レイン領域4Bを
それぞれ配置する。そして、これらn十形ソース領域4
6と咳ソース領域46の近傍の能動層43の領域438
とをソース電極51により相互に接続し、さらにn十形
ドレイン領域48と該ドレイン領域48の近傍の能動層
43の領域43Dとをドレイン電極52にて相互に接続
するようにしたことである。That is, the n-channel type semiconductor device of this example is the first
The difference from the one shown in the figure is that the thickness of the depletion layer that can spread directly under the gate insulating film 44 is much thinner than that of the p-type active layer 43.
An n-type source region 46 whose top surface is higher than the bottom surface of the gate electrode 45 is disposed on one side of the anti-active layer 43 partitioned by the gate electrode 45, and an The position level is the gate electrode 45
An n+ 10-shaped rain region 4B having a very high bottom surface level is arranged. And these n-domain source regions 4
6 and the region 438 of the active layer 43 near the cough source region 46
are connected to each other by a source electrode 51, and further, the n-type drain region 48 and a region 43D of the active layer 43 near the drain region 48 are connected to each other by a drain electrode 52.
次に、第7図に示した本発明の半導体装置の実施例の動
作を第8図を用いて説明する。本実施例の装置にかいて
は、半導体基板41とソース電極51とを接地し、ゲー
ト電極45とドレイン電極52とに適当な正の電圧を印
加する。ただし、この半導体装置では、ゲート電圧がO
vの時にゲート直下の半導体能動層43がゲート直下か
ら絶縁膜42つ1b下部絶縁物層42に至る1で空乏化
するべく予め半導体能動層の不純物濃度等を設計してお
く。な釦図中、能動層43における斜線部分は空乏領域
を表わす。しかしてドレイン電圧■。Next, the operation of the embodiment of the semiconductor device of the present invention shown in FIG. 7 will be explained using FIG. 8. In the device of this embodiment, the semiconductor substrate 41 and the source electrode 51 are grounded, and an appropriate positive voltage is applied to the gate electrode 45 and the drain electrode 52. However, in this semiconductor device, the gate voltage is O
The impurity concentration etc. of the semiconductor active layer are designed in advance so that the semiconductor active layer 43 directly under the gate is depleted by 1 from directly under the gate to the lower insulating layer 42 of the insulating film 1b when the voltage is V. In the button diagram, the shaded area in the active layer 43 represents a depletion region. However, the drain voltage ■.
が高くなると、従来の半導体装置と同様にドレイン接合
近傍で弱いアバランシェ現象による電子・正孔対■が発
生しはじめる。このうち電子0はn十形ドレイン領域4
8にそのま會流れ込む。As the voltage increases, electron-hole pairs (2) begin to occur near the drain junction due to a weak avalanche phenomenon, similar to conventional semiconductor devices. Of these, electron 0 is in the n+ type drain region 4
The meeting will take place on 8th.
他方で、n十形ドレイン領域46とp形能動層43とが
同電位で並列している本実施例の半導体装置では、n+
十形レイン領域4B近傍の電界強度の増大がp形能動層
43の存在によって抑制される。On the other hand, in the semiconductor device of this embodiment in which the n+-type drain region 46 and the p-type active layer 43 are arranged in parallel at the same potential, the n+
The presence of the p-type active layer 43 suppresses an increase in the electric field intensity near the dec-shaped rain region 4B.
すなわち、n十形ドレイン領域48とp形能動層43の
領域43Dとが同電位であるため、n十形ドレイン領域
48からp形能動層、43に向かって広がる空乏層の厚
さが、著しく抑制される。従って、ドレイン接合の空乏
層内の電界強度が著しく低下する。That is, since the nx type drain region 48 and the region 43D of the p type active layer 43 are at the same potential, the thickness of the depletion layer that spreads from the nx type drain region 48 toward the p type active layer 43 is significantly increased. suppressed. Therefore, the electric field strength within the depletion layer of the drain junction is significantly reduced.
また、上記アバランシェ現象によって発生した正孔の発
生時の運動の方向は確率的に等方向であるが、エネルギ
ーは3〜SeV と速めて高い。このため、発生した正
孔■が、電位的にはやや高いが距離的に近接しているp
形能動層43に捕獲される確率が高くなる。その結果、
能動層43と下部絶縁膜42の界面近傍を経由してソー
ス側に移動する正孔の量が著しく減少する。咬た、たと
えソース側に一部の正孔が移動した場合でも、これらの
正孔はp形能動層43を経てソース電極51に捕獲され
るため、n+十形−ス領域46に注入される正孔の量は
極めて少、なくなる。従って、寄生バイポーラ効果によ
るドレイン・ソース間耐圧の劣化を効果的に解消するこ
とができる。Furthermore, although the direction of motion of the holes generated by the avalanche phenomenon is stochastically isodirectional, the energy is rapidly high at 3 to SeV. For this reason, the generated hole ■ has a slightly higher potential but is close to the p
The probability of being captured by the shaped active layer 43 increases. the result,
The amount of holes that move to the source side via the vicinity of the interface between the active layer 43 and the lower insulating film 42 is significantly reduced. However, even if some holes move to the source side, these holes are captured by the source electrode 51 via the p-type active layer 43 and are therefore injected into the n+ dec-type source region 46. The amount of holes is extremely small and disappears. Therefore, deterioration in drain-source breakdown voltage due to the parasitic bipolar effect can be effectively eliminated.
さらに、従来この種の半導体装置で問題となっていたド
レイン・ソース間リークを流の大部分はドレイン近傍か
らソースに向かって流れる上記の正孔電流であった。本
実施例の装置ではこれらの正孔の大部分がp形能動層4
3を経てドレイン電極5°2に流れるため、発生後分離
してn十形ドレイン領域4Bに流れた電子の電流と相殺
する。結果としてソースに流れる正孔電流が減少するた
め、ドレイン・ソース間リーク電流の低減にも効果があ
る。Furthermore, most of the drain-source leakage, which has conventionally been a problem in this type of semiconductor device, is the hole current flowing from the vicinity of the drain toward the source. In the device of this embodiment, most of these holes are in the p-type active layer 4.
3 and flows to the drain electrode 5° 2, so that it cancels out the current of the electrons that were separated after generation and flowed to the n-domain drain region 4B. As a result, the hole current flowing to the source is reduced, which is also effective in reducing drain-source leakage current.
なか、第8図において、n十形ドレイン領域48の下部
の能動層431の不純物濃度を高めてこの領域に広がる
空乏層が下部絶縁物層42に到達することのないように
設計し、非空乏化領域がn十形ドレイン領域48の下部
431に存在するように構成することによって、ドレイ
ン領域での正孔の捕獲効率をあげることも可能である。Among them, in FIG. 8, the impurity concentration of the active layer 431 under the nx-type drain region 48 is increased so that the depletion layer spreading in this region does not reach the lower insulating layer 42, and a non-depleted By configuring the n-domain region to exist in the lower part 431 of the n+-type drain region 48, it is also possible to increase the efficiency of trapping holes in the drain region.
また、第8図においてゲート電圧が0■の時には、ゲー
ト直下の半導体能動層43が空乏化されているので、ソ
ース電極51とドレイン電極52とが共に第1導電形の
半導体層43に接していても、これらの間には殆ど電流
は流れない。これを裏付けるために実際の半導体装置を
用いてドレイン電流特性を測定した結果、上述した第3
図と同様に、ゲート電圧が0■の時のドレイン・ソース
間漏れ電流が十分少ないことが確認された。In addition, when the gate voltage is 0 in FIG. 8, the semiconductor active layer 43 directly under the gate is depleted, so both the source electrode 51 and the drain electrode 52 are in contact with the semiconductor layer 43 of the first conductivity type. However, almost no current flows between them. To confirm this, we measured the drain current characteristics using an actual semiconductor device, and found that the third
Similarly to the figure, it was confirmed that the drain-source leakage current when the gate voltage was 0 was sufficiently small.
実施例6
第9図は本発明に係る電界効果型半導体装置の製造方法
の別の実施例を示す工程断面図である。Embodiment 6 FIG. 9 is a process sectional view showing another embodiment of the method for manufacturing a field effect semiconductor device according to the present invention.
第9図において、5.3は半導体中に絶縁物層42を埋
め込んだ半導体基板41の主面側の半導体層、54はこ
の半導体層53の一部に形成したゲート電極形成用の溝
、55はゲート電極用の半導体膜、56は例えばシリコ
ン窒化膜のような絶縁膜、56aは所定の加工後に残っ
た絶縁膜56の一部、57は例えば燐を含んだ酸化膜の
ように軟化温度の比較的低い絶縁膜、57aは所定の加
工後に残った半導体膜51の一部である。In FIG. 9, 5.3 is a semiconductor layer on the main surface side of the semiconductor substrate 41 in which an insulating layer 42 is embedded, 54 is a groove for forming a gate electrode formed in a part of this semiconductor layer 53, and 55 56 is a semiconductor film for a gate electrode, 56 is an insulating film such as a silicon nitride film, 56a is a part of the insulating film 56 that remains after the predetermined processing, and 57 is a material with a softening temperature, such as an oxide film containing phosphorus. The relatively low insulating film 57a is a part of the semiconductor film 51 remaining after the predetermined processing.
本実施例の製造方法では、1ず第9図(a)に示してい
るように、半導体中に絶縁物層42が埋め込まれて該絶
縁物層上に第1導電形を有する第1の半導体層53を含
む半導体基板41を用意する。In the manufacturing method of this embodiment, first, as shown in FIG. 9(a), an insulator layer 42 is embedded in a semiconductor, and a first semiconductor having a first conductivity type is formed on the insulator layer. A semiconductor substrate 41 including a layer 53 is prepared.
次に、第9図中)に示すように、該第1の半導体層53
の主面に例えば異方性エツチング手法によりゲート電極
用の溝54を形成する。この時、溝54の下部に残す能
動層43の厚さts3は半導体装置の動作性能の要求値
を考慮して決める。他方で、半導体装置間を電気的に絶
縁分離するため、半導体層53を所定の寸法で平面的に
分割する。第9図では半導体層をエツチングすることに
よって半導体装置間を電気的に分離する場合に付いて示
したが、半導体層53−を酸化して絶縁物に変えること
により半導体装置間を電気的に分離してもよい。Next, as shown in FIG. 9), the first semiconductor layer 53
A groove 54 for a gate electrode is formed on the main surface of the substrate by, for example, an anisotropic etching method. At this time, the thickness ts3 of the active layer 43 left below the groove 54 is determined in consideration of the required operating performance of the semiconductor device. On the other hand, in order to electrically insulate and separate the semiconductor devices, the semiconductor layer 53 is divided planarly into predetermined dimensions. Although FIG. 9 shows the case where semiconductor devices are electrically isolated by etching the semiconductor layer, the semiconductor devices are electrically isolated by oxidizing the semiconductor layer 53- and converting it into an insulator. You may.
また半導体装置間の電気的分離を実施する工程とゲート
電極用の溝を形成する工程とはどちらを先行させてもよ
い。Further, either the step of electrically isolating the semiconductor devices or the step of forming a trench for the gate electrode may be performed first.
次に、第9図(C)に示すように、能動層43上に例え
ば酸化によりゲート絶縁膜44を形成し、引き続いてゲ
ート絶縁膜44上にゲート電極用の例えば半導体層55
を堆積し、この上に例えばシリコン窒化膜の様な絶縁膜
56を堆積し、更に該絶縁膜56の上に例えば燐を含ん
だシリコン酸化膜の様な軟化温度の低い絶縁膜57を堆
積し、その後肢半導体基板を絶縁膜57が軟化する温度
で熱処理し、ゲート電極用の溝54の上部のくぼみを平
坦化する。Next, as shown in FIG. 9C, a gate insulating film 44 is formed on the active layer 43 by, for example, oxidation, and then a semiconductor layer 55 for a gate electrode, for example, is formed on the gate insulating film 44.
An insulating film 56 such as a silicon nitride film is deposited thereon, and an insulating film 57 having a low softening temperature such as a silicon oxide film containing phosphorus is further deposited on the insulating film 56. , the hindlimb semiconductor substrate is heat-treated at a temperature at which the insulating film 57 is softened, and the depression above the gate electrode groove 54 is flattened.
この後、第9図(d)に示すように、異方性エツチング
手法により絶縁膜56が露出する壕で絶縁膜57をエツ
チングし、ゲート電極上部の溝部分にのみ絶縁膜56a
と57aを残す。After this, as shown in FIG. 9(d), the insulating film 57 is etched in the trench where the insulating film 56 is exposed using an anisotropic etching method, and the insulating film 56a is etched only in the trench above the gate electrode.
and leave 57a.
次に、第9図(e)に示すように、絶縁膜5Ta を選
択的に除去し、絶縁膜56aをマスクとして、半導体膜
55を異方性エツチング手法によりエツチングし、ゲー
ト電極45を形成する。その後、絶縁膜57a を除去
する。但しこの絶縁膜57aは必ずしも除去しなくても
よい。Next, as shown in FIG. 9(e), the insulating film 5Ta is selectively removed, and the semiconductor film 55 is etched by an anisotropic etching method using the insulating film 56a as a mask to form a gate electrode 45. . After that, the insulating film 57a is removed. However, this insulating film 57a does not necessarily have to be removed.
次に、第9図(f)に示すように、能動層43の導電形
と異なる導電形を有するn十形ソース領域46とn十形
ドレイン領域48を例えばイオン注入法で形成する。こ
の時、各ソース領域46とドレイン領域48の底面が下
部絶縁膜42と接しないように配置する。Next, as shown in FIG. 9(f), an n+ type source region 46 and an n+ type drain region 48 having a conductivity type different from that of the active layer 43 are formed by, for example, ion implantation. At this time, the bottom surfaces of each source region 46 and drain region 48 are arranged so as not to contact the lower insulating film 42.
次に、第9図0)に示すように、半導体基板の主面側に
絶縁膜50を堆積し、その後、各ソース領域4B、)”
レイン領域48及びこれらソース領域46とドレイン領
域48の近傍の能動層43上にそれぞれコンタクト・ホ
ール58.59を形成し、ソース電極51とドレイン電
極52とを形成する。Next, as shown in FIG. 90), an insulating film 50 is deposited on the main surface side of the semiconductor substrate, and then each source region 4B,)"
Contact holes 58 and 59 are formed in the active layer 43 near the drain region 48 and the source region 46 and drain region 48, respectively, and a source electrode 51 and a drain electrode 52 are formed.
この時、n十形ソース領域46と能動層4.3とがソー
ス電極51により相互に接続され、憬たn十形ソース領
域48と能動層43とがソース電極51により相互に接
続され、またn十形ソース領域4Bと能動層43とがド
レイン電極52にて相互に接続されることが必要である
。At this time, the n-type source region 46 and the active layer 4.3 are connected to each other by the source electrode 51, the n-type source region 48 and the active layer 43 are connected to each other by the source electrode 51, and It is necessary that the n-type source region 4B and the active layer 43 be connected to each other through the drain electrode 52.
このようにして製造された電界効果型半導体装置は、基
本的に第7図と同様なりセスゲート構造のものが得られ
、上記実施例5と同様の効果が得られる。The field-effect semiconductor device manufactured in this manner has a cessgate structure basically similar to that shown in FIG. 7, and the same effects as in Example 5 can be obtained.
実施例7
第10図は本発明の別の実施例によるnチャネル電界効
果型半導体装置の断面図を示したものである。この実施
例のnチャネル型半導体装置が第7図に示す実施例のも
のと異欧る点は、n十形ソース領域46とその近傍の能
動層43の領域43s上にチタンシリサイド等の半導体
金属化合物層61を配置するとともに、n十形ドレイン
領域48とその近傍の能動層43の領域43D上にチタ
ンシリサイド等の半導体金属化合物層62を配置し、さ
らにゲート電極45上に半導体金属化合物層63を配置
して、各々のn十形ソース領域46と能動層43の領域
43s とを半導体金属化合物層61を介してソース電
極51により相互に接続し、かつn十形ドレイン領域4
8と能動層43の領域43Dとを半導体金属化合物層6
2を介してドレイン電極52にて相互に接続するように
したことである。なお図中、同一符号は同一または相当
部分を示している。Embodiment 7 FIG. 10 shows a cross-sectional view of an n-channel field effect semiconductor device according to another embodiment of the present invention. The n-channel type semiconductor device of this embodiment is different from the embodiment shown in FIG. In addition to disposing the compound layer 61, a semiconductor metal compound layer 62 such as titanium silicide is disposed on the n-dos type drain region 48 and the region 43D of the active layer 43 in the vicinity thereof, and further a semiconductor metal compound layer 63 is disposed on the gate electrode 45. , each of the n-type source regions 46 and the region 43s of the active layer 43 are connected to each other by the source electrode 51 via the semiconductor metal compound layer 61, and the n-type drain region 4
8 and the region 43D of the active layer 43 as the semiconductor metal compound layer 6
2 and are connected to each other at the drain electrode 52. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
かかる実施例の構造によると、ソース、ドレイン及びゲ
ートにそれぞれ半導体金属化合物層61゜62.63を
併用することによって、それらソース、ドレイン及びゲ
ートの寄生抵抗を相対的に減少できるので、上記実施例
5の効果に加えて、半導体装置の動作の高速化を促進で
きる利点を有する。なお、第10図においては、各ソー
ス領域46゜能動層43の領域43Bとドレイン領域4
8.能動層43の領域43Dの双方に半導体金属化合物
層を設けたが、それらの一方に設けたり、或はゲート電
極45上の半導体金属化合物層を省いても良い。According to the structure of this embodiment, the parasitic resistance of the source, drain, and gate can be relatively reduced by using semiconductor metal compound layers 61° and 62.63 for the source, drain, and gate, respectively. In addition to the effect No. 5, there is an advantage that speeding up the operation of the semiconductor device can be promoted. In addition, in FIG. 10, each source region 46° region 43B of the active layer 43 and the drain region 4
8. Although the semiconductor metal compound layer is provided on both regions 43D of the active layer 43, it may be provided on one of them, or the semiconductor metal compound layer on the gate electrode 45 may be omitted.
実施例8
第11図は本発明に係る電界効果型半導体装置の製造方
法の別の実施例を示す工程断面図である。Embodiment 8 FIG. 11 is a process sectional view showing another embodiment of the method for manufacturing a field effect semiconductor device according to the present invention.
この実施例において第9図との異なる点は、n+十形−
ス領域46とその近傍の能動層43の領域43s上及び
n十形ドレイン領域48とその近傍の能動層43の領域
43D上にそれぞれ半導体金属化合物層61.62を形
成するとともに、ゲート電極45上に半導体金属化合物
層63を形成する工程を具備したことである。The difference between this embodiment and FIG. 9 is that n + 10 -
Semiconductor metal compound layers 61 and 62 are respectively formed on the drain region 46 and the region 43s of the active layer 43 in the vicinity thereof, and on the n-dos type drain region 48 and the region 43D of the active layer 43 in the vicinity thereof, and on the gate electrode 45. The present invention includes a step of forming a semiconductor metal compound layer 63.
すなわち、本実施例の製造方法では、咬ず第11図(a
)に示しているように、半導体中、例えばシリコン中に
絶縁物層42として例えばシリコン酸化膜が埋め込まれ
て該絶縁物層42上に第1導電形を有する第1の半導体
層53を含む半導体基板41を用意する。次に、第11
図6)に示すように、該第1の半導体層53の主面に異
方性エツチング手法、例えば反応性イオンエツチング法
によりゲート電極用の溝54を形成する。この時、溝5
4の下部に残す能動層43の厚さts3 は半導体装
置の動作性能の要求値を考慮して決める。他方で、半導
体装置間を電気的に絶縁分離するため、半導体層53を
例えばシリコン酸化膜のようなマスクを用いて、例えば
KOH溶液により所定の寸法にエツチングし、平面的に
分割する。第11図では半導体層をエツチングすること
によって半導体装置間を電気的に分離する場合に付いて
示したが、半導体層53を酸化して絶縁物に変えること
により半導体装置間を電気的に分離してもよい。−!た
半導体装置間の電気的分離を実施する工程とゲート電極
用の溝を形成する工程とはどちらを先行させてもよい。That is, in the manufacturing method of this example, the manufacturing method shown in FIG. 11 (a
), a semiconductor, for example, a silicon oxide film is embedded as an insulating layer 42 in a semiconductor, for example silicon, and a first semiconductor layer 53 having a first conductivity type is formed on the insulating layer 42. A substrate 41 is prepared. Next, the 11th
As shown in FIG. 6), a groove 54 for a gate electrode is formed in the main surface of the first semiconductor layer 53 by an anisotropic etching method, for example, a reactive ion etching method. At this time, groove 5
The thickness ts3 of the active layer 43 left under the semiconductor device 4 is determined in consideration of the required operating performance of the semiconductor device. On the other hand, in order to electrically isolate the semiconductor devices, the semiconductor layer 53 is etched to a predetermined size using, for example, a KOH solution using a mask such as a silicon oxide film, and divided planarly. Although FIG. 11 shows the case where semiconductor devices are electrically isolated by etching the semiconductor layer, it is also possible to electrically isolate semiconductor devices by oxidizing the semiconductor layer 53 and converting it into an insulator. You can. -! Either the step of electrically isolating the semiconductor devices or the step of forming a groove for a gate electrode may be performed first.
次に、第11図(C)に示すように、能動層43上にゲ
ート絶縁膜44、例えばシリコン酸化膜を形成し、引き
続いてゲート絶縁膜44上にゲート電極55、例えば多
結晶シリコン層を堆積し、この上に絶縁膜56、例えば
シリコン窒化膜を堆積し、更に該絶縁膜56の上に絶縁
膜57、例えば燐を含んだ軟化温度の低いシリコン酸化
膜を堆積し、その後肢半導体基板を絶縁膜5Tが軟化す
る温度で熱処理し、ゲート電極用の溝54の上部のくぼ
みを平坦化する。Next, as shown in FIG. 11(C), a gate insulating film 44, for example a silicon oxide film, is formed on the active layer 43, and then a gate electrode 55, for example a polycrystalline silicon layer, is formed on the gate insulating film 44. An insulating film 56, such as a silicon nitride film, is deposited on this insulating film 56, and an insulating film 57, such as a silicon oxide film containing phosphorus and having a low softening temperature, is deposited on the insulating film 56. is heat-treated at a temperature at which the insulating film 5T is softened to flatten the recess at the top of the gate electrode groove 54.
この後、第11図(d)に示すように、異方性エツチン
グ手法、例えば反応性イオンエツチング法により絶縁膜
56が露出する筐で絶縁膜57をエツチングし、ゲート
電極上部の溝部分にのみ絶縁膜56aと57aを残す。Thereafter, as shown in FIG. 11(d), the insulating film 57 is etched in the casing where the insulating film 56 is exposed using an anisotropic etching method, for example, a reactive ion etching method, and only the groove portion above the gate electrode is etched. Insulating films 56a and 57a are left.
次に、第11図(e)に示すように、絶縁膜57mを選
択的に除去し、絶縁膜56a をマスクとして、半導体
膜55を異方性エツチング手法、例えば反応性イオンエ
ツチング法によりエッチングし、ゲート電極45を形成
する。その後、絶縁膜57aを除去する。但しこの絶縁
膜57aは必ずしも除去しなくてもよい。Next, as shown in FIG. 11(e), the insulating film 57m is selectively removed, and the semiconductor film 55 is etched using an anisotropic etching method, such as a reactive ion etching method, using the insulating film 56a as a mask. , a gate electrode 45 is formed. After that, the insulating film 57a is removed. However, this insulating film 57a does not necessarily have to be removed.
次に、第11図(f)に示すように、能動層43の導電
形と異なる導電形を有するn+十形−ス領域46とn十
形ドレイン領域48を例えばイオン注入法で形成する。Next, as shown in FIG. 11(f), an n+ type source region 46 and an n+ type drain region 48 having a conductivity type different from that of the active layer 43 are formed by, for example, ion implantation.
この時、ソース領域46とドレイン領域48の底面が絶
縁膜42と接しないように配置する。At this time, the source region 46 and the drain region 48 are arranged so that their bottom surfaces do not come into contact with the insulating film 42.
次に、第11図岐)に示すように、ソース領域46とド
レイン領域48及びゲート電極45の各上表面を露出さ
せ、半導体金属化合物を形成できる金属膜64、例えば
チタン膜を堆積する。Next, as shown in FIG. 11, the upper surfaces of the source region 46, drain region 48, and gate electrode 45 are exposed, and a metal film 64 capable of forming a semiconductor metal compound, for example, a titanium film, is deposited.
次に、第11図(b)に示すように、所定の熱処理によ
って金属膜64と半導体を反応させて例えばチタンシリ
サイドを形成し、その後未反応の金属膜を除去する。Next, as shown in FIG. 11(b), the metal film 64 and the semiconductor are reacted by a predetermined heat treatment to form, for example, titanium silicide, and then the unreacted metal film is removed.
次に、第11図(i)に示すように、半導体基板の主面
側に絶縁膜53、例えばシリコン酸化膜を堆積し、その
後、ソース領域46.ドレイン領域48及びそれらソー
ス領域46とドレイン領域48の近傍の能動層43上に
それぞれコンタクト・ホール58.59を形成し、ソー
ス電極51、例えばアルミニウムと、ドレイン電極52
、例えばアルミニウムとを形成する。この時、ソース領
域46とその近傍の能動層43とがソース電極51によ
り相互に接続され、豊タドレイン領域48とその近傍の
能動層43とがドレイン電極52にて相互に接続される
ことが必要である。Next, as shown in FIG. 11(i), an insulating film 53, for example a silicon oxide film, is deposited on the main surface side of the semiconductor substrate, and then the source region 46. Contact holes 58 and 59 are formed in the drain region 48 and the active layer 43 in the vicinity of the source region 46 and the drain region 48, respectively, and the source electrode 51, for example aluminum, and the drain electrode 52 are formed in contact holes 58, 59, respectively.
, for example, aluminum. At this time, it is necessary that the source region 46 and the active layer 43 in the vicinity thereof be connected to each other by the source electrode 51, and the Toyota drain region 48 and the active layer 43 in the vicinity thereof to be connected to each other by the drain electrode 52. It is.
このようにして製造された電界効果型半導体装置は、基
本的に第10図と同様なりセスゲート構造のものが得ら
れ、上記実施例7と同様の効果が得られる。なか、第1
1図に釦いては各ソース領域46.能動層43とドレイ
ン領域48.能動層43の双方に半導体金属化合物層を
設けたカよ、それらの一方に設けたり、或はゲート電極
45上の半導体金属化合物層を省いても良い。The field effect semiconductor device manufactured in this way has a cessgate structure basically similar to that shown in FIG. 10, and the same effects as in Example 7 can be obtained. Naka, 1st
In Figure 1, each source region 46. Active layer 43 and drain region 48. The semiconductor metal compound layer may be provided on both sides of the active layer 43, or may be provided on one of them, or the semiconductor metal compound layer on the gate electrode 45 may be omitted.
以上説明したように、本発明の第1.第2の発明によれ
ば、次の効果を得ることができる。As explained above, the first aspect of the present invention. According to the second invention, the following effects can be obtained.
(1) ドレイン接合に隣接して能動層と同じ導電形
の高不純物濃度層を設け、かつそれにドレイン電圧を印
加しているので、ドレイン接合近傍で発生した電子・正
孔対のうち多数キャリアをほとんど全て吸収でき、ソー
ス側への多数キャリアの流れを効果的に抑制できる。(1) Since a highly impurity concentration layer of the same conductivity type as the active layer is provided adjacent to the drain junction and a drain voltage is applied to it, the majority carriers of the electron-hole pairs generated near the drain junction are Almost all of it can be absorbed, and the flow of majority carriers toward the source side can be effectively suppressed.
(11) ソース接合に隣接して能動層と同じ導電形
の高不純物濃度層を設け、かつそれにソース電圧を印加
しているので、ドレイン接合近傍で発生した電子・正孔
対のうちソース側へ流れてきた少量の多数キャリアを全
て捕独し、ソース接合への直接注入を防虫できる。(11) Since a high impurity concentration layer of the same conductivity type as the active layer is provided adjacent to the source junction and a source voltage is applied to it, some of the electron-hole pairs generated near the drain junction are transferred to the source side. It captures all the small amount of majority carriers that flow and prevents insects from directly injecting them into the source junction.
(iii) (+)に述べた効果により、寄生バイポ
ーラ効果が発生する契機となる多数キャリアのソース接
合への注入量を飛躍的に抑制でき、ドレイン・ソース間
耐圧を大幅に改善することができる。(iii) Due to the effect described in (+), the amount of majority carriers injected into the source junction, which triggers the occurrence of the parasitic bipolar effect, can be dramatically suppressed, and the breakdown voltage between the drain and source can be significantly improved. .
(iv) (+)に述べた効果により、半導体装置の非
動作状態に訟いでドレイン・ソース間に流れる漏れ電流
を飛躍的に低減できる。(iv) The effect described in (+) can dramatically reduce the leakage current flowing between the drain and source when the semiconductor device is in the non-operating state.
(V) ゲート構造にリセスゲート構造を用いている
ので、短チヤネル効果を緩和できる。(V) Since the recessed gate structure is used as the gate structure, the short channel effect can be alleviated.
また、本発明の第3.第4の発明によれば、ソース及び
ドレイン領域上に半導体金属化合物を併用しているので
、ソース及びドレインの寄生抵抗を相対的に減少でき、
上記第1.第2の発明の効果(1)〜(V)の他に、半
導体装置の動作の高速化を促進できる効果を得ることが
できる。Moreover, the third aspect of the present invention. According to the fourth invention, since a semiconductor metal compound is used in combination on the source and drain regions, the parasitic resistance of the source and drain can be relatively reduced.
Above 1. In addition to the effects (1) to (V) of the second invention, it is possible to obtain the effect of promoting faster operation of the semiconductor device.
さらに、本発明の第5.第6の発明によれば、次の効果
を得ることができる。Furthermore, the fifth aspect of the present invention. According to the sixth invention, the following effects can be obtained.
(1) ドレイン接合に隣接した能動層の一部の表面
をドレイン領域と同じ電位にしているので、ドレイン接
合近傍で発生した電子・正孔対のうち多数キャリアをほ
とんど全て吸収でき、ソース側への多数キャリアの流れ
を効果的に抑制できる。(1) Since the surface of the part of the active layer adjacent to the drain junction is set to the same potential as the drain region, almost all of the majority carriers among the electron-hole pairs generated near the drain junction can be absorbed and transferred to the source side. The flow of majority carriers can be effectively suppressed.
(11) ソース接合に隣接した能動層の一部の表面
をソース領域と同じ電位にしているので、ドレイン接合
近傍で発生した電子・正孔対のうちソース側へ流れてき
た少量の多数キャリアを全て捕獲し、ソース接合への直
接注入を防止できる。(11) Since the surface of a part of the active layer adjacent to the source junction is set to the same potential as the source region, a small amount of majority carriers that flow toward the source among the electron-hole pairs generated near the drain junction are All of this can be captured and prevented from being directly injected into the source junction.
(m+ l)に述べた効果により、寄生バイポーラ効
果が発生する契機とiる多数キャリアのソース接合への
注入量を飛躍的に抑制でき、ドレイン・ソース間耐圧を
大幅に改善することができる。Due to the effect described in (m+l), the amount of majority carriers injected into the source junction, which triggers the occurrence of the parasitic bipolar effect, can be dramatically suppressed, and the breakdown voltage between the drain and source can be significantly improved.
(lv) (i)に述べた効果により、半導体装置の
非動作状態においてドレイン・ソース間に流れる漏れ電
流を飛躍的に低減できる。(lv) Due to the effect described in (i), the leakage current flowing between the drain and source of the semiconductor device in the non-operating state can be dramatically reduced.
(V) ゲート構造にリセスゲート構造を用いている
ので、短チヤネル効果を緩和できる。(V) Since the recessed gate structure is used as the gate structure, the short channel effect can be alleviated.
さらにまた、本発明の第7.第8の発明によれば、ソー
ス及びドレイン領域上に半導体金属化合物層を設けてい
るので、ソース及びドレインの寄生抵抗を相対的に減少
でき、上記第5.第6の発明の効果(1)〜(V)の他
に、半導体装置の動作の高速化を促進できる効果を得る
ことができる。Furthermore, the seventh aspect of the present invention. According to the eighth invention, since the semiconductor metal compound layer is provided on the source and drain regions, the parasitic resistance of the source and drain can be relatively reduced. In addition to the effects (1) to (V) of the sixth aspect of the invention, it is possible to obtain the effect of promoting faster operation of the semiconductor device.
第1図は本発明の一実施例による電界効果型半導体装置
の構造断面図、第2図は第1図の実施例の動作を示す概
念図、第3図(a)及び(b)は第1図の実施例におけ
る半導体能動層と同じ導電形のソース・ドレイン領域を
有する半導体装置のドレイン電流特性を示した特性図及
びその構造図、第4図は本発明の製造方法の一実施例を
示す工程断面図、第5図は本発明の他の実施例を示す構
造断面図、第6図は本発明の製造方法の他の実施例を示
す工程断面図、第7図は本発明の別の実施例を示す構造
断面図、第8図は第7図の実施例の動作を示す概念図、
第9図は本発明の製造方法の別の実施例を示す工程断面
図、第10図は本発明のさらに別の実施例を示す構造断
面図、第11図は本発明の製造方法のさらに別の実施例
を示す工程断面図、第12図(a)及び(b)は従来の
一例を示す半導体装置の断面図及びその半導体装置にお
いて得られる動作特性図、第13図は第12図(a’l
に示した半導体装置にかいて現れる寄生バイポーラ効果
を説明するための概念図である。
11.41 ・・・・単結晶半導体基板、12゜42
・・・・絶縁膜(絶縁物層)、13.43・・・・第1
導電形の能動層、14.44・・・・ゲート絶縁膜、1
5.45・・・・ゲート電極、16.46・・・・第2
導電形のソース領域、17・・・・第1導電形のソース
領域、18.48・・・・第2導電形のドレイン領域、
19・・・・第1導電形のドレイン領域、20.50・
・・・絶縁膜、21.51・・・・ソース電極、22゜
52・・・・ドレイン領域、438・・・・ソース領域
に隣接する能動層33の一部領域、43D・・・・ドレ
イン領域に隣接する能動層33の一部領域。FIG. 1 is a cross-sectional view of the structure of a field-effect semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing the operation of the embodiment of FIG. 1, and FIGS. A characteristic diagram showing the drain current characteristics of a semiconductor device having a source/drain region of the same conductivity type as the semiconductor active layer in the embodiment shown in FIG. 1 and a structural diagram thereof, and FIG. 5 is a structural sectional view showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a process sectional view showing another embodiment of the manufacturing method of the present invention, and FIG. 7 is a structural sectional view showing another embodiment of the present invention. 8 is a conceptual diagram showing the operation of the embodiment of FIG. 7,
FIG. 9 is a process cross-sectional view showing another embodiment of the manufacturing method of the present invention, FIG. 10 is a structural cross-sectional view showing yet another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a process cross-sectional view showing another embodiment of the manufacturing method of the present invention. FIGS. 12(a) and 12(b) are cross-sectional views of a semiconductor device showing an example of the conventional technology and operational characteristics diagrams obtained in the semiconductor device, and FIG. 13 is a cross-sectional view of FIG. 'l
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the parasitic bipolar effect that appears in the semiconductor device shown in FIG. 11.41 ... single crystal semiconductor substrate, 12°42
...Insulating film (insulator layer), 13.43...1st
Conductive type active layer, 14.44...gate insulating film, 1
5.45...Gate electrode, 16.46...Second
Source region of conductivity type, 17...source region of first conductivity type, 18.48...drain region of second conductivity type,
19... Drain region of first conductivity type, 20.50.
... Insulating film, 21.51 ... Source electrode, 22゜52 ... Drain region, 438 ... Partial region of active layer 33 adjacent to source region, 43D ... Drain A partial region of the active layer 33 adjacent to the region.
Claims (1)
能動層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成して
成る絶縁ゲート構造の電解効果型半導体装置において、
少なくとも前記ゲート絶縁膜直下に広がりうる空乏層の
厚さよりも薄い第1導電形の半導体能動層と、ゲート電
極によって仕切られた該半導体能動層の一方に配置した
第1導電形のソース領域及び上表面の位置水準がゲート
電極底面の位置水準よりも高い第2導電形のソース領域
と、他方に置した第1導電形のドレイン領域及び上表面
の位置水準がゲート電極底面の位置水準よりも高い第2
導電形のドレイン領域と、前記第2導電形のソース領域
と第1導電形のソース領域とを相互に接続したソース電
極と、前記第2導電形のドレイン領域と第1導電形のド
レイン領域とを相互に接続したドレイン電極とを有する
ことを特徴とする電界効果型半導体装置。 (2)半導体中に第1の絶縁物層が埋め込まれて該第1
の絶縁物層上に第1導電形を有する第1の半導体層を含
む半導体基板の主面の該半導体層上に溝を形成する工程
と、該溝に第2の絶縁膜をゲート絶縁膜として形成する
工程と、該第2の絶縁膜上にゲート電極を形成こうてい
と、該ゲート電極によって平面的に分けられた第1の半
導体層の双方にそれぞれ第2導電形のソース領域と第2
導電形のドレイン領域をそれらの底面が第1の絶縁物層
に接しないように形成する工程と、ゲート電極によって
平面的に分けられた第1の半導体層の双方に、それぞれ
の不純物濃度が第1導電形の半導体能動層の不純物濃度
よりも高い第1導電形のソース領域と第1導電形のドレ
イン領域を形成する工程と、前記第1導電形のソース領
域上と第2導電形のソース領域上並びに前記第1導電形
のドレイン領域上と第2導電形のドレイン領域上とにそ
れぞれコンタクト用孔を形成する工程と、前記第1導電
形のソース領域上と第2導電形のソース領域上とにそれ
らを接続すべく電極を形成するとともに、前記第1導電
形のドレイン領域上と第2導電形のドレイン領域上とに
それらを接続すべく電極を形成する工程とを含むことを
特徴とする電界効果型半導体装置の製造方法。 (3)請求項1において、少なくとも第1導電形のソー
ス領域或いは第2導電形のソース領域の一方或いは双方
向に配置した第1の半導体金属化合物層と、第1導電形
のドレイン領域或は第2導電形のドレイン領域の一方或
は双方に配置した第2の半導体金属化合物層を具備し、
これら第2導電形のソース領域と第1導電形のソース領
域とを前記第1の半導体金属化合物層を介してソース電
極により相互に接続し、かつ第2導電形のドレイン領域
と第1導電形のドレイン領域とを前記第2の半導体金属
化合物層を介してドレイン電極により相互に接続するよ
うにしたことを特徴とする電界効果型半導体装置。 (4)請求項2において、少なくとも第1導電形のソー
ス領域或いは第2導電形のソース領域の一方或は双方に
半導体金属化合物層を形成するとともに、第1導電形の
ドレイン領域或は第2導電形のドレイン領域の一方或は
双方に半導体金属化合物層を形成する工程を具備し、こ
れら第2導電形のソース領域と第1導電形のソース領域
とを前記第1の半導体金属化合物層を介して電極により
相互に接続し、かつ第2導電形のドレイン領域と第1導
電形のドレイン領域とを前記第2の半導体金属化合物層
を介して電極により相互に接続することを特徴とする電
界効果型半導体装置の製造方法。 (2)絶縁物層の上部に形成される第1導電形の半導体
能動層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成して
成る絶縁ゲート構造の電解効果型半導体装置において、
少なくとも前記ゲート絶縁膜直下に広がりうる空乏層の
厚さよりも薄い第1導電形の半導体能動層と、ゲート電
極によって仕切られた該半導体能動層の一方に上表面の
位置水準がゲート電極の底面の位置水準よりも高い第2
導電形のソース領域を有し、他方に上表面の位置水準が
ゲート電極の底面位置水準よりも高い第2導電形のドレ
イン領域を有し、前記第2導電形のソース領域とそのソ
ース領域の近傍の第1導電形の半導体能動層とを相互に
接続するソース電極と前記第1導電形のドレイン領域と
そのドレイン領域の近傍の第1導電形の半導体能動層と
を相互に接続するドレイン電極とを有することを特徴と
する電界効果型半導体装置。 (6)半導体中に第1の絶縁物層が埋め込まれて該第1
の絶縁物層上に第1導電形を有する第1の半導体層を含
む半導体基板の主面の該半導体層上に溝を形成する工程
と、該溝に第2の絶縁膜をゲート絶縁膜として形成する
工程と、該第2の絶縁膜上にゲート電極を形成する工程
と、ゲート電極によつて平面的に分けられた第1の半導
体層の双方にそれぞれ第2導電形のソース領域と第2導
電形のドレイン領域をそれらの底面が第1の絶縁物層に
接しないように形成する工程と、前記第2導電形のソー
ス領域上及び該ソース領域の近傍の第1導電形の半導体
能動層上にそれぞれコンタクト用孔を形成するとともに
、前記第2導電形のドレイン領域上及び該ドレイン領域
の近傍の第1導電形の半導体能動層上にそれぞれコンタ
クト用孔を形成する工程と、前記第2導電形のソース領
域上のコンタクト用孔と該ソース領域の近傍の第1導電
形の半導体能動層上のコンタクト用孔を介してそれらを
相互に接続する電極を形成するとともに、前記第2導電
形のドレイン領域上のコンタクト用孔と該ドレイン領域
の近傍の第1導電形の半導体能動層上のコンタクト用孔
とを介してそれらを相互に接続する電極を形成する工程
とを含むことを特徴とする電界効果型半導体装置の製造
方法。 (7)請求項5において、少なくとも第2導電形のソー
ス領域或いはそのソース領域近傍の第1導電形の半導体
能動層の一方或は双方に配置した第1の半導体金属化合
物層と、第2導電形のドレイン領域或はそのドレイン領
域近傍の第1導電形の半導体能動層の一方或は双方に配
置した第2の半導体金属化合物層を具備し、これら第2
導電形のソース領域と該ソース領域の近傍の第1導電形
の半導体能動層とを前記第1の半導体金属化合物層を介
してソース電極により相互に接続し、かつ第2導電形の
ドレイン領域と該ドレイン領域の近傍の第1導電形の半
導体能動層とを前記第2の半導体金属化合物層を介して
ドレイン電極により相互に接続するようにしたととを特
徴とする電界効果型半導体装置。 (8)請求項6において、少なくとも第2導電形のソー
ス領域或いはそのソース領域近傍の第1導電形の半導体
能動層の一方或は双方に半導体金属化合物層を形成する
とともに、第2導電形のドレイン領域或はそのドレイン
領域近傍の第1導電形の半導体能動層の一方或は双方に
半導体金属化合物層を形成する工程を具備し、これら第
2導電形のソース領域と該ソース領域の近傍の第1導電
形の半導体能動層とを前記半導体金属化合物層を介して
電極により相互に接続し、かつ第2導電形のドレイン領
域と該ドレイン領域の近傍の第1導電形の半導体能動層
とを前記半導体金属化合物層を介して電極により相互に
接続することを特徴とする電界効果型半導体装置の製造
方法。[Scope of Claims] (1) A field effect semiconductor device with an insulated gate structure in which a gate electrode is formed on a semiconductor active layer of a first conductivity type formed on an upper part of an insulating material layer via a gate insulating film. In,
A semiconductor active layer of a first conductivity type that is thinner than at least the thickness of a depletion layer that can spread directly under the gate insulating film; a source region of a first conductivity type disposed on one side of the semiconductor active layer partitioned by a gate electrode; A source region of a second conductivity type whose surface level is higher than the position level of the bottom surface of the gate electrode, a drain region of the first conductivity type placed on the other side, and a position level of the upper surface thereof is higher than the position level of the bottom surface of the gate electrode. Second
a drain region of a conductivity type; a source electrode in which the source region of the second conductivity type and the source region of the first conductivity type are interconnected; and the drain region of the second conductivity type and the drain region of the first conductivity type; 1. A field-effect semiconductor device comprising a drain electrode and a drain electrode connected to each other. (2) A first insulating layer is embedded in the semiconductor and the first insulating layer is embedded in the semiconductor.
forming a groove on the semiconductor layer on the main surface of the semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a first conductivity type on the insulator layer, and forming a second insulating film in the groove as a gate insulating film. forming a gate electrode on the second insulating film; and forming a second conductivity type source region and a second conductivity type source region on both the gate electrode and the first semiconductor layer separated in plan by the gate electrode.
The step of forming conductive type drain regions so that their bottom surfaces do not contact the first insulating layer, and the first semiconductor layer divided two-dimensionally by the gate electrode, each having an impurity concentration of forming a source region of a first conductivity type and a drain region of a first conductivity type that has an impurity concentration higher than that of a semiconductor active layer of a first conductivity type; forming contact holes on the region and on the drain region of the first conductivity type and the drain region of the second conductivity type, respectively, and the source region of the first conductivity type and the source region of the second conductivity type. forming an electrode on the drain region of the first conductivity type and on the drain region of the second conductivity type to connect them. A method for manufacturing a field effect semiconductor device. (3) In claim 1, the first semiconductor metal compound layer is arranged at least in one or both of the source region of the first conductivity type or the source region of the second conductivity type, and the drain region of the first conductivity type or the source region of the second conductivity type. comprising a second semiconductor metal compound layer disposed on one or both of the drain regions of the second conductivity type;
The source region of the second conductivity type and the source region of the first conductivity type are connected to each other by a source electrode via the first semiconductor metal compound layer, and the drain region of the second conductivity type and the source region of the first conductivity type are connected to each other by a source electrode via the first semiconductor metal compound layer. A field-effect semiconductor device, characterized in that the drain region of the field-effect semiconductor device is connected to the drain region of the field-effect semiconductor device by a drain electrode via the second semiconductor metal compound layer. (4) In claim 2, a semiconductor metal compound layer is formed in at least one or both of the source region of the first conductivity type or the source region of the second conductivity type, and the semiconductor metal compound layer is formed in the drain region of the first conductivity type or the second conductivity type. forming a semiconductor metal compound layer on one or both of the conductivity type drain regions, and forming the second conductivity type source region and the first conductivity type source region with the first semiconductor metal compound layer an electric field characterized in that the drain region of the second conductivity type and the drain region of the first conductivity type are mutually connected by the electrode through the second semiconductor metal compound layer; A method for manufacturing an effective semiconductor device. (2) In a field-effect semiconductor device having an insulated gate structure in which a gate electrode is formed on a semiconductor active layer of a first conductivity type formed on an upper part of an insulating material layer via a gate insulating film,
A semiconductor active layer of a first conductivity type that is thinner than at least the thickness of a depletion layer that can spread directly under the gate insulating film, and one of the semiconductor active layers partitioned by a gate electrode have an upper surface level that is at the bottom surface of the gate electrode. 2nd higher than the position level
a source region of a conductivity type, and a drain region of a second conductivity type whose upper surface level is higher than a bottom level of the gate electrode; a source electrode that interconnects a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity; a drain electrode that interconnects a drain region of the first conductivity type and a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the drain region; A field effect semiconductor device comprising: (6) A first insulating layer is embedded in the semiconductor and the first insulating layer is embedded in the semiconductor.
forming a groove on the semiconductor layer on the main surface of the semiconductor substrate including a first semiconductor layer having a first conductivity type on the insulator layer, and forming a second insulating film in the groove as a gate insulating film. a step of forming a gate electrode on the second insulating film; and a step of forming a gate electrode on the second insulating film, and a step of forming a source region of a second conductivity type and a second conductivity type in both of the first semiconductor layer separated in plan by the gate electrode. forming drain regions of second conductivity type so that their bottom surfaces do not contact the first insulating layer; and forming semiconductor active regions of first conductivity type on and in the vicinity of the second conductivity type source region. forming contact holes on each layer, and forming contact holes on the drain region of the second conductivity type and on the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the drain region; forming an electrode that interconnects the contact hole on the source region of the second conductivity type and the contact hole on the semiconductor active layer of the first conductivity type near the source region; forming an electrode that interconnects the contact hole on the drain region of the shape and the contact hole on the semiconductor active layer of the first conductivity type near the drain region. A method for manufacturing a field effect semiconductor device. (7) In claim 5, the first semiconductor metal compound layer disposed on at least one or both of the source region of the second conductivity type or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the source region; a second semiconductor metal compound layer disposed on one or both of the drain region of the shape or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the drain region;
A source region of a conductivity type and a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the source region are interconnected by a source electrode via the first semiconductor metal compound layer, and a drain region of a second conductivity type is connected to the semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the source region. A field effect semiconductor device, characterized in that a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the drain region is interconnected by a drain electrode via the second semiconductor metal compound layer. (8) In claim 6, a semiconductor metal compound layer is formed on at least one or both of the source region of the second conductivity type or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the source region; forming a semiconductor metal compound layer on one or both of the drain region or the semiconductor active layer of the first conductivity type in the vicinity of the drain region; A semiconductor active layer of a first conductivity type is connected to each other by an electrode via the semiconductor metal compound layer, and a drain region of a second conductivity type and a semiconductor active layer of a first conductivity type in the vicinity of the drain region are connected to each other through the semiconductor metal compound layer. A method for manufacturing a field-effect semiconductor device, characterized in that the devices are connected to each other by electrodes via the semiconductor metal compound layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20128089A JPH0366168A (en) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | Field-effect type semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20128089A JPH0366168A (en) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | Field-effect type semiconductor device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0366168A true JPH0366168A (en) | 1991-03-20 |
Family
ID=16438350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20128089A Pending JPH0366168A (en) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | Field-effect type semiconductor device and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0366168A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5479041A (en) * | 1994-06-13 | 1995-12-26 | United Microelectronics Corporation | Non-trenched buried contact for VLSI devices |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP20128089A patent/JPH0366168A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5479041A (en) * | 1994-06-13 | 1995-12-26 | United Microelectronics Corporation | Non-trenched buried contact for VLSI devices |
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