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JP2901475B2 - Field effect transistor and manufacturing method - Google Patents
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JP2901475B2 - Field effect transistor and manufacturing method - Google Patents

Field effect transistor and manufacturing method

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JP2901475B2
JP2901475B2 JP5331412A JP33141293A JP2901475B2 JP 2901475 B2 JP2901475 B2 JP 2901475B2 JP 5331412 A JP5331412 A JP 5331412A JP 33141293 A JP33141293 A JP 33141293A JP 2901475 B2 JP2901475 B2 JP 2901475B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はメモリ、論理回路等の高
速性を要求されるSOI構造の電界効果トランジスタに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor having an SOI structure, such as a memory or a logic circuit, which requires a high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】SOIMOSFETは短チャネル効果の
抑制に有利であることを、大村が1992年アイ・イー
・ディ・エム・テクニカルダイジェスト(1992 I
EDMTech.Dig.)、675ページに述べてい
る。しかし、SOIMOSFETは半導体下部に絶縁膜
を持つために、ドレイン端で衝突電離によって発生した
キャリア(nチャネルトランジスタの場合は正孔)が、
支持基板に流入することができず、そのためSOI基板
中の正孔濃度が上昇し、動作異常をひき起こす。この問
題を解決するためには、ゲートオーバーラップLDD構
造を用いてドレイン端の電界強度を低下させ正孔の発生
を抑制することが有効であると、山口らは1990アイ
・イー・ディー・エム・テクニカル・ダイジェスト(Y
amaguchi 1990 IEDM Tech.D
ig.)591ページに報告している。その構造を図9
に示す。この構造はチャネル領域19とソース領域46
もしくはドレイン領域47の間にn−領域であるLDD
領域48があることが特徴である。これはドレイン側に
n−領域によるLDD48領域があることによって、ド
レイン電界を緩和し、衝突電離を抑制し、正孔の発生を
抑制するものである。
2. Description of the Related Art Omura has reported that SOIMOSFETs are advantageous in suppressing short channel effects in 1992 IEDM Technical Digest (1992 I.D.
EDMTech. Dig. ), P. 675. However, since the SOIMOSFET has an insulating film below the semiconductor, carriers (holes in the case of an n-channel transistor) generated by impact ionization at the drain end are
It cannot flow into the support substrate, which increases the hole concentration in the SOI substrate and causes an abnormal operation. To solve this problem, it is effective to reduce the electric field strength at the drain end to suppress the generation of holes by using a gate overlap LDD structure. Yamaguchi et al.・ Technical digest (Y
amaguchi 1990 IEDM Tech. D
ig. ) Page 591. The structure is shown in FIG.
Shown in This structure includes the channel region 19 and the source region 46.
Alternatively, an LDD which is an n- region between the drain regions 47
The feature is that there is a region 48. This is because the presence of the LDD 48 region by the n- region on the drain side alleviates the drain electric field, suppresses impact ionization, and suppresses the generation of holes.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図9の従来例では、ド
レイン側の構造は正孔濃度の抑制に有効であるが、ソー
ス側の構造は正孔濃度の抑制に寄与しない。ソース側の
構造は、電圧の方向が反転した場合にそれをドレインと
して機能させるためにあるに過ぎず、ソース領域として
働くときに、正孔濃度の抑制に寄与するものではない。
In the prior art shown in FIG. 9, the structure on the drain side is effective for suppressing the hole concentration, but the structure on the source side does not contribute to the suppression of the hole concentration. The structure on the source side merely serves to function as a drain when the direction of the voltage is reversed, and does not contribute to the suppression of the hole concentration when acting as the source region .

【0004】一方、論理LSIの基本回路、メモリLS
Iの周辺回路に使用されるCMOS構成においては、一
部の伝達ゲートを除き、電圧の加わる方向は一定であ
り、反転することはない。従って、このような素子に用
いるトランジスタではソース、ドレインそれぞれの構造
を最適化することが可能となる。そこで、ソース構造も
正孔濃度の抑制に有利なように改良し、正孔濃度を抑制
する効果を高めることができる。
On the other hand, a basic circuit of a logic LSI, a memory LS
In the CMOS configuration used for the peripheral circuit of I, the direction in which the voltage is applied is constant and does not reverse, except for some transmission gates. Therefore, in the transistor used for such an element, the structure of each of the source and the drain can be optimized. Therefore, the source structure can be improved so as to be advantageous in suppressing the hole concentration, and the effect of suppressing the hole concentration can be enhanced.

【0005】しかし、ソース側では衝突電離がないた
め、ドレイン側のような衝突電離の抑制を目的とした電
界の緩和は有効ではなく、異なった視点に基づいた構造
が要求される。
However, since there is no impact ionization on the source side, the relaxation of the electric field for the purpose of suppressing the impact ionization such as on the drain side is not effective, and a structure based on a different viewpoint is required.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、SOI電界
効果型トランジスタのソース領域に隣接する領域を欠陥
を多数含む半導体あるいは多結晶構造にする。
According to the present invention, a region adjacent to a source region of an SOI field-effect transistor has a semiconductor or polycrystalline structure containing many defects.

【0007】またはSOI電界効果型トランジスタの
ース領域に隣接する領域を単結晶と多結晶半導体あるい
は単結晶と欠陥を多数含む半導体の積層構造とする。
[0007] or SOI field-effect transistor source of
A region adjacent to the source region has a stacked structure of a single crystal and a polycrystalline semiconductor or a single crystal and a semiconductor including many defects.

【0008】製造方法としては、SOI電界効果型トラ
ンジスタのソース領域を形成したのち、ソース領域に隣
接する領域にシリコン原子、酸素原子、炭素原子、窒素
原子をイオン注入し、結晶欠陥を導入する。
As a manufacturing method, after forming a source region of an SOI field effect transistor, silicon, oxygen, carbon, and nitrogen atoms are ion-implanted into a region adjacent to the source region to introduce a crystal defect.

【0009】[0009]

【作用】nチャネルSOIMOSFETを例に本発明の
作用を述べる。ドレイン端で発生した正孔はソース領域
へ拡散するかあるいは電子と再結合することによって失
われる。再結合レートRは電子濃度n、正孔濃度p、真
性シリコンのキャリア濃度ni 、再結合速度vr を用
いて次のように示される。
The operation of the present invention will be described using an n-channel SOI MOSFET as an example. Holes generated at the drain end are lost by diffusing into the source region or recombining with electrons. Recombination rate R is the electron concentration n, hole density p, the carrier concentration n i intrinsic silicon, are shown as follows using the recombination rate v r.

【0010】 R=(np−ni 2 )/vr (n+p+2ni ) (1 ) これは、化学反応式と同じく、電子濃度と正孔濃度が等
しいときに最大となる。図9に示すトランジスタにおい
て、ソース領域46では電子濃度が正孔濃度より高く、
チャネル領域49では正孔濃度が電子濃度より高い。そ
してこれらの濃度が等しくなるのはこれらの境界付近も
しくは、LDD領域48がある場合にはソース領域46
側のLDD領域48とチャネル領域4の境界付近、すな
わちソース接合付近においてである。従ってソース接合
付近において再結合速度を高めると、再結合レートの増
大が顕著になり、衝突電離によって発生した正孔を電子
との再結合により失わせることができる。
R = (np−n i 2 ) / v r (n + p + 2n i ) (1) This is maximum when the electron concentration and the hole concentration are equal, as in the chemical reaction formula. In the transistor shown in FIG. 9, in the source region 46, the electron concentration is higher than the hole concentration,
In the channel region 49, the hole concentration is higher than the electron concentration. These concentrations become equal in the vicinity of these boundaries or, if there is an LDD region 48, in the source region 46.
Near the boundary between the side LDD region 48 and the channel region 4, that is, near the source junction. Therefore, when the recombination rate is increased near the source junction, the recombination rate increases remarkably, and holes generated by impact ionization can be lost by recombination with electrons.

【0011】図10はこのような再結合を示すバンド図
である。ソース領域、チャネル領域の境界に、粒界、結
晶欠陥、界面の欠陥により欠陥準位53が形成される
と、ソースから流入する電子51と、ドレイン側で発生
した正孔52が、欠陥準位53を介して再結合する。し
たがって、欠陥準位密度を増すと、再結合を促すことが
できる。
FIG. 10 is a band diagram showing such a recombination. When a defect level 53 is formed at the boundary between the source region and the channel region due to a grain boundary, a crystal defect, and an interface defect, the electrons 51 flowing from the source and the holes 52 generated on the drain side become defect levels. Recombines via 53. Therefore, when the density of defect states is increased, recombination can be promoted.

【0012】図11は、チャネルのソース領域よりの部
分と、ソース領域を、多結晶ゲルマニュウムに代表され
る、多結晶ナローギャップ半導体58にした場合であ
る。バンド図中の突起は粒界57によって形成される局
所的な電位の変動を示す。この構造では、正孔が粒界に
存在する欠陥準位53を介した再結合によって失われる
と同時に、ソース領域がナローギャップ半導体であるた
めに、正孔がソース領域へ拡散する際の電位障壁が低
く、正孔のソース領域への拡散をまた促進されるため、
正孔の除去に有利である。
FIG. 11 shows a case where a portion of a channel from a source region and a source region are made of a polycrystalline narrow gap semiconductor 58 typified by polycrystalline germanium. The protrusions in the band diagram indicate local fluctuations in potential formed by the grain boundaries 57. In this structure, holes are lost by recombination via the defect levels 53 present at the grain boundaries, and at the same time, since the source region is a narrow gap semiconductor, a potential barrier when holes are diffused into the source region . Is low and also promotes the diffusion of holes into the source region ,
This is advantageous for removing holes.

【0013】本発明においては、ソース付近の結晶は多
結晶とし、再結合中心となる欠陥準位の密度を増加させ
ることにより再結合レートを増大させ、正孔の消滅を促
す。
In the present invention, the crystal in the vicinity of the source is made of polycrystal, and the density of defect levels serving as recombination centers is increased to increase the recombination rate and promote the disappearance of holes.

【0014】また、強電界となるドレイン近傍では、結
晶欠陥があると電界の効果によりリーク電流が増加する
ので、この領域は単結晶構造とする。
In addition, in the vicinity of the drain where a strong electric field is generated, if there is a crystal defect, the leakage current increases due to the effect of the electric field. Therefore, this region has a single crystal structure.

【0015】また、ソース近傍を単結晶と多結晶の積層
構造とし、正孔と電子の再結合が起きる多結晶領域を導
入するとともに、抵抗の低い単結晶層を設け、これを電
流の通り道にすることにより、多結晶領域がもたらす抵
抗の増大がトランジスタ特性に影響を与えることを防
ぐ。
In addition, a monocrystalline and polycrystalline laminated structure near the source is introduced, a polycrystalline region where recombination of holes and electrons occurs is introduced, and a single crystal layer having low resistance is provided. This prevents the increase in resistance caused by the polycrystalline region from affecting the transistor characteristics.

【0016】また、トランジスタのソース領域にシリコ
ン原子、酸素原子、窒素原子をイオン注入して結晶を破
壊し、多結晶化もしくは欠陥の導入を図る製造方法を与
える。
Further, a manufacturing method is provided in which silicon, oxygen, and nitrogen atoms are ion-implanted into a source region of a transistor to break a crystal, thereby polycrystallizing or introducing defects.

【0017】また、ソース付近のチャネル領域、もしく
はこれとソース領域の両方を、多結晶ゲルマニウムなど
の多結晶のナローギャップ半導体とする。
The channel region near the source, or both the channel region and the source region , are made of a polycrystalline narrow gap semiconductor such as polycrystalline germanium.

【0018】[0018]

【実施例】図1に請求項1の発明の構造の断面図を示
す。シリコン基板1上に厚さ3800オングストローム
(以降、Aで表記する)の埋め込み酸化膜2を隔てて、
厚さ500AのSOI膜3を配置する。長さ0.5μm
の高不純物濃度のp型ゲートポリシリコン4を、厚さ1
00Aのゲート酸化膜5を隔てて、SOI膜3上に配置
する。ゲートポリシリコン4が存在する領域を挟むかた
ちで、n+領域からなるソース領域6、ドレイン領域
を配置する。ゲート電極の下部のSOI膜3はチャネル
領域9とする。また、チャネル領域9とドレイン領域
がポリシリコン4と隣接する領域のSOI膜3に長さ5
00Aのn- 領域からなるLDD領域8を設ける。L
DD領域8には濃度2×101 7 cm- 3 のリンを導
入する。ゲートポリシリコン4の下部に位置するチャネ
ル領域9には濃度1×101 7 cm- 3 のほう素を導
入する。そして、チャネル領域9のソース領域6に隣接
する長さ0.05μmの領域を、多結晶領域10とす
る。
1 is a sectional view showing the structure of the first embodiment of the present invention. 3800 angstroms thick on silicon substrate 1
(Hereinafter referred to as A) embedded oxide film 2
An SOI film 3 having a thickness of 500 A is arranged. 0.5 μm length
The p-type gate polysilicon 4 having a high impurity concentration of
It is arranged on the SOI film 3 with the 00A gate oxide film 5 therebetween. A source region 6 and a drain region 7 composed of an n + region sandwiching a region where the gate polysilicon 4 exists.
Place. The SOI film 3 below the gate electrode is a channel region 9. Further, the channel region 9 and the drain region 7
Has a length of 5 in the SOI film 3 in a region adjacent to the polysilicon 4.
An LDD region 8 consisting of an n region of 00A is provided. L
Phosphorus having a concentration of 2 × 10 17 cm −3 is introduced into the DD region 8. Boron having a concentration of 1 × 10 17 cm −3 is introduced into the channel region 9 located below the gate polysilicon 4. Then, a region having a length of 0.05 μm adjacent to the source region 6 of the channel region 9 is defined as a polycrystalline region 10.

【0019】以下、製造方法を説明する。Hereinafter, the manufacturing method will be described.

【0020】シリコン基板11上に厚さ3800Aの埋
め込み酸化膜12を隔てて、厚さ1000AのSOI膜
13を有するSOI基板の表面に熱酸化により、厚さ1
00Aのゲート酸化膜15を形成する。続いてほう素を
30keVで2×101 2 cm- 2 イオン注入し80
0℃で10分の熱処理を窒素中で行う。続いて、CVD
により厚さ3000Aのポリシリコンを堆積し、これに
リンを拡散したのち、通常のフォトリソグラフィ及びR
IEで加工を行い、長さ0.5μmのゲートポリシリオ
ン14を形成する。ゲートポリシリコン15をマスクに
ひ素を70keVで3×101 5 cm- 2 イオン注入
し、850度の熱処理で活性化させ、ソース領域16、
ドレイン領域17を形成する。
The surface of an SOI substrate having an SOI film 13 having a thickness of 1000 A is thermally oxidized on a surface of an SOI substrate 13 having a thickness of 1A with a buried oxide film 12 having a thickness of 3800 A on a silicon substrate 11.
A 00A gate oxide film 15 is formed. Followed by boron at 30keV 2 × 10 1 2 cm - 2 ion implantation to 80
A heat treatment at 0 ° C. for 10 minutes is performed in nitrogen. Then, CVD
Is deposited to a thickness of 3000A, and phosphorus is diffused into the polysilicon.
Processing is performed by IE to form a gate polysilicon 14 having a length of 0.5 μm. Gate polysilicon 15 to 3 × 10 1 5 cm arsenic in mask 70 keV - 2 by ion implantation, are activated by a heat treatment of 850 °, the source region 16,
A drain region 17 is formed.

【0021】この構造に対して、図2のようにシリコン
イオン19を5×1013 cm- 2のドーズ量で45度
の角度で斜めイオン注入し、ソース領域付近に欠陥を含
む領域18を形成し、図3の形状を得る。このイオン注
入はシリコン以外に酸素、窒素、炭素等を用いても良
い。注入量は上の値よりも多くても少なくても良い。ま
た、欠陥の形態は、注入条件により、格子欠陥、界面の
欠陥、粒界の発生などいづれであってもよい。また、イ
オン注入後にイオン注入により損傷を受けた結晶に対し
て、結晶性が完全に回復しない程度の熱処理(例えば6
00℃で10分)を加えてもよい。
[0021] For this structure, the silicon ions 19 as shown in FIG. 2 5 × 10 13 cm - oblique ion implantation at an angle of 45 degrees 2 dose, the region 18 containing the defect in the vicinity of the source region formation Then, the shape of FIG. 3 is obtained. For this ion implantation, oxygen, nitrogen, carbon, or the like may be used instead of silicon. The injection amount may be larger or smaller than the above value. Further, the form of the defect may be any of a lattice defect, a defect at an interface, the occurrence of a grain boundary, and the like, depending on the implantation conditions. Further, a heat treatment is performed to the extent that the crystallinity of the crystal damaged by the ion implantation after the ion implantation is not completely recovered (for example, 6
(00 ° C. for 10 minutes).

【0022】参考例として、多結晶半導体がゲート電極
と反対側に突起した構造を述べる。シリコン基板21上
に厚さ2000Aの熱酸化膜22を形成し、厚さ300
0Aのポリシリコンを堆積、リンを拡散したのち通常の
フォトリソグラフィとRIEにより、ゲートポリシリコ
ン23を形成し、続いて厚さ4000AのCVD酸化膜
24を堆積し、これを平坦化する(図4)。次にCVD
酸化膜24に幅1μmのスリット26を形成する。続い
て、全面にアモルファスシリコン27を1000A堆積
しこれをゲートポリシリコン23とスリット26のある
領域が連続して残るように、パターニングする(図
5)。続いて全体を第二のCVD酸化膜28で覆い、こ
れに対してアモルファスシリコン27がある領域におい
て開口部を設け、第二のスリット29を形成する(図
6)。第二のスリット29より塩酸ガスによりアモルフ
ァスシリコン27をエッチングし、形成された空洞に、
ジクロロシランガスを用いて、単結晶シリコン34をパ
ターニングし、素子領域とする。フォトレジストをマス
クにゲートポリシリコン23を挟むように、ひ素を70
keVで5×101 7 cm- 2注入し、ソース領域3
0、ドレイン領域31を形成する。フォトレジストを除
去し、窒素中で850℃で15分間の熱処理を行う。続
いて全面に多結晶シリコン33を500A堆積し、ソー
ス領域30に接し、ドレイン領域31に接しない領域を
残してRIEにより除去する。この結果図7の形状を得
る。
As a reference example, a polycrystalline semiconductor is a gate electrode.
The structure protruding on the opposite side will be described. A thermal oxide film 22 having a thickness of 2000 A is formed on a silicon substrate 21 and a thickness of 300 A is formed.
After depositing 0A polysilicon and diffusing phosphorus, a gate polysilicon 23 is formed by ordinary photolithography and RIE, and then a 4000 A thick CVD oxide film 24 is deposited and planarized (FIG. 4). ). Next, CVD
A slit 26 having a width of 1 μm is formed in the oxide film 24. Subsequently, 1000 A of amorphous silicon 27 is deposited on the entire surface , and is patterned so that a region having the gate polysilicon 23 and the slit 26 remains continuously (FIG. 5). Subsequently, the whole is covered with a second CVD oxide film 28, and an opening is provided in a region where the amorphous silicon 27 is present, and a second slit 29 is formed (FIG. 6). The amorphous silicon 27 is etched by hydrochloric acid gas through the second slit 29, and the formed cavity is
The single crystal silicon 34 is patterned using a dichlorosilane gas to form an element region. Arsenic 70 is applied so as to sandwich gate polysilicon 23 using photoresist as a mask.
keV at 5 × 10 1 7 cm - 2 implanted, the source region 3
0, a drain region 31 is formed. The photoresist is removed and a heat treatment is performed at 850 ° C. for 15 minutes in nitrogen. Subsequently, 500 A of polycrystalline silicon 33 is deposited on the entire surface, and is removed by RIE leaving a region in contact with the source region 30 and not in contact with the drain region 31. As a result, the shape shown in FIG. 7 is obtained.

【0023】請求項1にかかわる別の実施例を述べる。Another embodiment according to claim 1 will be described.

【0024】実施例1の構造において、多結晶領域10
を多結晶ゲルマニウム70で置き換え、ソース領域66
の材料もゲルマニウムとする。ソース領域66は多結晶
であっても、単結晶であっても良い。これを図8に示
す。
In the structure of the first embodiment, the polycrystalline region 10
Is replaced by polycrystalline germanium 70, and the source region 66
Is also made of germanium. Source region 66 may be polycrystalline or single crystal. This is shown in FIG.

【0025】以上の実施例は一例であり、例えば多結晶
半導体は、シリコンに限らず、ゲルマニウム、ガリウム
ヒ素等であってもよい。また多結晶領域もしくは欠陥導
入領域の長さはソース近傍を含み、ドレイン端に達しな
ければ、実施例より長くとも短くともよい。また、SO
I膜厚、埋め込み酸化膜厚などのトランジスタ構造上の
寸法もうえの限りでない。また実施例ではnチャネルF
ETについて述べたがpチャネルFETでもよい。
The above embodiment is merely an example. For example, the polycrystalline semiconductor is not limited to silicon but may be germanium, gallium arsenide, or the like. In addition, the length of the polycrystalline region or the defect introduction region includes the vicinity of the source and may be longer or shorter than that of the embodiment as long as it does not reach the drain end. Also, SO
The dimensions of the transistor structure such as the I film thickness and the buried oxide film thickness are not limited to the above. In the embodiment, the n-channel F
Although ET has been described, a p-channel FET may be used.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は、電子と正孔の再結合が起きる
ソース接合付近に多結晶領域を設けることにより、再結
合率を増加させ、その結果チャネル領域の少数キャリア
を減少させ、少数キャリアの蓄積に伴うトランジスタの
動作以上を低減させることができる。
The present invention increases the recombination rate by providing a polycrystalline region near the source junction where the recombination of electrons and holes occurs, thereby reducing the minority carriers in the channel region and reducing the minority carriers. Can be reduced more than the operation of the transistor due to the accumulation of the charge.

【0027】また、シリコン原子、酸素原子、窒素原子
をソース接合付近にイオン注入し、結晶構造を破壊し、
多結晶化することができる。
In addition, silicon atoms, oxygen atoms, and nitrogen atoms are ion-implanted near the source junction to destroy the crystal structure,
It can be polycrystallized.

【0028】また、これらの原子をイオン注入すること
により、結晶の破壊に至らないまでも、結晶中もしくは
結晶表面に発生した欠陥は、多結晶半導体の粒界と同様
にキャリア再結合を促進し、少数キャリアの低減に効果
をもたらす。
By implanting these atoms with ions, even if the crystal is not destroyed, defects generated in the crystal or on the crystal surface promote carrier recombination similarly to the grain boundary of the polycrystalline semiconductor. This has the effect of reducing minority carriers.

【0029】また、ソース領域とソース付近を多結晶フ
ローギャップ半導体とすることにより、少数キャリアの
ソースへの拡散を促進し、少数キャリアを減少させるこ
とができる。また電子と正孔との再結合においては、表
面再結合とよばれる半導体と酸化膜界面における再結合
が知られているが、欠陥領域をSOI層の両方の界面に
達するように設けることにより、下側の界面だけでな
く、上側の界面においても表面再結合を増すことができ
る。また本発明では、チャンネル領域のうちソース領域
に近く幅を持つ限られた領域に結晶欠陥を多数導入する
ので、この結晶欠陥がチャンネル領域のチャンネル電流
を低下させることがない利点がある。また本発明では、
多結晶半導体または欠陥を多数含む半導体が、ゲート電
極側とは反対側に、チャンネル領域の中央部より下層の
絶縁体中に突起させる構造をとる場合には、SOIの薄
膜化に伴いその製造が困難になるようなことがなくな
る。また、ソース領域およびドレイン領域を形成するイ
オン注入につづく熱処理の後で、結晶欠陥を導入するた
めのイオン注入を行うので、熱処理の前に欠陥導入のた
めのイオン注入を行う場合に比べて、熱処理による結晶
回復によって欠陥の目減りを見込む必要がなくなるから
注入量を減少させることができる利点がある。また、そ
の欠陥の導入に対する制御性が増す。また、熱処理の前
に欠陥が導入されることにより発生するソース領域およ
びドレイン領域を形成するための不純物の分布や活性化
に関する異常を防ぐことができる効果がある。また、バ
ンドギャップの狭い半導体では正孔電子濃度積が増すの
で、ここに欠陥を導入すると、上記(1)式から再結合
が増すという相乗作用がもたらされる。またバンドギャ
ップの狭い半導体により異種接合(ヘテロ接合)が形成
されるが、異種接合を形成する二つの半導体において
は、その結晶格子間隔が異なるために、結晶欠陥が発生
しやすくなる。これはバンドギャップの狭い半導体を形
成する過程において、その接合部または半導体内部に結
晶欠陥が自ずと誘起されることになり、イオン注入によ
らなくとも必要な領域に結晶欠陥を発生させるという作
用をもつことになる。また、窒素または炭素を導入する
ことにより、SOI層の上下両界面を構成している酸素
およびシリコンとは異なる元素が導入され、本来存在し
ない電子状態すなわち再結合準位が界面に接する領域に
形成されやすくなり、表面再結合を増し、正孔を有効に
除去することができることになる。また、これらの元素
については、窒素はシリコンまたは酸化膜と安定な結合
をつくり、またシリコンと同じIV族元素である炭素は
シリコンと安定な結合を形成することができるので、結
晶欠陥を所定の位置に固定しやすくなる効果がある。
Further, by making the source region and the vicinity of the source a polycrystalline flow gap semiconductor, diffusion of minority carriers to the source can be promoted and minority carriers can be reduced. In the recombination of electrons and holes, recombination at the interface between a semiconductor and an oxide film, called surface recombination, is known. However, by providing a defect region to reach both interfaces of the SOI layer , Surface recombination can be increased not only at the lower interface but also at the upper interface. Further, in the present invention, since a large number of crystal defects are introduced into a limited region having a width close to the source region in the channel region, there is an advantage that the crystal defects do not lower the channel current in the channel region. is there. In the present invention,
In the case where a polycrystalline semiconductor or a semiconductor containing a large number of defects is configured to protrude into an insulator below a center portion of a channel region on a side opposite to a gate electrode side, the manufacturing thereof is reduced as the SOI becomes thinner. No more difficult things. Further, after the heat treatment following the ion implantation for forming the source region and the drain region, ion implantation for introducing a crystal defect is performed, so that compared with the case where ion implantation for defect introduction is performed before the heat treatment. There is an advantage that the implantation amount can be reduced because it is not necessary to expect a decrease in defects due to crystal recovery by heat treatment. Also, the controllability of the introduction of the defect is increased. Further, there is an effect that abnormalities relating to the distribution and activation of impurities for forming the source and drain regions, which are caused by the introduction of defects before the heat treatment, can be prevented. In a semiconductor having a narrow band gap, the hole electron concentration product increases. Therefore, if a defect is introduced into the semiconductor, a synergistic effect that recombination increases from the above equation (1) is brought about. In addition, a heterojunction (heterojunction) is formed by a semiconductor having a narrow band gap. In two semiconductors forming the heterojunction, crystal defects are likely to occur because the crystal lattice spacing is different. In the process of forming a semiconductor having a narrow band gap , crystal defects are naturally induced at the junction or inside the semiconductor, and have the effect of generating crystal defects in a necessary region without ion implantation. Will be. Further, by introducing nitrogen or carbon, an element different from oxygen and silicon constituting the upper and lower interfaces of the SOI layer is introduced, and an electronic state which does not originally exist, that is, a recombination level is formed in a region in contact with the interface. And the surface recombination is increased, and holes can be effectively removed. Regarding these elements, nitrogen forms a stable bond with silicon or an oxide film, and carbon, which is the same group IV element as silicon, can form a stable bond with silicon. This has the effect of making it easier to fix in position.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示した断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の製造方法を示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the present invention.

【図3】本発明の製造方法を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the present invention.

【図4】参考例の製造方法を示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of a reference example .

【図5】参考例の製造方法を示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of a reference example .

【図6】参考例の製造方法を示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of a reference example .

【図7】参考例の製造方法を示した断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the reference example .

【図8】本発明の別の実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図9】従来例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a conventional example.

【図10】本発明の原理を説明するバンド図である。FIG. 10 is a band diagram illustrating the principle of the present invention.

【図11】本発明の原理を説明するバンド図である。FIG. 11 is a band diagram illustrating the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、21、41、61 シリコン基板 2、12、42、62 埋め込み酸化膜 3、13、43、63 SOI膜 4、14、23、44、64 ゲートポリシリコン 5、15、25、45、65 ゲート酸化膜 6、16、30、46、54 ソース領域 7、17、31、47、56、67 ドレイン領域 8、48、68 LDD領域 9、32、49、55、69 チャネル領域 10 多結晶領域 18 欠陥を含む領域 22 熱酸化膜 24 CVD酸化膜 26 スリット 27 アモルファスシリコン 28 第二のCVD酸化膜 29 第二のスリット 33 多結晶シリコン 51 電子 52 正孔 53 欠陥準位 57 粒界 58 多結晶ナローギャップ半導体 66 ゲルマニウムソース領域 70 多結晶ゲルマニウム 1, 11, 21, 41, 61 silicon substrate 2, 12, 42, 62 buried oxide film 3, 13, 43, 63 SOI film 4, 14, 23, 44, 64 gate polysilicon 5, 15, 25, 45, 65 Gate oxide film 6, 16, 30, 46, 54 Source region 7, 17, 31, 47, 56, 67 Drain region 8, 48, 68 LDD region 9, 32, 49, 55, 69 Channel region 10 Polycrystalline region Reference Signs List 18 Defect-containing region 22 Thermal oxide film 24 CVD oxide film 26 Slit 27 Amorphous silicon 28 Second CVD oxide film 29 Second slit 33 Polycrystalline silicon 51 Electron 52 Hole 53 Defect level 57 Grain boundary 58 Polycrystalline narrow Gap semiconductor 66 Germanium source region 70 Polycrystalline germanium

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁体上の半導体層に素子を形成するSO
I構造を持ち、チャネル領域のうちのソース領域に接す
ある幅の領域は、シリコン層の上下両表面に達するよ
うに、多結晶半導体または結晶格子の破壊によりもたら
された欠陥を多数含む半導体により構成され、その領域
以外のチャンネル領域は、前記ある幅の領域より欠陥密
度の低い単結晶半導体により構成されたことを特徴とす
る電界効果型トランジスタ。
An SO is used to form an element in a semiconductor layer on an insulator.
A channel region having a width of 1 in contact with the source region in the channel region is formed of a polycrystalline semiconductor or a semiconductor containing a large number of defects caused by the destruction of the crystal lattice so as to reach both upper and lower surfaces of the silicon layer. A field effect transistor comprising: a channel region other than the region; and a single crystal semiconductor having a lower defect density than the region having a certain width .
【請求項2】絶縁体上の単結晶半導体に素子を形成する
SOI構造を持つ電界効果型トランジスタの製造方法に
おいて、 ソース領域およびドレイン領域をイオン注入および熱処
理により形成した後に、 ソース領域に隣接するチャンネル領域に、シリコン、酸
素、炭素、または窒素をイオン注入し、 その後結晶の回復のための熱処理を行わないか、あるい
は前記シリコン、酸素、炭素、または窒素のイオン注入
後に結晶回復のために必要な熱処理より低い温度により
熱処理を行うことによって、前記チャンネル領域に結晶
格子の破壊によりもたらされた欠陥を多数含む領域を形
成することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造
方法。
2. A method for manufacturing a field-effect transistor having an SOI structure in which an element is formed in a single crystal semiconductor on an insulator, wherein a source region and a drain region are formed by ion implantation and heat treatment, and then are adjacent to the source region. Ion implantation of silicon, oxygen, carbon, or nitrogen into the channel region, and then do not perform heat treatment for crystal recovery , or perform crystal implantation recovery after the silicon, oxygen, carbon, or nitrogen ion implantation. Forming a region including a large number of defects caused by the destruction of a crystal lattice in the channel region by performing a heat treatment at a temperature lower than the temperature of the heat treatment.
【請求項3】絶縁体上の半導体層に素子を形成するSO
I構造を持ち、チャンネル領域のうちソース領域に接
し、nまたはpチャネルトランジスタにおけるソースか
らドレイン方向に向かって電位が下降または上昇する範
囲内のある幅を持つ領域が多結晶半導体または結晶格子
の破壊によりもたらされた欠陥を多数含む半導体により
構成され、その領域を除くチャンネル領域は前記ある幅
を持つ領域より欠陥密度が低い単結晶半導体により構成
されたことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
3. An SO for forming an element in a semiconductor layer on an insulator.
A region having an I structure, which is in contact with the source region in the channel region and has a certain width within a range in which the potential decreases or increases in the direction from the source to the drain of the n- or p-channel transistor, is a destruction of the polycrystalline semiconductor or the crystal lattice. And a channel region excluding that region is formed of a single crystal semiconductor having a lower defect density than the region having a certain width.
【請求項4】前記多結晶半導体または結晶格子の破壊に
よりもたらされた欠陥を多数含む半導体がシリコン層の
上下両表面に達するように形成された請求項記載の電
界効果型トランジスタ。
4. The method according to claim 1, wherein the polycrystalline semiconductor or the semiconductor containing a large number of defects caused by the destruction of the crystal lattice is a silicon layer.
4. The field effect transistor according to claim 3 , wherein the field effect transistor is formed so as to reach both upper and lower surfaces .
【請求項5】絶縁体上の半導体層に素子を形成するSO
I構造を持ち、チャンネル領域のうちソース領域に接す
る領域またはその領域とソース領域の両方が、前記チャ
ンネル領域のうち前記ソース領域に接する領域を除く領
域よりバンドギャップが狭い結晶欠陥を多く含む半導体
により構成されたことを特徴とする電界効果型トランジ
スタ。
5. An SO for forming an element in a semiconductor layer on an insulator.
A semiconductor which has an I structure and has a region in contact with a source region in a channel region or both of the region and the source region, the band gap of which is smaller than a region other than the region in contact with the source region in the channel region. A field-effect transistor, comprising:
【請求項6】前記結晶欠陥を多く含む半導体の一部また
は全部が、前記チャンネル領域のうち前記ソース領域に
接する領域を除く領域よりバンドギャップが狭い多結晶
半導体である請求項記載の電界効果型トランジスタ。
6. A part or all of the semiconductor rich the crystal defects, the claim bandgap than the area excluding the area in contact <br/> to the source region of the channel region is narrow polycrystalline semiconductor 5 The field-effect transistor according to any one of the preceding claims.
【請求項7】絶縁体上の半導体層に素子を形成するSO
I構造を持ち、チャンネル領域のうちソース領域に接す
る領域が、窒素または炭素の導入によりもたらされる結
晶欠陥を有し、その結晶欠陥は、その領域を除くチャン
ネル領域の結晶欠陥よりその密度が高い半導体により構
成されたことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
7. An SO for forming an element in a semiconductor layer on an insulator.
A semiconductor region having an I structure, in which a region in contact with a source region in a channel region has crystal defects caused by introduction of nitrogen or carbon, and the crystal defects are higher in density than crystal defects in a channel region excluding the region; A field-effect transistor, comprising:
【請求項8】絶縁体上の半導体層に素子を形成するSO
I構造を持つ電界効果型トランジスタの製造方法におい
て、 ソース領域およびドレイン領域を形成した後に、チャン
ネル領域のうちソース領域に接する領域に炭素または窒
素をイオン注入し、結晶格子の破壊によりもたらされた
欠陥を多数形成することを特徴とする電界効果型トラン
ジスタの製造方法。
8. An SO which forms an element in a semiconductor layer on an insulator.
In a method of manufacturing a field effect transistor having an I structure, a channel is formed after forming a source region and a drain region.
A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising: ion-implanting carbon or nitrogen into a region of a flannel region that is in contact with a source region to form a large number of defects caused by destruction of a crystal lattice.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997048136A1 (en) * 1996-06-14 1997-12-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having soi structure and method for manufacturing the device
KR100349366B1 (en) * 1999-06-28 2002-08-21 주식회사 하이닉스반도체 SOI device and method of manufacturing the same
TW491952B (en) * 1999-09-27 2002-06-21 Seiko Epson Corp Optoelectic apparatus and electronic apparatus
JP4826685B2 (en) * 1999-09-27 2011-11-30 セイコーエプソン株式会社 Electro-optical device and electronic apparatus
JP4840551B2 (en) * 2001-06-07 2011-12-21 株式会社デンソー MOS transistor
US6800887B1 (en) 2003-03-31 2004-10-05 Intel Corporation Nitrogen controlled growth of dislocation loop in stress enhanced transistor
JP2004311903A (en) 2003-04-10 2004-11-04 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method
DE102006019935B4 (en) * 2006-04-28 2011-01-13 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Reduced body potential SOI transistor and method of manufacture

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6126264A (en) * 1984-07-16 1986-02-05 Canon Inc Manufacturing method of semiconductor device
JP2564935B2 (en) * 1989-04-20 1996-12-18 三菱電機株式会社 Semiconductor device
JPH03261178A (en) * 1990-03-10 1991-11-21 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacture thereof

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