JPS5921191B2 - Method for manufacturing field effect semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing field effect semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPS5921191B2 JPS5921191B2 JP50072587A JP7258775A JPS5921191B2 JP S5921191 B2 JPS5921191 B2 JP S5921191B2 JP 50072587 A JP50072587 A JP 50072587A JP 7258775 A JP7258775 A JP 7258775A JP S5921191 B2 JPS5921191 B2 JP S5921191B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- source
- layer
- field effect
- substrate
- gate electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属−絶縁膜−半導体構造を有する絶縁ゲート
型半導体装置、いわゆるMIS型電界効果半導体装置の
製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing an insulated gate type semiconductor device having a metal-insulating film-semiconductor structure, a so-called MIS type field effect semiconductor device.
一般にMIS型トランジスタをスイッチング素子として
使う場合、そのスピードを決定する大きな要因の一つに
、ゲート電極とドレイン拡散層との重なりにより発生す
る容量Cdgがある。Generally, when a MIS type transistor is used as a switching element, one of the major factors that determines its speed is the capacitance Cdg generated due to the overlap between the gate electrode and the drain diffusion layer.
この容量を減らすと同時に高集積化するために、さらに
短チャネル素子を容易なマスク合せにより実現するため
に、ゲート電極を拡散のマスクとして使う自己整合技術
が開発されているが、横方向の拡散距離は垂直方向の拡
散距離の0.8倍程度にも達するので、Cdgを或る程
度以下に抑える事は困難である。また拡散工程は高温長
時間の工程であるため、結晶に歪等を与え、歩留り、信
頼性、雑音等の面で問題がある。さらに、ソース、ドレ
イン領域を拡散によつて容易に作る事のできる半導体材
料は限られている。従つて今後、益々高速化、高集積化
が進むであろう事を考えると、従来のようにソース、ド
レイン形成に拡散を使用する方法では大きな進展はみら
れない。本発明の目的は拡散工程を必要とせず、従つて
容易に高速化、高集積化を計る事ができ、また全工程を
低温で行なう事ができ、素子の歩留り、信頼性を容易に
高くすることができるMIS型電界効果半導体装置の製
造方法を提供することにある。In order to reduce this capacitance while increasing integration, and to realize short channel devices through easy mask alignment, self-alignment technology has been developed that uses the gate electrode as a diffusion mask. Since the distance is about 0.8 times the vertical diffusion distance, it is difficult to suppress Cdg below a certain level. Further, since the diffusion process is a high temperature and long time process, it causes distortion in the crystal, which causes problems in terms of yield, reliability, noise, etc. Furthermore, there are a limited number of semiconductor materials from which source and drain regions can be easily formed by diffusion. Therefore, considering that speeds and integration will continue to increase in the future, no significant progress will be seen in the conventional method of using diffusion to form sources and drains. The purpose of the present invention is to eliminate the need for a diffusion process, and therefore to easily increase speed and integration, and to perform all processes at low temperatures, thereby easily increasing the yield and reliability of devices. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a MIS type field effect semiconductor device that can be manufactured.
本発明の電界効果半導体装置の製造方法は、一導電型の
半導体基板にMIS型電界効果トランジスタを形成する
に際し、ゲート部のパターニングに用いたレジスト層を
マスクとしてゲート電極の端部を陽極酸化し、次いで前
記基体上に該基体に対し整流性接触をなす材料を被着し
た後、前記レジスト層を除去することにより該材料の層
をパターニングして、該材料の層から成るソースまたは
ドレインを形成することを特徴とするものであり以下こ
れを詳細に説明する。本発明はソース、ドレインに拡散
層を用いず、望ましくは、チャネル領域の半導体と障壁
電位差が小さく、しかも基板の半導体とは障壁電位差の
大きい金属でショットキー接触を形成する事によリソー
スまたはドレインを構成し、しかもこの電極はゲート電
極との自己整合配置により被着するものである。In the method for manufacturing a field effect semiconductor device of the present invention, when forming an MIS field effect transistor on a semiconductor substrate of one conductivity type, the end portion of the gate electrode is anodized using the resist layer used for patterning the gate portion as a mask. then depositing a material on the substrate in rectifying contact with the substrate, and patterning the layer of material by removing the resist layer to form a source or drain of the layer of material. This feature is described in detail below. The present invention does not use a diffusion layer for the source or drain, but preferably uses a metal that has a small barrier potential difference with the semiconductor of the channel region and a large barrier potential difference with the semiconductor of the substrate to form a Schottky contact with the source or drain. , and this electrode is deposited in a self-aligned arrangement with the gate electrode.
本発明に用いるショットキー接触は、高速動作のn形チ
ャネルFETを構成する目的のものであるので、n形半
導体との仕事関数差が小さく、P型半導体との仕事関数
差かそれより大きいことか必要である。ソース・ドレイ
ン電極としては、シリコン基板を用いたn型チヤネルの
場合はジルコニウム、チタン、インジウム等が適当であ
る。Since the Schottky contact used in the present invention is intended to construct a high-speed operation n-channel FET, the work function difference with the n-type semiconductor is small, and the work function difference with the p-type semiconductor or larger. or is necessary. In the case of an n-type channel using a silicon substrate, zirconium, titanium, indium, etc. are suitable for the source/drain electrodes.
すなわち、それらの仕事関数はn形Siのその値4eV
I.り小さい必要かある。次に実施例に使用したジルコ
ニウムについてのシリコン(Si)と接触した場合のエ
ネルギーバンド構造を第2図に示す。第2図aにおいて
φ,はn形Si(n型チヤネノ(ハ)とソースまたはド
レイン電極との間の障壁電位差でこれは実質的に無視さ
れるので、この場合は、オーム性の電流が流れる。第2
図bにおいて、φ2はP型Si基板との障壁電位差であ
り、約0.7eVとなるため、シヨツトキ一接触が形成
されており、ソース、ドレイン電極間は非導通状態とな
ることが判る。すなわち、上記の如き金属材料をソース
、ドレイン電極に用いた場合、n形チヤネルの生成、消
去をゲートで制御すれば、ソース、ドレイン拡散領域を
要することなく、MIS型トランジスタの動作を達成し
得る。ここで明らかなように、本発明では、ソースまた
はドレインを、基材と整流性接触をなし、かつ基体とは
反対導電型のチヤネルと実質的に非整流性接触をなす材
料の層で構成する。次に本発明実施例を第1図により説
明する。That is, their work function is 4 eV, which is the value of n-type Si.
I. Does it need to be smaller? Next, FIG. 2 shows the energy band structure of zirconium used in the example when it comes into contact with silicon (Si). In Fig. 2a, φ is the barrier potential difference between n-type Si (n-type Si) and the source or drain electrode, and this is virtually ignored, so in this case, an ohmic current flows. .Second
In FIG. b, φ2 is the barrier potential difference with the P-type Si substrate, which is about 0.7 eV, so that a short contact is formed and it is understood that there is no conduction between the source and drain electrodes. That is, when the above metal materials are used for the source and drain electrodes, if the generation and erasure of n-type channels are controlled by the gate, the operation of the MIS type transistor can be achieved without the need for source and drain diffusion regions. . As will be seen herein, in the present invention the source or drain is comprised of a layer of material in rectifying contact with the substrate and in substantially non-rectifying contact with a channel of opposite conductivity type to the substrate. . Next, an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.
先ず、第1図aに示す如く、周知のMIS型半導体装置
の製造工程に従つて、P型S1基体1上にフイールド絶
縁膜2およびゲート絶縁膜3を形成し、ゲート電極材料
4を全面に被着し、その表面に所定パターンのフオトレ
ジスタ層5を設ける。ゲート電極材料の層4には不純物
をドーブした多結晶Siのような半導体やアルミニウム
(A1)のような金属を用い得る。フオトレジスト層5
のパターンは、形成すべきゲート電極部上は残し、かつ
ソース・ドレイン電極部上は除去したパターンとする。
この状態でフオトレジスト層5をマスクとして、ゲート
電極材料層4およびゲート絶縁膜3を選択エツチングし
てゲート部のパターニングを行なう。この処理により、
ソース、ドレイン電極を設けるべき領域にはSi基板1
表面か露出する。次いでレジスト層5を残した状態でゲ
ート電極材料層4を陽極酸化すると、レジスト層5端部
下のゲート電極材料層4露出部のみか陽極酸化による酸
化物膜6に変換される。さらにこの状態でレジスト層5
を残したまま、基板上にジルコニウム、チタン、インジ
ウム等のソース、ドレイン電極材料7を真空蒸着により
被着したときの断面を第1図bに示す。この電極材料は
n型多結晶シリコンのようなn型半導体でもよい。陽極
酸化による酸化物膜6の厚さ(横方向)は例えば200
0λとする。第1図bの状態でレジスト層5をレジスト
除去液により除去すると、レジスト層5上のソース、ド
レイン電極材料層7がリフトオフされ、ソース、ドレイ
ン電極パターンが完成する。この状態を第1図cに示す
。向図において、9はゲート電極であり、その端部には
陽極酸化膜6が形成されてソース、ドレイン電極8と絶
縁されている。またフイールド絶縁膜2上にもゲート電
極材料層4が残つているが、ソース、ドレイン電極とは
陽極酸化膜6によつて絶縁されている。このフイールド
絶縁膜2上のゲート電極材料層4はレジスト層5を適当
なパターンとして配線層に用いることもできる。さらに
第1図dに示す如く、必要に応じて絶縁膜10と配線層
11を形成することにより、目的とする電界効果半導体
装置を得る。上記各工程においては、レジスト層5は、
ゲート電極9およびゲート絶縁膜3のパターニング、ゲ
ート電極端部6の選択的な陽極酸化、ソース、ドレイン
電極8のパターニングの3工程でのパターンを画定して
いるので、位置合せ操作に付随する位置ずれは全くなく
、従つてソース、ドレイン電極8はゲート電極9から陽
極酸化膜6の厚さだけ離れた位置に近接配置され、しか
も両電極は確実に絶縁される。例えば、不純物濃度が1
0!6C!IL−3のP型Si基板を用いた場合、チヤ
ネルか形成される大きさのゲート電圧により基板内に形
成される空乏層の厚さ2500λ以下だけの厚さに陽極
酸化膜6が形成されていれば、チヤネルとシヨツトキ一
金属8の実質的にオーミツクな接触か保たれる。すなわ
ち、上記実施例では陽極酸化膜6の厚さ(陽極酸化厚み
)は約2000人であり、従つて電極8は拡散領域なし
でソース、ドレインとして働らくと共に、ゲート電極9
との絶縁性も充分である。基板の不純物濃度がこれより
も低い場合は陽極酸化膜6の厚さはさらに大きくても良
いことは勿論である。ゲート電極とドレインの重なり容
量Cdgは本発明では著しく低減されていることは明ら
かである。以上のように、本発明によれば、拡散工程を
要することなくゲート、ドレインの重なり容量Cdgが
著しく低減されたMIS型電界効果半導体装置を簡単な
工程で製造することができ、高速動作可能な短チヤネル
素子を高い歩留り、かつ高集積度で製造することが可能
になる。First, as shown in FIG. 1a, a field insulating film 2 and a gate insulating film 3 are formed on a P-type S1 substrate 1 according to the well-known manufacturing process of MIS type semiconductor devices, and a gate electrode material 4 is applied over the entire surface. A predetermined pattern of photoresist layer 5 is provided on the surface. The layer 4 of gate electrode material may be a semiconductor such as polycrystalline Si doped with impurities or a metal such as aluminum (A1). Photoresist layer 5
The pattern shown in FIG. 2 is a pattern in which the area above the gate electrode part to be formed is left, and the area above the source/drain electrode part is removed.
In this state, using the photoresist layer 5 as a mask, the gate electrode material layer 4 and the gate insulating film 3 are selectively etched to pattern the gate portion. With this process,
A Si substrate 1 is provided in the region where the source and drain electrodes are to be provided.
surface or exposed. Next, when the gate electrode material layer 4 is anodized with the resist layer 5 remaining, only the exposed portion of the gate electrode material layer 4 under the end of the resist layer 5 is converted into an oxide film 6 by anodic oxidation. Furthermore, in this state, the resist layer 5
FIG. 1b shows a cross section of the source/drain electrode material 7 made of zirconium, titanium, indium, etc. deposited on the substrate by vacuum deposition while leaving the . This electrode material may be an n-type semiconductor such as n-type polycrystalline silicon. The thickness (lateral direction) of the oxide film 6 formed by anodic oxidation is, for example, 200 mm.
Let it be 0λ. When the resist layer 5 is removed using a resist removal solution in the state shown in FIG. 1b, the source and drain electrode material layers 7 on the resist layer 5 are lifted off, and the source and drain electrode patterns are completed. This state is shown in FIG. 1c. In the figure, 9 is a gate electrode, and an anodic oxide film 6 is formed at the end of the gate electrode to insulate it from the source and drain electrodes 8. Further, although the gate electrode material layer 4 remains on the field insulating film 2, it is insulated from the source and drain electrodes by the anodic oxide film 6. The gate electrode material layer 4 on the field insulating film 2 can also be used as a wiring layer by forming a resist layer 5 into an appropriate pattern. Further, as shown in FIG. 1d, an insulating film 10 and a wiring layer 11 are formed as necessary to obtain the intended field effect semiconductor device. In each of the above steps, the resist layer 5 is
Since the pattern is defined in three steps: patterning of the gate electrode 9 and gate insulating film 3, selective anodic oxidation of the gate electrode end 6, and patterning of the source and drain electrodes 8, the positions associated with the alignment operation are defined. There is no deviation at all, so the source and drain electrodes 8 are placed close to the gate electrode 9 at a distance equal to the thickness of the anodic oxide film 6, and both electrodes are reliably insulated. For example, if the impurity concentration is 1
0!6C! When a P-type Si substrate of IL-3 is used, the anodic oxide film 6 is formed to a thickness equal to or less than 2500λ of the depletion layer formed in the substrate by a gate voltage large enough to form a channel. Thus, substantially ohmic contact between the channel and the shot key metal 8 is maintained. That is, in the above embodiment, the thickness of the anodic oxide film 6 (anodized thickness) is about 2000, and therefore the electrode 8 functions as a source and drain without a diffusion region, and also serves as a gate electrode 9.
It also has sufficient insulation properties. Of course, if the impurity concentration of the substrate is lower than this, the thickness of the anodic oxide film 6 may be even larger. It is clear that the overlap capacitance Cdg between the gate electrode and the drain is significantly reduced in the present invention. As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a MIS type field effect semiconductor device in which the overlap capacitance Cdg of the gate and drain is significantly reduced without requiring a diffusion process, and which is capable of high-speed operation. It becomes possible to manufacture short channel devices with high yield and high degree of integration.
第1図a−dは本発明実施例の製造工程を説明する図、
第2図aおよびbは本発明による半導体装置の動作原理
を説明するための図である。FIGS. 1a to 1d are diagrams explaining the manufacturing process of the embodiment of the present invention,
FIGS. 2a and 2b are diagrams for explaining the operating principle of the semiconductor device according to the present invention.
Claims (1)
スタを形成するに際し、ゲート部のパターニングに用い
たレジスト層をマスクとしてゲート電極の端部を陽極酸
化し、次いで前記基体上に該基体に対し整流性接触をな
す材料を被着した後、前記レジスト層を除去することに
より、該材料の層をパターニングして、該材料の層から
なるソースまたはドレインを形成することを特徴とする
電界効果半導体装置の製造方法。1 When forming a MIS field effect transistor on a semiconductor substrate of one conductivity type, the end of the gate electrode is anodized using the resist layer used for patterning the gate portion as a mask, and then rectification is applied to the substrate on the substrate. A field effect semiconductor device, characterized in that after depositing a material that forms a sexual contact, the layer of material is patterned by removing the resist layer to form a source or drain made of the layer of material. manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50072587A JPS5921191B2 (en) | 1975-06-14 | 1975-06-14 | Method for manufacturing field effect semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50072587A JPS5921191B2 (en) | 1975-06-14 | 1975-06-14 | Method for manufacturing field effect semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51148380A JPS51148380A (en) | 1976-12-20 |
| JPS5921191B2 true JPS5921191B2 (en) | 1984-05-18 |
Family
ID=13493653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50072587A Expired JPS5921191B2 (en) | 1975-06-14 | 1975-06-14 | Method for manufacturing field effect semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5921191B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54149469U (en) * | 1978-04-05 | 1979-10-17 | ||
| JPS5775453A (en) * | 1980-10-29 | 1982-05-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
| WO2010113715A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日鉱金属株式会社 | Method of producing semiconductor device, and semiconductor device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924585A (en) * | 1972-06-29 | 1974-03-05 |
-
1975
- 1975-06-14 JP JP50072587A patent/JPS5921191B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51148380A (en) | 1976-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2774952B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2707977B2 (en) | MOS type semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JPS5921191B2 (en) | Method for manufacturing field effect semiconductor device | |
| JPS62136877A (en) | Insulated gate type field effect transistor | |
| JPS6025028B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JPS6116573A (en) | Manufacture of mis type semiconductor device | |
| JPS6366069B2 (en) | ||
| TWI914975B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
| JPS6246570A (en) | Vertical type semiconductor device and manufacture thereof | |
| JPS61154172A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JP2500688B2 (en) | Method for manufacturing vertical field effect transistor | |
| JPH0472770A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPS6016469A (en) | Manufacture of mis semiconductor device | |
| JPH0555589A (en) | Insulated-gate field-effect transistor and its manufacture | |
| KR0155301B1 (en) | Method for fabricating mosfet | |
| TW202614835A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
| JPS63129664A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPS6294985A (en) | Manufacture of mos semiconductor device | |
| JPH03238867A (en) | Insulated gate type field effect transistor | |
| JPS61229369A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPS6292372A (en) | Manufacture of mis semiconductor device | |
| JPH10275912A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
| JPS6038874B2 (en) | Method for manufacturing insulator gate field effect transistor | |
| JPH05235351A (en) | Thin-film transistor | |
| JPS6146984B2 (en) |