JPH0521800A - Soimosfet - Google Patents

Soimosfet

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JPH0521800A
JPH0521800A JP19718091A JP19718091A JPH0521800A JP H0521800 A JPH0521800 A JP H0521800A JP 19718091 A JP19718091 A JP 19718091A JP 19718091 A JP19718091 A JP 19718091A JP H0521800 A JPH0521800 A JP H0521800A
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JP
Japan
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layer
soi
layers
film
soimosfet
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Application number
JP19718091A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Funaki
正紀 舟木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高速動作を保ちつつ、しきい値電
圧の制御が可能なSOIMOSFETを提供することを
目的とする。 【構成】 このSOIMOSFETは、Si単結晶中に酸
素イオンを打込んでSiO2 の絶縁層1を形成し、この絶
縁層1によってSi単結晶をSi基板(図示せず)とSOI
膜8とに分離し、さらにこの絶縁層1上のSOI膜8に
不純物を打込んで、図のようなN+ −P- −i−P-
+ の各層9〜13を設けたものである。そして、この
- −i−P- 層10〜12上にはゲート電極6が設け
られ、一方のN+ 層9にソース電極が設けられ、他方の
+ 層13にドレイン電極が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁層を介して単結晶
が分離された構造を有するSOIMOSFET(Silico
n-On-Insulator-MOSFET )に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のN型のSOIMOSFETの構造
を図3(A)に示す。このSOIMOSFETは、例え
ば、SIMOXというSOI基板作成方法を用いて、Si
単結晶中に酸素イオンや窒素イオンを打込んでSiO2
Si3 4 などの絶縁層1を形成し、この絶縁層1によっ
てSi単結晶をSi基板(図示せず)とSOI膜2とに分離
し、さらにこの絶縁層1上のSOI膜2に不純物を打込
んで、図のようなN+ −P- −N+ の各層3〜5を設け
たものである。そして、このP- 層4上にゲート電極6
を設けると共に、一方のN+ 層3にソース電極を設け、
他方のN+ 層5にドレイン電極を設けている。また、チ
ャネル層であるP- 層4の不純物濃度が低いほど電子の
移動度が高いことから、このSOIMOSFETをより
高速動作させるために、このP- 層4の不純物をできる
だけ取除き、真性半導体に近い状態にしたi層7をチャ
ネル層とした図3(B)に示すSOIMOSFETが知
られている。なお、このi層7は、非常に低濃度の不純
物を含んでいるため、実際にはN型またはP型の極性を
有しているが、理想的には真性半導体が良く、またほと
んどと同じ特性であるので、以下、真性半導体として説
明する。
【0003】この図3(B)に示すSOIMOSFET
は、チャネル層が真性半導体のi層7であるので、ゲー
ト電極6は、ポリシリコンに不純物を混入して製造した
ソース層、ドレイン層とは逆の極性を持つ電極を使用し
なければならず、ソース層、ドレイン層がN+ 層3,5
である場合、ゲート電極6はP+ 型の極性を持ち、ソー
ス層、ドレイン層がP+ 層である場合、ゲート電極6は
+ 型の極性を持たなければ、SOIMOSFETとし
て動作しないことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】MOSFETのしきい
値電圧は、チャネル層の不純物濃度によって決まる。と
ころが、SOIMOSFETを高速動作させるためにチ
ャネル層を真性半導体に近い低濃度の半導体とすると、
不純物がほとんど混入されていないため、しきい値電圧
を変えることができずに一定の値に固定されてしまい、
設計製造時にしきい値電圧を希望する値に制御すること
ができないという課題があった。そこで、本発明は、高
速動作を保ちつつ、しきい値電圧の制御が可能なSOI
MOSFETを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、高濃度の第1の導電型を有するソース層
とドレイン層との間に非常に低濃度の不純物を含むチャ
ネル層を有するSOI膜を絶縁膜上に設けたSOIMO
SFETにおいて、前記ソース層と前記チャネル層との
間および前記ドレイン層と前記チャネル層との間にそれ
ぞれ低濃度の第2の導電型を有する層を設けたことを特
徴とするSOIMOSFETを提供しようとするもので
ある。
【0006】
【実施例】本発明のSOIMOSFETの一実施例を図
面と共に説明する。図1にN型のSOIMOSFETの
一実施例を示す。このSOIMOSFETは、Si単結晶
中に酸素イオンや窒素イオンを打込んでSiO2 やSi3
4 などの絶縁層1を形成し、この絶縁層1によってSi単
結晶をSi基板(図示せず)とSOI膜8とに分離し、さ
らにこの絶縁層1上のSOI膜8に不純物を打込んで、
図のようなN+ −P- −i−P- −N+ の各層9〜13
を設けたものである。そして、このP- −i−P- 層1
0〜12上にはゲート電極6が設けられ、一方のN+
9にソース電極が設けられ、他方のN+ 層13にドレイ
ン電極が設けられている。なお、このi層11も非常に
低濃度の不純物を含み、実際にはN型またはP型の極性
を有しているが、真性半導体として説明する。
【0007】この図1に示したN型のSOIMOSFE
Tの製造方法を図2(A)〜(C)と共に説明する。同
図(A)において、Si単結晶中に酸素イオンを打込んで
SiO2 の絶縁層1を形成し、この絶縁層1によってSi単
結晶をSi基板(図示せず)とSOI膜8とに分離する。
そして、このSiO2 絶縁膜1上のSOI膜8上に減圧C
VD法によりポリシリコンのゲート電極6を設け、この
ゲート電極6をマスクとしてSOI膜8にB(ホウ素)
イオンを打ち込み、P- 層14,15を形成する。次
に、同図(B)に示すように、同様にゲート電極6をマ
スクとしてSOI膜8に形成したP- 層14,15にAs
(ヒ素)イオンをさらに打ち込み、P- +N+ 層16,
17を形成する。そして、AsイオンよりもBイオンの方
が熱拡散量が大きいので、この状態で熱拡散を行うと、
Bイオンが中心のi層11側へ拡散し、P- +N+ 層1
6,17は、同図(C)に示すように、N+ 層9,13
とP- 層10,12に分離して、SOI膜8は、N+
- −i−P- −N+ の各層9〜13となる。その後、
+ 層9,13上にそれぞれソース電極とドレイン電極
とを設けることにより、図1に示したようなSOIMO
SFETを製造することができる。このようなSOIM
OSFETは、チャネル層に真性半導体を使用している
ので、高速動作を維持でき、P- 層10,12の不純物
濃度を変えることにより、しきい値電圧を変えることが
できる。
【0008】以上説明したSOIMOSFETは、SO
I膜8がN+ −P- −i−P- −N+ の各層9〜13か
らなるN型のSOIMOSFETであるが、SOI膜が
+ −N- −i−N- −P+ の各層からなるP型のSO
IMOSFETであっても良いのは勿論である。また、
- −i−P- 層またはN- −i−N- 層とすることに
より、ゲート電極の極性にかかわらず、SOIMOSF
ETは動作し、しかも、しきい値電圧は、P- 層または
- 層の不純物濃度を変えることにより制御することが
できるので、P型、N型いずれのSOIMOSFETで
もゲート電極としてN+ 型のポリシリコンを使用するこ
とができる。
【0009】
【発明の効果】本発明のSOIMOSFETは、高濃度
の第1の導電型を有するソース層とドレイン層との間に
非常に低濃度の不純物を含むチャネル層を有するSOI
膜を絶縁膜上に設けたSOIMOSFETにおいて、前
記ソース層と前記チャネル層との間および前記ドレイン
層と前記チャネル層との間にそれぞれ低濃度の第2の導
電型を有する層を設けたので、この低濃度の第2の導電
型を有する層の不純物濃度を変えることにより、高速動
作を維持しつつ、しきい値電圧を制御することができ
る。また、低濃度の第2の導電型を有する層を設けたの
で、SOIMOSFETの極性にかかわらず、同一のゲ
ート電極(例えばN+ 型のゲート電極)を使用すること
ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のSOIMOSFETの一実施例を示す
構造図である。
【図2】(A)〜(C)は図1に示す実施例の製造方法
を示す工程図である。
【図3】(A),(B)は共に従来例を示す構造図であ
る。
【符号の説明】
1 絶縁層 2,8 SOI層 3,9 N+ 層(高濃度の第1の導電型を有するソース
層) 4 P- 層(チャネル層) 5,13 N+ 層(高濃度の第1の導電型を有するドレ
イン層) 6 ゲート電極 7,11 i層(チャネル層) 10,12 P- 層(低濃度の第2の導電型を有する
層)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】高濃度の第1の導電型を有するソース層と
    ドレイン層との間に非常に低濃度の不純物を含むチャネ
    ル層を有するSOI膜を絶縁膜上に設けたSOIMOS
    FETにおいて、 前記ソース層と前記チャネル層との間および前記ドレイ
    ン層と前記チャネル層との間にそれぞれ低濃度の第2の
    導電型を有する層を設けたことを特徴とするSOIMO
    SFET。
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