JPS63170971A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置に関し、特にトランジスタ活性化領
域を多結晶シリコンを用いて形成する半導体装置の構造
に関する。

（従来の技術） 今日、薄膜トランジスタの例に見る如く単結晶シリコン
に代わる基板材料を用いた半導体装置の開発が盛んであ
る。この場合、単結晶シリコンに代わる材料には、通常
、アモナハスまたは多結晶のシリコン材が用いられ、半
導体素子は従来の技術をそのまま踏襲して所謂横型構造
に形成される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、絶縁基板（例えばガラス）上に例えば多
結晶シリコンを成長せしめると結晶粒は絶縁基板と垂直
方向に成長配列されるので横型半導体素子では電流担体
（電子または正孔）が多数の結晶粒界面を横切ることと
なる。このように電流担体が多数の結晶粒界面を横切る
構造であると電流担体の移動度は小さくなり、半導体装
置の相互コンダクタンス（ｇｍ）および電流駆動力をそ
れぞれ低下させる。従って、単結晶シリコンに代わる基
板材料を用いた従来の半導体装置の負荷に対する電流駆
動力は弱く薄膜トランジスタが利用される分野も高々液
晶表示装置の周辺駆動素子程度に過ぎない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の情況に鑑み、相互コンダクタン
スおよび電流駆動力をそれぞれ改善した多結晶シリコン
基板による半導体装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明によれば、半導体装置は多結晶シリコン基板と前
記多結晶シリコン基板内にトランジスタ活性化領域を縦
型方向に形成する縦型構造素子とを含んで成シ、前記多
結晶シリコン基板は結晶粒界面のそれぞれが前記トラン
ジスタ活性化領域における電流担体の流れと交差するこ
となき前記縦型方向に成長配列される結晶粒により形成
されることを含む。

（問題点を解決するための手段〕 すなわち、本発明によれば、多結晶シリコン基板半導体
装置のトランジスタ素子は縦型構造に形成され、その多
結晶シリコン基板の結晶粒は電流担体が結晶粒界面に沿
って流れるように、形成されるトランジスタ活性化領域
と同じ縦型方向に成長配列される。

（作用） この際、多結晶シリコンの結晶粒はトランジスタ活性化
領域における電流担体の流れに対しそれぞれの結晶粒界
面を交差させることがないので、電流担体の移動度を高
め半導体装置の電流駆動力および相互コンダクタンスを
向上せしめるよう作用する。以下図面を参照して本発明
の詳細な説明する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す断面図で、素子構造を
縦を電界効果トランジスタとした場合を示すものである
。本実施例によれば、本発明の半導体装置はソース、ド
レインおよび２つのゲートの各領域を形成するｎ多結晶
シリ３７層１，２およびｐ多結晶シリコン層３，４と、
チャネル領域を形成するｎ−多結晶シリコン層５，６と
を含む。

ここで、Ｓ、ＧおよびＤはソース、ゲートおよびドレイ
ンの各領域からの引出電極、７はガラス材からなる絶縁
基板、８，９，１０．１１はそれぞれシリコン酸化絶縁
機である。

本実施例によれば多結晶７リコン層は絶縁基板７上に順
次堆積されて形成されるので結晶粒を絶縁基板７に対し
垂直方向に成長させるようになる。

すなわち、チャネル領域のｎ−多結晶シリコン層５゜６
内では結晶粒界面をそれぞれチャネルに沿う方向に成長
させ電流担体（電子）の流れ（矢印で示す）と交差せし
めないようになる。従って、再結合その他による電流担
体（電子）の消滅機会を減少して素子の相互コンダクタ
ンス（ｇｍ）および電流駆動力を改善せしめることがで
きる。

第２図は本発明の他の実施例を示す断面図で多結晶シリ
コンからなる２つの縦型電界効果トランジスタを多段に
積層した構造を示したものである。

本実施例によれば、第１図と全く同一構造のトランジス
タ素子Ａ、Ｂが層間絶縁膜１２を介し２層構造に形成さ
れる。本発明の半導体装置は殆んど全てを多結晶シリコ
ンで形成できるので本実施例の如く複数個のトランジス
タ素子を積み重ねた３次元構成を容易にとらせることが
できる。このように３次元構成をとシ得る利点は通常用
いられる他のトランジスタ素子との組合せでも容易に実
現し得る。

第３図は本発明のその他の実施例を示す断面図で、第１
層を通常用いられる単結晶シリコン基板によるＭＯＳ）
ランジスタで形成し第２層以降を本発明にかかる縦型電
界効果トランジスタとする３次元構造を示したものであ
る。ここで、Ｃは単結晶シリコン基板を用いた通常のＭ
ＯＳトランジスタを示し、１３はその単結晶シリコン基
板を表わしている。

以上は本発明を縦型電界効果トランジスタに実施した場
合のみを説明したが、この他にも縦型バイポーラ・トラ
ンジスタの如く素子が縦型構造であれば何れのものに対
しても容易に実施することができ、それぞれ相互コンダ
クタンスおよび電流駆動力の改善された多結晶シリコン
半導体装置を得ることができる。従って、第２図および
第３図に示した３次元構成はトランジスタの種類の組合
わせによって幾通シもの半導体電子回路を形成せしめ得
る。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、多結晶シ
リコン半導体装置の相互コンダクタンスおよび外部回路
への電流駆動力特性を改善し得る他３次元構成を著しく
容易にならしめる顕著なる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第３図は本発明の更に他
の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・ソース領域を形成するｎ＋多結晶シリコ
ン層、２・・・・・・ドレイン領域を形成するｎ＋多結
晶シリコン層、３，４・・・・・・ゲート領域を形成す
るｎ＋多結晶シリコン層、５，６・・・・・・チャネル
領域を形成するｎ−多結晶シリコン層、７・・・・・・
ガラス材からなる絶縁基板、８，９，１０．１１・・・
・・・シリコン酸化絶縁膜、１２・・・・・・層間絶縁
膜、１３・・・・・・単結晶シリコン基板、Ｓ・・・・
・・ソース引出電極、Ｇ・・・・・・ゲート引出電極、
Ｄ・・・・・・ドレイン引出電極、Ａ・・・・・・第１
層縦型電界効果トランジスタ素子、Ｂ・・・・・・第２
層縦型電界効果トランジスタ素子、Ｃ・・・・・・単結
晶シリコン基板によるＭＯＳ）ランジスタ。 ／・・・ソース順鍼′と＃黛；′０匁・う、ト呑晶ジ９
コ−４２・−・下レイ啜も戎と形層；４ろグー多、聞晶
ンジコン１、シ４・ケニト々需嬉＆形メ’＜”ｑｂｐｆ
多３Ｊ−うタコン層、ｓ、６　　ラセオラレリｂ戎°ε
彩底γろｌＬ−拶場鼾９コン１７・・・ガラス材からな
る。ｂｅ、ｖ１９反３ノ移１０．　／　ｆ　−°゛　シ
タコ濠イし、ｆ！、屡Ｉ芙δ・・・・ソーズ引止ギＪ極 ６・・・ケート引止電極 Ｄ　　ド°し４ンイ１止禰１８ Ａ・・・自Ｇｋ皆六道型Ｕ更カ某Ｌランシン７禾千Ｂ−
考ダＺ眉、！ｖ型１配渭咬ガ匙トクンシ゛°兄名樹了／
Ｚ・・／ｆ刈忽羽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多結晶シリコン基板と前記多結晶シリコン基板内にトラ
   ンジスタ活性化領域を縦型方向に形成する縦型構造素子
   とを含んで成り、前記多結晶シリコン基板は結晶粒界面
   のそれぞれが前記トランジスタ活性化領域における電流
   担体の流れと交差することなき前記縦型方向に成長配列
   される結晶粒により形成されていることを特徴とする半
   導体装置。