DE2948120A1 - IGFET with minimum capacitance - has pyramid island structure with insulated gate structure along apex using silicon deposit on sapphire or spinel - Google Patents
IGFET with minimum capacitance - has pyramid island structure with insulated gate structure along apex using silicon deposit on sapphire or spinelInfo
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Abstract
Description
B e s c h r e i b u ii g B e s c h r e i b u ii g
Die Erfindung betrifft einen Isolierschicht-Feldeffektransistor (IG FET) mit einer inselförmigen Halbleiterschicht auf der Oberfläche eines isolierenden Substrats, einer Source-und einer Drain-Zone in der Halbleiterschicht, einer Kanalzone zwischen Source und Drain-Zone, einer Gate-Isolierschicht auf der Kanalzone und einer Gate-Elektrode auf dieser Isolierschicht und ein Verfahren zu seiner Herstellung, speziell einen IG FET mit einem Siltiumeinkristall, der auf einem Saphir oder Spinelsubstrat (Silicon on Sapphire or Spinel: im folgenden als SOS abgekürzt) epitaktlsch gezüchtet ist, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. The invention relates to an insulating layer field effect transistor (IG FET) with an island-shaped semiconductor layer on the surface of an insulating Substrate, a source and a drain zone in the semiconductor layer, a channel zone between the source and drain zone, a gate insulating layer on the channel zone and a gate electrode on this insulating layer and a method for its production, specifically an IG FET with a silicon single crystal resting on a sapphire or spinel substrate (Silicon on Sapphire or Spinel: hereinafter abbreviated as SOS) epitaxially grown and a process for its manufacture.
In letzter Zeit hat sich die Leistungsfähigkeit von IG FET's durch Benutzung der Technik des Mikro-fining und anderer schnell entwickelt. Besonders für die Schaltkreisintegration ist es eine wichtige Technik geworden, die Kapazität von Verdrahtungsebenen, die jeweils Transistoren oder ähnliches miteinander verbinden, durch voneinander isoliertes Anordnen einer Vielzahl von Transistoren auf einem isolierenden Substrat von hohem Widerstand zu reduzieren. Auf der anderen Seite muß die Kapazität der Transistoren in sich reduziert werden. Zu diesem Zweck wurde allgemein eine Methode zum Ausbilden der Source- und Drain-Zone in einem sich bezüglich des Gates selbstzentriec renden Prozeß vorgeschlagen. Aber auch mit diesem sogenannten 'Selbst-zentrier-VedShren (self-aligning process), in dem eine Gate-Elektrode aus polykristallinem Silizium als Maske zum Ausbilden der Source- und Drain-Zone benutzt wird, würde die Uberlappung zwischen der Gate-Elektrode und den Source- bzw. Drain-Zonen durch seitliche Diffusion annähernd gleich der Dicke der Siliziumschicht werden, wenn die Source- und Drain-Zonen so tief ausgebildet werden, daß s# bis zur Verbindungsfläche zwischen Saphir und Silizium reichen. Die von dieser Überlappung verursachte Kapazität wird deshalb groß;und die dynamische Leistungsfähigkeit des Transistors verschlechtert sich. Es ist zwar nur nötig, die Silizium-Einkristallschicht oder die Halbleiterschicht dünn zu machen, um ein solches Uberlappen aufgrund seitlicher Diffusion zu reduzieren. Die Kristalleigenschaften einer Halbleiterschicht hängen aber stark von ihrer Dicke ab, so lange diese Dicke nicht zu stark wird,und im allgemeinen wird ein Reduzieren der Dicke unter ein bestimmtes Fiß eine Verschlechterung der Kristalleigenschaften und folglich der Leistungsfähigkeit des Trarästors, der unter Verwendung einer solchen Halbleiterschicht gebaut ist, verursachen. Zum Beispiel muß nach der heutigen Technik ein auf einem Saphirsubstrat gezüchteter Siliziumkristall mindestens 2000 i dick seinßund im allgemeinen werden Siliziumschichten mit einer Dicke von 5000 i bis 10.000 i verwendet. Zusätzlich ist im Falle von auf halbisolierenden GaAs-Substrat gezüchteten GaAs-Schichten eine Reduzierung der Stärke begre zt im Hinblick auf Zonen mit variabler Störstellenkonzentration, Haftstellen auf der Grenzschicht, Gleichmäßigkeit der Dicke einer Epitaxie schicht, Reproduzierbarkeit usw. Lately the performance of IG FET's has increased Using the technique of micro-fining and others quickly developed. Particularly for circuit integration it has become an important technique the capacitance of wiring levels, each of which has transistors or the like with one another connect by arranging a plurality of transistors in isolation from each other on an insulating substrate of high resistance. On the other On the other hand, the capacitance of the transistors must be reduced. To this end generally became a method of forming the source and drain regions into one proposed with respect to the gate self-centering process. But also with this one so-called 'self-centering VedShren (self-aligning process), in which a gate electrode made of polycrystalline silicon as a mask for forming the source and drain zones is used, the overlap between the gate electrode and the source or drain zones due to lateral diffusion approximately equal to the thickness of the silicon layer when the source and drain regions are formed so deep that s # to reach to the interface between sapphire and silicon. The ones from this overlap caused capacity therefore becomes large; and the dynamic performance of the Transistor deteriorates. It is only necessary to have the silicon single crystal layer or to make the semiconductor layer thin to avoid such overlapping due to lateral Reduce diffusion. The crystal properties of a semiconductor layer depend but strong from its thickness as long as this thickness is not too strong and, in general, reducing the thickness below a certain flow becomes one Deterioration in crystal properties and consequently in the performance of the Trara tor built using such a semiconductor layer. For example, according to today's technology, one must be grown on a sapphire substrate Silicon crystal must be at least 2000 µm thick and silicon layers are generally used used with a thickness of 5000 i to 10,000 i. In addition, in the case of on Semi-insulating GaAs substrate, grown GaAs layers reduce the thickness Limited with regard to zones with variable concentration of impurities, traps on the boundary layer, uniformity of the thickness of an epitaxial layer, reproducibility etc.
Wenn auf der anderen Seite die Source- und Drain-Zonen so ausgebildet werden, daß sie, um das Uberlappen zwischen Gate-Elektrode und Source- und Drainzone zu verringern, nicht bis zum isolierenden Substrat hinunterreichen, dann wird die Kapazität des pn-Übergangs zwischen dem Unterteil dieser Gebiete und der Halbleiterschicht vergrößert. If on the other hand the source and drain regions are so formed that they are to avoid the overlap between the gate electrode and the source and drain zone do not reach down to the insulating substrate, then the Capacity of the pn junction between the lower part of these areas and the semiconductor layer enlarged.
Da in letzter Zeit die Verwirklichung eines Transistors mit einer Gate-Länge von upfähr 5000 i im Hinblick auf die Erforderlichkeit von Hochgeschwindigkeitsoperationen nötig geworden ist, muß das oben erwähnte Anwachsen der Kapazität vermieden werden. Since lately the realization of a transistor with a Gate length of up to 5000 i in view of the need for high speed operations has become necessary, the above-mentioned increase in capacity must avoided will.
Im Hinblick auf SOS FEIsBoll hier z.B. auf die Artikel in IEEE Transactions on Electron Devices, VdL ED-25, No. 8, August 1978, pp. 868 - 873, by Ditmar Kranzer et al, and pp. 873 - 878, by Ronald T. Jerdonek et al. verwiesen werden. With regard to SOS FEIsBoll here e.g. to the articles in IEEE Transactions on Electron Devices, VdL ED-25, No. 8, August 1978, pp. 868 - 873, by Ditmar Kranzer et al, and pp. 873-878, by Ronald T. Jerdonek et al. to get expelled.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wirkungsvollen IG FET zu schaffen, der so aufgebaut ist, daß er die oben erwähnten Nachteile vermeidet. The invention is based on the object of an effective IG To provide FET which is designed to avoid the disadvantages mentioned above.
Ferner soll ein wirksames Verfahren zur Herstellung von IG FET's geschaffen werden, durch welch~ durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung in einem integrierten Schaltkreis mit einer großen Zahl von Transistoren der integrierte Schaltkreis einfach und mit guter Ausbeute verwirklicht werden kann. It also aims to be an effective method of manufacturing IG FETs be created by which ~ through the application of the present invention in an integrated circuit with a large number of transistors the integrated Circuit can be realized easily and with good yield.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem IG FET der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die inselförmige Halbleiterschicht eine erste Oberfläche parallel zur Oberfläche des Substrats, zweite Oberflächs auf beiden Seiten der ersten Oberfläche parallel zur Substratoberdie fläche,'näher an der Substratoberfläche liegen als die aufweist erste Oberfläche, und seitliche Flächen/ die jeweils die erste Oberfläche mit der zweiten verbinden, wobei sich die Drain- bzw. Source-Zonen von den zweiten Oberflächen zum jeweiligen Teil der Substratoberfläche unter diesen erstrecken und an den seitlichen Flächen und dem jeweiligen Ende der ersten Oberfläche so geformt sind, daß der pn-Ubergang im wesentlichen parallel zu den seitlichen Oberflächen verläuft, und die Kanalzone sich an der ersten Oberfläche befindet. According to the invention, the object is the one mentioned at the beginning with an IG FET Art solved in that the island-shaped semiconductor layer has a first surface parallel to the surface of the substrate, second surface on both sides of the first Surface parallel to the substrate surface, 'closer to the substrate surface lie than that has the first surface, and lateral surfaces / each having the connect the first surface to the second, the Drain or source zones from the second surfaces to the respective part of the substrate surface extend under these and on the side surfaces and the respective end of the first surface are shaped so that the pn junction is substantially parallel runs to the lateral surfaces, and the channel zone extends to the first surface is located.
In einer spezielleren Ausführungsform enthalten Source-und Drain-Zonen des IG FET's jeweils einen Teil, der an der Kanalzone liegt, einen zweiten Teil, der die Verbindung zur Verdrahtungsebene schafft, und einen dritten Teil, der diese beiden Teile durchgehend miteinander verbindet. In a more specific embodiment, source and drain regions contain of the IG FET each has a part that is located on the canal zone, a second part, which creates the connection to the wiring level, and a third part which this continuously connects both parts.
Die Oberfläche des ersten Teils ist stetig von der Oberfläche der Kanalzone vorgesehen, d.h. die Oberfläche des ersten Teils geht in die der Kanalzone über. Die Oberfläche des zweiten Teiles, d.h. die Oberfläche, die die Verbindung zur Verdrahtungsebene schafft, liegt tiefer als der erste Teil, d.h. auf einem Niveau nahe der Hauptfläche des isolierenden oder halbisolierenden Substrats.The surface of the first part is continuous from the surface of the Channel zone provided, i.e. the surface of the first part goes into that of the channel zone above. The surface of the second part, i.e. the surface that the connection to the wiring level is lower than the first part, i.e. on one level near the major surface of the insulating or semi-insulating substrate.
Die Oberfläche des dritten Teils ist mit den Oberflächen der ersten und zweiten Teile verbunden und mit einer Neigung zur Hauptfläche des Substrats und der Oberflächen des ersten und zweiten Teils geformt. Auf der Kanalzone und der Oberfläche des ersten Teils ist eine isolierende Gate-Schicht vorgesehen und auf dieser isolierenden Gate- Schicht ist mindestens über der Kanalzone die Gate-Elektrode angebracht.The surface of the third part is with the surfaces of the first and second parts connected and inclined to the main surface of the substrate and the surfaces of the first and second parts. On the canal zone and an insulating gate layer is provided on the surface of the first part and on this insulating gate Layer is at least above the canal zone the gate electrode attached.
Da die Halbleiterschicht im Hinblick auf ihre Kristalleigenscheften eine Dicke von 2000 i oder mehr haben muß, sollte der Abstand t1 von der Hauptfläche des isolierenden Substrats zur Oberfläche der Kanalzone und der Oberfläche der ersten Teile der Source- und Drainzonen bevorzugt 2000 i oder größer sein. Ferner, wenn der Abstand zwischen der Hauptfläche des isolierenden Substrats und der Oberfläche der zweiten Teile von Source- und Drain-Zone durch t2 dargestellt wird, sollte der effektive Bereich des Dickenverhältnisses 3:, t1/t2 z 1,5 sein. Dieses Verhältnis von der Tatsache abgeleitet, daß mit Sich auf den heutigen Stand der Lithograplie für VLSI (very large is scale integration), das Uberlappen ungefähr 1000 a sein sollte, und daß, wenn die Dicke t2 zu klein ist, der Widerstand zur Kanalzone zu groß wird, während auf der anderen Seite, wenn die Dicke zu groß wird, wird der Effekt der Kapazitätsreduktion der Uberlappung nicht wirksam. As the semiconductor layer in terms of its crystal properties must have a thickness of 2000 i or more, the distance t1 should be from the main surface of the insulating substrate to the surface of the channel zone and the surface of the first Parts of the source and drain zones are preferably 2000 i or larger. Furthermore, if the distance between the major surface of the insulating substrate and the surface of the second part of the source and drain region is represented by t2, the effective range of the thickness ratio 3 :, t1 / t2 z 1.5. This relationship derived from the fact that with yourself to the present-day state of lithography for VLSI (very large is scale integration), the overlap will be about 1000 a should, and that if the thickness t2 is too small, the resistance to the channel region increases becomes large, while on the other hand, when the thickness becomes too large, the The effect of the capacity reduction of the overlap is not effective.
Außerdem ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines IG FET's geschaffen, das folgende Schritte aufweist: Ausbilden einer Siliziumschicht auf der Hauptfläche eines isolierenden Substrats, die inselförmig ist und eine {100} -Ebene als Oberfläche hat; Aufbringen einer isolierenden Gate#iicht mit größerer Korrosionsfestigkeit als Silizium, einer Gate-Elektrodenschicht mit einer Korrosionsfestigkeit, die gleich oder nahe der von Silizium ist, und einer XtZ.maskierung, die einen Korrosionswiderstand gleich oder größer dem der Gate-Isolierschicht auf der Hauptoberfläche des Siliziumeinkristali hat; Strukturierung der Ätzmaske, der Gate-Elektrodenschicht und der Gate-Isolierschicht in der gleichen ebenen Konfiguration, so daß die Gate-Konfiguration ihre Grenzschicht entlang der (110) -Richtung der Siliziumschicht hat; Ätzen mit einem selektiven Ätzmittel, dessen Ätzgeschwindigkeit fUr die j1OO# -Ebene von Silizium in ausreichendem Maße größer ist als seine Ätzgeschwindigkeit für eine 100} -Ebene von Silizium, um die Siliziumeinkristallschicht zu einer Mesastruktur zu formen, die eine erste Oberfläche einer100} -Ebene, die unter der Gate-Isolierschicht verbleibt, zweite Oberflächm als 100}-Ebene, die auf beiden Seiten der ersten Oberfläche und näher an der Substratoberfläche als die erste Oberfläche liegen, und seitliche Oberflächen als F11 p Ebenen, die die ersten und zweiten Oberflächen Jeweils miteinander verbinden, und um die Gate-Elektrodenschicht enger zu machen als die verbleibende Gate-Isolierschicht; Einbringung von Störstellen, um Source- und Drainzone so weit auszubilden, daß unterhalb der zweiten Oberflächender 000} -Ebene die Störstellen die Unterseite der Siliziumschicht an der Hauptfläche des isolierenden Substrats erreicht und im {111} Oberflächenteil -Oberflächenteil der Mesastruktur die Unterseite der Enden der eingeengten Gate-Elektrode erreichen. In addition, the invention is a method for producing a IG FET's, comprising the steps of: forming a silicon layer on the main surface of an insulating substrate, which is island-shaped and one Has {100} -plane as surface; Applying an insulating gate # iicht with larger Corrosion resistance than silicon, a gate electrode layer with a corrosion resistance, which is equal to or close to that of silicon, and an XtZ.masking which has a corrosion resistance equal to or greater than that of the gate insulating layer on the main surface of the silicon single crystal Has; Structuring of the etching mask, the gate electrode layer and the gate insulating layer in the same planar configuration so that the gate configuration is its interface along the (110) direction of the silicon layer; Etching with a selective Etchant whose etching speed is sufficient for the 100 # plane of silicon Dimensions is greater than its etch rate for a 100} plane of silicon, to form the silicon single crystal layer into a mesa structure that has a first Surface of a 100} plane that remains under the gate insulating layer, second Surface as a 100} plane that is on either side of the first surface and closer lying on the substrate surface as the first surface, and side surfaces as F11 p planes that connect the first and second surfaces to each other, and to make the gate electrode layer narrower than the remaining gate insulating layer; Introduction of impurities in order to form the source and drain zones so far that below of the second surface of the 000} plane, the imperfections are the underside of the silicon layer reached on the main surface of the insulating substrate and in the {111} Surface part -surface part of the mesa structure the bottom of the ends of the constricted Reach the gate electrode.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. In the following the invention is illustrated by means of embodiments explained in more detail with reference to the figures.
Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen Querschnitt durch einen IG FET in SOS- Bauweise herkömmlicher ärt; Fig. 3A ist eine Draufsicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. B ist ein Querschnitt entlang der Linie B-Btvon Fig. 3A In Richtung der Pfeile; Fig. 4 bis 7 sind Querschnitte, die eine Folge von Herstellungsschritten eines IG FET entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigen; Fig. 8 bis 11 jeweils Querschnitte, die eine zweite bis fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform zeigen. Figs. 1 and 2 each show a cross section through an IG FET conventional type in SOS construction; Fig. 3A is a plan view of a first according to the invention Embodiment; Fig. B is a cross section taken along line B-Bt of Fig. 3A in Direction of arrows; Figures 4 to 7 are cross-sections showing a sequence of manufacturing steps show an IG FET according to the first embodiment of the present invention; Fig. 8 to 11 each have cross sections showing a second to fifth embodiment of the invention demonstrate.
Fig. 1 und 2 zeigen IG FET's in herkömmlicher Bauweise, bei denen eine Insel von einer Halbleiterschicht eines Leitungstyps auf einem isolierenden Substrat 16, 26 gebildet ist, wobei in dieser Insel eine Source-Zone 14, 24 und Drain-Zone 13, 23 jeweils des anderen Leitungstyps in durch ein selbstzentrierendes Verfahren durch Benutzung einer Gate-Isolierschicht 12, 22 und einer Gate-Elektnde 11, 21 aus polykristallinem Silizium als Nakse, ausgebildet sind. Eine Kanalzone 14, 25 des einen Leitungstyps liegt zwischen der Source-Zone und der Drain-Zone. Figs. 1 and 2 show IG FETs of conventional construction in which an island of a conductive type semiconductor layer on an insulating Substrate 16, 26 is formed is, with a source zone in this island 14, 24 and drain zone 13, 23 each of the other conductivity type in by a self-centering Method using a gate insulating layer 12, 22 and a gate electrode 11, 21 made of polycrystalline silicon are formed as noses. A canal zone 14, 25 of the one conduction type lies between the source zone and the drain zone.
Im herkömmlichen Aufbau von Fig. 1 ist die Tiefe des Übergangs flach gewählt, um die Kapazität der Uberlappung zwischen Gate-Elektrode 11 und Source- und Drain-Zonen 14 und 13 zu reduzieren. Aber wie aus Fig. 1 zu sehen ist, gibt es eine Zone der einen Leitungsart unter den Zonen 13 und 14, und folglich wird die Kapazität des pn-Ubergangs zwischen den Zonen 14 und 13 und der Zone der einen Leitungsart groß. In the conventional structure of Fig. 1, the depth of the transition is shallow chosen to increase the capacitance of the overlap between gate electrode 11 and source and to reduce drain zones 14 and 13. But as can be seen from Fig. 1, there are it becomes a zone of the one type of conduction below zones 13 and 14, and consequently the capacitance of the pn junction between zones 14 and 13 and the zone of the one Line type great.
Auf der anderen Seite sind in der herkömmlichen 3auweise von Fig. 2 die Zonen 23 und 24 so tief ausgeformt, daß sie das isolierende Substrat 26 erreichen, und so ist die Kapazität des pn-Ubergangs zwischen den Zonen 24 und 23 und der Zone 25 stark reduziert im Vergleich zur herkömmlichen Art aus Fig. 1 , aber im Gegensatz zur herkömmlichen Bauweise von Fig. 1 ist die Gate-Uberlappung über Source bzw. Drain vergrößert. On the other hand, in the conventional construction of Fig. 2 the zones 23 and 24 formed so deep that they reach the insulating substrate 26, and so is the capacitance of the pn junction between zones 24 and 23 and the zone 25 greatly reduced compared to the conventional type from FIG. 1, but in contrast 1, the gate overlap over the source or Drain enlarged.
Erste bevorzugte Ausführungsform Die Fig. 3A und 3B zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform, in der eine Halbleiterschicht 30 eines Leitungstyps in Inselform auf der Hauptfläche eines isoin lierenden Substrats 36 ausgebildet ist, und'dieser Halbleiterschicht 23 eine Source-Zone 34 und eine Drain-Zone 33 jeweils des anderen Leitungstyps durch Benutzung einer Gate-Isolierschicht 33 als Maske ausgebildet sind. Wie aus diesen Figuren zu sehen ist, ist im Vergleich zur Höhe t1 der ersten Teile 34' und 33' der Source- und Drain-Zone, die an der Kanalzone 35 liegen, die Dicke t2 der zweiten Teile 34 " und 33 " dieser Zonen, die mit den Verdrahtungsschichten 38 und 39 verbunden sind, dünner.First Preferred Embodiment Figs. 3A and 3B show a first one Embodiment according to the invention, in which a semiconductor layer 30 of a conductivity type formed in an island shape on the main surface of an insulating substrate 36 and this semiconductor layer 23 has a source zone 34 and a drain zone 33 each of the other conductivity type by using a gate insulating layer 33 as Mask are formed. As can be seen from these figures is compared to the Height t1 of the first parts 34 'and 33' of the source and drain zones, which are at the channel zone 35 lie, the thickness t2 of the second parts 34 "and 33" of these zones, which with the Wiring layers 38 and 39 are connected, thinner.
Deshalb ist trotz der Tatsache, daß diese Zonen das isolierende Substrat erreichen, das Ausmaß der seitlichen Diffusion so klein, daß de Überlappung zwischen Source-und Drain-Zonen und der Gate-Elektrode 31 verringert ist und in soauch die Kapazität reduziert ist. Zudem hattdiesererfindungsgemäßs Ausführungsform, da der IG FET durch ein neues Herstellungsverfahren, wie später beschrieben, hergestellt ist, die Gate-Elektrode 31 ihre seitliche Länge P wie in Fig. 3B zu sehen ist, eingeengt im Vergleich zur Isolierschicht 32, und so wird die Uberlappungskapazität noch kleiner.Therefore, despite the fact that these zones are the insulating substrate achieve the extent of the lateral diffusion so small that de overlap between Source and drain zones and the gate electrode 31 is reduced and in soauch the Capacity is reduced. In addition, this embodiment according to the invention, since the IG FET manufactured by a new manufacturing method as described later is, the gate electrode 31 is narrowed its lateral length P as seen in Fig. 3B compared to the insulating layer 32, and so the overlap capacitance becomes even smaller.
Im dargestellten IG FET ist die Länge t1 der Gate-Isolierschicht 32 1,6 Hm, und da die Gate-Elektrode im Herstellungsverfahren seitlich um 0,3 m abgeätzt wird, ist die seitliche Länge 2 der Gate-Elektrode 31 1,0 pm Da die Source- und Drain-Zonen durch die Seitendiffusion bei ihrer Herstellung 0,4 m unter die Isolierschicht eindiffundiert sind, beträgt die jeweilige Uberlappung zwischen Source- bzw. Drain-Zone und der Gate-Elektrode 0,1 pm. Da die Dicke t1 der Halbleiterschicht 30 0,6 m beträgt, ist die Uberlappungslänge von 0,1 Hm ein recht kleiner Wert. In the illustrated IG FET, the length t1 is the gate insulating layer 32 1.6 Hm, and since the gate electrode is 0.3 m laterally in the manufacturing process is etched away, the lateral length 2 of the gate electrode 31 is 1.0 pm Since the source and drain zones due to the side diffusion during their production 0.4 m below the Insulating layer are diffused, the respective overlap between the source or drain zone and the gate electrode 0.1 pm. Since the thickness t1 of the semiconductor layer 30 is 0.6 m, the overlap length of 0.1 Hm is a very small value.
Die Kapazität dieses IG FET war 0,003 Piko-farad im Falle einer Kanalbreite W von 4 #m. Auf der anderen Seite war im Falle des IG-FET's von Fig. 2, wo die anderen Bedingungen einschließlich der#änge der Gate-Isolierschicht gleich gehalten waren, die Kapazität 0.006 Piko-farad. Auch im Falle des IG FET's von Fig. 1, wo die Länge vom Ende der Gate-Elektrode zum Ende von Source- und Drain-Zone 5 pm beträgt und die anderen Bedingungen gleich gehalten sind, war die Kapazität 0,008 bis 0,013 Piko-farad. Deshalb kann erfindungsgemäß im Vergleich zu herkömmlichen IG FET's eine Hochgeschwindigkeitsarbeitsweise erwartet werden. Ferner war bezüglich der Leistungsfähigkeit eines Ringoszillators aus IG FET's in herkömmlicher Bauweise, im Falle eines 31-Stufenoszillators eine Delay-Zeit von 15,5 n Sek. zu beobachten, während für einen gleichartigen Ringsoszillator, der unter Verwendung erfindungsgemäßer IG FET's hergestellt wurde, die Delay-Zeit auf 8,7 n Sek. reduziert war, und so die Bedeutung der vorliegenden Erfindung nachgewiesen war.The capacity of this IG FET was 0.003 picofarads in the case of one channel width W of 4 #m. On the other hand, in the case of the IG-FET of Fig. 2, where was the others Conditions including the length of the gate insulating layer were kept the same, the capacity 0.006 picofarads. Also in the case of the IG FET of Fig. 1, where the length from the end of the gate electrode to the end of the source and drain zone is 5 pm and the other conditions are kept the same, the capacity was 0.008 to 0.013 Pico-farad. Therefore, according to the invention, compared to conventional IG FETs high speed operation can be expected. Furthermore, regarding the Performance of a ring oscillator made of IG FETs in conventional design, in the case of a 31-stage oscillator, a delay time of 15.5 n seconds can be observed, while for a similar ring oscillator using the invention IG FET's manufactured the delay time was reduced to 8.7 n sec was, thus demonstrating the importance of the present invention.
Nun soll das Verfahren zur Herstellung der IG FET's gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben werden. Now the process for the production of the IG FETs according to the first embodiment of the invention will be described.
Das SOS-Substrat, das in der ersten bevorzugten Ausfiihrungsform verwendet wird, ist ein Saphireinkristallplättchen 36 von ungefähr 400 Hm Dicke und weist eine 1102 -Ebene auf, auf derkin Siliziumeinkristall von 0,6 #m Dicke mit einer tiOOj - Ebene als Hauptoberfläche gezüchtet ist, der n-leitend ist und einen spezifischen Widerstand von 100dz /cm oder größer hat. Der Siliziumeinkristall ist durch den herkömmlichen Prozeß selektiv geätzt, um in Form einer Insel 30 zurückzubleiben. Anschließend ist eine geeignete Merunreinigung, in der dargestellten Ausführungsform Boron, in die inselförmige Siliziumschicht 30 eingebracht, so daß die durchschnittliche Störstellenkonzentration ungefähr 3 x 1016 Atome/cm3 beträgt, ferner ist eine Siliziumoxidschicht 32 zur Benutzung als Gate-Isolierschinht auf der Siliziumschicht 30 durch thermische Oxidation mit einer Dicke von 500 2 erzeugt. Dann ist polykristallines Silizium über die ganze Oberfläche des Plättchens in einer Dicke von ungefähr 4000 2 in einem CVD-Prozeß (chemicalvapor deposition) aufgedampft, um eine polykristalline Siliziumschicht 31 zu bilden, die als Gate-Elektrode benutzt wird, deren Ober- flächenteil bis zu einer Tiefe von ungefähr 100 i oxidiert ist, um eine Siliziumoxidschicht zu bilden (in Fig. 4 dargestellt als unterer Teil der nicht differenzierten Sicht 44), eine Siliziumnitritschicht (in Fig. 4 als Mittelteil der Schicht 44) ist auf der Siliziumoxidschicht mit einem CVD-Prozeß bis zu einer Dicke von ungefähr 2000 i gezüchtet und ferner ist diese Siliziumnitritschicht thermisch oxidiert, um eine Siliziumoxidschicht (in Fig.4 der obere Teil der Schicht 44) von ungefähr 300 # Dicke auf der Oberfläche der Schicht 44 zu bilden. Diese zusammengesetzte Schicht 44 dient als Ätzmaske. Ein schematischer Querschnitt durch das auf diese Weise hergestellte Halbleiterplättchen ist in Fig. 4 dargestellt. Als nächstes wird eine Strukturierung der polykristalllinen Siliziumschicht 31 durch Benutzung des Photoätzgrundes 45 als Maske gemäß der vorgenommen herkömmlichen Lithographietechnikl, d.h. die Schicht 44 und die polykristalline Siliziumschicht 31 werden nacheinander weggeätzt. Hier muß darauf hingewiesen werden, daß eines der Merkmale des Herstellungsverfahrens für IG FET's nach der Erfindung ist, die Struktur des polykristallinen Siliziums so zu formen, daß sie parallel zur (110> -Rlchtung der Einkristallsiliziumschicht 30 liegt. In der dargestellen Ausführungsform war die Struktur innerhalb + 10 bezüglich der <110> -Richtung ausgerichtet. Nach diesen Prozeß schritten wird die weiter blo#iegende Siliziumoxidschicht 32 zur Verwendung als Gate-Isolierschicht durch Ätzen entfernt. Der Zustand.des Plättchens zu diesem Zeit- punkt ist in Fig. 5 dargestellt. Im folgenden wird für die Probe im Zustand von Fig. 5 eine Ätzung des Siliziums bewirkt. In diesem Falle wird speziell das sogenannte anisotrope Ätzen verwendet, bei dem die Ätzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Kristallrichtung unterschiedlich ist. The SOS substrate, which in the first preferred embodiment is used is a sapphire single crystal wafer 36 approximately 400 Hm thick and has a 1102 plane on which silicon single crystal of 0.6 µm thick is grown with a tiOOj plane as the main surface, which is n-type and has a specific resistance of 100dz / cm or greater. The silicon single crystal is selectively etched to remain in the shape of an island 30 by the conventional process. Subsequent to this is a suitable mer impurity, in the illustrated embodiment Boron, introduced into the island-shaped silicon layer 30, so that the average The impurity concentration is approximately 3 x 1016 atoms / cm3, and there is also a silicon oxide layer 32 for use as a gate insulating film on the silicon layer 30 by thermal Oxidation produced with a thickness of 500 2. Then there is polycrystalline silicon over the entire surface of the plate in a thickness of about 4000 2 in one CVD process (chemical vapor deposition) deposited on a polycrystalline silicon layer 31, which is used as a gate electrode, the top of which area part is oxidized to a depth of about 100 i to form a silicon oxide layer to form (shown in Fig. 4 as the lower part of the undifferentiated view 44), a silicon nitride layer (in Fig. 4 as the middle part of the layer 44) is on the silicon oxide layer with a CVD process to a thickness of approximately 2000 i grown and further this silicon nitride layer is thermally oxidized to a Silicon oxide layer (in Fig. 4 the upper part of layer 44) of about 300 # Thickness on the surface of the layer 44 to form. This composite layer 44 serves as an etching mask. A schematic cross-section through that made in this way Semiconductor die is shown in FIG. Next is some structuring the polycrystalline silicon layer 31 by using the photo-etching base 45 as a mask according to the conventional lithography technique made, i.e. the layer 44 and the polycrystalline silicon layer 31 are etched away one after the other. here must be noted that one of the characteristics of the manufacturing process for IG FETs according to the invention is the structure of polycrystalline silicon so that they are parallel to the (110> direction of the single crystal silicon layer 30 lies. In the illustrated embodiment, the structure was within +10 with respect to aligned with the <110> direction. After this process, the next step will be taken bare silicon oxide layer 32 for use as a gate insulating layer Etching removed. The state of the tile at this time Point is shown in FIG. In the following, for the sample in the state of FIG causes the silicon to be etched. In this case, the so-called anisotropic etching is used, in which the etching speed depends on the Crystal direction is different.
In der dargestellten Ausführungsform wurde auf 600 C + 20 C erwärmtes Hydrazinhydrat verwendet. Bei diesem Ätzmittel ist die Ätzgeschwindigkeit für eine t100} - Ebene von Silizium ungefähr hundertmal so groß als für eine Ebene und beträgt etwa 1 Hm/Min. Wenn Silizium ungefähr 20 Sekunden mit diesem Ätzmittel geätzt wird, wird die ausgesetzte Siliziumschicht ungefähr 3000 a dick und die untere Oberfläche in der t1009 - Ebene wird parallel zur Oberfläche des Saphirsubstrats. Zwischen dieser unteren Oberfläche und dem Teil, der durch die Gate-Isolierschicht 32 abgedeckt ist, tritt als Ergebnis des Ätzens eine Seitenoberfläche in der t111} 5 - Ebene auf, die bezüglich der #00# - Ebene um 540 44 Sek. geneigt ist, und so wird die Siliziumschicht zum Mesatyp. Während dieses Zeitraumes auch ist die#polykristalline Siliziumschicht 31 dem Ätzmittel in ausgesetzt, aber'diesem Ätzprozeß zeigt sich keine Abhängigkeit von Kristalfächen und folglich wird die polykristalline Siliziumschicht 31 um etwa 3000 a von jeder Seite weggeätzt. Dieser Zustand des Plättchens ist in Fig. 6 dargestellt. In the embodiment shown, it was heated to 600 ° C + 20 ° C Hydrazine hydrate used. With this etchant, the etching speed is for one t100} - level of silicon about a hundred times larger than for a level and is about 1 Hm / min. If silicon is etched with this etchant for about 20 seconds, the exposed silicon layer becomes about 3000 a thick and the lower surface in the t1009 plane will be parallel to the surface of the sapphire substrate. Between this lower surface and the part covered by the gate insulating layer 32 is, a side surface occurs in the t111} 5 plane as a result of the etching which is inclined 540 44 sec. with respect to the # 00 # plane, and so the Mesa-type silicon layer. During this period also the # is polycrystalline Silicon layer 31 exposed to the etchant, but this etching process shows up no dependence on crystal faces and consequently the polycrystalline silicon layer 31 etched away by about 3000 a from each side. This state of the plate is in Fig. 6 shown.
Als nächstes wird die zusammengesetzte Schicht 44 auf der polykristallinen Siliziumschicht 31 durch Ätzen entfernt und dann wird als Verunreinigung zum Ausbilden von Source- und Drain-Zonen Phosphor in die Siliziumschicht 30 eingebracht mit Hilfe von Ionenimplantation bei niedriger Energie von etwa 20 KeV und einer Ionendichte von ungefähr 1 x i015 Atome/cm2. Während dieses Prozesses ist die Beschleunigungsspannung so gewählt, daß kein Phosphor in die Siliziumschicht 30, die durch die Gate-Isolierschicht 32 abgedeckt ist, eindringen kann, obwohl die Störstellen auch in die polykristalline Siliziumschicht 31 eingebracht werden. Im folgenden wird die Probe einer Hitzebehandlung ausgesetzt, um eine Tiefendiffusion des Phosphors zu erreichen, so daß die durchdiffundierte Zonen Boden am Substrat unter der unteren Oberfläche in der 2003 - Ebene erreicht und von der Seitenoberfläche in der111 - - Ebene zu einem Teil unter der Kante der Gate-Elektrode 31 verläuft. Next, put the composite layer 44 on top of the polycrystalline Silicon layer 31 is removed by etching and then used as an impurity for formation from Source and drain regions phosphorus in the silicon layer 30 introduced with the help of ion implantation at a low energy of about 20 KeV and an ion density of approximately 1 x 1015 atoms / cm2. During this process the acceleration voltage is chosen so that no phosphorus enters the silicon layer 30, which is covered by the gate insulating layer 32, can penetrate, though the impurities are also introduced into the polycrystalline silicon layer 31. The sample is then subjected to a heat treatment in order to achieve deep diffusion to achieve the phosphorus, so that the diffused zones bottom on the substrate Reached below the bottom surface in the 2003 level and from the side surface in the 111- plane extends to a part below the edge of the gate electrode 31.
In der dargestellten Ausführungsform wird eine Tiefendiffusion von etwa 0,4 pm unter dem Einfluß einer Sauerstoffatmosphäre bei 10000 C für 30 Minuten erreicht. Als Ergebnis haben Source- und Drain-Zonen eine Störstellenkonzentration von 1 x 1019 Atome/cm3, die Gate-Zone hat eine ähnliche Störstellenkonzentration und die Überlappungslänge zwischen Gate-Elektrode und Source- bzw. Drain-Zone wird 0,1 Fm. Eine Querschnittsansicht der Probe zu diesem Zeitpunkt zeigt Fig. 7. Mit Hilfe der herkömmlichen Prozesse von Aufdampfen einer Siliziumoxidschicht 37 mit Hilfe von CVD, Ätzen von Kontaktlöchern, Aufdampfen einer leitenden Aluminiumschicht und Strukturierung werden eine Source erschicht drahtungs. , eineDrain-Verdrahtungsschicht 39 und eine Gate-Verdrahtungsschicht 40 mit Source-Zone 34, Drain-Zone 33 bzw. Gate-Elektrode 31 durch die Öffnungen 42, 43 bzw. 41 verbunden. Danach ist der IG FET, wie er in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, fertiggestellt.In the illustrated embodiment, a depth diffusion of about 0.4 pm under the influence of an oxygen atmosphere at 10,000 C for 30 minutes achieved. As a result, the source and drain regions have an impurity concentration of 1 x 1019 atoms / cm3, the gate zone has a similar concentration of impurities and the length of overlap between the gate electrode and the source or drain region becomes 0.1 Fm. A cross-sectional view of the sample at this point in time is shown in FIG. 7. With Using the conventional processes of vapor deposition of a silicon oxide layer 37 with With the help of CVD, etching of contact holes, vapor deposition of a conductive aluminum layer and patterning become a source layer wiring. , a drain wiring layer 39 and a gate wiring layer 40 with source zone 34, drain zone 33 and gate electrode 31 are connected through openings 42, 43 and 41, respectively. After that is the IG FET as shown in Figs. 3A and 3B is completed.
Auch wenn das Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen IG FET's nur in Verbindung mit einer typischen Ausführungsform beschrieben worden ist, können selbstverständlich verschiedene Änderungen und Modifikationen am oben beschriebenen Verfahren vorgenommen werden; so kann z.B. Even if the process for the production of IG FET's has only been described in connection with a typical embodiment, Of course, various changes and modifications to the above can be made Procedures are undertaken; so e.g.
das Ätzmittel vartiertwerden, beim Einbringen der Störstellen in Source- und Drain-Zone kann die zusammengesetzte Schicht 44 auf der polykristallinen Silizimmschicht 31 beibehalten werden, die Störstellen zum Bilden der Source- und Drain-Zonen könnten unter solchen Bedingungen eingebracht werden, daß die Störstellen durch den bloßliegenden Teil der Gate-Isolierschicht 32 gehen und ferner können die Störstellen eingebracht werden, nachdem der überstehende Teil der Gate-Isolierschicht 32 entfernt ist. Zusätzlich ist, was das selektive Ätzmittel angeht, das für die Durchführung der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, dessen Ätzgeschwindigkeit für eine t100 off -Ebene von Silizium in ausreichendem Maße schneller ist als für eine cm113 - Oberfläche, und für das Siliziumnitrit oder Siliziumoxid als Ätzmaske verfügbar ist, auch wenn ein Beispiel, daß Hydrozinhydrat verwendet, oben beschrieben wurde, die Erfindung nicht nur auf dieses Ätzmittel beschränkt. Eine Mischung aus Äthylendiamin, Pyrokatechin und Wasser im Verhältnis von 17 ml : 3 g : 8 ml ist ebenso ein vorzügliches Ätzmittel. Ebenso könnten eine 20 bis 30 %-ige Lösung von Kaliumhydroxid und eine 20 bis 30 %-ige Ätznatronlauge als vorzügliche Ätzmittel bezeichnet werden, auch wenn ihre ÄtzgeschwindigkeitnfUr SiliSiliziumoxid ziemlich groß sind.the etchant can be delayed when introducing the impurities in the source and drain can be the composite layer 44 on the polycrystalline silicon layer 31, the impurities for forming the source and drain regions could be retained be introduced under such conditions that the imperfections through the exposed Part of the gate insulating layer 32 and also the impurities can be introduced after the protruding part of the gate insulating layer 32 is removed. Additionally is, as far as the selective etchant is concerned, that is necessary to carry out the present Invention is preferred whose etching speed for a t100 off level of Silicon is sufficiently faster than for a cm113 surface, and for the silicon nitride or silicon oxide as an etching mask is available, even if a Example that used hydrocine hydrate, described above, the invention not limited to this etchant only. A mixture of ethylene diamine and pyrocatechol and water in the ratio of 17 ml: 3 g: 8 ml is also an excellent caustic agent. Likewise, a 20 to 30% solution of potassium hydroxide and a 20 to 30% solution % caustic soda are described as excellent caustic agents, even if their Etching rates for silicon oxide are quite high.
Bezüglich der Ätzmaske kann, auch wenn im Beispiel oben die zusammengesetzte Schicht aus Siliziumnitrit von ungefähr 2000 R Dicke und Siliziumoxid von etwa 200 bis 300 ß Dicke bestand, diese Dicke der Ätzmaske im weiten Bereich variiert werden und es kann sogar eine Siliziumnitritschicht von ungefähr 200 R Dicke gut als Ätzmaske dienen. Wenn es gewünscht ist, die Herstellung der Ätzmaske weiter zu vercPLnfachen, ist sogar gegen eine infache Schicht von Siliziumoxid nichts einzuwenden, auch wenn ihre Maskierungsfähigkeit geringer ist als die von Siliziumnitrit. In diesem Falle muß aber, da es nötig ist, daß die Ätzmaske selber mindestens über einen Zeitraum existiert, der ausreicht zum Strukturieren der Gate-Isolierschicht, eine Ätzmaske verwendet werden, die mindestens dicker als die Gate-Isolierschicht ist, wenn die Gate-Isolierschicht aus dem gleichen Material besteht. Außerdem sind nicht nur Siliziumnitrit oder Siliziumoxid als Ätzmaske brauchbar, sondern ebenso z.B. korrosionsfestes Metall. Wenn für die Ätzmaske ein Material verwendet wird, das eine ausreichende Leitfähigkeit gewährleistet, muß es im in Fig. 7 gezeigten Schritt nicht entfernt werden, sondern es ist möglich, die Ätzmaske im Endprodukt zu belassen. In diesem Falle würde die Uberlappung zwischen Source- und Drain-Zone und Gate-Elektrode durch die Tiefendiffusion der Störstellen gesteuert. Regarding the etching mask, even if in the example above the composite Layer of silicon nitride of about 2000 R thickness and silicon oxide of about 200 up to 300 ß thickness existed, this thickness of the etching mask can be varied in a wide range and even a silicon nitride layer approximately 200R thick can work well as an etching mask to serve. If it is desired to further simplify the manufacture of the etching mask, there is nothing wrong with even a simple layer of silicon oxide, even if their masking ability is lower than that of silicon nitride. In this case but must, since it is necessary that the etching mask itself at least over a period of time exists, which is sufficient for structuring the gate insulating layer, an etching mask that is at least thicker than the gate insulating layer, if the Gate insulating layer is made of the same material. Also, they're not just silicon nitrite or silicon oxide can be used as an etching mask, but also e.g. corrosion-resistant metal. If for the etch mask a material is used that has a sufficient Ensuring conductivity, it does not have to be removed in the step shown in FIG but it is possible to leave the etching mask in the end product. In this The case would result in the overlap between the source and drain zone and the gate electrode the depth diffusion of the impurities is controlled.
Zweite bevorzugte Ausführungsform In der zweiten bevorzugten Ausführungsbrm in Fig. 8 ist auf einem isolierenden oder halbisolierenden GaAs-Substrat mit eingeschlossenem Eisen von 150 Wm Dicke mit einem spezifischen Widerstand von 1 x 104 cm oderföher eine n-leitende GaAs-Schicht 85 ausgebildet mit Tellur als Dotierung und einer Störstellenkonzentration von 3 x 1015 Atome/cm3 und einer Dicke von 1 Hm, eine Galliumoxidschicht, hergestellt durch anodische Oxidation, wird als Gate-Isolierschicht 82 benutit, und ein Metall wie Molybden, Platin usw.Second Preferred Embodiment In the second preferred embodiment in Figure 8 is encased on an insulating or semi-insulating GaAs substrate Iron 150 Wm thick with a resistivity of 1 x 104 cm or higher an n-type GaAs layer 85 formed with tellurium as doping and an impurity concentration of 3 x 1015 atoms / cm3 and a thickness of 1 Hm, a gallium oxide layer is produced by anodic oxidation, is used as the gate insulating layer 82, and a metal like molybdenum, platinum, etc.
wird wegen seines geringen spezifischen Widerstandes als Gate-Elektrode 81 benutzt. Wie aus Fig. 8 zu sehen ist, liegt die Höhe der Hauptoberflächen der Teileder Source-Zone 84 und Drain-Zone 83, die die Verbindung zur Verdrahtungsschicht schaffen, tiefer als die Höhe der Halbleiterschicht, auf der di e die Gate-Isolationsschicht ausgebildet ist und folglich können die Ubergangskapazitäten reduziert werden.is used as a gate electrode because of its low specific resistance 81 used. As can be seen from Fig. 8, the height of the major surfaces is the Parts of the source region 84 and drain region 83 that connect to the wiring layer create, deeper than the height of the semiconductor layer on which the gate insulation layer is formed and consequently the transition capacities can be reduced.
Außerdem können, trotz der Tatsache, daß Source- und Drain- Zone 84 und 83 bis zur Oberfläche des isolierenden Substrats 86 reichen, die Überlappungen zwischen den Zonen 83 und 84 und den Gate 81 verringert werden und folglich ist eine Verringerung sowohl der Übergangskapazität von Source und Drain als auch der elektrischen Kapazität durch Überlappung zwischen Gate und Source bzw. Gate und Drain erreicht, was in herkömmlicher Weise schwer zu erreichen war. Außerdem ragen in dieser bevorzugten Ausführungsform die Gate-Isolierschicht 82 und die Gate-Elektrode 81 über die Teile von Source- und Drain-Zone, die an der Kanal-In zone liegen, hinaus. dieserbevorzugten Ausführungsformß wird zum Ätzen der Halbleiterschicht ein isotropes Ätzen verwendet und bei der Dotierung der Source- und Drain-Zone thermische Diffusion.In addition, despite the fact that source and drain Zone 84 and 83 extend to the surface of the insulating substrate 86, the overlaps between the regions 83 and 84 and the gate 81 can be reduced and consequently is a reduction in both the source and drain junction capacitance and the electrical capacitance due to the overlap between gate and source or gate and Drain achieved what was difficult to achieve conventionally. Also protrude in this preferred embodiment the gate insulating layer 82 and the gate electrode 81 beyond the parts of the source and drain zones that lie on the channel-in zone. In this preferred embodiment, etching of the semiconductor layer becomes isotropic Etching is used and when doping the source and drain zone, thermal diffusion is used.
Dritte bevorzugte Ausführungsform Eine dritte bevorzugte Ausführungsform nach Fig. 9 benutzt die gleichen Materialien wie die zweite bevorzugte Ausführungsform, abgesehen davon, daß die Gate-Elektrode 91 aus polykritallinem Galliumarsenid gebildet ist. Wie aus Fig. 9 zu sehen ist, löst diese bevorzugte Ausführungsform die Schwierigkeiten des Standes der Technik in ähnlicher Weise wie die oben beschriebene erste und zweite AusfUhrungsform. Es soll bemerkt werden, daß in dieser b~-vorzugten Ausführungsforn der Überstand des Gate-Teiln, wie er in der zweiten bevorzugten Ausfuhrungsforn zu sehen war, nicht vorhanden ist und folglich eine weitere Reduktion der Koppelkapazität zwischen Gate und Source und zwi- schen Gate und Drain erreicht werden kann.Third Preferred Embodiment A third preferred embodiment according to Fig. 9 uses the same materials as the second preferred embodiment, except that the gate electrode 91 is formed from polycrystalline gallium arsenide is. As can be seen from Figure 9, this preferred embodiment solves the problem of the prior art in a manner similar to the first and second described above Embodiment. It should be noted that in this b ~ preferred embodiment the overhang of the gate part, as it is in the second preferred embodiment was seen, is not available and consequently a further reduction in the coupling capacity between gate and source and between between gate and drain reached can be.
Vierte bevorzugte Ausführungsform In der vierten bevorzugten Ausführungsform von Fig. 10 ist die Gate-Elektrode 71 aus Wolfram und die Gate-Isolierschicht 72 aus Siliziumdioxid gebildet. Die Siliziumeinkristallschicht 75, in der Source- und Drain-Zonen 74 und 73 auf einem Saphireinkristallsubstrat mit einer {1T02}-Oberfläche ausgebildet sind, hat eine +100g - Ebene als Hauptoberfläche. Die geneigten Oberflächen der Zonen 73 sich und 74, dielzum Ende der Gate-Isolierschicht erstrecken, sind 1113-Flächen und das Gate 71 ist so angeordnet, daß seine Kanten parallel zur t110} - Richtung der Silizium-Schicht gerichtet sein können. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Ätzen der Halbleiterschicht mit Hilfe eines anisotropen Ätzprozesses bewirkt. Wie aus Fig. 10 zu sehen ist, können auch in dieser bevorzugten Ausführungsform die Schwierigkeiten des Standes der Technik in ähnlicher Weise wie in den vorangegangenen Ausführungsformen gelöst werden. Zusätzlich hat diese bevorzugte Aus#hrungsform im Vergleich zur oben beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsform den Vorteil, daß die Schwankungen in der Struktur klein sind, da die geneigten Seitenflächen der Zonen 73 und 74 durch die Kristallstruktur bestimmt sind.Fourth Preferred Embodiment In the fourth preferred embodiment 10, the gate electrode 71 is made of tungsten and the gate insulating layer 72 is made formed from silicon dioxide. The silicon single crystal layer 75, in the source and Drain regions 74 and 73 on a sapphire single crystal substrate with a {1T02} surface has a + 100g - plane as the main surface. The inclined surfaces of regions 73 and 74 extending to the end of the gate insulating layer 1113 faces and the gate 71 is arranged so that its edges are parallel to t110} - Can be directed towards the silicon layer. In this preferred embodiment the etching of the semiconductor layer is effected with the aid of an anisotropic etching process. As can be seen from FIG. 10, in this preferred embodiment the difficulties of the prior art in a manner similar to the previous ones Embodiments are solved. In addition, this preferred embodiment has compared to the second and third embodiment described above, the advantage that the fluctuations in the structure are small because of the inclined side surfaces of zones 73 and 74 are determined by the crystal structure.
Fünfte bevorzugte Ausführungsform In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Gestaltung der Source- bzw. Drain-Zone 64, die in einer Halbleiterschicht 65 auf einem isolierenden Substrat 66 ausgebildet sind, in der sogenannten Nischenform (recessed shape) gemacht durch fallendes Absenken seiner Oberfläche von der zur Gate-Elektrode 61 und Gate-Isolierschicht 62 benachbarten Stelle und wieder ansteigender Oberfläche an einem Endteil zur gleichen Höhe wie die Kanalzone. Sogar mit solch einer Anordnung der Source- und Drain-Zone können die gleichen Effekte und Vorteile wie in den vorhergehenden bevorzügten Ausführnngsformen erreicht werden und die Struktur der vorangegangenen Äus#hrrngsformen könnte in solch einen Auf##u ~geändert werden.Fifth Preferred Embodiment In this preferred embodiment is the design of the source or drain zone 64, which is in a semiconductor layer 65 are formed on an insulating substrate 66 in the so-called niche shape (recessed shape) made by decreasing its surface from the to the Gate electrode 61 and gate insulating layer 62 adjacent point and again rising Surface at one end part at the same level as the channel zone. Even with such an arrangement of the source and drain regions can have the same effects and advantages as in the previous preferred embodiments are achieved and the The structure of the preceding forms of expression could be changed to such an Auf ## u ~ will.
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