DE10131276B4 - Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
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Abstract
Feldeffekttransistor
mit isoliertem Gate mit:
a) zumindest einer auf einem Halbleitersubstrat (1) angeordneten stegförmigen Erhebung (2), die eine obere Oberfläche (2a) und seitliche Oberflächen (2b) aufweist,
b) einer ersten Gateoxidschicht (4), die auf der oberen Oberfläche (2a) der stegförmigen Erhebung (2) angeordnet ist,
c) einer ersten Gateelektrode (5), die auf der ersten Gateoxidschicht (4) angeordnet ist, wobei die erste Gateelektrode eine obere Oberfläche und seitliche Oberflächen aufweist,
d) einer zweiten Gateoxidschicht (6), die zumindest auf einem Teil der seitlichen Oberflächen (2b) der stegförmigen Erhebung (2) und der ersten Gateelektrode (4) angeordnet ist,
e) einer zweiten Gateelektrode (7), die auf der zweiten Gateoxidschicht (6) und der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrode (5) angeordnet ist, und
f) Source- und Draingebiete, die auf der stegförmigen Erhebung (2) angeordnet sind.
a) zumindest einer auf einem Halbleitersubstrat (1) angeordneten stegförmigen Erhebung (2), die eine obere Oberfläche (2a) und seitliche Oberflächen (2b) aufweist,
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f) Source- und Draingebiete, die auf der stegförmigen Erhebung (2) angeordnet sind.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
- Die charakteristischen Parameter von herkömmlichen Feldeffekttransistoren, insbesondere von planaren MIS-Feldeffekttransistoren (MISFET), verschlechtern sich zunehmend mit fortgesetzter Strukturverkleinerung (Skalierung) und Erhöhung der Packungsdichte von integrierten Schaltungen. So sinkt beispielsweise mit verkürzter Kanallänge des Transistors die Einsatzspannung VT des Transistors. Gleichzeitig erhöhen sich mit verkürzter Kanallänge die Feldstärke im Kanalgebiet und der Sperrstrom IOFF (SCE: short channel effect; roll-off). Weiterhin verändert sich mit verminderter Kanalweite der Flußstrom ION in nichtlinearer Weise. Zusätzlich werden am Übergang des Kanals zur Isolation die Geometrie und Dotierung des Feldeffekttransistors modifiziert. Allgemein gewinnen die Kanalgrenzen bei Skalierung gegenüber dem zentralen Kanalbereich an relativer Bedeutung (NCE: narrow channel effect, INCE: inverse narrow channel effect).
- Um trotz der genannten Schwierigkeiten eine Verbesserung/Aufrechterhaltung der Performance von Feldeffekttransistoren bei fortschreitender Strukturverkleinerung (Skalierung) gewährleisten zu können, werden eine Reihe von Maßnahmen vorgeschlagen bzw. durchgeführt. So erfolgt beispielsweise mit der MISFET-Skalierung zugleich eine angepaßte Skalierung der internen Betriebsspannungspegel. Weiterhin erfolgt in der Regel eine Optimierung der Dotierungsprofile der Wannen- und Kanalgebiete sowie der Source- und Draingebiete. Gleichzeitig wird üblicherweise eine Skalierung des Gateisolators bezüglich Dicke und Material durchgeführt.
- Weitere Verbesserungen ergeben sich durch die Verwendung von salicierten Source- und Drain-Gebieten (S/D) sowie salicierten Gate-Elektroden. Durch eine Minimierung der parasitären Widerstände bzw. Kapazitäten der Anschlußmetallisierung, beispielsweise durch die Verwendung einer Kupferverdrahtung, und der Zwischenisolatoren, beispielsweise durch die Verwendung von sogenannten „low-k" Materialien, kann eine weitere Verbesserung erzielt werden. Im Fall von DRAM-Speicherzellen kann auch eine Anpassung der Ausleselogik an die sich mit jedem „Shrink" verkleinernden "ON"-Ströme der jeweiligen Arraytransistoren (z.B. Reduktion der Widerstände der Gatebahnen) vorgenommen werden.
- Eine weitere Möglichkeit, die Performance von Feldeffekttransistoren aufrechtzuerhalten bzw. zu verbessern, besteht in der Verwendung modifizierte Transistoranordnungen, die beispielsweise erhöhte Source/Drainbereiche („elevated S/D") aufweisen oder die auf einer sogenannten „silicon on insulator" Technologie (SOI) basieren oder die im Kanalgebiet ein Material mit einer höheren Trägerbeweglichkeit, z.B. SiGe, aufweisen. Zusätzliche Möglichkeiten, die sich bei Senkung der Betriebstemperatur ergeben, sind hier nicht dargestellt.
- Die Einführung der Trench-Feldisolation (STI: shallow trench isolation) anstelle konventioneller LOCOS-Feldisolation trägt ebenfalls zur Verbesserung der Situation bei. Wird eine Trench-Feldisolation (STI: shallow trench isolation) anstelle einer konventionellen LOCOS-Feldisolation eingesetzt, so müssen in der Regel zusätzliche Maßnahmen zur Minimierung des sogenannten „inverse narrow channel effect" (INCE) ergriffen werden. So wird beispielsweise eine positiven Stufenhöhe der STI-Oberkante über der Halbleiteroberfläche eingestellt, um ein sogenanntes „wrap- around Gate" zu vermeiden. Weiterhin kann eine lokale Aufdotierung des Transistorkanals am Übergang zur Feldisolation, der sogenannten „corner region, zusätzlich zur normalen Kanaldotierung vorgesehen sein.
- Durch eine Oxidation der STI-Flanken während der STI-Prozessierung kann eine sogenannte „birdsbeak Geometrie" und Kantenverrundung der aktiven Gebiete am Übergang zur Trenchisolation erzeugt werden. Im Prozeßablauf spricht man dabei von „corner rounding", „mini LOCOS" bzw. „post CMP oxidation". Auch diese Maßnahmen dienen dazu, dem „inverse narrow channel effect" (INCE) entgegenzuwirken. Eine Verstärkung dieser Wirkung kann dabei durch ein vorheriges laterales Rückätzen des Padoxids erreicht werden. Eine Kantenverrundung der aktiven Gebiete kann auch mittels thermischer Oberflächentransformation erzeugt werden. Weiterhin kann ein Nitrid-Spacer Schutzring („guardring") vorgesehen sein. Zur Vermeidung einer Gateüberlappung über die corner-Region kann ein selbstjustierter Abschluß der Gatekante vor der Feldisolationsgrenze vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise durch eine gemeinsame Strukturierung von Poly-Gate und aktivem Gebiet bei der STI-Strukturierung erfolgen.
- Trotz all dieser Maßnahmen wird es jedoch immer schwieriger, ab etwa 100nm Strukturgröße eine ausreichenden Flußströme ION zu gewährleisten, ohne daß die Gefahr des Tunnelns oder der Degradation der Gateoxid-Stabilität des MISFET besteht. Daher wurden eine Reihe von alternativen Transistoranordnungen vorgeschlagen.
- Das Dokument
US 4,979,014 offenbart eine MOS-Transistor, der eine stegförmige Erhöhung auf einem Halbleitersubstrat aufweist. Der Kanal dieses Transistors ist entlang der stegförmigen Erhöhung angeordnet und weist neben dem Kanalbereich an der Oberseite der stegförmigen Erhöhung noch zwei weitere Kanalbereiche an den Seitenwänden der stegförmigen Erhöhung auf. Der transistor gemäß DokumentUS 4,979,014 zeigt einen ausgeprägten "Ecken-Effekt" ("corner effect"), der dazu verwendet wird, eine große Verarmungszone zu erzeugen. - Das Dokument Huang et al. „Sub 50-nm FinFET: PMOS" IEDM 1999 offenbart einen „FinFET" genannten Transistor, der eine Doppel-Gate Struktur an den Seitenwänden der stegförmigen Erhöhung („Fin") aufweist. Der FinFET vermeidet den INCE mittels einer dickeren Isolatorschicht auf der schmalen Fin-Deckfläche.
- Leider besitzen all die genannten Maßnahme entweder nur eingeschränkte Wirksamkeit oder sie erfordern einen großen prozeßtechnischen Aufwand. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Feldeffekttransistor bereitzustellen, der einen ausreichenden Flußstrom ION zur Verfügung stellt und der mit einem geringem Aufwand, kompatibel zum bisherigen, konventionellen Integrationsprozeß für planare MOSFETs hergestellt werden kann.
- Diese Aufgabe wird von dem Feldeffekttransistor gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 bzw. von dem Feldeffekttransistor gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 4 sowie von dem Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
- Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Feldeffekttransistor bereitgestellt, der die folgenden Merkmale umfaßt:
- a) zumindest eine auf einem Halbleitersubstrat angeordnete stegförmige Erhebung, die eine obere Oberfläche und seitliche Oberflächen aufweist,
- b) eine erste Gateoxidschicht, die auf der oberen Oberfläche der stegförmigen Erhebung angeordnet ist, c) eine erste Gateelektrode, die auf der ersten Gateoxidschicht angeordnet ist, wobei die erste Gateelektrode eine obere Oberfläche und seitliche Oberflächen aufweist,
- d) eine zweite Gateoxidschicht, die zumindest auf einem Teil der seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung und der ersten Gateelektrode angeordnet ist,
- e) eine zweite Gateelektrode, die auf der zweiten Gateoxidschicht und der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrode angeordnet ist, und
- f) Source- und Draingebiete, die auf der Erhebung angeordnet sind.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Feldeffekttransistor bereitgestellt, der die folgenden Merkmale umfaßt:
- a) zumindest eine auf einem Halbleitersubstrat angeordnete stegförmige Erhebung, die eine obere Oberfläche und seitliche Oberflächen aufweist,
- b) eine erste Gateoxidschicht, die zumindest auf einem Teil der seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung angeordnet ist,
- c) eine erste Gateelektrode, die auf der ersten Gateoxidschicht angeordnet ist, wobei die erste Gateelektrodenschicht eine obere Oberfläche und seitliche Oberflächen aufweist,
- d) eine zweite Gateoxidschicht, die auf der oberen Oberfläche der stegförmigen Erhebung und der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrode angeordnet ist, e) eine zweite Gateelektrode, die auf der zweiten Gateoxidschicht und den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode angeordnet ist, und
- f) Source- und Draingebiete, die auf der Erhebung angeordnet sind.
- Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt:
- a) ein Halbleitersubstrat mit einer darauf aufgebrachten ersten Gateoxidschicht und einer auf die Gateoxidschicht aufgebrachten ersten Gateelektrodenschicht wird bereitgestellt,
- b) zumindest eine stegförmige Erhebung mit einer oberen Oberfläche und seitlichen Oberflächen wird erzeugt, wobei die erste Gateoxidschicht und die erste Gateelektrodenschicht auf der oberen Oberfläche angeordnet sind,
- c) zumindest auf einem Teil der seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung und der ersten Gateelektrodenschicht wird eine zweite Gateoxidschicht erzeugt,
- d) eine zweite Gatelektrodenschicht wird aufgebracht, so daß die zweite Gatelektrodenschicht auf der zweiten Gateoxidschicht und der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrodenschicht angeordnet ist, und
- e) die erste und die zweite Gatelektrodenschicht werden zu ersten und zweiten Gatelektroden strukturiert und Source- und Draingebiete werden erzeugt.
- Der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor besitzt den Vorteil, daß eine deutliche Erhöhung der für den Flußstrom ION wirksamen Kanalweite gegenüber bisher verwendeten, konventionellen Transistorstrukturen gewährleistest werden kann, ohne daß eine Verringerung der erzielbaren Integrationsdichte hingenommen werden muß. Bei dem erfindungsgemäßen Feldeffekttransistor wird das planare Kanalgebiet an der oberen Oberfläche der Erhebung durch zusätzliche vertikale Kanalgebiete an den Seitenflächen der Erhebung in der Weite ausgedehnt. Diese zusätzlichen vertikalen Kanalgebiete schließen sich unmittelbar an das planare Kanalgebiet an (vertical extended channel regions). Weiterhin besitzt der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor einen geringen Sperrstrom IOFF. Diese Vorteile werden erzielt, ohne daß Dicke des Gate-Isolators bis in den Bereich des Tunnels von Ladungsträgern oder einer verminderten Stabilität verringert werden muß.
- Die zusätzlichen vertikalen Kanalgebiete werden dabei erfindungsgemäß durch Nutzung der vertikalen Halbleiteroberflächen gewonnen, die bevorzugt analog zur konventionellen planaren Transistoranordnung bei der STI-Strukturierung („shallow trench isolation") erzeugt werden können und die vertikalen STI Flanken bilden. Der Herstellungsprozeß des erfindungsgemäßen Transistors ist somit dem Prozeßablauf des konventionellen STI-isolierten, planaren Transistors so eng verwandt, daß herkömmliche, planare Transistoren sehr einfach auf demselben Chip mit erfindungsgemäßen Transistoren integriert und kombiniert werden können.
- Zwischen dem planaren Kanalgebiet und den vertikalen Kanalgebieten existiert ein Übergangsgebiet in Form einer konvex gekrümmten, in Source/Drain-Richtung angeordnete Kante auf der stegförmigen Erhebung als Bestandteil des aktiven Kanals. Diese Kante führte bei bisher vorgeschlagenen Transistoranordnung immer zu einem ausgeprägten „Ecken-Effekt" („corner effect"), der die Einsatzspannung des Transistors negativ beeinflußte. Bei dem erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors wird dieses Problem durch die spezielle Umschließungsanordnung, welche die erste und zweite Gateoxidschicht sowie die erste und zweite Gateelektrode aufweist, weitgehend vermieden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors ist die zweite Gateoxidschicht auf den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode dicker ausgebildet als auf den seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn an der zweiten Gateoxidschicht auf der Höhe der ersten Gatelektrode ein isolierender Spacer angeordnet ist. Dadurch läßt sich die elektrische Feldstärke an den Kanten weiter verringern.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors sind die Kanten der stegförmigen Erhebung zwischen der oberen Oberfläche und den seitlichen Oberflächen verrundet. Diese Verrundung kann bevorzugt mit Hilfe eines kurzen Hochtemperaturprozesses erzeugt werden. Dementsprechend kann der erfindungsgemäße Transistor mit einem deutlich reduziertem Temperaturbudget prozessiert werden. Dadurch ergeben sich Vorteile u.a. hinsichtlich Dotierprofile und Performance. Auch wird dadurch der Übergangsbereich zwischen dem planaren und vertikalen Kanalgebiet gering gehalten, und nahezu die gesamte Breite und Tiefe der geometrischen Kanalfläche kann selbst bei sehr stark skalierter Transistorgeometrie als aktiver Kanal genutzt werden.
- Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn der Krümmungsradius der Kanten in der Größenordnung der Schichtdicke der ersten oder zweiten Gateoxidschicht liegt.
- Dementsprechend kann die Einsatzspannung des sogenannten "parasitic corner device" auf einen Wert gebracht werden, der größer als der Wert der Einsatzspannung des planaren Kanalbereichs ist. Die resultierende elektrische Feldstärke entlang der Oberfläche der Kantenkrümmung übersteigt somit nicht die im ebenen Teil des Kanals herrschenden elektrische Feldstärke.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors sind zwischen dem Sourcegebiet und den Gateelektroden sowie zwischen dem Draingebiet und den Gateelektroden Spacer angeordnet. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die erste Gateelektrode eine Polysiliziumschicht aufweist. Darüber hinaus ist es insbesondere bevorzugt, wenn die zweite Gateelektrode eine Polysilizium-Metall-Doppelschicht oder eine Polyzidschicht aufweist.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors ist der Teil der seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung, der von einer Gateoxidschicht bedeckt ist, von einer Grabenisolation begrenzt. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Dotierungsprofiltiefe der Source- und Draingebiete größer als die Ausdehnung des Teils der seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung ist, der von einer Gateoxidschicht bedeckt ist.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erfolgt die Erzeugung der stegförmige Erhebung mit der Strukturierung der Gräben für eine Grabenisolation. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Gräben für die Grabenisolation mit Oxid gefüllt werden und eine Rückätzung, bevorzugt nach einem CMP-Schritt, durchgeführt wird, so daß ein Teil der seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung freigelegt wird.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird zumindest ein thermischer Prozeß zur Verrundung der Kanten der stegförmigen Erhebung zwischen der oberen Oberfläche und den seitlichen Oberflächen durchgeführt. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Gateoxidschichten jeweils durch thermische Oxidation erzeugt werden.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird die zweite Gateoxidschicht mit selektiver Oxidation erzeugt, so daß die zweite Gateoxidschicht auf den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode dicker ausgebildet ist als auf den seitlichen Oberflächen der stegförmigen Erhebung. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn nach der Erzeugung der ersten Gateelektrodenschicht ein isolierender Spacer erzeugt wird, so daß an der zweiten Gateoxidschicht auf der Höhe der ersten Gatelektrode ein isolierender Spacer angeordnet ist.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren der Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigen:
-
1 und2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors, -
3a –3h eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Feldeffekttransistors, -
4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors, -
5 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors, und -
6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors. - Die
1 und2 zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors. Dabei zeigt die1 die allgemeine Struktur dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors während2 die Details dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors in einem Querschnitt darstellt. Wie aus1 ersichtlich weist der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor eine auf einem Halbleitersubstrat1 angeordnete stegförmige Erhebung2 auf, die eine obere Oberfläche2a und zwei seitliche Oberflächen2b besitzt. Die stegförmige Erhebung2 stellt dabei das aktive Halbleitergebiet dar. - Das aktive Halbleitergebiet
2 mit vertikaler Verbindung zum Halbleitersubstrat1 ist von benachbarten aktiven Gebieten (nicht dargestellt) durch STI-Feldisolationsgebiete3 lateral isoliert. Die Oberfläche2a ,2b des aktiven Gebiets ist in Source- und Draingebiete sowie in ein planares Kanalgebiet strukturiert. Die stegförmige Erhebung2 überragt die STI-Oberfläche, wodurch die Seitenflächen2b des aktiven Gebiets teilweise nicht durch die Isolation3 bedeckt sind. Diese freiliegenden Seitenflächen sind, unmittelbar an die entsprechenden planaren Gebiete anschließend, gleichartig in Source-, Drain- und Kanalgebiete strukturiert. Der Höhenunterschied zwischen dem aktiven Halbleitergebiet und der STI-Oberfläche entspricht dabei der Weite der vertikalen Kanalgebiete. Die Dotierungsprofiltiefe der Source- und Draingebiete ist vorzugsweise größer als dieser Höhenunterschied. - Wie aus
2 ersichtlich weist der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor eine erste Gateoxidschicht4 auf, die auf der oberen Oberfläche2a der stegförmigen Erhebung2 angeordnet ist. Weiterhin ist eine erste Gateelektrode5 vorgesehen, die auf der ersten Gateoxidschicht4 angeordnet ist, wobei die erste Gateelektrode eine obere Oberfläche und zwei seitliche Oberflächen aufweist. Eine zweite Gateoxidschicht6 ist auf den seitlichen Oberflächen2b der stegförmigen Erhebung2 und der ersten Gateelektrode4 angeordnet. Auf dieser zweiten Gateoxidschicht6 und auf der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrode5 ist weiterhin eine zweite Gateelektrode7 angeordnet. - Die Reliefstruktur aus aktiver und abgesenkter STI-Oberfläche ist somit im Kanalbereich von einer doppelten Gateelektrode bedeckt. Dabei besteht die erste Gateelektrode
5 vorzugsweise aus hochdotiertem Polysilizium während die zweite Gateelektrode7 vorzugsweise einen Polysilizium-Metall-Schichtstapel aufweist. Die beiden Gateelektroden5 ,7 sind dabei so angeordnet, daß die erste Gateelektrode5 ausschließlich den planaren Teil des aktiven Gebiets bedeckt und etwa mit dessen Flanken abschließt, während die zweite Gateelektrode7 die Vertikalflanken des aktiven Gebiets bedeckt und die erste Gateelektrode5 umschließt. Dabei kontaktiert die zweite Gateelektrode7 die erste Gateelektrode7 auf deren planarer Oberfläche, während sie von deren seitlichen Flanken durch die zweite Gateoxidschicht6 isoliert ist. - Bei der vorliegenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors ist die Kante
8 des aktiven Gebiets verrundet. Der Krümmungsradius dieser Rundung liegt dabei in der Größenordnung der Gateoxiddicke. Weiterhin ist das Kanalgebiet source- und drainseitig von Spacern (nicht gezeigt) flankiert, welche die doppelte Gateelektrode5 ,7 lateral von den S/D-Kontaktflächen isolieren. - Die
3a –3h zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Feldeffekttransistors. Nach einigen vorbereitenden Herstellungsschritten wird auf einem Halbleitersubstrat1 , insbesondere einem Siliziumsubstrat, eine erste Gateoxidschicht4 sowie eine erste Gateelektrodenschicht5 und Padnitridschicht10 erzeugt. Dabei kann die Gateoxidation beispielsweise mit Hilfe einer thermischen Oxidation durchgeführt werden. Die Gateelektrodenschicht- und Padnitridabscheidung erfolgt beispielsweise mit Hilfe von CVD-Verfahren. Die sich daraus ergebende Situation ist in3a gezeigt. - Anschließend erfolgt mittels einer Lackmaske
11 die Strukturierung dieses Schichtstapels gemeinsam mit der STI-Strukturierung. Diese gemeinsame Strukturierung erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer chemisch-physikalischen Trockenätzung. Somit wird eine stegförmige Erhebung2 mit einer oberen Oberfläche2a und zwei seitlichen Oberflächen2b erzeugt, wobei die erste Gateoxidschicht4 und die erste Gateelektrodenschicht5 auf der oberen Oberfläche2a angeordnet sind. Die Kanten8 zwischen der oberen Oberfläche2a und den zwei seitlichen Oberflächen2b sind in diesem Bearbeitungsstadium scharf, nahezu mit 90°C geschnitten. Die sich daraus ergebende Situation ist in3b gezeigt. - Danach erfolgt die Entfernung der Lackmaske
11 sowie eine Reinigung und eine kurze thermische Oxidation zur Verbesserung der Qualität der senkrechten Seitenflächen, sowie Versiegelung der Flanken der ersten Gateelektrodenschicht5 . Dann wird das erzeugte Oberflächenrelief mit Oxid3 verfüllt (3c ), thermisch verdichtet und mittels eines CMP-Verfahrens (chemical mechanical polishing) bis auf eine Nitrid-Restdicke planarisiert (3d ). Durch die thermischen Prozesse dieses Bearbeitungsabschnitts erfolgt eine geringe Aufweitung des erste Gateoxidschicht4 an der Kante8 sowie eine Abrundung der Kanten8 zwischen der oberen Oberfläche2a und den zwei seitlichen Oberflächen2b der stegförmigen Erhebung2 . - Im Anschluß wird mittels anisotroper Ätzung über eine Blockmaske
12 , die alle Bereiche für Transistoren ohne beabsichtigte vertikale Kanalerweiterung abdeckt, das STI-Oxid3 bis in eine definierte Tiefe planar zurückgeätzt. Diese Ätzung hat eine gewisse Selektivität zu der Padnitridschicht10 , so daß die obere Oberflächen2a der stegförmigen Erhebungen2 noch sicher mit Siliziumnitrid10 bedeckt bleiben. Die verbleibende STI-Fülltiefe ist so dimensioniert, daß eine spätere sichere Feldisolation garantiert ist. Die sich daraus ergebende Situation ist in3e gezeigt. - Nach Entfernung der Blockmaske, Reinigung/Überätzung erfolgt die 2. Gateoxidation (
3f ). Auf den freiliegenden Flanken der stegförmigen Erhebung2 und auf den freiliegenden Flanken der ersten Gateelektrodenschicht5 wächst dabei die zweite Gateoxidschicht6 auf. Dieser Oxidationsschritt weitet die erste Gateoxidschicht4 an den Kanten8 zusätzlich auf und vermindert die Krümmung der Substrat- und Poly-Kanten weiter. Anschließend erfolgt die Entfernung der auf den Oberflächen der ersten Gateelektrodenschicht verbliebenen Padnitrid-Restschicht10 (3g ) und, nach einer weiteren Reinigung, die Abscheidung der zweiten Gateelektrodenschicht7 (3h ). - Danach wird über eine Maske (nicht gezeigt) die erste und die zweite Gateelektrodenschicht gemeinsam mit Hilfe einer Ätzung, bevorzugt Plasmaätzung, strukturiert, wobei die Ätzung in der ersten Gateoxidschicht stoppt. Im Anschluß daran erfolgt die weitere Prozessierung incl. Herstellung der Source/Drain-Gebiete bis zur kompletten Schaltung entsprechend dem konventionellen Prozeßablauf.
-
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors. Wie aus4 ersichtlich weist auch die weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors eine auf einem Halbleitersubstrat1 angeordneten stegförmigen Erhebung2 auf, die eine obere Oberfläche2a und zwei seitliche Oberflächen2b besitzt. Die stegförmige Erhebung2 stellt dabei das aktive Halbleitergebiet dar. - Das aktive Halbleitergebiet mit vertikaler Verbindung zum Halbleitersubstrat ist wiederum von benachbarten aktiven Gebieten durch STI-Feldisolationsgebiet
3 lateral isoliert. Die Oberfläche des aktiven Gebiets ist in Source- und Drain- und planares Kanalgebiet strukturiert. Sie überragt die STI-Oberfläche, wodurch die Seitenflanken des aktiven Gebiets teilweise freiliegen. Diese freiliegenden Seitenflanken sind, unmittelbar an die entsprechenden planaren Gebiete anschließend, gleichartig in Source-, Drain- und Kanalgebiete strukturiert. Der Höhenunterschied zwischen aktiver und STI-Oberfläche entspricht der Weite der vertikalen Kanalgebiete. Die Dotierungsprofiltiefe der Source- und Draingebiete ist vorzugsweise größer als dieser Höhenunterschied. - Die Reliefstruktur aus aktiver und abgesenkter STI-Oberfläche ist somit im Kanalbereich von einer doppelten Gateelektrode
5 ,7 bedeckt. Dabei besteht die erste Gateelektrode5 vorzugsweise aus hochdotiertem Polysilizium während die zweite Gateelektrode7 vorzugsweise einen Polysilizium-Metall-Schichtstapel aufweist. Die beiden Gateelektroden5 ,7 sind dabei so angeordnet, daß die erste Gateelektrode5 ausschließlich den vertikalen Teil2b des aktiven Gebiets2 bedeckt und etwa mit dessen oberen Oberflächen abschließt, während die zweite Gateelektrode7 die obere Oberfläche des aktiven Gebiets2 bedeckt und die erste Gateelektrode5 umschließt. Dabei kontaktiert die zweite Gateelektrode die erste Gateelektrode auf deren seitlichen Oberflächen, während sie von deren oberen Flanken durch die zweite Gateoxidschicht6 isoliert ist. Das Kanalgebiet ist auf seinem planaren Teil von der zweiten Gateoxidschicht6 und auf seinen Vertikalflächen von der ersten Gateoxidschicht4 bedeckt. -
5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors. Die in5 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors entspricht im wesentlichen der in2 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors mit der Ausnahme, daß die zweite Gateoxidschicht6 auf den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode5 dicker ausgebildet ist als auf den seitlichen Oberflächen2b der stegförmigen Erhebung2 . Die Verdickung der zweiten Gateoxidschicht6 auf den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode5 wird durch eine selektive Gateoxidation erzielt, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß bei geeignet gewählten Prozeßparametern an Polysilizium eine höhere Oxidationsrate erzielt wird als an monokristallinem Silizium. -
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors. Die in6 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors entspricht im wesentlichen der in2 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistors mit der Ausnahme, daß an der zweiten Gateoxidschicht6 auf der Höhe der ersten Gatelektrode5 ein Spacer14 , insbesondere ein Oxidspacer, angeordnet ist. Dabei kann die Ausbildung des Spacers14 an den Flanken der ersten Gateelektrodenschicht5 unmittelbar nach deren Strukturierung erfolgen, noch bevor die stegförmige Erhebung2 ausgebildet ist. Die Oxidation zur Erzeugung der zweiten Gateoxidschicht6 verstärkt dann diesen Spacer14 durch eine zusätzliche Oxidschicht unmittelbar an den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrodenschicht5 . - Der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor besitzt den Vorteil, daß eine deutliche Erhöhung der für den Flußstrom ION wirksamen Kanalweite gegenüber bisher verwendeten, konventionellen Transistorstrukturen gewährleistest werden kann, ohne daß eine Verringerung der erzielbaren Integrationsdichte hingenommen werden muß. Bei dem erfindungsgemäßen Feldeffekttransistor wird das planare Kanalgebiet an der oberen Oberfläche der Erhebung durch zusätzliche vertikale Kanalgebiete an den Seitenflächen der Erhebung in der Weite ausgedehnt. Diese zusätzlichen vertikalen Kanalgebiete schließen sich unmittelbar an das planare Kanalgebiet an (vertical extended channel regions). Weiterhin besitzt der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor einen geringen Sperrstrom IOFF. Diese Vorteile werden erzielt, ohne daß Dicke des Gate-Isolators bis in den Bereich des Tunnels von Ladungsträgern oder einer verminderten Stabilität verringert werden muß.
Claims (19)
- Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate mit: a) zumindest einer auf einem Halbleitersubstrat (
1 ) angeordneten stegförmigen Erhebung (2 ), die eine obere Oberfläche (2a ) und seitliche Oberflächen (2b ) aufweist, b) einer ersten Gateoxidschicht (4 ), die auf der oberen Oberfläche (2a ) der stegförmigen Erhebung (2 ) angeordnet ist, c) einer ersten Gateelektrode (5 ), die auf der ersten Gateoxidschicht (4 ) angeordnet ist, wobei die erste Gateelektrode eine obere Oberfläche und seitliche Oberflächen aufweist, d) einer zweiten Gateoxidschicht (6 ), die zumindest auf einem Teil der seitlichen Oberflächen (2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ) und der ersten Gateelektrode (4 ) angeordnet ist, e) einer zweiten Gateelektrode (7 ), die auf der zweiten Gateoxidschicht (6 ) und der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrode (5 ) angeordnet ist, und f) Source- und Draingebiete, die auf der stegförmigen Erhebung (2 ) angeordnet sind. - Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gateoxidschicht (
6 ) auf den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode (5 ) dicker ausgebildet ist als auf den seitlichen Oberflächen (2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ). - Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Gateoxidschicht (
6 ) auf der Höhe der ersten Gatelektrode (5 ) ein isolierender Spacer (14 ) angeordnet ist. - Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate mit: a) zumindest einer auf einem Halbleitersubstrat (
1 ) angeordneten stegförmigen Erhebung (2 ), die eine obere Oberfläche (2a ) und seitliche Oberflächen (2b ) aufweist, b) einer ersten Gateoxidschicht (4 ), die zumindest auf einem Teil der seitlichen Oberflächen (2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ) angeordnet ist, c) einer ersten Gateelektroäe (5 ), die auf der ersten Gateoxidschicht (4 ) angeordnet ist, wobei die erste Gateelektrode (4 ) eine obere Oberfläche und seitlichen Oberflächen aufweist, d) einer zweiten Gateoxidschicht (6 ), die auf der oberen Oberfläche (2a ) der stegförmigen Erhebung (2 ) und der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrode (5 ) angeordnet ist, e) einer zweiten Gateelektrode (7 ), die auf der zweiten Gateoxidschicht (6 ) und den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode (5 ) angeordnet ist, und f) Source- und Draingebiete, die auf der stegförmigen Erhebung (2 ) angeordnet sind. - Feldeffekttransistor nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (
8 ) der stegförmigen Erhebung (2 ) zwischen der oberen Oberfläche (2a ) und den seitlichen Oberflächen (2b ) verrundet sind. - Feldeffekttransistor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Kanten (
8 ) in der Größenordnung der Schichtdicke der ersten oder zweiten Gateoxidschicht (4 ,6 ) liegt. - Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sourcegebiet und den Gateelektroden sowie zwischen dem Draingebiet und den Gateelektroden Spacer angeordnet sind.
- Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gateelektrode (
5 ) eine Polysiliziumschicht aufweist. - Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gateelektrode (
7 ) eine Polysilizium-Metall-Doppelschicht oder eine Polyzidschicht aufweist. - Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der seitlichen Oberflächen (
2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ), der von einer Gateoxidschicht (4 ,6 ) bedeckt ist, von einer Grabenisolation (3 ) begrenzt ist. - Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungsprofiltiefe der Source- und Draingebiete größer als die Ausdehnung des Teils der seitlichen Oberflächen (
2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ) ist, der von einer Gateoxidschicht (4 ,6 ) bedeckt ist. - Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate mit den Schritten: a) ein Halbleitersubstrat (
1 ) mit einer darauf aufgebrachten ersten Gateoxidschicht (4 ) und einer auf die Gateoxidschicht (4 ) aufgebrachten ersten Gateelektrodenschicht (5 ) wird bereitgestellt, b) zumindest eine stegförmige Erhebung (2 ) mit einer oberen Oberfläche (2a ) und seitlichen Oberflächen (2b ) wird erzeugt, wobei die erste Gateoxidschicht (4 ) und die erste Gateelektrodenschicht (5 ) auf der oberen Oberfläche (2a ) angeordnet sind, c) zumindest auf einen Teil der seitlichen Oberflächen (2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ) und der ersten Gateelektrodenschicht (5 ) wird eine zweite Gateoxidschicht (6 ) erzeugt, d) eine zweite Gatelektrodenschicht (7 ) wird aufgebracht, so daß die zweite Gatelektrodenschicht (7 ) auf der zweiten Gateoxidschicht (6 ) und der oberen Oberfläche der ersten Gateelektrodenschicht (5 ) angeordnet ist, und e) die erste und die zweite Gatelektrodenschicht (5 ,7 ) werden zu ersten und zweiten Gatelektroden strukturiert und Source- und Draingebiete werden erzeugt. - Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der stegförmige Erhebung (
2 ) mit der Strukturierung der Gräben für eine Grabenisolation (3 ) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gräben für die Grabenisolation mit Oxid (
3 ) gefüllt werden und eine Rückätzung durchgeführt wird, so daß ein Teil der seitlichen Oberflächen (2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ) freigelegt wird. - Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Rückätzung ein CMP-Schritt durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein thermischer Prozeß zur Verrundung der Kanten (
8 ) der stegförmigen Erhebung (2 ) zwischen der oberen Oberfläche (2a ) und den seitlichen Oberflächen (2b ) durchgeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gateoxidschichten (
4 ,6 ) jeweils durch eine thermische Oxidation erzeugt werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gateoxidschicht (
6 ) mit selektiver Oxidation erzeugt wird, so daß die zweite Gateoxidschicht (6 ) auf den seitlichen Oberflächen der ersten Gateelektrode (5 ) dicker ausgebildet ist als auf den seitlichen Oberflächen (2b ) der stegförmigen Erhebung (2 ). - Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Erzeugung der ersten Gateelektrodenschicht (
5 ) ein isolierender Spacer erzeugt wird, so daß an der zweiten Gateoxidschicht (6 ) auf der Höhe der ersten Gatelektrode (5 ) ein isolierender Spacer (14 ) angeordnet ist.
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US10/482,331 US7119384B2 (en) | 2001-06-28 | 2002-06-25 | Field effect transistor and method for fabricating it |
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Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7071043B2 (en) | 2002-08-15 | 2006-07-04 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming a field effect transistor having source/drain material over insulative material |
DE10320239B4 (de) * | 2003-05-07 | 2006-06-01 | Infineon Technologies Ag | DRAM-Speicherzelle und Verfahren zum Herstellen einer solchen DRAM-Speicherzelle |
KR100843244B1 (ko) | 2007-04-19 | 2008-07-02 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
KR100555518B1 (ko) * | 2003-09-16 | 2006-03-03 | 삼성전자주식회사 | 이중 게이트 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조방법 |
US7091566B2 (en) * | 2003-11-20 | 2006-08-15 | International Business Machines Corp. | Dual gate FinFet |
KR100585111B1 (ko) * | 2003-11-24 | 2006-06-01 | 삼성전자주식회사 | 게르마늄 채널 영역을 가지는 비평면 트랜지스터 및 그제조 방법 |
EP1555688B1 (de) * | 2004-01-17 | 2009-11-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Verfahren zur Herstellung eines FinFET mit mehrseitigem Kanal |
US7385247B2 (en) * | 2004-01-17 | 2008-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | At least penta-sided-channel type of FinFET transistor |
KR100585131B1 (ko) | 2004-02-20 | 2006-06-01 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
JP2005236305A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-02 | Samsung Electronics Co Ltd | トリプルゲートトランジスタを有する半導体素子及びその製造方法 |
KR100618827B1 (ko) * | 2004-05-17 | 2006-09-08 | 삼성전자주식회사 | FinFET을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조방법 |
KR100598109B1 (ko) * | 2004-10-08 | 2006-07-07 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 기억 소자 및 그 형성 방법 |
US20060086977A1 (en) | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Uday Shah | Nonplanar device with thinned lower body portion and method of fabrication |
KR100673901B1 (ko) * | 2005-01-28 | 2007-01-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 저전압용 반도체 메모리 장치 |
US7518196B2 (en) | 2005-02-23 | 2009-04-14 | Intel Corporation | Field effect transistor with narrow bandgap source and drain regions and method of fabrication |
KR100678476B1 (ko) * | 2005-04-21 | 2007-02-02 | 삼성전자주식회사 | 씬 바디의 활성 영역 상에 적어도 두 개의 게이트 실리콘 패턴들을 갖는 더블 게이트 트랜지스터들 및 그 형성방법들 |
FR2885733B1 (fr) * | 2005-05-16 | 2008-03-07 | St Microelectronics Crolles 2 | Structure de transistor a trois grilles |
US7858481B2 (en) | 2005-06-15 | 2010-12-28 | Intel Corporation | Method for fabricating transistor with thinned channel |
KR100640653B1 (ko) | 2005-07-15 | 2006-11-01 | 삼성전자주식회사 | 수직채널을 가진 반도체소자의 제조방법 및 이를 이용한반도체소자 |
US7268379B2 (en) * | 2005-09-05 | 2007-09-11 | Macronix International Co., Ltd | Memory cell and method for manufacturing the same |
US7479421B2 (en) * | 2005-09-28 | 2009-01-20 | Intel Corporation | Process for integrating planar and non-planar CMOS transistors on a bulk substrate and article made thereby |
JP4842609B2 (ja) | 2005-10-06 | 2011-12-21 | パナソニック株式会社 | 半導体装置 |
KR100724560B1 (ko) * | 2005-11-18 | 2007-06-04 | 삼성전자주식회사 | 결정질 반도체층을 갖는 반도체소자, 그의 제조방법 및그의 구동방법 |
US7342264B2 (en) * | 2005-12-13 | 2008-03-11 | Macronix International Co., Ltd. | Memory cell and method for manufacturing the same |
US8772858B2 (en) | 2006-10-11 | 2014-07-08 | Macronix International Co., Ltd. | Vertical channel memory and manufacturing method thereof and operating method using the same |
JP4600837B2 (ja) | 2006-12-19 | 2010-12-22 | エルピーダメモリ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US7611936B2 (en) * | 2007-05-11 | 2009-11-03 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method to control uniformity/composition of metal electrodes, silicides on topography and devices using this method |
US7923373B2 (en) | 2007-06-04 | 2011-04-12 | Micron Technology, Inc. | Pitch multiplication using self-assembling materials |
US8682116B2 (en) * | 2007-08-08 | 2014-03-25 | Infineon Technologies Ag | Integrated circuit including non-planar structure and waveguide |
US8362566B2 (en) | 2008-06-23 | 2013-01-29 | Intel Corporation | Stress in trigate devices using complimentary gate fill materials |
KR102067171B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2020-01-16 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4979014A (en) * | 1987-08-10 | 1990-12-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | MOS transistor |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4764799A (en) * | 1985-05-28 | 1988-08-16 | International Business Machines Corporation | Stud-defined integrated circuit structure |
US5391506A (en) | 1992-01-31 | 1995-02-21 | Kawasaki Steel Corporation | Manufacturing method for semiconductor devices with source/drain formed in substrate projection. |
JP3460863B2 (ja) * | 1993-09-17 | 2003-10-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2734962B2 (ja) * | 1993-12-27 | 1998-04-02 | 日本電気株式会社 | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
JP3378414B2 (ja) * | 1994-09-14 | 2003-02-17 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
US5512517A (en) * | 1995-04-25 | 1996-04-30 | International Business Machines Corporation | Self-aligned gate sidewall spacer in a corrugated FET and method of making same |
US5721443A (en) * | 1995-07-13 | 1998-02-24 | Micron Technology, Inc. | NMOS field effect transistors and methods of forming NMOS field effect transistors |
DE19853268C2 (de) | 1998-11-18 | 2002-04-11 | Infineon Technologies Ag | Feldeffektgesteuerter Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung |
JP4044276B2 (ja) * | 2000-09-28 | 2008-02-06 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
US6888171B2 (en) * | 2000-12-22 | 2005-05-03 | Dallan Luming Science & Technology Group Co., Ltd. | Light emitting diode |
KR100431489B1 (ko) * | 2001-09-04 | 2004-05-12 | 한국과학기술원 | 플래쉬 메모리 소자 및 제조방법 |
US6800905B2 (en) * | 2001-12-14 | 2004-10-05 | International Business Machines Corporation | Implanted asymmetric doped polysilicon gate FinFET |
US20030151077A1 (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-14 | Leo Mathew | Method of forming a vertical double gate semiconductor device and structure thereof |
US6864519B2 (en) * | 2002-11-26 | 2005-03-08 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | CMOS SRAM cell configured using multiple-gate transistors |
JP2004214413A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US6894339B2 (en) * | 2003-01-02 | 2005-05-17 | Actrans System Inc. | Flash memory with trench select gate and fabrication process |
US6885055B2 (en) * | 2003-02-04 | 2005-04-26 | Lee Jong-Ho | Double-gate FinFET device and fabricating method thereof |
US6903967B2 (en) * | 2003-05-22 | 2005-06-07 | Freescale Semiconductor, Inc. | Memory with charge storage locations and adjacent gate structures |
US6787476B1 (en) * | 2003-08-04 | 2004-09-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Etch stop layer for etching FinFET gate over a large topography |
US7098502B2 (en) * | 2003-11-10 | 2006-08-29 | Freescale Semiconductor, Inc. | Transistor having three electrically isolated electrodes and method of formation |
US6969656B2 (en) * | 2003-12-05 | 2005-11-29 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method and circuit for multiplying signals with a transistor having more than one independent gate structure |
-
2001
- 2001-06-28 DE DE10131276A patent/DE10131276B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4979014A (en) * | 1987-08-10 | 1990-12-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | MOS transistor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
IEDM, 1999, pp67-70 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100538297B1 (ko) | 2005-12-21 |
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TW557580B (en) | 2003-10-11 |
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DE10131276A1 (de) | 2003-01-16 |
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KR20040011554A (ko) | 2004-02-05 |
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