JP2002289697A - 相補型絶縁ゲート型トランジスタ - Google Patents

相補型絶縁ゲート型トランジスタ

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JP2002289697A
JP2002289697A JP2001091168A JP2001091168A JP2002289697A JP 2002289697 A JP2002289697 A JP 2002289697A JP 2001091168 A JP2001091168 A JP 2001091168A JP 2001091168 A JP2001091168 A JP 2001091168A JP 2002289697 A JP2002289697 A JP 2002289697A
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gate
insulating film
semiconductor
gate electrode
gate insulating
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JP2001091168A
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Kazuya Matsuzawa
一也 松澤
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】短チャネル効果を抑制し、素子分離領域を必要
としない新たな構造の相補型絶縁ゲート型トランジスタ
を提供し、さらなる微細化を進めることを目的とする。 【解決手段】板状の半導体層1に、離間して、n型MO
SFET用ゲート電極3とp型MOSFET用ゲート電
極4を形成し、両方のゲート電極3、4の間に共通の出
力用電極5を形成する。n型MOSFET用領域にゲー
ト電極3を挟んで出力用電極5と反対側の半導体層1に
電子伝導型の拡散層6を形成し、p型MOSFET用領
域にゲート電極4を挟んで出力用電極5と反対側の半導
体層1に正孔伝導型の拡散層7を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、相補型絶縁ゲート
型トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(LSI)においては、
高速化と大容量化が市場の要求であり、この要求を実現
するために急速に集積化が進行している。LSIをより
高く集積化する方法として、個々の相補型絶縁ゲート型
トランジスタ(CMOSFET)の構造を微細化する方
法がある。
【0003】図13に、従来のCMOSFETの断面図
を示す。
【0004】図13に示すように、このCMOSFET
は、電子伝導型絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(n
型MOSFET)と正孔伝導型絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ(p型MOSFET)とを具備している。
【0005】n型MOSFETは、半導体基板16中の
p−well17領域に形成されている。n型MOSF
ETは、このp−well17中に離間して形成された
ソース領域6及びnドレイン領域19と、このソ
ース領域6及びドレイン領域19間の半導体基板16上
に形成されたゲート絶縁膜2と、このゲート絶縁膜2上
に形成されたゲート電極3とを具備している。
【0006】一方p型MOSFETは、半導体基板16
中のn−well16領域に形成されている。p型MO
SFETは、このn−well16中に離間して形成さ
れたpソース領域7及びpドレイン領域20と、こ
のソース領域7及びドレイン領域20間の半導体基板1
6上に形成されたゲート絶縁膜2'と、このゲート絶縁
膜2上に形成されたゲート電極4とを具備している。
【0007】CMOSFETは、n型MOSFETのゲ
ート電極3とp型MOSFETのゲート電極4が配線に
よって接続されて入力Vinとして機能する。また、n
型MOSFETのドレイン領域19とp型MOSFET
のドレイン領域20が配線によって接続されて出力Vo
utとして機能する。
【0008】このようなCMOSFETの構造では、微
細化による短チャネル効果が問題となる。短チャネル効
果とは、例えば、微細化の手段としてn型MOSFET
及びp型MOSFETのゲート長を縮小すると、n
レイン領域19とpドレイン領域20から広がる空乏
層によって、ゲート電極3、4の制御性が失われてスイ
ッチング素子として機能しなくなる現象である。
【0009】また、短チャネル効果の問題は、製造プロ
セスの変動によるゲート長の長さがわずかに異なっても
電気的特性の揺らぎが大きくなり個々の素子の特性が不
揃いとなる問題もある。
【0010】また、図13に示すように、n型MOSF
ET及びp型MOSFET間に形成されている素子分離
領域18は、隣接するウェル間の絶縁性を確保するため
に必要である。しかし素子分離領域18は、加工精度に
問題があり、微細化には限界がある。この素子分離領域
18の存在は、CMOSFETにおいて特に高集積化を
妨げる原因の一つになっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のMOSFETを微細化するには、短チャネル効果の問
題及び素子分離領域の問題があり限界があった。
【0012】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、短チャネル効果を抑制し、素子分離領域を必要とし
ない新たな構造の相補型絶縁ゲート型トランジスタを提
供し、さらなる微細化を進めることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板と、基板上に形成された半導体突起
部と、前記半導体突起部の側面上に離間して形成された
第1のゲート絶縁膜及び第2のゲート絶縁膜と、前記第
1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電
極と、前記第1のゲート電極及び第2のゲート電極間の
前記半導体突起部に形成されたドレイン領域と、前記ド
レイン領域上に形成されたショットキ電極と、前記ドレ
イン領域の前記第1のゲート電極を挟んで対向する前記
半導体突起部に形成されたn型の第1のソース領域と、
前記ドレイン領域の前記第2のゲート電極を挟んで対向
する前記半導体突起部に形成されたp型の第2のソース
領域とを具備することを特徴とする相補型絶縁ゲート型
トランジスタを提供する。
【0014】また、本発明は、基板と、基板上に形成さ
れた第1の半導体突起部及び第2の半導体突起部と、前
記第1の半導体突起部及び第2の半導体突起部間に形成
された金属電極と、前記第1の半導体突起部の側面上に
形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第2の半導体突
起部の側面上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記
第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極
と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲー
ト電極と、前記金属電極の前記第1のゲート電極を挟ん
で対向する前記半導体突起部に形成されたn型の第1の
ソース領域と、前記金属電極の前記第2のゲート電極を
挟んで対向する前記半導体突起部に形成されたp型の第
2のソース領域とを具備することを特徴とする相補型絶
縁ゲート型トランジスタを提供する。
【0015】このとき、前記半導体突起部は2つの側面
を有し、前記第1のゲート絶縁膜及び前記第2のゲート
絶縁膜は前記2つの側面上に形成され、この上に前記第
1のゲート電極及び前記第2のゲート電極が形成されて
いることを特徴とすることが好ましい。
【0016】また、前記第1のソース領域上に形成され
たフェルミレベルがこのソース領域の価電子帯よりも伝
導帯に近い導体或いは前記第2のソース領域上に形成さ
れたフェルミレベルがこのソース領域の伝導帯よりも価
電子帯に近い導体を具備することが好ましい。
【0017】また、本発明は、基板と、前記基板上に形
成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層
と、前記半導体層上に離間して形成された第1のゲート
絶縁膜及び第2のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶
縁膜上に形成された第1のゲート電極と、前記第2のゲ
ート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、前記第
1のゲート電極及び第2のゲート電極間の前記半導体層
に形成されたドレイン領域と、前記ドレイン領域上に形
成されたショットキ電極と、前記ドレイン領域の前記第
1のゲート電極を挟んで対向する前記半導体層に形成さ
れたn型の第1のソース領域と、前記ドレイン領域の前
記第2のゲート電極を挟んで対向する前記半導体層に形
成されたp型の第2のソース領域とを具備することを特
徴とする相補型絶縁ゲート型トランジスタを提供する。
【0018】また、本発明は、基板と、前記基板上に形
成された絶縁層と、前記絶縁層上に離間して形成された
第1の半導体層及び第2の半導体層と、前記第1の半導
体層及び前記第2の半導体層間に形成された金属電極
と、前記第1の半導体層上に形成された第1のゲート絶
縁膜と、前記第2の半導体層上に形成された第2のゲー
ト絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第
1のゲート電極と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成さ
れた第2のゲート電極と、前記金属電極の前記第1のゲ
ート電極を挟んで対向する前記第1の半導体層に形成さ
れたn型の第1のソース領域と、前記金属電極の前記第
2のゲート電極を挟んで対向する前記第2の半導体層に
形成されたp型の第2のソース領域とを具備することを
特徴とする相補型絶縁ゲート型トランジスタを提供す
る。
【0019】このとき、前記半導体層は相対向する表面
及び裏面を有し、前記第1のゲート絶縁膜及び前記第2
のゲート絶縁膜は前記表面及び裏面上に形成され、この
上に前記第1ゲート電極及び前記第2のゲート電極が形
成されていることが好ましい。
【0020】また、前記第1のソース領域上に形成され
たフェルミレベルがこのソース領域の価電子帯よりも伝
導帯に近い導体或いは前記第2のソース領域上に形成さ
れたフェルミレベルがこのソース領域の伝導帯よりも価
電子帯に近い導体を具備することが好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態について詳しく説明する。
【0022】(実施形態1)図1に、本発明の実施形態
1にかかる相補型絶縁ゲート型トランジスタ(CMOS
FET)の上面から見た断面図を示す。
【0023】このCMOSFETは、図1中左側に電子
伝導型絶縁ゲート型トランジスタ(n型MOSFE
T)、右側に正孔伝導型絶縁ゲート型トランジスタ(p
型MOSFET)が形成された構造となっており、それ
らの間に共通のドレイン電極が形成されている。半導体
層1は、基板上に板状に形成された半導体突起部であ
る。
【0024】このCMOSFETは、シリコン等の基板
上に形成された半導体突起部1と、半導体突起部1の側
面上に離間して形成された第1のゲート絶縁膜2及び第
2のゲート絶縁膜2'とを具備している。第1のゲート
絶縁膜2及び第2のゲート絶縁膜2'はそれぞれ半導体
突起部1の両方の側面に形成されている。また、第1の
ゲート絶縁膜2上には、第1のゲート電極3が形成され
ている。第2のゲート絶縁膜2'上には、第2のゲート
電極4が形成されている。
【0025】第1のゲート電極3及び第2のゲート電極
4間の前記半導体突起部には、ドレイン領域21が形成
されている。ドレイン領域21上には、出力用のショッ
トキ電極5が形成されている。
【0026】ドレイン領域21の第1のゲート電極3を
挟んで対向する半導体突起部1には、n型の第1のソー
ス領域6が形成されている。ドレイン領域21の第2の
ゲート電極4を挟んで対向する半導体突起部1には、p
型の第2のソース領域7が形成されている。
【0027】半導体突起部1の両方の側面上に形成され
た第1のゲート絶縁膜2と、この第1のゲート絶縁膜2
上に形成されたゲート電極3と、n型の第1のソース
領域6とドレイン領域21でn型MOSFETとして機
能する。
【0028】半導体突起部1の両方の側面上に形成され
た第2のゲート絶縁膜2'と、この第2のゲート絶縁膜
2'上に形成されたゲート電極4と、p型の第2のソ
ース領域7とドレイン領域21でp型MOSFETとし
て機能する。
【0029】n型MOSFETとp型MOSFETのゲ
ート電極3、4は互いに配線によって接続され入力Vi
nとなっている。n型MOSFETとp型MOSFET
間に位置する半導体突起部1は、n型MOSFETとp
型MOSFETの共通のドレイン領域21となってい
る。このドレイン領域21の表面には出力Vout用の
ショットキドレイン電極5が形成されている。
【0030】n型MOSFETの第1のソース領域6は
低電源電圧Vssと接続されており、p型MOSFET
の第2のソース領域7は高電源電圧Vddが接続されて
いる。
【0031】このようにして形成されているCMOSF
ETは絶縁物8で埋め込まれている。半導体突起部1と
してはシリコンやSiGe或いはGaAs、GaN等の
半導体材料を用いることができる。半導体突起部1がシ
リコンの場合、出力用ドレイン電極5の材料としてはT
iSiやCoSiを用いることができる。また、n
型MOSFETのソース領域6に接続するためのソース
電極としては、フェルミレベルがこのソース領域6の価
電子帯よりも伝導帯に近い導体を用いれば、電流を流す
ときの損失が少なくなる。また、同様にp型MOSFE
Tのソース領域7に接続するためのソース電極として
は、フェルミレベルがこのソース領域7の伝導帯よりも
価電子帯に近い導体を用いれば、電流を流すときの損失
が少なくなる。
【0032】また、図1に示すようにn型MOSFET
及びp型MOSFETのゲート電極3、4が、半導体突
起部1の2つの側面上に形成されているダブルゲート構
造となっている。このようなダブルゲート構造とするこ
とで、ゲート長を微細化しても短チャネル効果を抑制す
ることが可能となる。
【0033】また、このCMOSFETでは、ドレイン
領域21上の出力用電極をショットキとしている。こう
することでn型MOSFET及びp型MOSFET両方
ともオンオフすることが可能となり、CMOS動作を行
うことができる。
【0034】図2は、図1に示したCMOSFETの斜
視図である。図2中矢印Aで示す方向からみた断面図が
図1に示す断面図である。
【0035】図2において、半導体層1は、半導体等か
らなる基板11上に板状に形成された突起部である。絶
縁膜8は省略している。
【0036】図2中手前(左)側が、n型MOSFET
であり、奥(右)側が、p型MOSFETである。n型
MOSFETは、板状に形成された半導体突起部1の両
方の側面上に形成された第1のゲート絶縁膜2と、この
第1のゲート絶縁膜2上に形成されたゲート電極3とを
具備している。p型MOSFETは、板状に形成された
半導体突起部1の両方の側面上に形成された第2のゲー
ト絶縁膜2'と、この第2のゲート絶縁膜2'上に形成さ
れたゲート電極4とを具備している。n型MOSFET
とp型MOSFETのゲート電極3、4は互いに配線に
よって接続され入力Vinとなっている(図1)。
【0037】n型MOSFETとp型MOSFET間に
位置する半導体突起部1は、n型MOSFETとp型M
OSFET共通のドレイン領域21となっている。この
ドレイン領域21の表面には出力Vout用のドレイン
電極5が形成されている(図1)。
【0038】n型MOSFETにおいて、ゲート電極3
が形成されている領域を中心としてドレイン領域21と
反対側の半導体突起部1中には、nソース領域6が形
成されている。また、p型MOSFETにおいて、ゲー
ト電極4が形成されている領域を中心としてドレイン領
域21と反対側の半導体突起部1中には、pソース領
域7が形成されている。n型MOSFETのソース領域
6は低電源電圧Vssと接続されており、p型MOSF
ETのソース領域7は高電源電圧Vddが接続されてい
る(図1、図2)。
【0039】図3に、実施形態1のCMOSFETにお
けるn型MOSFETとp型MOSFETのゲート電圧
に対するドレイン電流の特性を示す。この結果は、ゲー
ト電極3、4のチャネル方向の長さを50nm、ゲート
絶縁膜2の厚さを2nm、半導体突起部1の厚さ(図2
中dで示す)を10nm、半導体突起部1のアクセプタ
濃度を1015cm−3の場合についてのシミュレーシ
ョンした結果である。
【0040】図3に示すように、n型MOSFETはゲ
ート電圧が上昇するにつれて0.6V付近を閾値として
ドレイン電流が高くなっている。p型MOSFETはゲ
ート電圧が降下するにつれて0.5V付近を閾値として
ドレイン電流が高くなっていることが分かる。このよう
にn型MOSFETとp型MOSFETは、ゲート電圧
に対して反対の特性を有する。
【0041】次に、図4に、図3に示した特性を具備す
るn型MOSFET及びp型MOSFETを図1に示す
ように接続したCMOSFETの入出力電圧の関係を示
す。
【0042】図4に示すように、入力電圧Vinが低い
場合、出力電圧Voutは高くなっている。反対に入力
電圧Vinが高い場合、出力電圧Voutは低くなって
いる。図4中、実線で示す特性は図1及び図2に示すよ
うなゲート電極がチャネル領域を挟んで両側にあるダブ
ルゲート構造のCMOSFETの場合である。この特性
から分かるように、図1及び図2に示すCMOSFET
は反転動作を行っていることが分かる。
【0043】また、図4中、破線で示す特性はゲート電
極がチャネル領域の片面にのみ形成された片面ゲート構
造のCMOSFETの場合である。片面ゲート構造のC
MOSFETにおいても、反転動作を行うことが分か
る。しかし反転動作特性はダブルゲート構造のものの方
が良い。
【0044】図5に、片面ゲート構造のCMOSFET
の図1に対応する上面から見た断面図を示す。
【0045】このCMOSFETは、図5中左側に電子
伝導型絶縁ゲート型トランジスタ(n型MOSFE
T)、右側に正孔伝導型絶縁ゲート型トランジスタ(p
型MOSFET)が形成された構造となっている。半導
体突起部1は、図示しない基板上に形成された板状の突
起部である。
【0046】n型MOSFETは、半導体突起部1の一
方の側面上に形成された第1のゲート絶縁膜2と、この
第1のゲート絶縁膜2上に形成されたゲート電極3とを
具備している。
【0047】p型MOSFETは、半導体突起部1の一
方の側面上に形成された第2のゲート絶縁膜2'と、こ
の第2のゲート絶縁膜2'上に形成されたゲート電極4
とを具備している。
【0048】n型MOSFETとp型MOSFETのゲ
ート電極3、4は互いに配線によって接続され入力Vi
nとなっている。n型MOSFETとp型MOSFET
間に位置する半導体突起部1は、n型MOSFETとp
型MOSFETの共通のドレイン領域21となってい
る。このドレイン領域21の表面には出力Vout用の
ドレイン電極5が形成されている。
【0049】n型MOSFETにおいて、ゲート電極3
が形成されている領域を中心としてドレイン領域21と
反対側の半導体層1中には、nソース領域6が形成さ
れている。また、p型MOSFETにおいて、ゲート電
極4が形成されている領域を中心としてドレイン領域2
1と反対側の半導体層1中には、pソース領域7が形
成されている。n型MOSFETのソース領域6は低電
源電圧Vssと接続されており、p型MOSFETのソ
ース領域7は高電源電圧Vddが接続されている。そし
て絶縁物8で埋め込まれているが、半導体層1のゲート
電極が形成されていない方の側面は全て絶縁膜8で覆わ
れている。このような片面ゲート構造のCMOSFET
でも、半導体層1の厚さを薄くすることで短チャネル効
果を防ぐことが可能となる。
【0050】図6に、図1に示すダブルゲート、図5に
示す片面ゲートのCMOSFETにおいて、入力電圧V
inがlow=0Vである場合の半導体層1のポテンシ
ャル分布を示す。ここで縦軸は、半導体突起部1の膜厚
方向に対して中央部におけるポテンシャルを示す。ま
た、横軸は、n型MOSFETのn拡散層からなるソ
ース領域からp型MOSFETのp拡散層からなるソ
ース領域までを共通のドレイン領域を中心として示す。
【0051】図6に示すように、n型MOSFETのn
拡散層からなるソース領域6からn型MOSFETの
ゲート電極3が形成されている半導体領域1(チャネル
領域)に、電子の注入を妨げるポテンシャル(バリア
A)が発生しているのが分かる。
【0052】電子の注入を防ぐことができると、n
散層に接続されている低電源電圧がドレイン領域に伝播
することを防ぐことができ、CMOSFETのインバー
タ動作を保証することができる。
【0053】図7に、図1に示すダブルゲート、図5に
示す片面ゲートのCMOSFETにおいて、入力電圧V
inがhigh=1Vである場合の半導体層1のポテン
シャル分布を示す。ここで縦軸は、半導体突起部1の膜
厚方向に対して中央部におけるポテンシャルを示す。ま
た、横軸は、n型MOSFETのn拡散層からなるソ
ース領域からp型MOSFETのp拡散層からなるソ
ース領域までを共通のドレイン領域を中心として示す。
【0054】図7に示すように、p型MOSFETのp
拡散層からなるソース領域7からn型MOSFETの
ゲート電極4が形成されている半導体領域1(チャネル
領域)に、正孔の注入を妨げるポテンシャル(バリア
B)が発生しているのが分かる。
【0055】正孔の注入を防ぐことができると、p
散層に接続されている高電源電圧がドレイン領域に伝播
することを防ぐことができ、CMOSFETのインバー
タ動作を保証することができる。
【0056】次に、図8を用いて、図1及び図2に記載
したCMOSFETの製造方法について説明する。図8
(a)(b)は各工程における斜視図である。図8
(c)は図8(b)を矢印Aで示す上方から見た断面図
である。図8(d)(e)(f)も図8(c)と同様に
上方から見た断面図である。
【0057】先ず、図8(a)に示すように、絶縁基板
(図示せず)上に半導体層を堆積した後、RIE(反応
性イオンエッチング)によって板状の半導体突起部1を
形成する。
【0058】次に、図8(b)に示すように、半導体突
起部1の表面に熱酸化または堆積によってゲート絶縁膜
(図示せず)を形成し、多結晶シリコンや金属などのゲ
ート電極材料を堆積する。この後、RIEによってn型
MOSFET用ゲート電極3とp型MOSFET用ゲー
ト電極4を形成する。
【0059】図8(c)は、図8(b)の矢印Aで示す
上方からみた断面図である。図8(c)に示すように、
半導体突起部1の2つの側面上にゲート絶縁膜2を介し
て、n型MOSFET用ゲート電極3、p型MOSFE
T用ゲート電極4が形成されている。
【0060】次に、図8(d)に示すように、レジスト
12をパターニングする。このレジスト12をマスクと
して、n拡散層6を形成する。こうして、n型MOS
FET用ソース領域6を形成する。n拡散層6は、A
sなどのドナー不純物をイオン注入又は固相拡散或いは
気相拡散によって形成すればよい。
【0061】次に、図8(e)に示すように、レジスト
12を剥離した後、レジスト13をパターニングする。
このレジスト13をマスクとして、p拡散層7を形成
する。こうして、p型MOSFET用ソース領域7を形
成する。p拡散層7は、Bなどのアクセプタ不純物を
イオン注入又は固相拡散或いは気相拡散によって形成す
ればよい。
【0062】次に、図8(f)に示すように、レジスト
13を剥離した後、露出しているゲート絶縁膜2を除去
する。次に、TiまたはCoなどの金属を堆積し、加熱
する。こうして、n拡散層からなるソース領域6とp
拡散層からなるソース領域7を活性化すると同時に、
露出した半導体層表面にシリサイドを形成する。この
後、シリサイド反応しなかった金属を除去する。こうし
てn型MOSFET用ソース領域6上にはソース電極1
4が形成される。p型MOSFET用ソース領域7上に
はソース電極15が形成される。n型MOSFET及び
p型MOSFET共通のドレイン領域21上には出力用
ドレイン電極5が形成される。
【0063】図9に、本発明におけるCMOSFETの
変形例を示す。この変形例は、図1に示すCMOSFE
Tにおいて、n型MOSFET用のソース領域6の換わ
りに、ErSiからなるソース領域9を形成した。ま
た、p型MOSFET用のソース領域7の換わりにPt
Siからなるソース領域10を形成した。すなわち、こ
のCMOSFETでは、ErSiからなるソース領域
9にlowレベルの電源電圧Vssが接続され、PtS
iからなるソース領域10にhighレベルの電源電圧
Vddが接続されている。このCMOSFETにおい
て、同一符号で示す構成は、図1のCMOSFETと同
様であるのでその説明は省略する。このようにソース領
域6、7としてシリサイドを形成しても良い。
【0064】このCMOSFETの場合、半導体突起部
1はSiである。n型MOSFET用のErSiソー
ス領域9はSiに対してショットキー接合を形成する。
ErSiのフェルミレベルは、Siの伝導帯に近い。
したがって、電子にとってのトンネル確率が高いので、
図1で示したCMOSFETのn拡散層からなるソー
ス領域6と同様の働きをする。
【0065】一方、p型MOSFET用のPtSiソー
ス領域10もSiに対してショットキー接合を形成す
る。PtSiのフェルミレベルは、Siの価電子帯に近
い。したがって、正孔にとってのトンネル確率が高いの
で、図1で示したCMOSFETのp拡散層からなる
ソース領域7と同様の働きをする。
【0066】図10に、本発明におけるCMOSFET
の変形例を示す。この変形例は、図1に示すCMOSF
ETにおいて、n型MOSFET及びp型MOSFET
共通のドレイン領域21の換わりに、ドレイン領域21
の部分全てを出力電極5としたものである。このCMO
SFETでは、出力電極5自体がドレイン領域となる。
出力電極は、金属で形成すればよい。このとき金属電極
5と半導体突起部1とはショットキ接合する。
【0067】すなわち、このCMOSFETは、基板上
に形成された第1の半導体突起部1及び第2の半導体突
起部1'と、第1の半導体突起部1及び第2の半導体突
起部1'間に形成された金属電極5とを具備する。第1
の半導体突起部1の側面上には、第1のゲート絶縁膜2
が形成されている。第2の半導体突起部1'の側面上に
は第2のゲート絶縁膜2'が形成されている。第1のゲ
ート絶縁膜2上には、第1のゲート電極3が形成されて
いる。第2のゲート絶縁膜2'上には、第2のゲート電
極4が形成されている。
【0068】金属電極5の第1のゲート電極3を挟んで
対向する第1の半導体突起部1には、n型の第1のソー
ス領域6が形成されている。金属電極5の第2のゲート
電極4を挟んで対向する第2の半導体突起部1'には、
p型の第2のソース領域7が形成されている。
【0069】このCMOSFETは金属電極5が半導体
突起部1の膜厚方向に厚く形成されているので、n型及
びp型MOSFETのチャネル領域との接触面が増の
で、電流の集中がなく電流地の低下がない。
【0070】図11に、本発明の実施形態2にかかる相
補型絶縁ゲート型トランジスタ(CMOSFET)の断
面図を示す。
【0071】このCMOSFETは、図11中左側に電
子伝導型絶縁ゲート型トランジスタ(n型MOSFE
T)、右側に正孔伝導型絶縁ゲート型トランジスタ(p
型MOSFET)が形成された構造となっている。
【0072】このCMOSFETは、基板11と、この
基板11上に形成された絶縁層8と、 この絶縁層8上
に形成された半導体層1とを具備している。半導体層1
上には、第1のゲート絶縁膜2及び第2のゲート絶縁膜
2'が離間して形成されている。第1のゲート絶縁膜2
上には、第1のゲート電極3が形成されている。第2の
ゲート絶縁膜2'上には、第2のゲート電極4が形成さ
れている。
【0073】第1のゲート電極3及び第2のゲート電極
4間の半導体層1には、ドレイン領域5が形成されてい
る。ドレイン領域21上には図示しないショットキ電極
が形成されている。
【0074】ドレイン領域21の第1のゲート電極3を
挟んで対向する半導体層1には、n型の第1のソース領
域6が形成されている。ドレイン領域21の第2のゲー
ト電極4を挟んで対向する半導体層1には、p型の第2
のソース領域7が形成されている。
【0075】半導体層1の上側面及び下側面上に形成さ
れた第1のゲート絶縁膜2と、この第1のゲート絶縁膜
2上に形成された第1のゲート電極3と、第1のソース
領域6と、ドレイン領域21とでn型MOSFETとし
て機能する。
【0076】半導体層1の上側面及び下側面上に形成さ
れた第2のゲート絶縁膜2'と、この第2のゲート絶縁
膜2'上に形成された第2のゲート電極4と、第2のソ
ース領域7と、ドレイン領域21とでp型MOSFET
として機能する。
【0077】n型MOSFETとp型MOSFETのゲ
ート電極3、4は互いに配線によって接続され入力Vi
nとなっている。n型MOSFETとp型MOSFET
間には、共通の出力用Voutドレイン電極5が形成さ
れ、共通のドレイン領域となっている。
【0078】n型MOSFETのソース領域6は低電源
電圧Vssと接続されており、p型MOSFETのソー
ス領域7は高電源電圧Vddが接続されている。
【0079】このようなCMOSFETは、半導体基板
11上に形成されている絶縁物8で埋め込まれている。
半導体層1としてはシリコンやSiGe或いはGaA
s、GaN等の半導体材料を用いることができる。半導
体層1がシリコンの場合、ドレイン電極5の材料として
はTiSiやCoSiを用いることができる。ま
た、n型MOSFETのソース領域6に接続するための
ソース電極としては、フェルミレベルがこのソース領域
6の価電子帯よりも伝導帯に近い導体を用いれば、電流
を流すときの損失が少なくなる。また、同様にp型MO
SFETのソース領域7に接続するためのソース電極と
しては、フェルミレベルがこのソース領域7の伝導帯よ
りも価電子帯に近い導体を用いれば、電流を流すときの
損失が少なくなる。
【0080】また、図11に示すようにn型MOSFE
T及びp型MOSFETのゲート電極が、半導体層1を
挟んで対向する側面上に形成されている。このようなダ
ブルゲート構造とすることで、ゲート長を微細化しても
短チャネル効果を抑制することが可能となる。
【0081】また、ドレイン領域5の代わりに、n型M
OSFET及びp型MOSFET共通の金属電極を設け
てもよい。
【0082】本実施形態におけるCMOSFETにおい
ても実施形態1のCMOSFETと同様の効果を奏し、
また実施形態1に比べると、段差の少ない構造を実現で
きる。
【0083】図12は、本発明におけるCMOSFET
の変形例の上面から見た断面図である。この変形例は、
図1に示すCMOSFETにおける半導体層1を中心と
するCMOSFETの主要構成を、半導体基板11中に
埋め込んだものである。すなわち半導体基板11をエッ
チングにより穴をあけ、この穴の中に絶縁層8を形成す
る。この絶縁層8上に板状の半導体層1を形成し、その
後の工程は図8で示すものと同じようにしてCMOSF
ETの主要部を形成する。最後に絶縁層8で半導体層1
を埋め込むことで完成する。このCMOSFETにおい
て、同一符号で示す構成は、図1のCMOSFETと同
様であるのでその説明は省略する。
【0084】以上説明したCMOSFETにおいて、n
型MOSFETの半導体層1とp型MOSFETの半導
体層1の伝導型が異なっても良い。これにより、両者の
閾値制御が可能となり、良好なCMOSの反転特性を得
ることが可能となる。また、上述したCMOSFETで
は、n型MOSFET及びp型MOSFET間に共通の
ドレイン領域を形成してもCMOS特性を得ることがで
き、従来素子分離領域を形成していたものと比較すると
格段に微細化に適している。
【0085】
【発明の効果】本発明によると、短チャネル効果を抑制
し、素子分離領域を必要としない新たな構造の相補型絶
縁ゲート型トランジスタを提供し、さらなる微細化を進
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1にかかるCMOSFET
の上面から見た断面図。
【図2】 本発明の実施形態1にかかるCMOSFET
の斜視図。
【図3】 本発明の実施形態1のCMOSFETにおけ
るn型MOSFETとp型MOSFETのゲート電圧に
対するドレイン電流の特性を示す。
【図4】 本発明の実施形態1のCMOSFETにおけ
る入出力電圧の関係を示す図。
【図5】 実施形態1の変形例にかかるCMOSFET
の断面図。
【図6】 入力電圧がlowの場合の半導体層中央部に
おけるポテンシャル分布を示す図。
【図7】 入力電圧がlowの場合の半導体層中央部に
おけるポテンシャル分布を示す図。
【図8】 本発明の実施形態1にかかるCMOSFET
の各製造工程を説明する図であり、(a)(b)は斜視
図、(c)(d)(e)(f)は上面から見た断面図。
【図9】 本発明の実施形態1の変形例にかかるCMO
SFETの上面から見た断面図。
【図10】 本発明の実施形態1の変形例にかかるCM
OSFETの上面から見た断面図。
【図11】 本発明の実施形態2にかかるCMOSFE
Tの断面図。
【図12】 本発明の実施形態1にかかるCOMOSF
ET構造を半導体基板に埋め込んだCMOSFETの上
面からみた断面図。
【図13】 従来のCMOSFETの断面図。
【符号の説明】
1・・・半導体層(半導体突起部) 2、2'・・・ゲート絶縁膜 3・・・n型MOSFET用ゲート電極 4・・・p型MOSFET用ゲート電極 5・・・出力用ドレイン電極 6・・・n型MOSFET用のn拡散層ソース領域 7・・・p型MOSFET用のp拡散層ソース領域 8・・・保護用絶縁層 9・・・lowレベル用電極 10・・・highレベル用電極 11・・・半導体基板 12・・・レジスト 13・・・レジスト 14・・・n型MOSFET用のn拡散層シリサイド
からなるソース電極 15・・・p型MOSFET用のp拡散層シリサイド
からなるソース電極
フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA05 AA10 BB19 BB20 BB22 BB25 CC01 CC03 CC05 DD78 DD84 DD91 EE03 FF02 FF04 GG09 GG10 GG14 HH20 5F048 AA01 AA04 AC03 AC04 BA14 BA15 BA16 BB01 BB05 BB09 BC01 BC03 BC15 BF06 BF07 BF16 BG05 5F110 AA30 BB04 BB11 CC10 DD05 EE02 EE09 EE29 EE42 FF23 FF27 GG01 GG02 GG04 GG22 GG25 GG28 HJ01 HJ13 HJ16 HJ17 HJ23 HK02 HK05 HK40 HK50

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、 基板上に形成された半導体突起部と、 前記半導体突起部の側面上に離間して形成された第1の
    ゲート絶縁膜及び第2のゲート絶縁膜と、 前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電
    極と、 前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電
    極と、 前記第1のゲート電極及び第2のゲート電極間の前記半
    導体突起部に形成されたドレイン領域と、 前記ドレイン領域上に形成されたショットキ電極と、 前記ドレイン領域の前記第1のゲート電極を挟んで対向
    する前記半導体突起部に形成されたn型の第1のソース
    領域と、 前記ドレイン領域の前記第2のゲート電極を挟んで対向
    する前記半導体突起部に形成されたp型の第2のソース
    領域とを具備することを特徴とする相補型絶縁ゲート型
    トランジスタ。
  2. 【請求項2】基板と、 基板上に形成された第1の半導体突起部及び第2の半導
    体突起部と、 前記第1の半導体突起部及び第2の半導体突起部間に形
    成された金属電極と、 前記第1の半導体突起部の側面上に形成された第1のゲ
    ート絶縁膜と、 前記第2の半導体突起部の側面上に形成された第2のゲ
    ート絶縁膜と、 前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電
    極と、 前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電
    極と、 前記金属電極の前記第1のゲート電極を挟んで対向する
    前記半導体突起部に形成されたn型の第1のソース領域
    と、 前記金属電極の前記第2のゲート電極を挟んで対向する
    前記半導体突起部に形成されたp型の第2のソース領域
    とを具備することを特徴とする相補型絶縁ゲート型トラ
    ンジスタ。
  3. 【請求項3】前記半導体突起部は2つの側面を有し、前
    記第1のゲート絶縁膜及び前記第2のゲート絶縁膜は前
    記2つの側面上に形成され、この上に前記第1のゲート
    電極及び前記第2のゲート電極が形成されていることを
    特徴とする請求項1或いは請求項2記載の相補型絶縁ゲ
    ート型トランジスタ。
  4. 【請求項4】前記第1のソース領域上に形成されたフェ
    ルミレベルがこのソース領域の価電子帯よりも伝導帯に
    近い導体或いは前記第2のソース領域上に形成されたフ
    ェルミレベルがこのソース領域の伝導帯よりも価電子帯
    に近い導体を具備することを特徴とする請求項1乃至請
    求項3のいずれかに記載の相補型絶縁ゲート型トランジ
    スタ。
  5. 【請求項5】基板と、 前記基板上に形成された絶縁層と、 前記絶縁層上に形成された半導体層と、 前記半導体層上に離間して形成された第1のゲート絶縁
    膜及び第2のゲート絶縁膜と、 前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電
    極と、 前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電
    極と、 前記第1のゲート電極及び第2のゲート電極間の前記半
    導体層に形成されたドレイン領域と、 前記ドレイン領域上に形成されたショットキ電極と、 前記ドレイン領域の前記第1のゲート電極を挟んで対向
    する前記半導体層に形成されたn型の第1のソース領域
    と、 前記ドレイン領域の前記第2のゲート電極を挟んで対向
    する前記半導体層に形成されたp型の第2のソース領域
    とを具備することを特徴とする相補型絶縁ゲート型トラ
    ンジスタ。
  6. 【請求項6】基板と、 前記基板上に形成された絶縁層と、 前記絶縁層上に離間して形成された第1の半導体層及び
    第2の半導体層と、 前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層間に形成さ
    れた金属電極と、 前記第1の半導体層上に形成された第1のゲート絶縁膜
    と、 前記第2の半導体層上に形成された第2のゲート絶縁膜
    と、 前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電
    極と、 前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電
    極と、 前記金属電極の前記第1のゲート電極を挟んで対向する
    前記第1の半導体層に形成されたn型の第1のソース領
    域と、 前記金属電極の前記第2のゲート電極を挟んで対向する
    前記第2の半導体層に形成されたp型の第2のソース領
    域とを具備することを特徴とする相補型絶縁ゲート型ト
    ランジスタ。
  7. 【請求項7】前記半導体層は相対向する表面及び裏面を
    有し、前記第1のゲート絶縁膜及び前記第2のゲート絶
    縁膜は前記表面及び裏面上に形成され、この上に前記第
    1ゲート電極及び前記第2のゲート電極が形成されてい
    ることを特徴とする請求項5或いは請求項6記載の相補
    型絶縁ゲート型トランジスタ。
  8. 【請求項8】前記第1のソース領域上に形成されたフェ
    ルミレベルがこのソース領域の価電子帯よりも伝導帯に
    近い導体或いは前記第2のソース領域上に形成されたフ
    ェルミレベルがこのソース領域の伝導帯よりも価電子帯
    に近い導体を具備することを特徴とする請求項5乃至請
    求項7のいずれかに記載の相補型絶縁ゲート型トランジ
    スタ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005302849A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 二重ゲートmosトランジスタおよび二重ゲートcmosトランジスタ、その製造方法
JP2006507684A (ja) * 2002-11-22 2006-03-02 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 2トランジスタnorデバイス
JP2006216833A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Toshiba Corp Mos型半導体装置及びその製造方法
JP2008529302A (ja) * 2005-01-27 2008-07-31 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション デバイス性能を改善するためのデュアル・シリサイド・プロセス
US7491973B2 (en) 2005-03-02 2009-02-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor LSI circuit having a NAND logic gate with a highly integrated and microscopic structure

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006507684A (ja) * 2002-11-22 2006-03-02 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 2トランジスタnorデバイス
JP2005302849A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 二重ゲートmosトランジスタおよび二重ゲートcmosトランジスタ、その製造方法
JP4565097B2 (ja) * 2004-04-08 2010-10-20 独立行政法人産業技術総合研究所 二重ゲートmosトランジスタおよび二重ゲートcmosトランジスタ、その製造方法
JP2008529302A (ja) * 2005-01-27 2008-07-31 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション デバイス性能を改善するためのデュアル・シリサイド・プロセス
JP2006216833A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Toshiba Corp Mos型半導体装置及びその製造方法
JP4504214B2 (ja) * 2005-02-04 2010-07-14 株式会社東芝 Mos型半導体装置及びその製造方法
US7491973B2 (en) 2005-03-02 2009-02-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor LSI circuit having a NAND logic gate with a highly integrated and microscopic structure
US7834358B2 (en) 2005-03-02 2010-11-16 Kabushik Kaisha Toshiba Semiconductor LSI circuit and a method for fabricating the semiconductor LSI circuit

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