JP2003324200A - Field effect transistor and method for manufacturing the same - Google Patents

Field effect transistor and method for manufacturing the same

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JP2003324200A
JP2003324200A JP2002130853A JP2002130853A JP2003324200A JP 2003324200 A JP2003324200 A JP 2003324200A JP 2002130853 A JP2002130853 A JP 2002130853A JP 2002130853 A JP2002130853 A JP 2002130853A JP 2003324200 A JP2003324200 A JP 2003324200A
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徹志 酒井
Junichi Murota
淳一 室田
Shunichiro Omi
俊一郎 大見
Masao Sakuraba
政夫 櫻庭
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field effect transistor and a method for manufacturing the same for improving the integration density of a circuit, and quickly performing a switching operation. <P>SOLUTION: Four gate electrodes 31, 32, 33, and 34 with the same potentials in parallel are electrically connected to each other at a gate 25. Three p-type regions 35, 36, and 37 are interposed among the gate electrodes. Gate oxide films 38, 39, and 40 are formed in the p-type regions 35, 36, and 37. A source 24 and a drain 26 are each provided with a source electrode 41 and a drain electrode 42 connecting six channels formed in a boundary between the p-type regions 35, 36, and 37 and the insulating layers 38, 39, and 40. When positive voltages are applied to the gate electrodes 31, 32, 33, and 34, six channels are formed, and drain currents are made to flow between the drain 26 and the source 24 through the channels. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、LSI(large sca
le integrated circuit)の基本素子であるMOS(metal
oxide semiconductor)トランジスタやMIS(metal in
sulator semiconductor)トランジスタのような電界効果
トランジスタ及びその製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an LSI (large sca
MOS (metal), which is the basic element of a le integrated circuit
oxide semiconductor) transistor and MIS (metal in
The present invention relates to a field effect transistor such as a transistor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような電界効果トランジスタ
としては、例えば、図1に断面図として示すようなダブ
ルゲートnMOSトランジスタが提案されている。この
電界効果トランジスタは、基板1と、その上に設けられ
た絶縁層2と、その上に設けられたゲート電極3及びゲ
ート絶縁膜4と、これらゲート電極3及びゲート絶縁膜
4を包囲する絶縁膜5と、ゲート絶縁膜4の上に設けた
p形領域6と、p形領域6の両側にそれぞれ設けたN
形ソース7及びN形ドレイン8と、p形領域6の上に
設けたゲート絶縁膜9及びゲート電極10と、N形ソ
ース7、ゲート電極10及びN形ドレイン8にそれぞ
れ電気的に接続するシリサイド部11,12,13と、
シリサイド部11,12間及びシリサイド部12,13
間の絶縁部14とを具える。なお、シリサイド部11及
び13はそれぞれ、ソース電極及びドレイン電極を構成
する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as such a field effect transistor, for example, a double gate nMOS transistor as shown in a sectional view in FIG. 1 has been proposed. This field effect transistor includes a substrate 1, an insulating layer 2 provided on the substrate 1, a gate electrode 3 and a gate insulating film 4 provided on the substrate 1, and an insulating material surrounding the gate electrode 3 and the gate insulating film 4. The film 5, the p-type region 6 provided on the gate insulating film 4, and N + provided on both sides of the p-type region 6 respectively.
The source 7 and the N + -type drain 8, the gate insulating film 9 and the gate electrode 10 provided on the p-type region 6, and the N + -type source 7, the gate electrode 10 and the N + -type drain 8 are electrically connected to each other. Silicide parts 11, 12 and 13 to be connected,
Between the silicide parts 11 and 12 and the silicide parts 12 and 13
And an insulating portion 14 between them. The silicide portions 11 and 13 form a source electrode and a drain electrode, respectively.

【0003】この場合、ゲート電極3及び10は同電位
となっており、これらゲート電極3及び10に正電圧を
印加することによって、ゲート絶縁膜4とp形領域6と
の界面及びゲート絶縁膜9とp形領域6との界面にチャ
ネルが形成され、ドレイン電極13とソース電極11と
の間にドレイン電流が流れる。電界効果トランジスタを
オン状態にしたときに流れるドレイン電流は、オン電流
と称されている。
In this case, the gate electrodes 3 and 10 have the same potential, and by applying a positive voltage to the gate electrodes 3 and 10, the interface between the gate insulating film 4 and the p-type region 6 and the gate insulating film are formed. A channel is formed at the interface between 9 and the p-type region 6, and a drain current flows between the drain electrode 13 and the source electrode 11. The drain current that flows when the field effect transistor is turned on is called the on-current.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電界効果トランジスタでは、所望のオン電流を得るため
に、ゲート電極の幅を所定の値以上に設定し、又は複数
のゲート電極を同一平面上に形成する必要があるので、
電界効果トランジスタの占有面積が増大し、回路の集積
密度の向上に障害が生じる。
However, in the conventional field effect transistor, in order to obtain a desired on-current, the width of the gate electrode is set to a predetermined value or more, or a plurality of gate electrodes are arranged on the same plane. Because it needs to be formed
The area occupied by the field effect transistor is increased, which hinders the improvement of the circuit integration density.

【0005】また、ゲート電極と基板との間の寄生容量
は、ゲート電極の幅が大きくなるに従って増大する。そ
の結果、ゲート電極の幅を所定の値以上に設定する従来
の電界効果トランジスタでは、寄生容量が増大し、これ
によってスイッング動作の高速化に障害が生じる。
Further, the parasitic capacitance between the gate electrode and the substrate increases as the width of the gate electrode increases. As a result, in the conventional field effect transistor in which the width of the gate electrode is set to be equal to or larger than a predetermined value, the parasitic capacitance increases, which causes a problem in speeding up the switching operation.

【0006】さらに、複数のゲート電極を同一平面上に
形成することによって、ドレイン電極の幅を増大する必
要があるが、ドレイン電極と基板との間の寄生容量は、
ドレイン電極の幅が大きくなるに従って増大する。その
結果、複数のゲート電極を同一平面上に形成した従来の
電界効果トランジスタでも、寄生容量が増大し、これに
よってスイッング動作の高速化に障害が生じる。
Further, it is necessary to increase the width of the drain electrode by forming a plurality of gate electrodes on the same plane, but the parasitic capacitance between the drain electrode and the substrate is
It increases as the width of the drain electrode increases. As a result, even in the conventional field effect transistor in which a plurality of gate electrodes are formed on the same plane, the parasitic capacitance increases, which causes a problem in speeding up the switching operation.

【0007】本発明の目的は、回路の集積密度を向上さ
せることができるとともにスイッチング動作を高速に行
うことができる電界効果トランジスタ及びその製造方法
を提供することである。
An object of the present invention is to provide a field effect transistor capable of improving the circuit integration density and performing a switching operation at high speed, and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による電界効果ト
ランジスタは、電気的に互いに接続される互いに平行な
三つ以上のゲート領域と、チャネルを形成するためにこ
れらゲート領域の間にそれぞれ介在する二つ以上の半導
体領域と、前記ゲート領域とそれに隣接する半導体領域
との界面に形成される四つ以上の前記チャネルを結ぶソ
ース領域及びドレイン領域とを具えることを特徴とす
る。
A field effect transistor according to the present invention includes three or more gate regions which are electrically connected to each other and which are parallel to each other, and are respectively interposed between these gate regions to form a channel. It is characterized by comprising two or more semiconductor regions, and a source region and a drain region connecting four or more channels formed at an interface between the gate region and a semiconductor region adjacent thereto.

【0009】本発明によれば、互いに平行な三つ以上の
ゲート領域及びこれらゲート領域の間にそれぞれ介在す
る二つ以上の半導体領域によって、ゲート領域及び半導
体領域が同一断面上すなわち縦方向に交互に形成され
る。なお、半導体領域の数はゲート領域の数より一つ少
なくなり、半導体領域は、電界効果トランジスタをnM
OSトランジスタとした場合にはp形領域となり、pM
OSトランジスタとした場合にはn形領域となる。
According to the present invention, the gate regions and the semiconductor regions are alternately arranged on the same cross section, that is, in the vertical direction by the three or more gate regions parallel to each other and the two or more semiconductor regions respectively interposed between the gate regions. Is formed. It should be noted that the number of semiconductor regions is one less than the number of gate regions, and the number of semiconductor regions in the semiconductor region is nM.
If it is an OS transistor, it becomes a p-type region, and pM
When it is an OS transistor, it becomes an n-type region.

【0010】これによって、チャネルが縦方向に四つ以
上形成され、最大でも二つのチャネルを有する従来の電
界効果トランジスタに比べて、平面的な単位ゲート幅
(1μm)当たりのオン電流が大きくなる。その結果、
所望のオン電流を得るために、ゲート電極の幅を所定の
値以上に設定し又は複数のゲート電極を同一平面上に形
成する必要がなくなるので、電界効果トランジスタの占
有面積を増大する必要がなくなり、回路の集積密度を向
上させることができる。
As a result, four or more channels are formed in the vertical direction, and the on-current per unit gate width (1 μm) in a plane becomes larger than that of the conventional field effect transistor having at most two channels. as a result,
Since it is not necessary to set the width of the gate electrode to a predetermined value or more or to form a plurality of gate electrodes on the same plane in order to obtain a desired on-current, it is not necessary to increase the area occupied by the field effect transistor. The circuit integration density can be improved.

【0011】また、ゲート電極の幅又はドレイン電極の
幅の増大に起因する寄生容量の増大をまねかないので、
スイッチング動作を高速に行うことができるようにな
る。
Further, since the parasitic capacitance is not increased due to the increase in the width of the gate electrode or the width of the drain electrode,
The switching operation can be performed at high speed.

【0012】本発明による電界効果トランジスタの製造
方法は、電気的に互いに接続される互いに平行な三つ以
上のゲート領域及びチャネルを形成するためにこれらゲ
ート領域の間にそれぞれ介在する二つ以上の半導体領域
を設けるステップと、これらゲート領域及び半導体領域
の形成前、形成後又は形成と同時に、前記ゲート領域と
それに隣接する半導体領域との界面に形成される四つ以
上の前記チャネルを結ぶソース領域及びドレイン領域を
設けるステップとを具えることを特徴とする。
The method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention comprises three or more parallel gate regions electrically connected to each other and two or more gate regions interposed between the gate regions to form a channel. A step of providing a semiconductor region and a source region connecting four or more channels formed at an interface between the gate region and a semiconductor region adjacent to the gate region and the semiconductor region adjacent to the gate region and the semiconductor region before or after the formation of the semiconductor region And providing a drain region.

【0013】本発明によれば、回路の集積密度を向上さ
せることができるとともにスイッチング動作を高速に行
うことができる電界効果トランジスタを製造することが
できる。
According to the present invention, it is possible to manufacture a field effect transistor capable of improving the circuit integration density and performing a switching operation at high speed.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明による電界効果トランジス
タ及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照して詳
細に説明する。なお、図面は寸法通りではなく、一部を
誇張している。図2は、本発明による電界効果トランジ
スタの斜視図である。図2に示すnMOSトランジスタ
としての電界効果トランジスタは、シリコン基板20、
その上に形成された埋め込みSiO層21と、その上
に形成された絶縁層22,23、ソース部24、ゲート
部25及びドレイン部26とを具える。ソース部24、
ゲート部25及びドレイン部26はそれぞれ、n多結
晶Si表面にシリサイド形成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a field effect transistor and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are not to scale and some are exaggerated. FIG. 2 is a perspective view of a field effect transistor according to the present invention. The field effect transistor as the nMOS transistor shown in FIG.
It comprises a buried SiO 2 layer 21 formed thereon, and insulating layers 22 and 23, a source portion 24, a gate portion 25 and a drain portion 26 formed thereon. Source part 24,
Each of the gate portion 25 and the drain portion 26 is silicided on the surface of the n + polycrystalline Si.

【0015】図3Aは、図2のI−I’断面を示す図で
あり、図3Bは、図2のII−II’断面を示す図である。
図3Bにおいて、ゲート部25には、互いに平行な同電
位の4個のゲート電極31,32,33,34が電気的
に互いに接続され、これら4個のゲート電極31,3
2,33,34の間には、3個のp形領域35,36,
37がそれぞれ介在し、p形領域35,36,37には
ゲート酸化膜38,39,40が形成されている。ま
た、後に説明するように、p形領域35,36,37の
両側にはそれぞれ、N形ソース35a,36a,37
a及びN形ドレイン35b,36b,37bが配置さ
れている。。
FIG. 3A is a view showing a II 'section of FIG. 2, and FIG. 3B is a view showing a II-II' section of FIG.
In FIG. 3B, in the gate portion 25, four gate electrodes 31, 32, 33, 34 that are parallel to each other and have the same potential are electrically connected to each other, and these four gate electrodes 31, 3
Between 2, 33 and 34, three p-type regions 35, 36,
Gate oxide films 38, 39 and 40 are formed in the p-type regions 35, 36 and 37, respectively. Further, as will be described later, N + -type sources 35a, 36a, 37 are provided on both sides of the p-type regions 35, 36, 37, respectively.
The a and N + type drains 35b, 36b, 37b are arranged. .

【0016】ソース部24及びドレイン部26はそれぞ
れ、p形領域35,36,37と絶縁層38,39,4
0との界面に形成される六つのチャネルを結ぶソース電
極41及びドレイン電極42を有する。
The source portion 24 and the drain portion 26 have p-type regions 35, 36, 37 and insulating layers 38, 39, 4 respectively.
It has a source electrode 41 and a drain electrode 42 which connect six channels formed at the interface with 0.

【0017】本実施の形態の動作を説明する。ゲート電
極31,32,33,34に正電圧を印加すると、上記
六つのチャネルが形成され、これらのチャネルを通じて
ドレイン部26とソース部24との間にドレイン電流が
流れる。これによって、電界効果トランジスタのオン電
流は、これら六つのチャネルを流れる電流の和として得
られる。
The operation of this embodiment will be described. When a positive voltage is applied to the gate electrodes 31, 32, 33, 34, the above six channels are formed, and a drain current flows between the drain section 26 and the source section 24 through these channels. Thereby, the on-current of the field effect transistor is obtained as the sum of the currents flowing through these six channels.

【0018】図1に示すような従来の電界効果トランジ
スタと比べた場合、平面的なゲート電極の幅が同一であ
る場合には、ドレイン電流が例えば2−3倍程度とな
り、その結果、オン電流として必要なドレイン電流を得
るために、ゲート電極の幅を所定の値以上に設定し又は
複数のゲート電極を同一平面上に形成する必要がなくな
るので、電界効果トランジスタの占有面積を増大する必
要がなくなり、回路の集積密度を向上させることができ
る。
When compared with the conventional field effect transistor as shown in FIG. 1, when the width of the planar gate electrode is the same, the drain current becomes, for example, about 2-3 times, and as a result, the ON current is increased. Therefore, it is not necessary to set the width of the gate electrode to a predetermined value or more or to form a plurality of gate electrodes on the same plane in order to obtain the necessary drain current. Therefore, it is necessary to increase the area occupied by the field effect transistor. Therefore, the integration density of the circuit can be improved.

【0019】また、ゲート電極の幅又はドレイン電極の
幅の増大に起因する寄生容量の増大がないので、スイッ
チング動作を高速に行うことができるようになる。この
場合、寄生容量を、図1に示すような従来の電界効果ト
ランジスタに比べて例えば1/2−1/3程度となる。
Since the parasitic capacitance does not increase due to the increase in the width of the gate electrode or the width of the drain electrode, the switching operation can be performed at high speed. In this case, the parasitic capacitance is, for example, about 1 / 2-1 / 3 as compared with the conventional field effect transistor as shown in FIG.

【0020】図4は、本発明による他の電界効果トラン
ジスタの断面図である。この断面は、図2のII-II’断
面に対応する断面であり、断面においてゲート電極4
1,42,43,44を片側のみで電気的に接続してい
る。これによって、ゲート電極41,42,43,44
と基板45との間の寄生容量が一層低減される。
FIG. 4 is a sectional view of another field effect transistor according to the present invention. This cross section is a cross section corresponding to the II-II ′ cross section of FIG.
1, 42, 43, 44 are electrically connected only on one side. Thereby, the gate electrodes 41, 42, 43, 44
The parasitic capacitance between the substrate and the substrate 45 is further reduced.

【0021】次に、図2に示す電界効果トランジスタの
製造方法を説明するが、後に説明するように、製造工程
の一部は、図5に示すCVD(chemical vapor depositi
on)装置を用いて行われるが、図5において、後に説明
するCVDが行われるウェハ46も示す。
Next, a method of manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 2 will be described. As will be described later, a part of the manufacturing process is part of the CVD (chemical vapor depositi) shown in FIG.
on) apparatus, but FIG. 5 also shows a wafer 46 on which CVD, which will be described later, is performed.

【0022】製造プロセスを図6−17を用いて説明す
るに当たり、図6,7,8A,9A,10A,11A,
12A,13A,14A,15A,16A,17Aは、
図2のI−I’断面に対応し、図8B,9B,10B,
11B,12B,13B,14B,15B,16B,1
7Bは、図2のII−II’断面に対応する。
In explaining the manufacturing process with reference to FIGS. 6-17, FIGS. 6, 7, 8A, 9A, 10A, 11A,
12A, 13A, 14A, 15A, 16A, 17A,
8B, 9B, 10B, corresponding to the II 'cross section of FIG.
11B, 12B, 13B, 14B, 15B, 16B, 1
7B corresponds to the II-II ′ cross section of FIG. 2.

【0023】先ず、シリコン基板51の上に埋め込みS
iO層52が形成されるとともに埋め込みSiO
52の上に極薄Si単結晶層53が形成されたSOI(s
ilicon on Insulator)を用意する(図6)。極薄Si単
結晶層53を、例えば10nmとする。
First, the embedded S on the silicon substrate 51.
with iO 2 layer 52 is buried SOI that ultrathin Si single crystal layer 53 on the SiO 2 layer 52 is formed (s
(ilicon on Insulator) is prepared (Fig. 6). The ultra-thin Si single crystal layer 53 is, for example, 10 nm.

【0024】次いで、SiGe層55、Si層56、S
iGe層57、Si層58、SiGe層59及びSi層
60を、交互に積層するようエピタキシャル成長させる
(図7)。これらSiGe層55、Si層56、SiG
e層57、Si層58、SiGe層59及びSi層60
の各々の厚さを、例えば30−50nmとする。
Then, the SiGe layer 55, the Si layer 56, and the S
The iGe layers 57, the Si layers 58, the SiGe layers 59, and the Si layers 60 are epitaxially grown so as to be alternately stacked (FIG. 7). These SiGe layer 55, Si layer 56, SiG
e layer 57, Si layer 58, SiGe layer 59, and Si layer 60
The thickness of each is, for example, 30 to 50 nm.

【0025】例えば、Ge18%のSiGe層を形成す
るに際し、Ge(ゲルマン)0.2Pa、SiH
(シラン)6Pa,H(水素)30Pa、温度55
0℃の条件下で、成長速度が70×10−10m/分と
なる。したがって、35nmの厚さのSiGe層の形成
時間は5分となる。
For example, when forming a SiGe layer of Ge 18%, Ge 2 H 2 (germane) 0.2 Pa, SiH
4 (silane) 6 Pa, H 2 (hydrogen) 30 Pa, temperature 55
Under the condition of 0 ° C., the growth rate becomes 70 × 10 −10 m / min. Therefore, the formation time of the SiGe layer having a thickness of 35 nm is 5 minutes.

【0026】また、Si層を形成するに際し、SiH
(シラン)6Pa,H(水素)30Pa、温度550
℃の条件下で、成長速度が10×10−10m/分とな
る。したがって、35nmの厚さのSi層の形成時間は
35分となる。
In forming the Si layer, SiH 4
(Silane) 6 Pa, H 2 (hydrogen) 30 Pa, temperature 550
The growth rate is 10 × 10 −10 m / min under the condition of ° C. Therefore, it takes 35 minutes to form the Si layer having a thickness of 35 nm.

【0027】次いで、SiGe層55、Si層56、S
iGe層57、Si層58、SiGe層59及びSi層
60を、RIE(reactive ion etching)によって加工し
て一部を除去する(図8)。この際、極薄SiO膜6
1及びSi膜62を順に形成し、レジストととも
にRIE時のマスクとして使用する。
Next, the SiGe layer 55, the Si layer 56, and the S
The iGe layer 57, the Si layer 58, the SiGe layer 59, and the Si layer 60 are processed by RIE (reactive ion etching) to partially remove them (FIG. 8). At this time, the ultra-thin SiO 2 film 6
1 and a Si 3 N 4 film 62 are sequentially formed and used as a mask during RIE together with a resist.

【0028】次いで、図8に示すウェハは、図5に示す
炉63に収容され、CVD法を用いてSiO膜64を
500nm程度堆積し、その後、CMP技術を用いてS
iO 膜64を平坦化する(図9)。
Next, the wafer shown in FIG. 8 is shown in FIG.
It is housed in a furnace 63 and is formed by CVD using SiO 2.TwoThe membrane 64
After depositing about 500 nm, S is deposited using CMP technology.
iO TwoThe film 64 is flattened (FIG. 9).

【0029】次いで、Si膜62を熱リン酸液で
エッチングして除去した後、リソグラフィ技術を用いて
レジストパターンを形成し、形成されたレジストパター
ンをマスクにしたウェットエッチング(希フッ酸など)
によって、SiO膜64の一部を除去して、SiO
膜64を、SiGe層55、Si層56、SiGe層5
7、Si層58、SiGe層59及びSi層60の側面
から離間する(図10)。なお、ウェットエッチングと
ともにRIEを行ってもよい。
Next, the Si 3 N 4 film 62 is removed by etching with a hot phosphoric acid solution, a resist pattern is formed by using a lithography technique, and the formed resist pattern is used as a mask for wet etching (dilute hydrofluoric acid). Such)
By removing a portion of the SiO 2 film 64, SiO 2
The film 64 is replaced with the SiGe layer 55, the Si layer 56, the SiGe layer 5
7, the Si layer 58, the SiGe layer 59, and the Si layer 60 are separated from the side surfaces (FIG. 10). Note that RIE may be performed together with wet etching.

【0030】次いで、例えばHNO:HO:HF=
60:60:1のようなSiGeのエッチング速度がS
iに比べて著しく速いエッチング液を用いた異方性エッ
チングを行って、SiGe層55,57,59を除去す
る。この際、Si層53,56,58,60はほとんど
エッチングされない。
Then, for example, HNO 3 : H 2 O: HF =
The etching rate of SiGe such as 60: 60: 1 is S
The SiGe layers 55, 57 and 59 are removed by performing anisotropic etching using an etching solution that is significantly faster than i. At this time, the Si layers 53, 56, 58 and 60 are hardly etched.

【0031】次いで、熱酸化によってSi層53,5
6,58,60にSiO膜を形成する。この際、例え
ば、700℃のウェットOによって、20nmの厚さ
のSiO膜を形成する。この際、Si層53は完全に
酸化される。その後、希フッ酸エッチング液によって、
形成された20nmの厚さのSiO膜を除去する(図
11)。
Then, the Si layers 53 and 5 are formed by thermal oxidation.
A SiO 2 film is formed on 6, 58 and 60. At this time, a SiO 2 film having a thickness of 20 nm is formed by wet O 2 at 700 ° C., for example. At this time, the Si layer 53 is completely oxidized. Then, with a dilute hydrofluoric acid etching solution,
The formed SiO 2 film having a thickness of 20 nm is removed (FIG. 11).

【0032】次いで、熱酸化を行い、ゲート絶縁膜とし
てSiO膜61,62,63を形成する。例えば、S
iO膜61,62,63は、1−15nm程度の同一
の厚さを有する(図12)。ゲート絶縁膜としては、S
iOの他にSiON膜や、プラズマ窒化等による窒化
シリコン膜を用いてもよい。
Next, thermal oxidation is performed to form SiO 2 films 61, 62, 63 as gate insulating films. For example, S
The iO 2 films 61, 62, 63 have the same thickness of about 1-15 nm (FIG. 12). As the gate insulating film, S
In addition to iO 2 , a SiON film or a silicon nitride film formed by plasma nitriding or the like may be used.

【0033】次いで、図12に示すウェハは、図5に示
す炉63に収容され、CVD法を用いてリン添加アモル
ファスSi64を堆積し、その後、CMP技術を用いて
Si膜64を平坦化する(図13)。リン添加量を、例
えば1×1020cm−3以上とする。
Next, the wafer shown in FIG. 12 is housed in the furnace 63 shown in FIG. 5, phosphorus-doped amorphous Si 64 is deposited by using the CVD method, and then the Si film 64 is flattened by using the CMP technique ( (Fig. 13). The amount of phosphorus added is, for example, 1 × 10 20 cm −3 or more.

【0034】次いで、ECRスパッタ法、CVD法等に
より、窒化シリコン膜65を、例えば10−100nm
程度形成する。その後、リソグラフィ技術を用いて、図
2のゲート部25に対応するレジストパターンを形成す
る。その後、このレジストパターンをマスクとしたRI
Eによって、窒化シリコン膜65、リン添加アモルファ
スSi64、Si層56,58,60及び薄いSiO
膜61,62,63をそれぞれ加工する(図14)。
Next, the silicon nitride film 65 is formed, for example, by 10-100 nm by ECR sputtering method, CVD method or the like.
Form a degree. Then, a lithography technique is used to form a resist pattern corresponding to the gate portion 25 of FIG. After that, RI using this resist pattern as a mask
According to E, the silicon nitride film 65, phosphorus-doped amorphous Si 64, Si layers 56, 58, 60 and thin SiO 2
The films 61, 62 and 63 are processed (FIG. 14).

【0035】次いで、熱酸化を行う。この際、リン添加
アモルファスSi64の酸化速度がSi層56,58,
60の酸化速度に比べて著しく速いため、リン添加アモ
ルファスSi64の表面に形成されるSiO膜66−
73は、Si層56,58,60に形成されるSiO
膜に比べて厚くなる。その後、Si層56,58,60
に形成されたSiO膜はプラズマエッチングによって
除去される(図15)。その後、必要に応じて、リンを
斜方向からイオン注入し、アニールを行い、注入したイ
オンを活性化させる。例えば、30keVでドーズ量2
×1015cm −2リンをイオン注入する。
Next, thermal oxidation is performed. At this time, phosphorus addition
The oxidation rate of the amorphous Si 64 is the Si layers 56, 58,
Compared to the oxidation rate of 60, phosphorus-containing ammo
SiO formed on the surface of Rufus Si 64TwoMembrane 66-
73 is SiO formed on the Si layers 56, 58, and 60.Two
It becomes thicker than the film. Then, the Si layers 56, 58, 60
SiO formed onTwoThe film is plasma etched
Removed (FIG. 15). Then, if necessary, phosphorus
Ions are implanted from an oblique direction, annealed, and implanted
Activate on. For example, a dose amount of 2 at 30 keV
× 1015cm -2Ion-implant phosphorus.

【0036】次いで、リン添加アモルファスSiを堆積
し、CMPによって平坦化する。リン添加量を、例えば
1×1020cm−3以上とする。その後、窒化シリコ
ン膜65を、熱リン酸などで除去する。次いで、リソグ
ラフィ技術を用いて、図2のソース部24、ゲート部2
5及びドレイン部26に対応するレジストパターンを形
成する。その後、このレジストパターンをマスクとした
RIEにより、リン添加アモルファスSiを加工する。
その後、CVD法を用いて、図2のSiO膜23に対
応するSiO膜を形成し、その後、CMPによって平
坦化する。その後、熱処理を行い、リンをSi層56,
58,60に拡散させ、N形ソース74,75,76
及びN形ドレイン77,78,79を形成する(図1
6)。この段階までにおいて、リン添加アモルファスS
iは多結晶シリコンとなる。
Then, phosphorus-doped amorphous Si is deposited and flattened by CMP. The amount of phosphorus added is, for example, 1 × 10 20 cm −3 or more. Then, the silicon nitride film 65 is removed with hot phosphoric acid or the like. Then, the source section 24 and the gate section 2 of FIG.
5 and a resist pattern corresponding to the drain portion 26 is formed. After that, phosphorus-doped amorphous Si is processed by RIE using this resist pattern as a mask.
Then, by using the CVD method, SiO 2 film is formed corresponding to the SiO 2 film 23 of FIG. 2, then planarized by CMP. Then, heat treatment is performed to remove phosphorus from the Si layer 56,
Diffused to 58, 60 and N + type sources 74, 75, 76
And N + type drains 77, 78, 79 (FIG. 1).
6). Up to this stage, phosphorus-doped amorphous S
i becomes polycrystalline silicon.

【0037】次いで、図2に示す電界効果トランジスタ
のソース電極の一部を構成するシリサイド部80、ゲー
ト電極に電気的に接続するシリサイド部81及びソース
電極の一部を構成するシリサイド部82を、従来の方法
によって形成し、図2に示す電界効果トランジスタが完
成する。
Then, a silicide portion 80 forming a part of the source electrode of the field effect transistor shown in FIG. 2, a silicide portion 81 electrically connecting to the gate electrode, and a silicide portion 82 forming a part of the source electrode are formed. It is formed by a conventional method to complete the field effect transistor shown in FIG.

【0038】次に、図2に示す電界効果トランジスタの
他の製造方法を説明するが、この場合も、製造工程の一
部は、図5に示すCVD(chemical vapor deposition)
装置を用いて行われる。
Next, another method of manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 2 will be described. Also in this case, a part of the manufacturing process is CVD (chemical vapor deposition) shown in FIG.
It is performed using the device.

【0039】製造プロセスを図18−22を用いて説明
するに当たり、図18,19A,20A,21A,22
Aは、図2のI−I’断面に対応し、図19B,20
B,21B,22Bは、図2のII−II’断面に対応す
る。
In describing the manufacturing process with reference to FIGS. 18-22, FIGS. 18, 19A, 20A, 21A, 22
A corresponds to the II ′ cross section of FIG. 2, and FIG.
B, 21B, and 22B correspond to the II-II 'cross section of FIG.

【0040】先ず、2枚のSOI基板をウェハボンディ
ングし、一方のSOI基板のシリコン基板のみをエッチ
ングなどによって除去する。その後、2層の極薄Si層
が埋め込みSiO層と交互に積層された基板に他のS
OI基板をウェハボンディングし、他のSOI基板のシ
リコン基板を除去する。これによって、極薄Si層9
1,92,93がSiO層94,95,96と交互に
積層された基板が形成される(図18)。
First, two SOI substrates are wafer-bonded, and only one silicon substrate of the SOI substrates is removed by etching or the like. After that, another S-layer is formed on the substrate in which the two ultra-thin Si layers are alternately laminated with the embedded SiO 2 layers.
The OI substrate is wafer-bonded and the silicon substrate of another SOI substrate is removed. As a result, the ultra-thin Si layer 9
A substrate in which 1, 92 and 93 are alternately laminated with SiO 2 layers 94, 95 and 96 is formed (FIG. 18).

【0041】次いで、薄いSiO膜97の形成後にS
膜98を更に形成した後、リソグラフィ技術及
びRIEによって、極薄Si層91,92,93及びS
iO 層94,95,96の一部を除去する(図1
9)。
Next, thin SiOTwoAfter forming the film 97, S
iThreeNFourAfter further forming the film 98, lithographic techniques and
And RIE, ultrathin Si layers 91, 92, 93 and S
iO TwoPart of the layers 94, 95, 96 are removed (Fig. 1
9).

【0042】次いで、図19に示すウェハは、図5に示
す炉63に収容され、CVD法を用いてSiO層99
を堆積し、その後、CMP技術を用いてSiO膜99
を研磨し、平坦化する(図20)。
Next, the wafer shown in FIG. 19 is housed in the furnace 63 shown in FIG. 5, and the SiO 2 layer 99 is formed by the CVD method.
Of the SiO 2 film 99, and then using the CMP technique.
Are polished and flattened (FIG. 20).

【0043】次いで、リソグラフィ技術及びRIEを用
いて、SiO膜99の一部を除去して、SiO膜9
9を、極薄Si層91,92,93、SiO層95,
96及びSi膜98の側面から離間する(図2
1)。
Then, a part of the SiO 2 film 99 is removed by using the lithographic technique and the RIE, and the SiO 2 film 9 is removed.
9 is an ultra-thin Si layer 91, 92, 93, a SiO 2 layer 95,
96 and the side surface of the Si 3 N 4 film 98 (see FIG. 2).
1).

【0044】次いで、希薄フッ酸などのエッチング液を
用いて、SiO層95,96及び極薄Si層91の下
部のSiO層94の一部をエッチングする。その後、
Si 膜98を熱リン酸などでエッチングする(図
22)。
Then, an etching solution such as dilute hydrofluoric acid is used.
Using SiOTwoUnder layers 95, 96 and ultra-thin Si layer 91
Part of SiOTwoEtch a portion of layer 94. afterwards,
Si ThreeNFourThe film 98 is etched with hot phosphoric acid or the like (Fig.
22).

【0045】以後の工程は、上記熱酸化によるSi層5
3,56,58,60へのSiO膜の形成の工程以降
の工程と同一であるが、ゲート酸化膜としてSiO
61,62,63を形成する前のSi層53を完全に酸
化するための熱酸化は必須ではなく、熱酸化を行ったと
しても、薄くてもよい。
In the subsequent steps, the Si layer 5 formed by the above thermal oxidation is used.
This is the same as the steps after the step of forming the SiO 2 film on 3, 56, 58, 60, but completely oxidizes the Si layer 53 before forming the SiO 2 films 61, 62, 63 as the gate oxide film. The thermal oxidation is not essential, and even if the thermal oxidation is performed, it may be thin.

【0046】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例え
ば、上記実施の形態では、nMOSトランジスタの場合
について説明したが、pMOSトランジスタの場合や、
MISトランジスタのような他のタイプのトランジスタ
についても本発明を適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications and variations are possible. For example, in the above embodiment, the case of the nMOS transistor has been described, but in the case of the pMOS transistor,
The present invention can be applied to other types of transistors such as MIS transistors.

【0047】また、図2,3,4に示した構造以外の電
界効果トランジスタを構成するとこができ、例えば、ゲ
ート電極を3個以上の任意の個数とするとともに、半導
体領域を2個以上すなわちゲート電極の個数より一つ少
ない数とすることができる。
Further, a field effect transistor other than the structure shown in FIGS. 2, 3 and 4 can be constructed. For example, the gate electrode can be an arbitrary number of three or more and two or more semiconductor regions can be formed. The number can be one less than the number of gate electrodes.

【0048】さらに、上記実施の形態で説明した電界効
果トランジスタの製造方法以外の製造方法を用いること
もでき、例えば、図10に示すウェハを得る工程におい
て、SiGe層55、Si層56、SiGe層57、S
i層58、SiGe層59及びSi層60の一方の側の
一部をエッチングして除去することによって、図4に示
す構造の電界効果トランジスタを製造することができ
る。また、図21に示すウェハを得る工程において、極
薄Si層91,92,93、SiO層95,96及び
Si膜98の一方の側の一部をエッチングして除
去することによって、図4に示す構造の電界効果トラン
ジスタを製造することができる。
Further, a manufacturing method other than the manufacturing method of the field effect transistor described in the above-mentioned embodiment can be used. For example, in the step of obtaining the wafer shown in FIG. 10, the SiGe layer 55, the Si layer 56, and the SiGe layer are formed. 57, S
By etching and removing a part of one side of the i layer 58, the SiGe layer 59, and the Si layer 60, the field effect transistor having the structure shown in FIG. 4 can be manufactured. Further, in the step of obtaining the wafer shown in FIG. 21, by etching and removing a part of one side of the ultrathin Si layers 91, 92, 93, the SiO 2 layers 95, 96 and the Si 3 N 4 film 98. The field effect transistor having the structure shown in FIG. 4 can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来の電界効果トランジスタの断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional field effect transistor.

【図2】 本発明による電界効果トランジスタの斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view of a field effect transistor according to the present invention.

【図3】 図2の電界効果トランジスタの断面図であ
る。
3 is a cross-sectional view of the field effect transistor of FIG.

【図4】 本発明による他の電界効果トランジスタの断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of another field effect transistor according to the present invention.

【図5】 本発明による電界効果トランジスタの製造方
法で用いられるCVD装置を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a CVD apparatus used in the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図6】 本発明による電界効果トランジスタの製造方
法の第1工程を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a first step of a method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図7】 本発明による電界効果トランジスタの製造方
法の第2工程を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a second step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図8】 本発明による電界効果トランジスタの製造方
法の第3工程を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a third step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図9】 本発明による電界効果トランジスタの製造方
法の第4工程を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a fourth step of the method for manufacturing the field effect transistor according to the present invention.

【図10】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第5工程を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a fifth step of the method for manufacturing the field effect transistor according to the present invention.

【図11】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第6工程を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a sixth step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図12】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第7工程を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a seventh step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図13】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第8工程を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an eighth step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図14】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第9工程を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a ninth step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図15】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第10工程を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a tenth step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図16】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第11工程を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an eleventh step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図17】 本発明による電界効果トランジスタの製造
方法の第12工程を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a twelfth step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図18】 本発明による電界効果トランジスタの他の
製造方法の第1工程を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a first step of another method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図19】 本発明による電界効果トランジスタの他の
製造方法の第2工程を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a second step of another method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図20】 本発明による電界効果トランジスタの他の
製造方法の第3工程を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a third step of another method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図21】 本発明による電界効果トランジスタの他の
製造方法の第4工程を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a fourth step of another method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

【図22】 本発明による電界効果トランジスタの他の
製造方法の第5工程を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a fifth step of another method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 櫻庭 政夫 宮城県仙台市太白区長町8丁目2−3− 101 Fターム(参考) 5F110 AA01 AA04 AA07 BB11 CC02 DD05 DD13 EE05 EE09 EE22 EE27 EE30 EE45 FF02 FF03 FF04 FF23 GG02 GG12 GG30 GG44 HJ01 HJ14 HJ16 HJ23 HK05 HK14 HK21 HM02 QQ19Continued front page    (72) Inventor Masao Sakuraba             8-3-8 Nagamachi, Taihaku-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture             101 F-term (reference) 5F110 AA01 AA04 AA07 BB11 CC02                       DD05 DD13 EE05 EE09 EE22                       EE27 EE30 EE45 FF02 FF03                       FF04 FF23 GG02 GG12 GG30                       GG44 HJ01 HJ14 HJ16 HJ23                       HK05 HK14 HK21 HM02 QQ19

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気的に互いに接続される互いに平行な
三つ以上のゲート領域と、 チャネルを形成するためにこれらゲート領域の間にそれ
ぞれ介在する二つ以上の半導体領域と、 前記ゲート領域とそれに隣接する半導体領域との界面に
それぞれ形成される四つ以上の前記チャネルを結ぶソー
ス領域及びドレイン領域とを具えることを特徴とする電
界効果トランジスタ。
1. Three or more parallel gate regions electrically connected to each other, two or more semiconductor regions respectively interposed between these gate regions to form a channel, and the gate region. A field effect transistor, comprising: a source region and a drain region connecting four or more of the channels, each of which is formed at an interface with a semiconductor region adjacent thereto.
【請求項2】 電気的に互いに接続される互いに平行な
三つ以上のゲート領域及びチャネルを形成するためにこ
れらゲート領域の間にそれぞれ介在する二つ以上の半導
体領域を設けるステップと、 これらゲート領域及び半導体領域の形成前、形成後又は
形成と同時に、前記ゲート領域とそれに隣接する半導体
領域との界面にそれぞれ形成される四つ以上の前記チャ
ネルを結ぶソース領域及びドレイン領域を設けるステッ
プとを具えることを特徴とする電界効果トランジスタの
製造方法。
2. Providing three or more parallel gate regions electrically connected to each other and two or more semiconductor regions respectively interposed between the gate regions to form a channel, and these gates. Before, after, or at the same time as forming the region and the semiconductor region, providing a source region and a drain region connecting four or more channels formed at the interface between the gate region and the semiconductor region adjacent thereto, respectively. A method for manufacturing a field effect transistor, comprising:
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