JP2003523615A - MISFET - Google Patents

MISFET

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JP2003523615A
JP2003523615A JP2000601674A JP2000601674A JP2003523615A JP 2003523615 A JP2003523615 A JP 2003523615A JP 2000601674 A JP2000601674 A JP 2000601674A JP 2000601674 A JP2000601674 A JP 2000601674A JP 2003523615 A JP2003523615 A JP 2003523615A
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JP
Japan
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channel
drain
fermi level
gate
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Application number
JP2000601674A
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Japanese (ja)
Inventor
アウグスト,カルロス・ジヨタ・エルリ・ペー
Original Assignee
カンタム・セミコンダクター、エル・エル・シー
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 ソースバンドギャップEG2およびソースミッドギャップ値EGM2を有する材料で形成され、ソースフェルミ準位EF2を有するソース層を具備する、金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタMISFETが開示される。ドレイン層が、ドレインフェルミ準位EF4を有する。チャネルバンドギャップEG3とチャネルミッドギャップ値EGM3を有する材料で形成され、チャネルフェルミ準位EF3を有するチャネル層が、ソース層とドレイン層の間に設けられる。ソースコンタクト層が、チャネル層の反対にあるソース層に接続され、ソースコンタクトフェルミ準位EF1を有する。ゲート電極が、ゲート電極フェルミ準位EF6を有する。ソースバンドギャップEG2は、チャネルバンドギャップEG3より実質的に狭い。ソースコンタクトフェルミ準位EF1と、ソースフェルミ準位EF2と、チャネルフェルミ準位EF3と、ドレインフェルミ準位EF4と、ゲート電極フェルミ準位EF6とが、デバイスに電圧が印加されていない場合、所定の許容値内において、ソースミッドギャップ値EGM2と、チャネルミッドギャップ値EGM3とに等しい。 (57) Abstract: A metal-insulator-semiconductor field-effect transistor MISFET is disclosed which is formed of a material having a source band gap EG2 and a source mid-gap value EGM2 and includes a source layer having a source Fermi level EF2. . The drain layer has a drain Fermi level EF4. A channel layer formed of a material having a channel band gap EG3 and a channel mid gap value EGM3 and having a channel Fermi level EF3 is provided between the source layer and the drain layer. A source contact layer is connected to the source layer opposite the channel layer and has a source contact Fermi level EF1. The gate electrode has a gate electrode Fermi level EF6. Source band gap EG2 is substantially smaller than channel band gap EG3. When no voltage is applied to the device, the source contact Fermi level EF1, the source Fermi level EF2, the channel Fermi level EF3, the drain Fermi level EF4, and the gate electrode Fermi level EF6 have a predetermined value. Within the tolerance, it is equal to the source midgap value EGM2 and the channel midgap value EGM3.

Description

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

【0001】 (技術分野) 本発明は、金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタ(Metal Ins
ulator Semiconductor Field Effect Tr
ansistor、MISFET)に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal / insulator / semiconductor field effect transistor (Metal Ins).
ulator Semiconductor Field Effect Tr
MISFET).

【0002】 (背景技術) 1970年代後半から、相補型金属・酸化物・半導体(Complement
ary Metal−Oxide Semiconductor、CMOS)が
優れた半導体技術とされており、1998年には、0.25ミクロンCMOS技
術世代が生産されている。他の技術ではなくCMOS技術を選択する理由は数多
くある。最も重要なことは、論理状態を変えるさいに、二値論理の回路の基本要
素であるCMOS「インバータ」しか電力を消費しないため、低電力消費量が得
られることである。
BACKGROUND ART Since the late 1970s, complementary metals, oxides, and semiconductors (Complement)
(Ary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS) is regarded as an excellent semiconductor technology, and in 1998, a 0.25 micron CMOS technology generation was produced. There are many reasons to choose CMOS technology over other technologies. Most importantly, low power consumption is obtained because only the CMOS "inverter", which is the basic element of a binary logic circuit, consumes power when changing logic states.

【0003】 標準的な「プレーナ技術」の特性を決定する基本的な要因は、MOSFETの
チャネル長と寄生容量である。サブミクロン深さのCMOSの場合、ゲート長が
短くなるにつれてリーク電流が増える傾向があり、プロセス技術全体がより複雑
になる。処理ステップ数が増加するだけでなく、それらのステップのいくつかの
複雑性および困難さも増してしまう。CMOS回路を作成するには、NMOSお
よびPMOSデバイスが必要となるため、多くの前工程をそれぞれのデバイスの
タイプに対して別々に二度行わなければならない。
The fundamental factors that determine the characteristics of standard “planar technology” are the MOSFET channel length and parasitic capacitance. For sub-micron deep CMOS, leakage current tends to increase as gate length decreases, making the overall process technology more complex. Not only does the number of processing steps increase, but so does the complexity and difficulty of some of those steps. Since many NMOS and PMOS devices are required to make CMOS circuits, many pre-processes must be done twice separately for each device type.

【0004】 しかしながら、バーチカル(vertical)MOSFET(参考文献[1
]を参照)のような他のMOSFETアーキテクチャを用いて、CMOS回路を
作成することもできる。バーチカルMOSFETにより見込まれる能力は、非常
に魅力的なものである。ゲート長が100nmを下回る従来の(プレーナ)MO
SFETが直面する技術的かつ基本的な物理的制約を考慮すると、このアーキテ
クチャは特に理想的なものである。バーチカルMOSFETでは、チャネル長は
、低温エピタキシにより行われるドーピングおよび/またはヘテロ接合プロファ
イルにより規定される。リソグラフィは、デバイスの断面(チャネル幅)、つま
り集積密度を規定する。
However, vertical MOSFETs (reference [1
Other MOSFET architectures, such as), can also be used to create CMOS circuits. The potential expected with vertical MOSFETs is very attractive. Conventional (planar) MO with gate length less than 100 nm
This architecture is particularly ideal given the technical and basic physical constraints faced by SFETs. In vertical MOSFETs, the channel length is defined by the doping and / or heterojunction profile performed by low temperature epitaxy. Lithography defines the cross-section (channel width) of the device, or integration density.

【0005】 本発明は、相補型金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタ(C−MISF
ET)に関する。最も一般的な絶縁物が酸化物(二酸化珪素)であるため、これ
らのデバイスは、ほとんどの場合、相補型金属・酸化物・半導体電界効果トラン
ジスタ(C−MOSFET)と呼ばれる。さらに詳しく言えば、本発明は、新し
い種類のバーチカルMOSFETで作成されたCMOS回路に関する。
The present invention is a complementary metal / insulator / semiconductor field effect transistor (C-MISF).
ET). Since the most common insulator is oxide (silicon dioxide), these devices are most often called complementary metal-oxide-semiconductor field effect transistors (C-MOSFETs). More particularly, the present invention relates to CMOS circuits made with a new class of vertical MOSFETs.

【0006】 本発明は、印加バイアスにのみ依存してN形またはP形トランジスタとして作
用する、MOSFETデバイスを提供する。ソースの電圧電源の設定により、デ
バイスがNMOSとして、またはPMOSとして作用するかが決定される。ドレ
イン・ソース間電圧(VDS)とゲート・ソース間電圧(VGS)が正の場合、
デバイスはNMOSとして作用する。ドレイン・ソース間電圧(VDS)とゲー
ト・ソース間電圧(VGS)が負の場合、同じデバイスがPMOSとして作用す
る。したがって、本発明のデバイスを用いることにより、単一のデバイスのタイ
プしか製造しない場合であっても、「先験的に」N形またはP形のいずれでもな
い相補型回路(CMOS)を作成することができる。
The present invention provides MOSFET devices that act as N-type or P-type transistors only depending on the applied bias. The setting of the source voltage supply determines whether the device acts as an NMOS or as a PMOS. When the drain-source voltage (V DS ) and the gate-source voltage (V GS ) are positive,
The device acts as an NMOS. When the drain-source voltage (V DS ) and the gate-source voltage ( VGS ) are negative, the same device acts as a PMOS. Thus, the device of the present invention is used to create "a priori" complementary circuits (CMOS) that are neither N-type nor P-type, even if only a single device type is manufactured. be able to.

【0007】 以下、本発明の対象を、「単一デバイスの相補型金属・酸化物・半導体電界効
果トランジスタ」、またはSD−CMOS(Single Device Co
mplementary Metal−Oxide Semiconducto
r)と呼ぶ。
Hereinafter, the object of the present invention will be described with reference to “a complementary metal / oxide / semiconductor field effect transistor of a single device” or SD-CMOS (Single Device Co).
plementary Metal-Oxide Semiconductor
r).

【0008】 リソグラフィおよび低温エピタキシで可能なドーピング/ヘテロ接合プロファ
イルの種類からチャネル長を独立させることにより、チャネルがわずか数十ナノ
メートル長しかなく、ウェーハ全体にわたって原子層が制御された、バーチカル
MOSFETを製造することができる。チャネル長が非常に短いバーチカルMO
SFETを作成する制約は、もはや技術的なものではなく、デバイスの物理的性
質に関係するものである。
By making the channel length independent of the type of doping / heterojunction profile possible in lithography and low temperature epitaxy, a vertical MOSFET with a channel that is only a few tens of nanometers long and with a controlled atomic layer across the wafer is provided. It can be manufactured. Vertical MO with very short channel length
The constraints of making SFETs are no longer technical but related to the physical properties of the device.

【0009】 バーチカルMOSFETには、水平なMOSFETよりも本質的な利点がある
。例えば、チャネル・ドレイン間接合に対して、ソース・チャネル間接合の非対
称性を形成することが簡単なことである。水平なMOSFETの場合も、非対称
性を導入することは可能であるが、プロセスの複雑性の点でコストがかかること
になる(各デバイスタイプに対して、ソースとドレインを区別するのに余分なマ
スクが必要)。どんな場合であろうとも、ドーピングおよび/またはヘテロ接合
プロファイル(イオン注入によるもの)は、低温エピタキシが示すものには近づ
き得ない。
Vertical MOSFETs have substantial advantages over horizontal MOSFETs. For example, it is easy to form the source-channel junction asymmetry with respect to the channel-drain junction. In the case of a horizontal MOSFET, it is possible to introduce asymmetry, but it comes at a cost in terms of process complexity (for each device type, there is an extra Need a mask). In any case, the doping and / or heterojunction profile (due to ion implantation) cannot approach what low temperature epitaxy exhibits.

【0010】 水平ホモ接合MOSFETの場合と同様に、バーチカルホモ接合MOSFET
は、より鋭いドーピングプロファイル、すなわち狭い空乏幅をもち得ることによ
り、チャネル長がより短い場合であろうとも、短チャネル効果(Short C
hannel Effect、SCE)を被る。50nmチャネル長の「プレー
ナドーピングされた」バーチカルMOSFETの数値シミュレーションによると
、非常に高性能のレベルが予測される(参考文献[2]を参照)。しかしながら
、チャネル長がさらに短くなるにつれ、ソースとチャネル間の静電障壁を保つた
めに、より高度のドーピングレベルが必要とされる。制限内において、(ドレイ
ンまたはゲートに)バイアスがない場合でも、内部電界によりソース・チャネル
間障壁を通るバンド・バンド間トンネリングが引き起こされる。当然ながら、ド
レインバイアスを印加する必要があるため、ドレイン誘起障壁低下(Drain
Induced Barrier Lowering、DIBL)によるさら
に強力なスケーリング制約が課せられる。これらの理由により、SCEおよびD
IBLが原因で、短いチャネルが可能となる実用的な限界が、およそ80nmと
なることが予測されている(参考文献[1]を参照)。
Similar to the case of the horizontal homojunction MOSFET, the vertical homojunction MOSFET
Can have a sharper doping profile, ie, a narrow depletion width, so that the short channel effect (Short C
channel effect (SCE). Numerical simulations of "planar-doped" vertical MOSFETs with 50 nm channel length predict very high performance levels (see reference [2]). However, as the channel length gets shorter, higher doping levels are needed to keep the electrostatic barrier between the source and the channel. Within limits, even in the absence of bias (drain or gate), the internal electric field causes band-to-band tunneling through the source-channel barrier. As a matter of course, since it is necessary to apply the drain bias, the drain-induced barrier lowering (Drain)
Further stronger scaling constraints are imposed by Induced Barrier Lowering (DIBL). For these reasons, SCE and D
Due to the IBL, the practical limit of possible short channels is predicted to be around 80 nm (see reference [1]).

【0011】 代替的なタイプのバーチカルMOSFETであるバーチカルヘテロ接合MOS
FET(VH−MOSFET)では、ホモ接合の代わりにヘテロ接合が用いられ
て、ソース・チャネル間静電障壁を形成する(参考文献[3]を参照)。ポテン
シャル障壁はヘテロ接合により生じるため、障壁を形成するためにチャネルにド
ーピングを導入する必要がないため、このデバイスは、明らかに「完全な空乏状
態」にある。また、ヘテロ接合障壁は、チャネルの厚み全体にわたって存在する
ため、ゲート間の距離に課せられたあらゆる制限をなくす。シミュレーションに
よれば、このようなデバイスアーキテクチャを用いると、SCEまたはDIBL
を被ることなく、超短チャネル(10nmまで)が可能であることが分かってい
る(参考文献[3]を参照)。デバイスタイプ(NMOSまたはPMOS)は、
ソース領域とドレイン領域に加えるドーパントの種類により規定される。
An alternative type of vertical MOSFET, Vertical Heterojunction MOS
In FETs (VH-MOSFETs), heterojunctions are used instead of homojunctions to form source-channel electrostatic barriers (see reference [3]). Since the potential barrier is created by the heterojunction, there is no need to introduce doping into the channel to form the barrier, so the device is clearly "fully depleted". Also, since the heterojunction barrier exists over the entire thickness of the channel, it eliminates any restrictions imposed on the distance between the gates. Simulations show that using such a device architecture, SCE or DIBL
It has been found that ultra-short channels (up to 10 nm) are possible without suffering (see reference [3]). Device type (NMOS or PMOS)
It is defined by the type of dopant added to the source and drain regions.

【0012】 30nmゲート/チャネル長をもつダブルゲートSOI CMOSの数値シミ
ュレーション(参考文献[4]を参照)によると、非常に優れた性能レベルが得
られることが予測されている。実例として有益なパラメータとして、CMOSリ
ング発振器の遅延が、1ピコ秒未満であることが挙げられる。例えば、チャネル
長が20nmのようなVH−MOSFETの場合、同様またはより優れた性能レ
ベルが見込まれなければならない。
Numerical simulations of double-gate SOI CMOS with 30 nm gate / channel length (see reference [4]) predict that very good performance levels will be obtained. An illustratively useful parameter is that the CMOS ring oscillator has a delay of less than 1 picosecond. For VH-MOSFETs with a channel length of 20 nm, for example, similar or better performance levels must be expected.

【0013】 1つのデバイスタイプのデバイス層を、他のデバイスタイプのデバイス層上に
積層することにより、単一のエピタキシャル成長ステップが可能となり、共通の
ゲートスタック(ゲート絶縁体とゲート電極)が得られる、CMOS集積方式が
提案されてきた(参考文献[3]を参照)。このような集積方式では、NMOS
およびPMOSトランジスタを「並べて」形成する構造よりも、前工程全体が非
常に単純化され、面積ゲインがより多く獲得されることが見込まれる。
Stacking a device layer of one device type on a device layer of another device type allows for a single epitaxial growth step resulting in a common gate stack (gate insulator and gate electrode). , A CMOS integrated system has been proposed (see reference [3]). In such an integrated system, the NMOS
And it is expected that the whole front end process will be much simpler and more area gain will be obtained than the structure of forming the PMOS transistors "side by side".

【0014】 バーチカルMOSFETには、他にも魅力的な特徴がある。同世代のリソグラ
フィ装置に対して、プレーナMOSFETで形成されるセル面積の4分の1を用
いて、バーチカルMOSFETがどの程度のメモリセルを実現できるかが示され
ている(参考文献[5、6、7]を参照)。数十年もの間、DRAMがプロセス
技術における進歩を牽引してきた。光リソグラフィが極限(約100nmである
とされる)に達すると、バーチカルMOSFETで形成されるセルが、ビット密
度を上げるための実用的な代替物として真剣に考慮される傾向にある。
Vertical MOSFETs have other attractive features. For a lithographic apparatus of the same generation, it has been shown how much a vertical MOSFET can realize a memory cell by using a quarter of a cell area formed by a planar MOSFET (references [5, 6]. , 7]). For decades, DRAM has driven progress in process technology. When photolithography reaches the limit (which is said to be around 100 nm), cells formed with vertical MOSFETs tend to be seriously considered as a viable alternative for increasing bit density.

【0015】 しかしながら、非常に短いチャネルをもつバーチカルMOSFETを形成する
能力が、完全に開発されるものと仮定すると、非常に低い温度(通常、ドーパン
トが著しく拡散を始め、および/または歪層が緩和する温度を下回る温度)で処
理を行う必要がある。バーチカルMOSFETは、それらのチャネル長および特
定のデバイス層の組成/プロファイルにかかわらず、ゲートなどの異なるデバイ
ス領域が、異なる平面上にあるソースとドレインを備える。したがって、コンタ
クトホールの形成、および金属を用いたコンタクトホールの充填の別々のシーケ
ンスにより、これらの領域(およびゲート電極)へのコンタクトがなされなけれ
ばならない。
However, assuming that the ability to form a vertical MOSFET with a very short channel is fully developed, it is very low temperature (usually the dopants start to diffuse significantly and / or the strained layer relaxes). It is necessary to perform the treatment at a temperature lower than the temperature that Vertical MOSFETs have different device regions, such as gates, with sources and drains on different planes, regardless of their channel length and composition / profile of the particular device layer. Therefore, these regions (and gate electrodes) must be contacted by separate sequences of contact hole formation and metal contact hole filling.

【0016】 (発明の開示) 本発明の目的は、MISFETの製造プロセスを改良することである。[0016]     (Disclosure of the invention)   It is an object of the invention to improve the manufacturing process of MISFETs.

【0017】 この目的を達成するために、 ・ソースバンドギャップ(EG2)およびソースミッドギャップ値(EGM2
)を有する材料で形成され、ソースフェルミ準位(EF2)を有するソース層と
、 ・ドレインフェルミ準位(EF4)を有するドレイン層と、 ・ソース層とドレイン層の間にあり、チャネルバンドギャップ(EG3)とチ
ャネルミッドギャップ値(EGM3)を有する材料で形成され、チャネルフェル
ミ準位(EF3)を有するチャネル層と、 ・チャネル層の反対にあるソース層に接続され、ソースコンタクトフェルミ準
位(EF1)を有するソースコンタクト層と、 ・ゲート電極フェルミ準位(EF6)を有するゲート電極とを具備する、 金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタ(MISFET)であって、 ・ソースバンドギャップ(EG2)が、チャネルバンドギャップ(EG3)よ
り実質的に狭く、 ・ソースコンタクトフェルミ準位(EF1)と、ソースフェルミ準位(EF2
)と、チャネルフェルミ準位(EF3)と、ドレインフェルミ準位(EF4)と
、ゲート電極フェルミ準位(EF6)とが、デバイスに電圧が印加されていない
場合、所定の許容値内において、ソースミッドギャップ値(EGM2)と、チャ
ネルミッドギャップ値(EGM3)とに等しい、MISFETが提供される。
In order to achieve this object: Source bandgap (EG2) and source midgap value (EGM2
A source layer having a source Fermi level (EF2), a drain layer having a drain Fermi level (EF4), and a channel bandgap (between the source layer and the drain layer). EG3) and a channel layer formed of a material having a channel midgap value (EGM3) and having a channel Fermi level (EF3); and a source contact Fermi level (EF1) connected to a source layer opposite the channel layer. A metal-insulator-semiconductor field effect transistor (MISFET), comprising: a source contact layer having a); a gate electrode having a gate electrode Fermi level (EF6); , Substantially narrower than the channel band gap (EG3) Mi level (EF1) and source Fermi level (EF2)
), The channel Fermi level (EF3), the drain Fermi level (EF4), and the gate electrode Fermi level (EF6) within a predetermined tolerance when no voltage is applied to the device. A MISFET is provided that is equal to the midgap value (EGM2) and the channel midgap value (EGM3).

【0018】 フェルミ準位を、ソースとチャネルのミッドギャップ値とほぼ等しくすること
により、電子と正孔のソースからドレインまでの対称的な経路が作られる。これ
により、印加される電圧に応じて、デバイスはNMOSまたはPMOSとして作
用することができる。これにより、従来の知られているデバイスとは異なり、製
造時にデバイスをNMOSとして、またはPMOSとして作用すべきであるかを
決定する必要がなくなるため、MISFETの製造プロセスが実質的に改良され
る。
By making the Fermi level approximately equal to the midgap value of the source and the channel, a symmetrical path of the electron and the hole from the source to the drain is created. This allows the device to act as an NMOS or a PMOS depending on the applied voltage. This substantially improves the manufacturing process of the MISFET, as it does not need to determine during manufacture whether the device should act as NMOS or PMOS, unlike previously known devices.

【0019】 (実施形態の詳細な説明) デバイスの略図的な断面図を示す図1において、以下の層が区別されることが
できる。
Detailed Description of Embodiments In FIG. 1, which shows a schematic cross-sectional view of the device, the following layers can be distinguished.

【0020】 層1は、ソースへのコンタクトであり、仕事関数またはフェルミ準位が、ソー
ス材料のバンドギャップの中間にある金属である。
Layer 1 is the contact to the source and is a metal whose work function or Fermi level is in the middle of the band gap of the source material.

【0021】 層2は、ソースであり、チャネル材料に対して、伝導帯と価電子帯のオフセッ
トが同様になるように、ミッドギャップ点をチャネル材料のミッドギャップ点に
そろえたバンドギャップが「狭い」材料である。
The layer 2 is a source and has a “narrow band gap” in which the midgap point is aligned with the midgap point of the channel material so that the conduction band and the valence band have the same offset with respect to the channel material. It is a material.

【0022】 層3は、チャネルであり、バンドギャップが「広い」材料である。[0022]   Layer 3 is the channel and is a "wide" bandgap material.

【0023】 層4は、ドレインであり、仕事関数またはフェルミ準位が、チャネル材料のギ
ャップの中間にある金属である。
Layer 4 is the drain, a metal whose work function or Fermi level is in the middle of the gap in the channel material.

【0024】 層5は、ゲート絶縁物である。[0024]   Layer 5 is a gate insulator.

【0025】 層6は、ゲート電極であり、フェルミ準位が、チャネル材料のギャップの中間
にある導体である。
Layer 6 is the gate electrode and the conductor with the Fermi level in the middle of the channel material gap.

【0026】 層1、層4および層6は、同じ材料からなるものであってよい。[0026]   Layer 1, layer 4 and layer 6 may be of the same material.

【0027】 図2aは、電圧が印加されていない場合、すなわちドレイン・ソース間の電圧
と、ゲート・ソース間の電圧がともにゼロである場合のデバイスのバンド図が示
されている。 EF(1)は、材料1のフェルミ準位である。 EF(2)は、材料2のフェルミ準位である。 EC(2)は、材料2の伝導帯エッジである。 EV(2)は、材料2の価電子帯エッジである。 EF(3)は、材料3のフェルミ準位である。 EC(3)は、材料3の伝導帯エッジである。 EV(3)は、材料3の価電子帯エッジである。 EF(4)は、材料4のフェルミ準位である。 VSは、ソースの電位である。 VDは、ドレインの電位である。
FIG. 2 a shows a band diagram of the device when no voltage is applied, that is, when the drain-source voltage and the gate-source voltage are both zero. EF (1) is the Fermi level of Material 1. EF (2) is the Fermi level of Material 2. EC (2) is the conduction band edge of Material 2. EV (2) is the valence band edge of Material 2. EF (3) is the Fermi level of Material 3. EC (3) is the conduction band edge of Material 3. EV (3) is the valence band edge of Material 3. EF (4) is the Fermi level of Material 4. VS is the potential of the source. VD is the drain potential.

【0028】 図2b VDS>0、VGS=0 EF(1)は、材料1のフェルミ準位である。 EF(2)は、材料2のフェルミ準位である。 EC(2)は、材料2の伝導帯エッジである。 EV(2)は、材料2の価電子帯エッジである。 EF(3)は、材料3のフェルミ準位である。 EC(3)は、材料3の伝導帯エッジである。 EV(3)は、材料3の価電子帯エッジである。 EF(4)は、材料4のフェルミ準位である。 VSは、ソースの電位である。 VDは、ドレインの電位である。 VDS(=VS−VD)は、ソースとドレイン間の電位差である。 VGS(=VS−VG)は、ソースとゲート間の電位差である。[0028]   Figure 2b VDS> 0, VGS = 0 EF (1) is the Fermi level of Material 1. EF (2) is the Fermi level of Material 2. EC (2) is the conduction band edge of Material 2. EV (2) is the valence band edge of Material 2. EF (3) is the Fermi level of Material 3. EC (3) is the conduction band edge of Material 3. EV (3) is the valence band edge of Material 3. EF (4) is the Fermi level of Material 4. VS is the potential of the source. VD is the drain potential. VDS (= VS-VD) is a potential difference between the source and the drain. VGS (= VS-VG) is a potential difference between the source and the gate.

【0029】 図2c VDS>0、VGS>0 EF(1)は、材料1のフェルミ準位である。 EF(2)は、材料2のフェルミ準位である。 EC(2)は、材料2の伝導帯エッジである。 EV(2)は、材料2の価電子帯エッジである。 EF(3)は、材料3のフェルミ準位である。 EC(3)は、材料3の伝導帯エッジである。 EV(3)は、材料3の価電子帯エッジである。 EF(4)は、材料4のフェルミ準位である。 VSは、ソースの電位である。 VDは、ドレインの電位である。 VDS(=VS−VD)は、ソースとドレイン間の電位差である。 VGS(=VS−VG)は、ソースとゲート間の電位差である。 ECn(2)は、正のゲート・ソース間電圧(VGS>0)の作用として、EF
(2)の下にある材料2の伝導帯の領域である。
FIG. 2 c VDS> 0, VGS> 0 EF (1) is the Fermi level of Material 1. EF (2) is the Fermi level of Material 2. EC (2) is the conduction band edge of Material 2. EV (2) is the valence band edge of Material 2. EF (3) is the Fermi level of Material 3. EC (3) is the conduction band edge of Material 3. EV (3) is the valence band edge of Material 3. EF (4) is the Fermi level of Material 4. VS is the potential of the source. VD is the drain potential. VDS (= VS-VD) is a potential difference between the source and the drain. VGS (= VS-VG) is a potential difference between the source and the gate. ECn (2) is EF as a function of a positive gate-source voltage (VGS> 0).
It is the region of the conduction band of material 2 below (2).

【0030】 図3a VDS=0、VGS=0 EF(1)は、材料1のフェルミ準位である。 EF(2)は、材料2のフェルミ準位である。 EC(2)は、材料2の伝導帯エッジである。 EV(2)は、材料2の価電子帯エッジである。 EF(3)は、材料3のフェルミ準位である。 EC(3)は、材料3の伝導帯エッジである。 EV(3)は、材料3の価電子帯エッジである。 EF(4)は、材料4のフェルミ準位である。 VSは、ソースの電位である。 VDは、ドレインの電位である。 VDS(=VS−VD)は、ソースとドレイン間の電位差である。 VGS(=VS−VG)は、ソースとゲート間の電位差である。[0030]   Figure 3a VDS = 0, VGS = 0 EF (1) is the Fermi level of Material 1. EF (2) is the Fermi level of Material 2. EC (2) is the conduction band edge of Material 2. EV (2) is the valence band edge of Material 2. EF (3) is the Fermi level of Material 3. EC (3) is the conduction band edge of Material 3. EV (3) is the valence band edge of Material 3. EF (4) is the Fermi level of Material 4. VS is the potential of the source. VD is the drain potential. VDS (= VS-VD) is a potential difference between the source and the drain. VGS (= VS-VG) is a potential difference between the source and the gate.

【0031】 図3b VDS<0、VGS=0 EF(1)は、材料1のフェルミ準位である。 EF(2)は、材料2のフェルミ準位である。 EC(2)は、材料2の伝導帯エッジである。 EV(2)は、材料2の価電子帯エッジである。 EF(3)は、材料3のフェルミ準位である。 EC(3)は、材料3の伝導帯エッジである。 EV(3)は、材料3の価電子帯エッジである。 EF(4)は、材料4のフェルミ準位である。 VSは、ソースの電位である。 VDは、ドレインの電位である。 VDS(=VS−VD)は、ソースとドレイン間の電位差である。 VGS(=VS−VG)は、ソースとゲート間の電位差である。[0031]   Figure 3b VDS <0, VGS = 0 EF (1) is the Fermi level of Material 1. EF (2) is the Fermi level of Material 2. EC (2) is the conduction band edge of Material 2. EV (2) is the valence band edge of Material 2. EF (3) is the Fermi level of Material 3. EC (3) is the conduction band edge of Material 3. EV (3) is the valence band edge of Material 3. EF (4) is the Fermi level of Material 4. VS is the potential of the source. VD is the drain potential. VDS (= VS-VD) is a potential difference between the source and the drain. VGS (= VS-VG) is a potential difference between the source and the gate.

【0032】 図3c VDS<0、VGS<0 EF(1)は、材料1のフェルミ準位である。 EF(2)は、材料2のフェルミ準位である。 EC(2)は、材料2の伝導帯エッジである。 EV(2)は、材料2の価電子帯エッジである。 EF(3)は、材料3のフェルミ準位である。 EC(3)は、材料3の伝導帯エッジである。 EV(3)は、材料3の価電子帯エッジである。 EF(4)は、材料4のフェルミ準位である。 VSは、ソースの電位である。 VDは、ドレインの電位である。 VDS(=VS−VD)は、ソースとドレイン間の電位差である。 VGS(=VS−VG)は、ソースとゲート間の電位差である。 EVn(2)は、負のゲート・ソース間電圧(VGS<0)の作用として、EF
(2)の上にある材料2の価電子帯の領域である。
FIG. 3 c VDS <0, VGS <0 EF (1) is the Fermi level of Material 1. EF (2) is the Fermi level of Material 2. EC (2) is the conduction band edge of Material 2. EV (2) is the valence band edge of Material 2. EF (3) is the Fermi level of Material 3. EC (3) is the conduction band edge of Material 3. EV (3) is the valence band edge of Material 3. EF (4) is the Fermi level of Material 4. VS is the potential of the source. VD is the drain potential. VDS (= VS-VD) is a potential difference between the source and the drain. VGS (= VS-VG) is a potential difference between the source and the gate. EVn (2) is EF as a function of a negative gate-source voltage (VGS <0).
It is the region of the valence band of material 2 above (2).

【0033】 図2aおよび図3aを比較すると、両方のケースでのデバイスが同一であるこ
とが分かるであろう。しかしながら、デバイスは、印加電圧の作用により、N−
MOS(図2bおよび図2c)またはP−MOS(図3bおよび図3c)として
作用することになる。図2および図3の縦軸が、電位(ボルト)を表すことに留
意されたい。また、縦軸は、位置エネルギー(電子ボルト)を表すものであって
もよい。電位が表示されている他の図にも同じことが当てはまる。
It will be seen by comparing FIGS. 2a and 3a that the device in both cases is identical. However, the device is N-
It will act as a MOS (Figures 2b and 2c) or a P-MOS (Figures 3b and 3c). Note that the vertical axes in FIGS. 2 and 3 represent potential (volts). Moreover, the vertical axis may represent potential energy (electron volt). The same applies to the other figures where the potentials are displayed.

【0034】 図4a、図4b、図4c、図4d 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの断面に沿った、2つの同一のSD−CMOSデ
バイスの略図的なバンドアラインメント。
4a, 4b, 4c, 4d Two identical SD-CMOS devices along different source and drain cross-sections near the boundary with the gate dielectric, with different drain and gate bias conditions. Schematic band alignment.

【0035】 デバイスは、「CMOSインバータ」配列でともに接続されている。[0035]   The devices are connected together in a "CMOS inverter" array.

【0036】 ドレインはともに接続される。[0036]   The drains are connected together.

【0037】 ゲートはともに接続される。[0037]   The gates are connected together.

【0038】 図の左手側にあるデバイスのソースは、接地電位に接続される。このデバイス
は、NMOSとして作用することになる。
The source of the device on the left-hand side of the figure is connected to ground potential. This device will act as an NMOS.

【0039】 図の右手側にあるデバイスのソースは、負の電位に接続される。このデバイス
は、PMOSとして作用することになる。
The source of the device on the right hand side of the figure is connected to a negative potential. This device will act as a PMOS.

【0040】 図4a 初期状態 VG=GND VD=GND 左側のデバイスは、「オフ」に切り換えられたばかりの状態である。 右側のデバイスは、「オン」に切り換えられたばかりの状態であり、電流が流れ
始めている。
FIG. 4a Initial State VG = GND VD = GND The device on the left has just been switched to “off”. The device on the right has just been switched "on" and is starting to draw current.

【0041】 図4b 安定状態 VG=GND VD=−VSS 左側のデバイスは、「オフ」の状態のままである。 右側のデバイスは、「オン」の状態であるが、VDS=0であるため、電流=0
である。
FIG. 4b Steady State VG = GND VD = −VSS The left device remains in the “off” state. The device on the right is in the “on” state, but VDS = 0, so current = 0
Is.

【0042】 図4c VGが−VSSに切り換えられるときの過渡状態 VG=−VSS VD=−VSS 左側のデバイスは、「オン」に切り換えられたばかりの状態である。VDS>0
であり、電流が流れる。 右側のデバイスは、「オフ」に切り換えられたばかりの状態である。
FIG. 4c Transient State when VG is Switched to −VSS VG = −VSS VD = −VSS The device on the left is in the state just switched to “on”. VDS> 0
And current flows. The device on the right has just been switched "off".

【0043】 図4d 安定状態 VG=−VSS VD=GND 左側のデバイスは、「オン」の状態であるが、VDS=0であるため、電流=0
である。 右側のデバイスは、「オフ」の状態である。
FIG. 4d Steady state VG = −VSS VD = GND The device on the left is in the “on” state, but VDS = 0, so current = 0.
Is. The device on the right is in the "off" state.

【0044】 図5a、図5b、図5c、図5d、図5e、図5f 異なるドレインおよびゲートバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近にお
けるソースからドレインへの断面に沿った、SD−CMOSの略図的バンドアラ
インメント。 デバイスのソースは、GNDと−VSS電位間で変更されるものとする。 VS=GNDの場合、デバイスは、NMOSトランジスタとして作用する。 VS=−VSSの場合、デバイスは、PMOSトランジスタとして作用する。 デバイスのゲートは、GNDと−VSS電位間で切り換えを行う。
5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f SD-CMOS along a source-to-drain cross-section near the boundary with the gate insulator under different drain and gate bias conditions. Schematic band alignment of. The source of the device shall be changed between GND and -VSS potential. When VS = GND, the device acts as an NMOS transistor. When VS = -VSS, the device acts as a PMOS transistor. The gate of the device switches between GND and -VSS potential.

【0045】 図5a 初期状態 VS=GND VG=GND VD=GND したがって、 VDS=0 VGS=0 デバイスは、NMOSとして「オフ」の状態にある。電子電流は流れない。[0045]   Figure 5a initial state VS = GND VG = GND VD = GND Therefore, VDS = 0 VGS = 0 The device is in the "off" state as an NMOS. No electron current flows.

【0046】 図5b VSが−VSSに切り換えられ(デバイスをPMOSとして作用するように設定
)、VGがGNDに維持されるときの過渡状態 VS=−VSS VG=GND VD=GND したがって、 VDS=−VSS VGS=−VSS デバイスは、PMOSとして「オン」に切り換えられたばかりの状態であり、正
孔電流が流れ始める。
FIG. 5b Transient when VS is switched to −VSS (set device to act as PMOS) and VG is maintained at GND VS = −VSS VG = GND VD = GND Therefore VDS = − VSS VGS = -VSS The device has just been switched "on" as a PMOS and the hole current begins to flow.

【0047】 図5c VS=−VSSであり、VG=GNDであるときの安定状態 VS=−VSS VG=GND VD=−VSS したがって、 VDS=0 VGS=−VSS デバイスは、PMOSとして「オン」の状態であるが、VDS=0であり、正孔
電流は流れない。
FIG. 5c Steady state when VS = −VSS and VG = GND VS = −VSS VG = GND VD = −VSS Therefore VDS = 0 VGS = −VSS The device is “on” as a PMOS. Although it is in the state, VDS = 0 and no hole current flows.

【0048】 図5d VSがGNDに切り換えられ(デバイスをNMOSとして作用するように設定)
、VGがGNDに維持されるときの過渡状態 VS=GND VG=GND VD=−VSS したがって、 VDS=+VSS VGS=0 デバイスは、「オン状態」のPMOSから「オフ状態」のNMOSへと切り換え
られたばかりの状態である。電子電流は流れない。
FIG. 5d VS switched to GND (set device to act as NMOS)
, VG is maintained at GND Transient state VS = GND VG = GND VD = -VSS Therefore VDS = + VSS VGS = 0 The device is switched from "on" PMOS to "off" NMOS. It is in a new state. No electron current flows.

【0049】 図5e VSがGNDで維持され、VGが−VSSに切り換えられるときの過渡状態 VS=GND VG=−VSS VD=−VSS したがって、 VDS=+VSS VGS=+VSS デバイスは、NMOSとして「オン」に切り換えられたばかりの状態であり、「
電子電流」が流れ始める。
FIG. 5e Transient state when VS is maintained at GND and VG is switched to −VSS VS = GND VG = −VSS VD = −VSS Therefore VDS = + VSS VGS = + VSS The device is “on” as NMOS. It has just been switched to
"Electronic current" begins to flow.

【0050】 図5f VS=GNDであり、VG=−VSSであるときの安定状態 VS=GND VG=−VSS VD=GND したがって、 VDS=0 VGS=+VSS デバイスは、NMOSとして「オン」の状態であるが、VDS=0であり、電子
電流は流れない。
FIG. 5f Stable state when VS = GND and VG = −VSS VS = GND VG = −VSS VD = GND Therefore VDS = 0 VGS = + VSS The device is in the “on” state as an NMOS. However, VDS = 0 and no electron current flows.

【0051】 「単一デバイスCMOS」の概念 本発明のデバイス概念は、任意の特定の実施形態から独立したものである。こ
れは、例えば、Si系およびGaAs系の合金のような異なる材料系で実施され
てよい。また、材料系とは関係なく、異なる「プロセスフロー」または「プロセ
ス統合アーキテクチャ」を用いて実施されてもよい。
[0051]   "Single device CMOS" concept   The device concept of the present invention is independent of any particular embodiment. This
This is done in different material systems, eg Si-based and GaAs-based alloys.
You may Also, regardless of the material system, a different "process flow" or "process"
Integrated architecture ”.

【0052】 非対称バーチカルMOSFETを規定する独特な能力を利用することにより、
印加バイアスにのみ依存してNMOSまたはPMOSとして作用する、「ユニバ
ーサル(universal)MOSFET」デバイスを作ることができる。
By taking advantage of the unique ability to define an asymmetric vertical MOSFET,
A "universal MOSFET" device can be created that acts as an NMOS or PMOS depending only on the applied bias.

【0053】 デバイスのあらゆる領域にドーピングがまったくない場合のみ、このようなデ
バイスを構成し製造することができる。基本的な点は、電子および正孔のソース
からドレインへの経路を対称的にすることである。ドーピングが導入されると、
この対称性が即座に崩れる。
Such devices can only be constructed and manufactured if there is no doping in any region of the device. The basic point is to make the paths of electrons and holes from the source to the drain symmetrical. When doping is introduced,
This symmetry is immediately broken.

【0054】 デバイスのいくつかの材料/領域(ソース、チャネル、ドレイン)のバンドギ
ャップの中間に沿って直線を描くと、伝導帯の形状は価電子帯の形状(またはそ
の逆)の鏡映であり、バンドギャップの中間は鏡映線となる。
Drawing a straight line along the middle of the bandgap of some material / region (source, channel, drain) of the device, the shape of the conduction band is a reflection of the shape of the valence band (or vice versa). Yes, there is a mirror line in the middle of the band gap.

【0055】 ソース材料は、非ドープの半導体からなり、チャネル材料のバンドギャップよ
りもかなり狭く、特に9〜10倍狭いものである非常に狭いバンドギャップをも
つ。バンドアラインメントは、ソース材料のバンドギャップが、チャネル材料の
バンドギャップに完全に入るようなものでなければならない。伝導帯と価電子帯
とのオフセットは、同じ大きさのものでなければならない。実際には、有効質量
の差により、伝導帯と価電子帯のオフセットはわずかに異なることがある。
The source material consists of an undoped semiconductor and has a very narrow bandgap which is considerably narrower than the bandgap of the channel material, in particular 9-10 times narrower. The band alignment should be such that the bandgap of the source material is entirely within the bandgap of the channel material. The offset between the conduction band and the valence band must be of the same magnitude. In practice, due to the difference in effective mass, the conduction band and valence band offsets may differ slightly.

【0056】 チャネル材料は、非ドープの半導体からなり、電子および正孔の障壁の高さ、
およびソース材料の非常に狭いバンドギャップを含むことができる広いバンドギ
ャップをもつ。また、元素半導体は、合金散乱がないという利点を備える。電子
および正孔の障壁の高さは、オフ状態の電流(電子および正孔のそれぞれに対し
て)を決定するため、無視できるほどの「オフ状態」の電流で室温動作を可能と
する大きさでなければならない。理想的には、障壁の高さは、工学パラメータで
あるべきであって、広範囲な値にわたって(例えば、ソース層の合金組成の変化
により)継続的に変動可能なものにすべきである。
The channel material is composed of an undoped semiconductor and has a barrier height of electrons and holes,
And has a wide bandgap that can include the very narrow bandgap of the source material. In addition, the elemental semiconductor has the advantage that there is no alloy scattering. The height of the electron and hole barriers determines the off-state current (for each electron and hole) and is therefore large enough to allow room temperature operation with negligible "off-state" current. Must. Ideally, the height of the barrier should be an engineering parameter and should be continuously variable over a wide range of values (eg, by changing the alloy composition of the source layer).

【0057】 ドレインは、チャネルと、仕事関数またはフェルミ準位がチャネル材料のバン
ドギャップの中間にある金属との間の、ショットキー接合により規定される。
The drain is defined by a Schottky junction between the channel and a metal whose work function or Fermi level is in the middle of the band gap of the channel material.

【0058】 また、ゲート電極は、フェルミ準位をチャネル材料のバンドギャップの中間に
する必要があり、仕事関数が、ソース材料とチャネル材料のバンドギャップの中
間にある金属である。
Further, the gate electrode needs to have a Fermi level in the middle of the band gap of the channel material, and has a work function in the middle of the band gap of the source material and the channel material.

【0059】 図1、図2a、図3aおよび図13aを参照すると、本発明による金属・絶縁
物・半導体電界効果トランジスタ(MISFET)は、ソースバンドギャプ(E
G2)とソースミッドギャップ値(EGM2)とを有する材料で形成されたソー
ス層2を備え、このソース層はソースフェルミ準位(EF2)を有する。ドレイ
ン層4は、ドレインフェルミ準位(EF4)を有する。ソース層とドレイン層と
の間には、チャネル層3が設けられる。チャネル層は、チャネルバンドギャップ
(EG3)とチャネルミッドギャップ値(EGM3)とを有する材料で形成され
る。チャネル層は、チャネルフェルミ準位(EF3)をさらに有する。チャネル
層とは反対側のソース層には、ソースコンタクト層1が接続され、このソースコ
ンタクト層は、ソースコンタクトフェルミ準位(EF1)を有する。ゲート電極
6が、ゲート電極フェルミ準位(EF6)を有する。本発明によれば、ソースバ
ンドギャップ(EG2)は、チャネルバンドギャップ(EG3)よりも実質的に
狭く、さらに詳しく言えば、少なくとも9〜10倍狭いものである。ソースコン
タクトフェルミ準位(EF1)と、ソースフェルミ準位(EF2)と、チャネル
フェルミ準位(EF3)と、ドレインフェルミ準位(EF4)と、ゲート電極フ
ェルミ準位(EF6)とは、デバイスに電圧が印加されていない場合、所定の許
容値内において、ソースミッドギャップ値(EGM2)と、チャネルミッドギャ
ップ値(EGM3)とに等しい。
Referring to FIGS. 1, 2 a, 3 a and 13 a, the metal-insulator-semiconductor field effect transistor (MISFET) according to the present invention has a source band gap (E).
G2) and a source layer 2 formed of a material having a source midgap value (EGM2), the source layer having a source Fermi level (EF2). The drain layer 4 has a drain Fermi level (EF4). The channel layer 3 is provided between the source layer and the drain layer. The channel layer is formed of a material having a channel band gap (EG3) and a channel midgap value (EGM3). The channel layer further has a channel Fermi level (EF3). A source contact layer 1 is connected to the source layer on the side opposite to the channel layer, and the source contact layer has a source contact Fermi level (EF1). The gate electrode 6 has a gate electrode Fermi level (EF6). According to the invention, the source bandgap (EG2) is substantially narrower than the channel bandgap (EG3), and more particularly at least 9-10 times narrower. Source contact Fermi level (EF1), source Fermi level (EF2), channel Fermi level (EF3), drain Fermi level (EF4), and gate electrode Fermi level (EF6) When no voltage is applied, it is equal to the source midgap value (EGM2) and the channel midgap value (EGM3) within a predetermined tolerance.

【0060】 ソースバンドギャップ(EG2)は、ソースの伝導帯エッジ(EC2)と、価
電子帯エッジ(EV2)との差である。これを以下の等式で表すことができる。
The source band gap (EG2) is the difference between the conduction band edge (EC2) of the source and the valence band edge (EV2). This can be expressed by the following equation:

【0061】 EG2=EC2−EV2 チャネルバンドギャップ(EG3)は、チャネルの伝導帯エッジ(EC3)と
、価電子帯エッジ(EV3)との差である。これを以下の等式で表すことができ
る。
EG2 = EC2-EV2 The channel band gap (EG3) is the difference between the conduction band edge (EC3) and the valence band edge (EV3) of the channel. This can be expressed by the following equation:

【0062】 EG3=EC3−EV3 ソースミッドギャップ値を以下の等式で表すことができる。[0062]   EG3 = EC3-EV3   The source midgap value can be expressed by the following equation.

【0063】 EGM2=(EC2−EV2)/2 チャネルミッドギャップ値を以下の等式で表すことができる。[0063]   EGM2 = (EC2-EV2) / 2   The channel midgap value can be expressed by the following equation.

【0064】 EGM3=(EC3−EV3)/2 ソース材料のバンドギャップEG2は、例えば、約0.11eVであり、この
値にプラスマイナス(±)5%(全部で10%)の許容範囲をもち、結果的に0
.1〜0.12eVの範囲になるものであってよい。
EGM3 = (EC3-EV3) / 2 The band gap EG2 of the source material is, for example, about 0.11 eV, and this value has an allowable range of plus / minus (±) 5% (total 10%). , Eventually 0
. It may be in the range of 1 to 0.12 eV.

【0065】 チャネル材料のバンドギャップEG3は、約1.1eVであり、この値にプラ
スマイナス(±)5%(全部で10%)の許容範囲をもち、結果的に1.0〜1
.2eVの範囲になるものでなければならない。
The band gap EG3 of the channel material is about 1.1 eV, and this value has an allowable range of plus or minus (±) 5% (10% in total), resulting in 1.0 to 1
. It must be in the range of 2 eV.

【0066】 電子および正孔の障壁の高さの許容範囲(伝導帯および価電子帯のオフセット
のそれぞれ)は、以下の通りである。 EC3−EC2=0.5eV(±)5%(全部で10%)、結果的に0.475
eV〜0.525eVの範囲 EV3−EV2=0.5eV(±)5%(全部で10%)、結果的に0.475
eV〜0.525eVの範囲 請求項1に示す許容値は、別の方法で表されたものであってよい。
The allowable ranges of the heights of the barriers for electrons and holes (the offsets of the conduction band and the valence band) are as follows. EC3-EC2 = 0.5 eV (±) 5% (10% in total), resulting in 0.475
eV to 0.525 eV range EV3-EV2 = 0.5 eV (±) 5% (10% in total), resulting in 0.475
Range of eV to 0.525 eV The allowable value shown in claim 1 may be expressed by another method.

【0067】 例えば、デバイスの端子のいずれにも電圧が印加されていない場合、ソース領
域とチャネル領域のフェルミ準位は、以下の値に近いものでなければならない。
For example, when no voltage is applied to any of the terminals of the device, the Fermi levels of the source region and the channel region should be close to the following values.

【0068】 ソースでは、EF3=EV3+EGM3、プラスマイナス(±)5%(全部で
10%)であり、EGM3=(EC3−EV3)/2=EG3/2。
In the source, EF3 = EV3 + EGM3, plus / minus (±) 5% (total 10%), EGM3 = (EC3-EV3) / 2 = EG3 / 2.

【0069】 EGM3を参照値(すなわち、値ゼロ)とし、EG3=1.1eVとすると、
EF3=0(±)0.05eV、したがって、−0.05eV〜+0.05eV
の範囲になる。この場合、0.05eVの許容範囲は、チャネルバンドギャップ
(EG3)のおよそ0.05/1.1または+/−5%である。当業者であれば
、許容値を別の方法で表しえることは理解されよう。
When EGM3 is a reference value (that is, a value of zero) and EG3 = 1.1 eV,
EF3 = 0 (±) 0.05eV, therefore -0.05eV to + 0.05eV
It becomes the range of. In this case, the allowable range of 0.05 eV is approximately 0.05 / 1.1 or +/− 5% of the channel band gap (EG3). Those of ordinary skill in the art will appreciate that tolerances can be expressed in other ways.

【0070】 さらに詳しく言えば、本発明によるデバイスは、以下の特性を備えた以下の層
を有する。 ・層1は、ソースへのコンタクトであり、フェルミ準位が、ソース材料のバンド
ギャップの中間にあり、したがってチャネル材料のバンドギャップの中間にもあ
る金属である。 ・層2は、ソースであり、チャネル材料に対して、伝導帯と価電子帯のオフセッ
トが同様になるように、ミッドギャップ点をチャネル材料のミッドギャップ点に
そろえたバンドギャップが「狭い」材料である。 ・層3は、チャネルであり、バンドギャップが「広い」材料である。 ・層4は、ドレインであり、フェルミ準位が、チャネル材料のギャップの中間に
ある金属である。 ・層5は、ゲート絶縁物である。 ・層6は、ゲート電極であり、フェルミ準位が、チャネル材料のギャップの中間
にある導体である。
More specifically, the device according to the invention has the following layers with the following properties: Layer 1 is the metal which is the contact to the source and whose Fermi level is in the middle of the band gap of the source material and thus also in the middle of the band gap of the channel material. Layer 2 is the source and is a "narrow" bandgap material with the midgap point aligned with the midgap point of the channel material so that the conduction band and valence band offsets are similar to the channel material. Is. -Layer 3 is the channel and is a "wide" bandgap material. -Layer 4 is the drain and the Fermi level is the metal in the middle of the gap of the channel material. -Layer 5 is a gate insulator. -Layer 6 is the gate electrode and the conductor with the Fermi level in the middle of the channel material gap.

【0071】 層1、層4および層6は、同じ材料のものであってよい。[0071]   Layer 1, layer 4 and layer 6 may be of the same material.

【0072】 図2a、図2b、図2cは、デバイスがNMOSトランジスタとして作用する
場合の、正のバイアス状態でのバンド図の略図を示す。
2a, 2b, 2c show schematics of band diagrams under positive bias conditions when the device acts as an NMOS transistor.

【0073】 図3a、図3b、図3cは、デバイスがPMOSトランジスタとして作用する
場合の、負のバイアス状態でのバンド図の略図を示す。
3a, 3b, 3c show schematics of band diagrams under negative bias conditions when the device acts as a PMOS transistor.

【0074】 シリコン材料系の本発明の実施形態 経済的な妥当性を考慮すると、シリコン系技術は非常に重要なものである。シ
リコン融和性材料を用いたSD−CMOSの実施形態では、Si1−xGe
Si1−y、Si1−x−yGeなどのシリコン系合金が利用される
。層の形成が難しいことから、Snとの合金を使用できる可能性はほとんどない
。しかしながら、認知/予測された技術的な問題が解消されれば、この元素との
化合物も使用することができる。
[0074]   Embodiments of the present invention based on silicon materials   Silicon-based technology is very important in view of its economic relevance. Shi
In the embodiment of SD-CMOS using a recon compatible material, Si1-xGex,
Si1-yCy, Si1-xyGexCySilicon-based alloys such as
. Almost no possibility of using alloy with Sn because the layer is difficult to form
. However, once the cognitive / predicted technical problem is resolved,
Compounds can also be used.

【0075】 図1に、シリコン材料系において可能な実施形態の層の描写を、以下のように
読み取ってよい。
A depiction of the layers of a possible embodiment in the silicon material system in FIG. 1 may be read as follows.

【0076】 1.シリコン上のエピタキシャル窒化チタン(TiN) 2.シリコン上にスードモルフィック成長させた、非ドープのSi1−x−y Geランダム合金またはSi1−xGe/Si1−y超格子 3.非ドープのシリコン 4.シリコン上のエピタキシャル窒化チタン(TiN) 5.通常、SiOまたはSiON/Siなど 6.窒化チタン(TiN) ソースは、シリコン上にスードモルフィック成長された非常に狭い(例えば、
室温では約130ミリ電子ボルトである5KT)バンドギャップ材料である。シ
リコンとのバンドアラインメントは、伝導帯と価電子帯のバンドオフセットが、
対称的なものでなければならない(例えば、各バンド不連続部に対して0.5ボ
ルト)ようなものである。このような要求をもたらす可能な材料の例として、S
1−xGe、Si1−y、Si1−x−yGeの組み合わせ、例
えば、Si1−yおよびSi1−xGeの交互になる層からなるランダム
合金または短周期の超格子のいずれかが挙げられる。これらの層の正確な組成お
よび厚みは、工学的な問題であって、概念的な問題ではない。これらの合金に関
して、この概念に必要なバンドアラインメントをもたらすいくつかの組み合わせ
を予測できるデータは、すでに十分に知られている(参考文献[8]を参照)。
1. Epitaxial titanium nitride (TiN) on silicon 1. Was pseudomorphic growth on silicon, undoped Si 1-x-y Ge x C y random alloys or Si 1-x Ge x / Si 1-y C y superlattice 3. Undoped silicon 4. Epitaxial titanium nitride (TiN) on silicon 5. Usually SiO 2 or SiON / Si 3 N 4, etc. 6. Titanium nitride (TiN) sources are very narrow (eg, pseudomorphically grown on silicon).
It is a 5KT) bandgap material that is about 130 millielectron volts at room temperature. In band alignment with silicon, the band offset between the conduction band and the valence band is
It must be symmetrical (eg, 0.5 volts for each band discontinuity). As an example of a possible material that brings such requirements, S
i 1-x Ge x, Si 1-y C y, a combination of Si 1-x-y Ge x C y, for example, random consisting of alternating layers of Si 1-y C y and Si 1-x Ge x Either alloys or short period superlattices are mentioned. The exact composition and thickness of these layers is an engineering issue, not a conceptual issue. For these alloys, the data that can predict some combinations leading to the band alignment required for this concept are already well known (see reference [8]).

【0077】 ソースは、フェルミ準位がシリコンのバンドギャップの中間にある金属電極と
接触している。ソース材料のバンドギャップが非常に狭く、シリコンのバンドギ
ャップの中心にある(伝導帯と価電子帯に対して等しい不連続部をもつ)ため、
ソースでの金属のフェルミ準位もまた、バンドギャップの中間にある。したがっ
て、ドーピングが伴っていない場合であっても、ソース金属とソースでの非常に
狭い半導体との間に、整流特性(電子および正孔の両方に対して)がなくとも、
良好なオーム接触を得ることができる。TiN(窒化チタン)は、このような特
性をもつ金属の一例である(参考文献[9]を参照)。
The source is in contact with the metal electrode whose Fermi level is in the middle of the band gap of silicon. The bandgap of the source material is very narrow and is at the center of the bandgap of silicon (with equal discontinuities for the conduction and valence bands),
The Fermi level of the metal at the source is also in the middle of the bandgap. Therefore, even without doping, even if there is no rectifying property (for both electrons and holes) between the source metal and the very narrow semiconductor at the source,
Good ohmic contact can be obtained. TiN (titanium nitride) is an example of a metal having such characteristics (see Reference [9]).

【0078】 チャネルは、ドープされていない純粋なシリコンから形成される。[0078]   The channel is formed from pure undoped silicon.

【0079】 チャネル/ドレインの境界は、シリコンチャネルと、フェルミ準位がシリコン
のミッドギャップ付近にある金属ドレインとの間のショットキー接合である。こ
こでも、TiN(窒化チタン)は、このような特性をもつ金属の一例である。
The channel / drain boundary is the Schottky junction between the silicon channel and the metal drain whose Fermi level is near the silicon midgap. Here again, TiN (titanium nitride) is an example of a metal having such characteristics.

【0080】 ゲート電極は、フェルミ準位がシリコンのバンドギャップの中間にある導体で
ある。ここでも、TiN(窒化チタン)は、このような特性をもつ金属の一例で
ある。
The gate electrode is a conductor whose Fermi level is in the middle of the band gap of silicon. Here again, TiN (titanium nitride) is an example of a metal having such characteristics.

【0081】 ソース、ドレインおよびゲート電極にある金属のフェルミ準位のミッドギャッ
プ値により、さらにバンドオフセットの対称性により、フェルミ準位(または化
学ポテンシャル)は、ソース(バンドギャップが狭い材料)とチャネル領域のバ
ンドギャップの中間になる。同じ理由で、ゲート/チャネル間の境界には、「平
坦なバンド状態」が存在する。
Due to the midgap value of the Fermi level of the metal at the source, drain and gate electrodes, and also due to the symmetry of the band offset, the Fermi level (or chemical potential) is dependent on the source (material with narrow bandgap) and the channel. It is in the middle of the band gap of the region. For the same reason, there is a "flat band state" at the gate / channel boundary.

【0082】 したがって、静電位の形状(バンドエッジ)から、電子および正孔の物理的な
様子が非常に対称的なものとなる。しかしながら、実際の空間では、ソース/チ
ャネルおよびチャネル/ドレインの境界との間に非対称性が存在する。
Therefore, from the shape of electrostatic potential (band edge), the physical appearance of electrons and holes becomes very symmetrical. However, in real space, there is an asymmetry between the source / channel and channel / drain boundaries.

【0083】 ドレインにショットキー接合があることで、逆の「オフ状態」の電流は、障壁
にわたった熱イオン電流である。非ドープシリコン上にミッドギャップフェルミ
準位をもつ金属の場合、この電流は非常に低いものである。したがって、これら
のデバイスのドレインは、障壁にわたって電流を流すことができないことにより
、相補型のデバイスタイプのソースとして作用することができない。
Due to the Schottky junction at the drain, the opposite “off-state” current is the thermionic current across the barrier. For metals with a midgap Fermi level on undoped silicon, this current is very low. Therefore, the drains of these devices cannot act as sources of complementary device types due to the inability to pass current across the barrier.

【0084】 ソース/チャネルの境界での障壁の高さを調節するプロセスである「オン/オ
フ切換メカニズム」の概念は、バーチカルヘテロ接合MOSFETとともに導入
されており、参考文献[3]に記載されている。このメカニズムは、PMOSデ
バイスの数値シミュレーションにより実証されている。
The concept of “on / off switching mechanism”, which is the process of adjusting the barrier height at the source / channel boundary, has been introduced with vertical heterojunction MOSFETs and is described in reference [3]. There is. This mechanism has been demonstrated by numerical simulations of PMOS devices.

【0085】 本発明において、電子と正孔の対称性を必要とするデバイスに、このメカニズ
ムを適応した。したがって、本発明では、ソースの領域の必要とされるバンドア
ラインメント(およびその結果として合金組成)は、バーチカルヘテロ接合MO
SFET(PMOSまたはNMOS)のものとは異なる。残念なことに、現時点
では、このような構造をシミュレートできる、デバイスシミュレータは市販され
ていない。
In the present invention, this mechanism is applied to a device that requires electron-hole symmetry. Therefore, in the present invention, the required band alignment (and consequently alloy composition) of the region of the source depends on the vertical heterojunction MO.
Different from that of SFET (PMOS or NMOS). Unfortunately, there are currently no device simulators on the market that can simulate such structures.

【0086】 以下に記載する「オン/オフ切換」作用を可能にするために、金属コンタクト
とシリコンチャネルとの間に、バンドギャップが非常に狭い材料が配置される。
金属コンタクトがシリコンチャネル上に直接配置されると(ショットキー接合)
、このオン/オフ切換メカニズムは不可能なものとなる。
A material with a very narrow bandgap is placed between the metal contact and the silicon channel to enable the “on / off switching” effect described below.
When metal contacts are placed directly on the silicon channel (Schottky junction)
However, this on / off switching mechanism becomes impossible.

【0087】 ソース層にバンドギャップが非常に狭い膜を設けることは、このメカニズムを
可能にする重要なことであり、これにより電子または正孔のいずれかに対して、
有効な障壁の高さ(チャネルのバンドエッジとソースのフェルミ準位との間の距
離)を低減させることができる。また、この膜が存在することにより、チャネル
材料とのソースとドレインの境界の間の対称性が崩れる。
Providing a film with a very narrow bandgap in the source layer is important to enable this mechanism, so that either for electrons or holes,
The effective barrier height (the distance between the band edge of the channel and the Fermi level of the source) can be reduced. Also, the presence of this film breaks the symmetry between the source and drain boundaries with the channel material.

【0088】 この膜により、ソース/チャネル間のヘテロ接合にわたるドリフト拡散または
弾動電流が可能になる。ショットキー接合が(ソースで)シリコン上に直接設け
られると、障壁の高さを変えることができず、唯一のターンオン電流メカニズム
の可能性はトンネリングであろう(参考文献[10、11]を参照)。
This film allows drift diffusion or ballistic current across the source / channel heterojunction. If the Schottky junction is placed directly on the silicon (at the source), the barrier height cannot be changed and the only possible turn-on current mechanism could be tunneling (see [10,11]). ).

【0089】 ソース/チャネル間とチャネル/ドレイン間の境界の間での非対称性は、最も
重大な問題である。デバイスが対称的であれば、「オン状態」にあるNMOSと
「オフ状態」にあるPMOS、およびその逆との間に差がまったくなくなるため
、CMOSは実現できない。したがって、電流を遮断するトランジスタがなく、
CMOSインバータを作成できない。
Asymmetry between the source / channel and channel / drain boundaries is the most serious problem. CMOS is not feasible if the device is symmetrical, because there is no difference between NMOS in the "on state" and PMOS in the "off state" and vice versa. Therefore, there is no transistor that cuts off the current,
I cannot make a CMOS inverter.

【0090】 「CMOSインバータ」の形態 同一のトランジスタが、(印加バイアスにのみ依存して)「NMOS」または
「PMOS」デバイスとして作用できるため、相補的な動作を利用して、新規か
つ非常に柔軟な回路設計方法を予想できる。
[0090]   Form of "CMOS inverter"   The same transistor is "NMOS" or (depending only on the applied bias)
Since it can act as a "PMOS" device, it can be used as a new device by utilizing complementary operations.
One can expect a very flexible circuit design method.

【0091】 例えば、「CMOSインバータ」は、2つのトランジスタが要求される「従来
」の「静的ソース電圧電源」を有すること、または1つのトランジスタしか要求
されない「動的ソース電圧電源」を有することのいずれかにより形成されてよい
For example, a “CMOS inverter” has a “conventional” “static source voltage power supply” that requires two transistors, or a “dynamic source voltage power supply” that requires only one transistor. It may be formed by any of

【0092】 前者の場合、デバイスは、メタライゼーション法により、NMOSまたはPM
OSのようなデバイスに「分離」され、この場合、NMOSおよびPMOSトラ
ンジスタ用の電源電圧は「配線接続」されている。
In the former case, the device is either NMOS or PM depending on the metallization method.
It is "isolated" into a device such as an OS, where the power supply voltages for the NMOS and PMOS transistors are "wired".

【0093】 後者の場合、SD−CMOSトランジスタのソースラインを「配線接続」する
のではなく、電源が「正」と「負」の電圧間を交互になるものであれば、同一の
デバイスが、時間的に順番に「NMOS」と「PMOS」のように作用する。
In the latter case, if the power source alternates between “positive” and “negative” voltages instead of “wiring-connecting” the source line of the SD-CMOS transistor, the same device is They operate like "NMOS" and "PMOS" in order in time.

【0094】 ソースのバイアスを変化させ、ソース電圧を変化させる間ゲートバイアスを一
定に保つことにより、1つしかトランジスタをもたない「CMOSインバータ」
が可能となる。
A “CMOS inverter” having only one transistor by changing the bias of the source and keeping the gate bias constant while changing the source voltage.
Is possible.

【0095】 「配線接続」され固定されたソース電圧電源をもつデバイスはより高速であり
、変化するソース電圧電源をもつデバイスはかなり小型のものである。
Devices with “wired” fixed source voltage supplies are faster, and devices with varying source voltage supplies are much smaller.

【0096】 実際には、配線レイアウトの問題にすぎないため、同じ集積回路にこれら両方
のオプションを共存させることができる。これらの特徴は、本発明のSD−CM
OS概念の前には不可能であったものであり、これらの特徴により、回路速度、
回路サイズ(トランジスタ数)、電力損失などを最適化するさいに最大の柔軟性
が得られる。
In practice, both of these options can coexist in the same integrated circuit, as it is only a matter of wiring layout. These features are the SD-CM of the present invention.
It was impossible before the concept of OS, and because of these characteristics, circuit speed,
Maximum flexibility is achieved when optimizing circuit size (number of transistors), power loss, etc.

【0097】 図4a、図4b、図4cおよび図4dは、異なるバイアス状態で、共通のゲー
トおよびドレインをもつ2つの同一のSD−CMOSデバイスのバンド図の略図
を示す。
4a, 4b, 4c and 4d show band diagram schematics of two identical SD-CMOS devices with common gate and drain under different bias conditions.

【0098】 ソースに印加される電位は、左側にあるデバイスがNMOSとして作用し、右
側にあるデバイスがPMOSとして作用するようなものである。
The potential applied to the source is such that the device on the left acts as an NMOS and the device on the right acts as a PMOS.

【0099】 図4a 時間=0:初期状態 VG=GND VD=GND 左側のデバイスは、「オフ」に切り換えられたばかりの状態である。 右側のデバイスは、「オン」に切り換えられたばかりの状態であり、電流が流れ
始めている。
[0099]   Figure 4a Time = 0: Initial state VG = GND VD = GND The device on the left has just been switched "off". The device on the right has just been switched “on” and is drawing current.
Have begun.

【0100】 図4b 時間=1:安定状態 VG=GND VD=−VSS 左側のデバイスは、「オフ」の状態のままである。 右側のデバイスは、「オン」の状態であるが、VDS=0であるため、電流=0
である。
[0100]   Figure 4b Time = 1: Stable state VG = GND VD = -VSS The device on the left remains in the "off" state. The device on the right is in the “on” state, but VDS = 0, so current = 0
Is.

【0101】 図4c 時間=2:VGが−VSSに切り換えられるときの過渡状態 VG=−VSS VD=−VSS 左側のデバイスは、「オン」に切り換えられたばかりの状態である。VDS>0
であり、電流が流れる。 右側のデバイスは、「オフ」に切り換えられたばかりの状態である。
[0101]   Figure 4c Time = 2: Transient state when VG is switched to -VSS VG = -VSS VD = -VSS The device on the left has just been switched "on". VDS> 0
And current flows. The device on the right has just been switched "off".

【0102】 図4d 時間=3:安定状態 VG=−VSS VD=GND 左側のデバイスは、「オン」の状態であるが、VDS=0であるため、電流=0
である。 右側のデバイスは、「オフ」の状態である。
[0102]   Figure 4d Time = 3: Stable state VG = -VSS VD = GND The device on the left is in the “on” state, but VDS = 0, so current = 0
Is. The device on the right is in the "off" state.

【0103】 図5a、図5b、図5c、図5d、図5e、図5f 異なるドレインおよびゲートバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近にお
けるソースからドレインへの断面に沿った、SD−CMOSの略図的バンドアラ
インメント。 デバイスのソースは、GNDと−VSS電位間で変更されるものとする。 VS=GNDの場合、デバイスは、NMOSトランジスタとして作用する。 VS=−VSSの場合、デバイスは、PMOSトランジスタとして作用する。 デバイスのゲートは、GNDと−VSS電位間で切り換えを行う。
[0103]   5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f Near the boundary with the gate insulating film under different drain and gate bias conditions.
SD-CMOS schematic bandar along a source-to-drain cross section
Instrument. The source of the device shall be changed between GND and -VSS potential. When VS = GND, the device acts as an NMOS transistor. When VS = -VSS, the device acts as a PMOS transistor. The gate of the device switches between GND and -VSS potential.

【0104】 これらの図は、SD−CMOS概念を用いて、単一のデバイスで、CMOSイ
ンバータの機能を順番に実行可能であることを示している。
These figures show that the SD-CMOS concept can be used to perform the functions of a CMOS inverter in sequence in a single device.

【0105】 SD−CMOSが作用するMOSFETのタイプは、ソースの電位により設定
される。NMOSデバイスに適したソースの電位では、SD−CMOSは、NM
OSトランジスタとして作用することになる。PMOSに適したソースの電位で
は、SD−CMOSは、PMOSトランジスタとして作用することになる。
The type of MOSFET on which SD-CMOS operates is set by the potential of the source. At the source potential suitable for NMOS devices, SD-CMOS
It will act as an OS transistor. With a source potential suitable for the PMOS, the SD-CMOS will act as a PMOS transistor.

【0106】 ドレイン電圧は、インバータの出力である。ゲート電圧は、インバータの入力
である。
The drain voltage is the output of the inverter. The gate voltage is the input of the inverter.

【0107】 入力(ゲート電圧)を維持する間、ソース電圧は「0」と「−1」との間で切
り換えられ、この場合デバイスは、NMOSおよびPMOSとしてそれぞれ「作
用」する。
While maintaining the input (gate voltage), the source voltage is switched between “0” and “−1”, where the device “acts” as NMOS and PMOS respectively.

【0108】 ゲート電圧(入力)に依存して、電子電流または正孔電流が流れるか、または
ドレインでの電位(前の論理状態により設定)に依存して、まったく電流は流れ
ない。
Depending on the gate voltage (input), an electron or hole current will flow, or depending on the potential at the drain (set by the previous logic state), no current will flow.

【0109】 図5a 初期状態 VS=GND VG=GND VD=GND したがって、 VDS=0 VGS=0 デバイスは、NMOSとして「オフ」の状態にある。電子電流は流れない。[0109]   Figure 5a initial state VS = GND VG = GND VD = GND Therefore, VDS = 0 VGS = 0 The device is in the "off" state as an NMOS. No electron current flows.

【0110】 図5b VSが−VSSに切り換えられ(デバイスをPMOSとして作用するように設定
)、VGがGNDに維持されるときの過渡状態 VS=−VSS VG=GND VD=GND したがって、 VDS=−VSS VGS=−VSS デバイスは、PMOSとして「オン」に切り換えられたばかりの状態であり、正
孔電流が流れ始める。
[0110]   Figure 5b VS switched to -VSS (set device to act as PMOS
), Transient state when VG is maintained at GND VS = -VSS VG = GND VD = GND Therefore, VDS = -VSS VGS = -VSS The device has just been switched "on" as a PMOS and
Pore current begins to flow.

【0111】 図5c VS=−VSSであり、VG=GNDであるときの安定状態 VS=−VSS VG=GND VD=−VSS したがって、 VDS=0 VGS=−VSS デバイスは、PMOSとして「オン」の状態であるが、VDS=0であり、正孔
電流は流れない。
[0111]   Figure 5c Stable state when VS = -VSS and VG = GND VS = -VSS VG = GND VD = -VSS Therefore, VDS = 0 VGS = -VSS The device is in the “on” state as a PMOS, but with VDS = 0 and holes
No current flows.

【0112】 図5d VSがGNDに切り換えられ(デバイスをNMOSとして作用するように設定)
、VGがGNDに維持されるときの過渡状態 VS=GND VG=GND VD=−VSS したがって、 VDS=+VSS VGS=0 デバイスは、「オン状態」のPMOSから「オフ状態」のNMOSへと切り換え
られたばかりの状態である。電子電流は流れない。
[0112]   Figure 5d VS switched to GND (set device to act as NMOS)
, VG is maintained at GND transient state VS = GND VG = GND VD = -VSS Therefore, VDS = + VSS VGS = 0 The device switches from "on" PMOS to "off" NMOS
It has just been released. No electron current flows.

【0113】 図5e VSがGNDで維持され、VGが−VSSに切り換えられるときの過渡状態 VS=GND VS=−VSS VD=−VSS したがって、 VDS=+VSS VGS=+VSS デバイスは、NMOSとして「オン」に切り換えられたばかりの状態であり、「
電子電流」が流れ始める。
[0113]   Figure 5e Transient state when VS is kept at GND and VG is switched to -VSS VS = GND VS = -VSS VD = -VSS Therefore, VDS = + VSS VGS = + VSS The device has just been switched "on" as an NMOS,
"Electronic current" begins to flow.

【0114】 図5f VS=GNDであり、VG=−VSSであるときの安定状態 VS=GND VG=−VSS VD=GND したがって、 VDS=0 VGS=+VSS デバイスは、NMOSとして「オン」の状態であるが、VDS=0であり、電子
電流は流れない。
[0114]   Figure 5f Stable state when VS = GND and VG = -VSS VS = GND VG = -VSS VD = GND Therefore, VDS = 0 VGS = + VSS The device is "on" as an NMOS, but VDS = 0,
No current flows.

【0115】 CMOS回路設計への影響 従来の「プレーナCMOS」では、論理ゲートを選択するトポロジーは、「N
AND」構造である。一般的な「NAND」構造では、論理入力は、PMOS(
負荷トランジスタ)と直列に接続された直列のn形MOSFETのゲート端子で
ある。追加の論理入力のそれぞれは、追加のNMOSデバイスがそれらのすべて
と直列に挿入されるようにする必要がある。
[0115]   Impact on CMOS circuit design   In the conventional “planar CMOS”, the topology for selecting the logic gate is “N
AND "structure. In a typical "NAND" structure, the logic inputs are PMOS (
Load transistor) at the gate terminal of a series n-type MOSFET connected in series
is there. Each of the additional logic inputs has an additional NMOS device
Should be inserted in series.

【0116】 一般的な「NOR」構造では、いくつかのNMOSのソースはともに分路され
、ドレインに対しても同じことを行う。並列NMOSデバイスのセットは、PM
OSデバイス(負荷トランジスタ)と直列に接続される。追加の論理入力のそれ
ぞれは、余分のNMOSデバイスが他のNMOSトランジスタと並列に接続され
るようにする必要がある。
In a typical “NOR” structure, the sources of some NMOSs are shunted together and do the same for the drains. A set of parallel NMOS devices is PM
It is connected in series with the OS device (load transistor). Each of the additional logic inputs should allow the extra NMOS device to be connected in parallel with the other NMOS transistors.

【0117】 NANDが「プレーナMOSFET」を選択する構造である主な理由は以下の
通りである。
The main reason why the NAND has the structure of selecting the “planar MOSFET” is as follows.

【0118】 1)「プレーナMOSFET」の場合、同じタイプのデバイスでは、1つのト
ランジスタのソースが別のドレインになりうるため、直列接続により省面積化で
きる。しかしながら、バルクCMOSの場合、「ボディ効果」により、一般的に
、論理入力の数が2つまで減らされる。絶縁膜上にシリコンを設ける(SOI)
技術が用いられる場合のみ、多数の入力が可能となる。
1) In the case of “planar MOSFET”, in the same type of device, the source of one transistor can be another drain, so that the area can be saved by series connection. However, for bulk CMOS, the "body effect" generally reduces the number of logic inputs to two. Providing silicon on the insulating film (SOI)
Multiple inputs are possible only if the technique is used.

【0119】 2)デバイスが直列に接続されるため、全「オフ状態」電流、最も漏れにくい
デバイスの「オフ状態」電流。 「NOR]ゲートの場合。全「オフ状態」電流は、個々のNMOSデバイスのす
べての「オフ状態」電流の合計である。
2) The total “off-state” current, since the devices are connected in series, the “off-state” current of the most leaky device. For "NOR" gates, the total "off-state" current is the sum of all "off-state" currents for individual NMOS devices.

【0120】 SD−CMOSの場合、「NOR」論理ゲートは、以下の理由から、最良の選
択肢である。
For SD-CMOS, the “NOR” logic gate is the best option for the following reasons.

【0121】 1)バーチカルMOSFETの直列接続は、面積効率が悪い。[0121]   1) The serial connection of vertical MOSFETs is inefficient in area.

【0122】 2)ソースとドレインの並列接続は、非常に面積効率が良いプロセス集積方式
で達成可能である。
2) The parallel connection of the source and the drain can be achieved by a process integration method that is very area efficient.

【0123】 3)ヘテロ接合では、超短チャネル長の場合であっても「オフ状態」電流が良
好に制御可能である。
3) In a heterojunction, the "off-state" current can be well controlled, even for very short channel lengths.

【0124】 4)「ボディ効果」がないため、論理ゲートが多数の入力(ゲート)をもつこ
とができることにより、省面積化し、配線の複雑さを最小限に抑え、電力損失を
低減させる。
4) Since there is no “body effect”, the logic gate can have a large number of inputs (gates), thus saving area, minimizing wiring complexity, and reducing power loss.

【0125】 上述したように、これらのデバイスの物理的性質により、例えば、20nmの
チャネル長を実現できる。このような短い距離では、ソースとドレイン間の輸送
は、室温でも弾動的なものである。超低電圧動作(1ボルト未満)、超低電力消
費、超高電力駆動(VGS=VDS=1ボルトで、1>1mA/μm)、およ
び超短リング発振器遅延(<1ps)が予想される。
As mentioned above, due to the physical properties of these devices, a channel length of, for example, 20 nm can be realized. At such short distances, transport between source and drain is elastic even at room temperature. Very low voltage operation (less than 1 volt), very low power consumption, very high power drive (V GS = V DS = 1 volt, 1 D > 1 mA / μm), and very short ring oscillator delay (<1 ps) expected To be done.

【0126】 1psリング発振器遅延が可能であると仮定すると、控えめな概算で、このC
MOS技術の範囲内で200GHz回路動作が得られる。
Assuming a 1 ps ring oscillator delay is possible, a conservative approximation of this C
200 GHz circuit operation is obtained within the scope of MOS technology.

【0127】 この種の性能レベルにより、これらのデバイスをもつ回路が、現時点で予測可
能な将来における商業的な応用に技術的に関連するあらゆる電気信号をディジタ
ル化し、合成することができることにより、RF/ミリメートル波回路の信号復
調を含むアナログ信号処理の必要性がなくなる。また、200GHzのディジタ
ル回路動作で、ディジタル信号処理ユニットにより信号復調が実行されてよい。
This kind of performance level allows circuits with these devices to digitize and synthesize any electrical signal that is technically relevant for the now and foreseeable future commercial applications. / Eliminates the need for analog signal processing including signal demodulation of millimeter wave circuits. Also, signal demodulation may be performed by the digital signal processing unit at 200 GHz digital circuit operation.

【0128】 これは、シリコン系RF/ミリメートル波回路に関する飛躍的な前進であり、
このような回路設計の根本的な変化が予測される。SD−CMOSデバイスでは
、「論理」と「アナログRF」トランジスタとの間に概念的な差はない。すべて
のトランジスタはディジタルであり、すべてはRF/ミリメートル波速度で動作
する。
This is a breakthrough in silicon-based RF / millimeter wave circuits,
Such fundamental changes in circuit design are expected. In SD-CMOS devices, there is no conceptual difference between "logic" and "analog RF" transistors. All transistors are digital and all operate at RF / millimeter wave speeds.

【0129】 埋込式メモリを用いたCMOSプロセス統合方式 新しいデバイスに関して、いくつかの「プロセス統合アーキテクチャ」が考え
られる。本発明の開示では、3つの主要な代替的な例示的方式について記載する
[0129]   CMOS process integration method using embedded memory   Some new "process integration architectures" have been considered for new devices
To be The present disclosure describes three main alternative exemplary schemes.
.

【0130】 「ゲートオールアラウンド」または「包囲ゲート」 このプロセスアーキテクチャにおいて、ゲートスタックが形成されるデバイス
層を露出する「メサ」を規定するステップは、同時にデバイス間を「絶縁」する
。いくつかのデバイス層へのコンタクトは、ゲートスタックの周辺部(その名が
示す通り、デバイス層を取り囲む)内に形成される。
[0130]   "Gate All Around" or "Siege Gate"   Device in which the gate stack is formed in this process architecture
The step of defining the "mesa" that exposes the layers simultaneously "insulates" between the devices
. Contact to some device layers is at the periphery of the gate stack (named
As shown, surrounding the device layer).

【0131】 図6は、「ゲートオールアラウンドデバイス」の3次元斜視図の略図である。[0131]   FIG. 6 is a schematic diagram of a three-dimensional perspective view of the “gate all around device”.

【0132】 「エッジゲート」 このプロセスアーキテクチャにおいて、「絶縁体」と「ゲートスタック」の形
成ステップは別々に実行される。ゲートは、デバイス層の「メサ」を取り囲まな
いが、1つの結晶面だけに配置される。「デバイス層のメサ」の他の側面は、例
えば、「フィールド絶縁体」に面する。この構造により、いくつかの独立したゲ
ートに対して単一のドレインコンタクトを得ることができる。
[0132]   "Edge Gate"   In this process architecture, the shape of "insulator" and "gate stack"
The formation steps are performed separately. The gate should not surround the "mesas" of the device layer.
However, they are arranged on only one crystal plane. Other aspects of "device layer mesa" are examples
For example, face the "field insulator". This structure allows several independent games.
A single drain contact to the gate can be obtained.

【0133】 図7aは、「エッジゲート」配列の第1の可能な実施形態の3次元斜視図の略
図である。
FIG. 7a is a schematic diagram of a three-dimensional perspective view of a first possible embodiment of an “edge gate” arrangement.

【0134】 図7bは、「エッジゲート」配列の第2の可能な実施形態の3次元斜視図の略
図である。
FIG. 7b is a schematic diagram of a three-dimensional perspective view of a second possible embodiment of an “edge gate” arrangement.

【0135】 図7cは、「エッジゲート」配列の第3の可能な実施形態の3次元斜視図の略
図である。
FIG. 7c is a schematic illustration of a three-dimensional perspective view of a third possible embodiment of an “edge gate” arrangement.

【0136】 「インナゲート」 このプロセスアーキテクチャにおいて、ゲートは、エッジで「フィールド絶縁
体」に面するデバイス層により取り囲まれる。「フィールド絶縁体」と「ゲート
スタック」の形成ステップは別々に実行される。この構成により、いくつかの独
立したゲートに対して、単一のドレインコンタクトだけでなく、単一のソースコ
ンタクトも可能となる。これは、「NOR」論理ゲートでは理想的な構成である
[0136]   "Inner Gate"   In this process architecture, the gate is "field isolated" at the edge.
It is surrounded by a device layer that faces the body. "Field Insulator" and "Gate
The steps of forming a "stack" are performed separately. With this configuration, some
Not only a single drain contact but also a single source
Contact is also possible. This is an ideal configuration for a "NOR" logic gate
.

【0137】 図8は、「エッジゲート」配列と「インナゲート」配列とをともに備える可能
な実施形態の3次元斜視図の略図である。
FIG. 8 is a schematic three-dimensional perspective view of a possible embodiment with both an “edge gate” array and an “inner gate” array.

【0138】 図9は、「エッジゲート」配列と「インナゲート」配列とをともに備える可能
な実施形態の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of a possible embodiment with both an “edge gate” array and an “inner gate” array.

【0139】 図9aは、NMOSおよびPMOSとして作用するSD−CMOSデバイスを
、「ドレインコンタクト」の両側に形成する実施形態を示す。
FIG. 9a shows an embodiment in which SD-CMOS devices acting as NMOS and PMOS are formed on both sides of the “drain contact”.

【0140】 図9bは、ソースコンタクトでバイアスを変化させることにより、単一のSD
−CMOSデバイスを、NMOSまたはPMOSとして交互に作用させる実施形
態を示す。
FIG. 9b shows a single SD by varying the bias at the source contact.
-Shows an embodiment in which the CMOS device acts alternately as NMOS or PMOS.

【0141】 「エッジゲート」と「インナゲート」のプロセスアーキテクチャは、レイアウ
トにおいてのみ異なるものであり、図8に示すように、両タイプのデバイスが同
じ回路上に同時にあるものであってよい。
The “edge gate” and “inner gate” process architectures differ only in layout, and both types of devices may be on the same circuit at the same time, as shown in FIG.

【0142】 NMOSおよびPMOSデバイスが物理的に異なるものである「プレーナCM
OS」、さらには「バーチカルMOSFETの垂直結合」に比べて、「SD−C
MOS」プロセス統合アーキテクチャのいずれも多くの利点を備えている。これ
らの利点のいくつかを以下に示す。
“Planar CM” where the NMOS and PMOS devices are physically different
"SD-C" compared to "OS" and "vertical MOSFET vertical coupling"
Both of the "MOS" process integrated architectures have many advantages. Some of these advantages are shown below.

【0143】 1)プロセスステップ数の大幅な削減 2)単一デバイスでの省面積化 3)「多くの入力」CMOSインバータ/論理ゲートの省面積化。これは、単
一ドレインコンタクトの実現性と、いくつかのゲート(NOR)が同じ「活性領
域」内にあるということから、「エッジゲート」と「インナゲート」集積アーキ
テクチャに対して特に明らかである。
1) Significant reduction in the number of process steps 2) Area saving in a single device 3) Area saving of "many inputs" CMOS inverter / logic gate. This is particularly apparent for "edge gate" and "inner gate" integrated architectures because of the single drain contact feasibility and the fact that several gates (NORs) are in the same "active area". .

【0144】 4)単にバイアス状態を変化させるだけで、トランジスタの「タイプ」を変え
ること。
4) Changing the "type" of a transistor by simply changing the bias state.

【0145】 SD−CMOSは、デバイスの物理的性質の本質による「コーナー効果」を被
ることがないため、可能な実施形態またはプロセス統合アーキテクチャはいずれ
もそれにより影響を受けない。
Since SD-CMOS does not suffer from “corner effects” due to the nature of the physical nature of the device, it does not affect any of the possible embodiments or process integration architectures.

【0146】 「コーナー効果」から免れる理由として、「コーナー効果」が、MOS境界に
わたる「ゼロバイアス」電界を強化する形状的な効果であることが挙げられる。
The reason for avoiding the “corner effect” is that the “corner effect” is a geometrical effect that strengthens the “zero bias” electric field across the MOS boundary.

【0147】 標準的な「プレーナ技術」において、通常、p形ドープされたポテンシャルウ
ェルの向かいにn+ポリゲート電極があるMOSを備える。バイアスが印加され
ていないときでも、n+ポリゲートとp形ウェルのフェルミ準位に差があるため
、内部電界が存在する。この内部電界は、ゲートのエッジ(幅方向)での場合の
ように、曲率により強化される。
In standard “planar technology”, a MOS is usually provided with an n + poly gate electrode opposite the p-doped potential well. Even when no bias is applied, an internal electric field exists due to the difference in Fermi level between the n + poly gate and the p-type well. This internal electric field is enhanced by the curvature, as at the edge of the gate (widthwise).

【0148】 SD−CMOSのMOS境界にわたる「ゼロバイアス」電界は、デバイス層の
非ドープにより、さらにゲート電極、ドレインおよびソースコンタクト金属の「
ミッドギャップ」フェルミ準位により課せられるフラットバンド状態によりゼロ
である。したがって、「明らかに」、SD−CMOSは「コーナー効果」を被る
ことがない。
The “zero bias” electric field across the SD-CMOS MOS boundary is due to the undoping of the device layers, and also to the gate electrode, drain and source contact metals.
Zero due to the flat band states imposed by the "midgap" Fermi level. Therefore, "obviously", SD-CMOS does not suffer the "corner effect".

【0149】 プロセスフロー 参考文献[12]から[16]は、シリコン上でのエピタキシャルTiN堆積
の実現可能性を示し、これらの参考文献の中には、TiN上のシリコンのエピタ
キシャル成長の実現可能性を示すものもある。
[0149]   process flow   References [12] to [16] refer to epitaxial TiN deposition on silicon.
And the feasibility of silicon on TiN is included in these references.
Some show the feasibility of axial growth.

【0150】 参考文献[17]および[18]は、バッファ材料としてシリコン上にエピタ
キシャルTiNを用いた、SrTiOおよびBaTiO(後者は強誘電体)
のようなエピタキシャル絶縁体の実現可能性を示す。
References [17] and [18] use SrTiO 3 and BaTiO 3 (the latter is a ferroelectric) in which epitaxial TiN is used on silicon as a buffer material.
Shows the feasibility of such an epitaxial insulator.

【0151】 以下に記載するプロセスフローは、本願において開示されるいくつかの新規事
項を具体化する例示的な方法を示す。
The process flow described below illustrates an exemplary method embodying some of the novelty disclosed in this application.

【0152】 バーチカルMOSFETのCMOS統合方式は、これまでも提案されてきたが
、SD−CMOSに関しては、1つのデバイス構造のみしか製造する必要がなく
、これにより重要な結果がもたらされる。
Although the vertical MOSFET CMOS integration scheme has been proposed in the past, for SD-CMOS only one device structure needs to be manufactured, which has important consequences.

【0153】 4つのプロセスフローのうちの3つは、選択する材料に依存するが、誘電体特
性を備えるため、データの不揮発性記憶を可能にする埋込式メモリをもつことが
必要な製造ステップを含むであろう。
Three of the four process flows depend on the material selected, but have dielectric properties that make it necessary to have embedded memory to allow non-volatile storage of data. Would include.

【0154】 SD−CMOSは非対称のバーチカルMOSFETであることから、ソースと
ドレインは交換できないため、いずれかを、層スタックの底部および上部に設け
るように選択することが重要である。
Since SD-CMOS is an asymmetrical vertical MOSFET, the source and drain are not interchangeable, so it is important to choose one to place at the bottom and the top of the layer stack.

【0155】 ソースを底層とすることは、技術的な見地から最も簡単な構造である。しかし
ながら、これにより、チャネル長が100nmを下回るデバイスに対して最小限
に抑える必要がある重要なパラメータと考えられている、ソースの直列抵抗が高
くなる可能性がある。
Using the source as the bottom layer is the simplest structure from a technical point of view. However, this can lead to high source series resistance, which is considered an important parameter that must be minimized for devices with channel lengths below 100 nm.

【0156】 ソースを上層とすることは、以下のオプションの1つを伴う。[0156]   Raising the source involves one of the following options:

【0157】 1)ドレイン金属膜(TiN)のエピタキシ後に実行される、チャネル(Si
)とソース(SiGeC)層のスードモルフィック成長。
1) Channel (Si) performed after epitaxy of drain metal film (TiN)
) And source (SiGeC) layer pseudomorphic growth.

【0158】 2)ドレイン金属膜(TiN)のエピタキシが後に続く、ソース(SiGeC
)とチャネル(Si)のスードモルフィック成長。ソースを上層としているため
、上層を絶縁基板にウェーハ結合し、元の基板(デバイス層成長が実行されたも
の)をエッチバックすることにより、スタックの上部にソース層が露出される。
新しい絶縁基板は、プロセスフローの残りのステップに適合するものでなければ
ならない。絶縁基板の例は、ガラス、石英、サファイアなどである。
2) Source (SiGeC) followed by drain metal film (TiN) epitaxy.
) And channel (Si) pseudomorphic growth. Since the source is the top layer, the top layer is wafer bonded to an insulating substrate and the source substrate is exposed at the top of the stack by etching back the original substrate (on which the device layer growth was performed).
The new insulating substrate must be compatible with the rest of the process flow. Examples of insulating substrates are glass, quartz, sapphire, and the like.

【0159】 デバイス層に関する別のオプションセットは、デバイスのメサの形成、例えば
、エピタキシャル層のパターニングが後に続くブランケット成長、または選択的
なエピタキシャル成長が後に続くハードマスクのプレパターニングと関係がある
Another set of options for device layers involves the formation of device mesas, eg, blanket growth followed by epitaxial layer patterning, or hardmask pre-patterning followed by selective epitaxial growth.

【0160】 これらのオプションにはそれぞれ、他方のものと比較すると技術的な利点およ
び欠点がある。
Each of these options has technical advantages and disadvantages compared to the other.

【0161】 ゲートアーキテクチャに関する可能な選択肢にはいくつかある。 1)「ゲートオールアラウンド」または「包囲ゲート」 2)「エッジゲート」 3)「インナゲート」 インナゲートおよびエッジゲートは、余分なマスクを必要とすることなく、同時
に実行可能である。
There are several possible options for the gate architecture. 1) "Gate all around" or "surrounding gate" 2) "edge gate" 3) "inner gate" Inner gates and edge gates can be performed simultaneously without the need for extra masks.

【0162】 SiGeCおよびSiのウェーハ結合またはスードモルフィック成長、ブラン
ケット対選択的エピタキシャル成長が金属上に実行されると、どのデバイス層が
エピタキシャルスタックの上部になるかということに関して異なるオプションを
組み合わせること、さらには異なるゲートアーキテクチャにより、非常に多数の
可能なプロセスフローが得られることになる。
Wafer bonding or pseudomorphic growth of SiGeC and Si, blanket vs. selective epitaxial growth when performed on metal, combining different options as to which device layer will be the top of the epitaxial stack, and The different gate architectures will result in a large number of possible process flows.

【0163】 第1のプロセスフロー デバイス層スタックの底部にソースを有する「ゲートアラウンド」デバイスアー
キテクチャ エピタキシャルデバイス層成長 1)ベアシリコンウェーハ(非ドープ、<100>) 2)ソース層(非ドープのSi1−x−yGeまたはSi1−xGe
Si1−y超格子)のエピ 3)チャネル層(非ドープのSi)のエピ 4)ドレイン層(TiN)のエピ 5)強誘電体(例えば、BaTiO)であってよい絶縁体のエピ 6)キャパシタプレート(TiN)のエピ 7)薄いSiOおよび厚いSiの堆積 図10A メサ構造の規定 8)リソグラフィ→マスク1:メサの規定 9)Siを介してSiOで停止するエッチ 10)レジストストリップおよびクリーン 図10B 11)酸化物のダメージのない除去(例えば、HFディップまたは蒸気) 図10C 12)デバイス層を介してウェーハバルクで停止する、トレンチのダメージのな
いエッチ 図10D 13)ゲートスタック(ゲート絶縁体およびゲート電極)の堆積(例えば、CV
D) 図10E ゲートコンタクトパッドの形成 14)リソグラフィ→マスク2:「ゲートスタック」のパターニング 図10F 15)ゲートスタックを介してSiおよびウェーハバルクで停止する、エ
ッチ 図10G 16)レジストストリップおよびクリーン 図10H 17)SiOの堆積(例えば、HDP−CVD)でトレンチを充填 18)Siで停止するCMPによる平坦化 図10I キャパシタのトッププレートへのコンタクトホールの形成 19)リソグラフィ→マスク3:コンタクトホールのパターニング 20)キャパシタのトッププレートで停止する、SiおよびSiOのド
ライエッチ 21)レジストストリップおよびクリーン 図10J 22)コンタクトホールを充填するために金属の堆積(例えば、PVDまたはC
VD) 23)SiOおよびSiで停止する、CMPによる平坦化 図10K ソースコンタクト 24)リソグラフィ→マスク5:ソースへのコンタクト 25)Si、SiO、TiN、絶縁体、TiN、Siを介して、ソース
(SiGeC)内で停止するエッチ 26)レジストストリップおよびクリーン 図10L 27)SiOおよびSiのコンフォーマル堆積 28)内壁スペーサを形成するためのエッチバック 図10M 27)コンタクトホールを充填するための金属(フェルミ準位がソース−SiG
eCのバンドギャップの中間にあるもの)の堆積(例えば、PVDまたはCVD
) 28)平坦化(例えば、CMP) 図10N
[0163]   First process flow "Gate Around" Device Ar with Source at Bottom of Device Layer Stack
Architecture   Epitaxial device layer growth 1) Bare silicon wafer (undoped, <100>) 2) Source layer (undoped Si)1-xyGexCyOr Si1-xGex/
Si1-yCySuper lattice) epi 3) Epi of channel layer (undoped Si) 4) Drain layer (TiN) epi 5) Insulator epi, which may be a ferroelectric (eg, BaTiO 3). 6) Epi of capacitor plate (TiN) 7) Thin SiOTwoAnd thick SiThreeNFourPile of   Figure 10A   Mesa structure regulation 8) Lithography-> Mask 1: Mesa rule 9) SiThreeNFourThrough SiOTwoEtch to stop at 10) Resist strip and clean   Figure 10B 11) Damage-free removal of oxides (eg HF dip or steam)   Figure 10C 12) No damage to the trench, stopping at the wafer bulk through the device layer.
I etch   Figure 10D 13) Deposition of gate stacks (gate insulators and gate electrodes) (eg CV
D)   Figure 10E   Gate contact pad formation 14) Lithography-> Mask 2: Patterning of "gate stack"   Figure 10F 15) Si through the gate stackThreeNFourAnd wafer bulk stop,
Touch   Figure 10G 16) Resist strip and clean   Figure 10H 17) SiOTwoThe trench with a deposition of (eg, HDP-CVD) 18) SiThreeNFourPlanarization by CMP that stops at   FIG. 10I   Forming a contact hole on the top plate of the capacitor 19) Lithography → Mask 3: Patterning of contact holes 20) Stop at the top plate of the capacitor, SiThreeNFourAnd SiOTwoThe de
Li-etch 21) Resist strip and clean   Figure 10J 22) Deposit metal to fill the contact holes (eg PVD or C
VD) 23) SiOTwoAnd SiThreeNFourStop by, flattening by CMP   Figure 10K   Source contact 24) Lithography → Mask 5: Contact to source 25) SiThreeNFour, SiOTwo, TiN, insulator, through TiN, Si, source
Etch to stop in (SiGeC) 26) Resist strip and clean   Figure 10L 27) SiOTwoAnd SiThreeNFourConformal deposition 28) Etchback for forming inner wall spacers   Figure 10M 27) Metal for filling the contact hole (Fermi level is source-SiG
Deposits in the middle of the eC bandgap) (eg PVD or CVD)
) 28) Flattening (eg CMP)   Figure 10N

【0164】 第2のプロセスフロー 埋込式キャパシタとデバイス層スタックの底部にソースを有する、「エッジゲー
ト」デバイスアーキテクチャ エピタキシャルデバイス層成長 1)ベアシリコンウェーハ(非ドープ、<100>) 2)ソース層(非ドープのSi1−x−yGeまたはSi1−xGe
Si1−y超格子)のエピ 3)チャネル層(非ドープのSi)のエピ 4)ドレイン層(TiN)のエピ 5)強誘電体(例えば、BaTiO)であってよい絶縁体のエピ 6)キャパシタプレート(TiN)のエピ 7)薄いSiOおよび厚いSiの堆積 図11A トレンチの規定 8)リソグラフィ→マスク1:トレンチの規定 9)Siを介してSiOで停止するエッチ 10)レジストストリップおよびクリーン 図11B 11)酸化物のダメージのない除去(例えば、HFディップまたは蒸気) 図11C 12)デバイス層を介してウェーハバルクで停止する、トレンチのダメージのな
いエッチ 図11D 13)SiOの堆積(例えば、HDP−CVD)でトレントの充填 14)Siで停止するSiOのCMP 図11E 「エッジゲート」の形成 15)リソグラフィ→マスク2:マスク1で規定された「メサ」構造でのトレン
チ 16)Si、SiOを介したエッチ 17)レジストストリップおよびクリーン 図11F 18)TiN、絶縁体、TiN、Si、SiGeCを介したエッチ 図11G 19)ゲートスタック(ゲート絶縁体およびゲート電極)の堆積 20)SiOおよびSiで停止するCMPによる平坦化 図11Hキャパシタのトッププレートへのコンタクトホールの形成 21)リソグラフィ→マスク3:コンタクトホールのパターニング 22)キャパシタのトッププレートで停止する、SiおよびSiOのド
ライエッチ 23)レジストストリップおよびクリーン 図11I 24)コンタクトホールを充填するために金属の堆積(例えば、PVDまたはC
VD) 25)平坦化(例えば、CMP) 図11Jソースコンタクト 26)リソグラフィ→マスク4:ソースへのコンタクト 27)Si、SiO、TiN、絶縁体、TiN、Siを介して、ソース
(SiGeC)内で停止するエッチ 28)レジストストリップおよびクリーン 図11K 29)SiOおよびSiのコンフォーマル堆積 30)内壁スペーサを形成するためのエッチバック 図11L 27)コンタクトホールを充填するための金属の堆積(例えば、PVDまたはC
VD) 28)平坦化(例えば、CMP) 図11M
[0164]   Second process flow The edge-gate with the embedded capacitor and the source at the bottom of the device layer stack.
Device architecture   Epitaxial device layer growth 1) Bare silicon wafer (undoped, <100>) 2) Source layer (undoped Si)1-xyGexCyOr Si1-xGex/
Si1-yCySuper lattice) epi 3) Epi of channel layer (undoped Si) 4) Drain layer (TiN) epi 5) Insulator epi, which may be a ferroelectric (eg, BaTiO 3). 6) Epi of capacitor plate (TiN) 7) Thin SiOTwoAnd thick SiThreeNFourPile of   FIG. 11A   Trench regulation 8) Lithography-> Mask 1: Regulation of trench 9) SiThreeNFourThrough SiOTwoEtch to stop at 10) Resist strip and clean   FIG. 11B 11) Damage-free removal of oxides (eg HF dip or steam)   FIG. 11C 12) No damage to the trench, stopping at the wafer bulk through the device layer.
I etch   FIG. 11D 13) SiOTwoFilling of torrents by deposition (eg HDP-CVD) 14) SiThreeNFourStop at SiOTwoCMP   FIG. 11E   Formation of "edge gate" 15) Lithography → Mask 2: Tren with the “mesa” structure defined by Mask 1
Chi 16) SiThreeNFour, SiOTwoEtch through 17) Resist strip and clean   Figure 11F 18) Etch through TiN, insulator, TiN, Si, SiGeC   11G 19) Deposition of gate stack (gate insulator and gate electrode) 20) SiOTwoAnd SiThreeNFourPlanarization by CMP that stops at   11HForming a contact hole on the top plate of the capacitor 21) Lithography → Mask 3: Contact hole patterning 22) Stop at the top plate of the capacitor, SiThreeNFourAnd SiOTwoThe de
Li-etch 23) Resist strip and clean   FIG. 11I 24) Deposit metal to fill the contact holes (eg PVD or C
VD) 25) Flattening (eg CMP)   11JSource contact 26) Lithography-> Mask 4: Contact to source 27) SiThreeNFour, SiOTwo, TiN, insulator, through TiN, Si, source
Etch to stop in (SiGeC) 28) Resist strip and clean   Figure 11K 29) SiOTwoAnd SiThreeNFourConformal deposition 30) Etchback for forming inner wall spacers   11L 27) Deposition of metal to fill the contact holes (eg PVD or C
VD) 28) Flattening (eg CMP)   11M

【0165】 第3のプロセスフロー 埋込式キャパシタとデバイス層スタックの上部にソースを有する、「インナゲー
トおよびエッジゲート」デバイスアーキテクチャ 埋込式強誘電体キャパシタを有し、ブランケットエピタキシャル成長でウェー
ハ結合により「上部にあるソース」を有する「インナゲート」および「エッジゲ
ート」のプロセスフロー。
[0165]   Third process flow The embedded capacitor and source at the top of the device layer stack,
And edge-gate ”device architecture   With embedded ferroelectric capacitor, blanket epitaxial growth
The "inner gate" and the "edge gate" having the "source at the top" due to the coupling
Process flow.

【0166】 選択される回路構造は、5つの入力(4つの「インナゲート」と1つの「エッ
ジゲート」)を有する「NORゲート」である。キャパシタ層は使用されない(
実際には、単純な論理ゲートの機能性にトランスペアレントである)。余分なマ
スクを用いてこのフローにわずかに変化を加える場合、「論理のみ」の領域から
キャパシタ膜が除去されてよい。
The circuit structure chosen is a “NOR gate” with 5 inputs (4 “inner gates” and 1 “edge gate”). No capacitor layer is used (
In fact, it is transparent to the functionality of simple logic gates). If an extra mask is used to make a slight change to this flow, the capacitor film may be removed from the "logic only" areas.

【0167】 エピタキシャルデバイス層成長 1)ベアシリコンウェーハ(非ドープ、<100>) 2)ソース層(非ドープのSiGeC)のエピ 3)チャネル層(非ドープのSi)のエピ 4)ドレイン層(TiN)のエピ 5)強誘電体(例えば、BaTiO)のエピ 6)キャパシタプレート(TiN)のエピ 図12A 7)絶縁基板(例えば、石英またはサファイア)へのウェーハ結合 図12B 8)ソース層(SiGeC)で停止する、ウェーハバルクの選択的エッチ 図12C 9)クリーンおよび金属(例えば、TiN)のエピ 図12D 10)SiO/SiのCVD 図12E 11)リソグラフィツールのアラインメントマーカ ソースおよびチャネル層の絶縁 12)リソグラフィ→マスク1:メサの規定 13)Siを介してSiOで停止するエッチ 14)薄いSiOを除去するためにHFを用いた、レジストストリップおよび
クリーン 図12F 15)TiNの選択的エッチ(例えば、Hを使用) 図12G 16)SiGeC(ソース)およびSi(チャネル)の低温酸化 図12H 17)SiOの堆積(例えば、HDP−CVD)でトレンチの充填 18)Siで停止するSiOのCMP 図12I 「エッジ」および「インナ」ゲートの形成 19)リソグラフィ→マスク2:マスク1で規定された「メサ」構造でのトレン
チ 20)Si、SiO、TiN、SiGeC、Si、TiN、強誘電体、
TiNを介したエッチ 21)レジストストリップおよびクリーン 図12J 22)ゲートスタック(ゲート絶縁体およびゲート電極)の堆積(CVD) 23)SiおよびSiOで停止するゲートスタックのCMP 図12K ドレインコンタクト 24)リソグラフィ→マスク3:ドレインへのコンタクト 25)SiOを介してTiNで停止するエッチ 26)レジストストリップおよびクリーン 図12L 27)コンタクトホールを充填するための金属の堆積(例えば、PVDまたはC
VD) 28)平坦化(例えば、CMP) 図12M ソースコンタクト 29)リソグラフィ→マスク4:ソースへのコンタクト 30)Si、SiOを介してTiNで停止するエッチ 31)レジストストリップおよびクリーン 図12N 32)コンタクトホールを充填するための金属の堆積(例えば、PVDまたはC
VD) 33)平坦化(例えば、CMP) 図12O ドレイン層の絶縁 34)リソグラフィ→マスク5:「局所的な内部接続」としても使用可能である
「ドレイン層(金属)」のパターニング 35)SiO(フィールド絶縁)およびドレイン金属膜(TiN)を介したエ
ッチ 36)レジストストリップおよびクリーン 図12P グラウンド面コンタクト 37)リソグラフィ→マスク6:グラウンド面へのコンタクト 38)SiOおよび強誘電体絶縁層を介してTiNで停止するエッチ 39)レジストストリップおよびクリーン 40)コンタクトホールを充填するための金属の堆積(例えば、PVDまたはC
VD) 41)平坦化(例えば、CMP) (図示せず) ソース、チャネル、ドレインおよびゲート領域において、単一のデバイスの静
電位が電子および正孔に対して対称であり、ソース・チャネル間の境界がチャネ
ル・ドレイン間の境界と異なるものである、金属・絶縁物・半導体電界効果トラ
ンジスタ(MIS−FET)が開示される。
[0167]   Epitaxial device layer growth 1) Bare silicon wafer (undoped, <100>) 2) Epi of source layer (undoped SiGeC) 3) Epi of channel layer (undoped Si) 4) Drain layer (TiN) epi 5) Ferroelectric (eg BaTiO) epi 6) Epi of capacitor plate (TiN)   Figure 12A 7) Wafer bonding to insulating substrate (eg quartz or sapphire)   Figure 12B 8) Selective etch of wafer bulk, stopping at source layer (SiGeC)   Figure 12C 9) Clean and metal (eg TiN) epi   Figure 12D 10) SiOTwo/ SiThreeNFourCVD   Figure 12E 11) Lithography tool alignment marker   Source and channel layer isolation 12) Lithography → Mask 1: Mesa rules 13) SiThreeNFourThrough SiOTwoEtch to stop at 14) Thin SiOTwoUsing HF to remove the resist strip and
clean   Figure 12F 15) Selective etch of TiN (eg HTwoOTwouse)   Figure 12G 16) Low temperature oxidation of SiGeC (source) and Si (channel)   Figure 12H 17) SiOTwoFilling of trenches by deposition (eg HDP-CVD) 18) SiThreeNFourStop at SiOTwoCMP   Figure 12I   Formation of "edge" and "inner" gates 19) Lithography-> Mask 2: Tren with the "mesa" structure defined by Mask 1.
Chi 20) SiThreeNFour, SiOTwo, TiN, SiGeC, Si, TiN, ferroelectrics,
Etching through TiN 21) Resist strip and clean   12J 22) Deposition of gate stack (gate insulator and gate electrode) (CVD) 23) SiThreeNFourAnd SiOTwoGate stack CMP stopped at   Figure 12K   Drain contact 24) Lithography → Mask 3: Drain contact 25) SiOTwoEtching to stop at TiN via 26) Resist strip and clean   12L 27) Deposition of metal to fill the contact holes (eg PVD or C
VD) 28) Flattening (eg CMP)   Figure 12M   Source contact 29) Lithography-> Mask 4: Contact to source 30) SiThreeNFour, SiOTwoEtching to stop at TiN via 31) Resist strip and clean   Figure 12N 32) Deposition of metal to fill contact holes (eg PVD or C
VD) 33) Flattening (eg CMP)   Figure 12O   Drain layer insulation 34) Lithography → Mask 5: Can also be used as "local interconnection"
"Drain layer (metal)" patterning 35) SiOTwo(Field insulation) and drain metal film (TiN)
Touch 36) Resist strip and clean   Figure 12P   Ground surface contact 37) Lithography → Mask 6: Contact to the ground plane 38) SiOTwoEtching Stopped at TiN Through Ferroelectric Insulation Layer 39) Resist strip and clean 40) Deposition of metal to fill the contact holes (eg PVD or C
VD) 41) Flattening (eg CMP) (Not shown)   Single device static in source, channel, drain and gate regions
The potential is symmetric with respect to electrons and holes, and the source-channel boundary is channeled.
Of the metal / insulator / semiconductor field effect transistor, which is different from the boundary between the drain and the drain.
Transistor (MIS-FET) is disclosed.

【0168】 ソース、チャネル、ドレインおよびゲート領域において、単一のデバイスの静
電位が電子および正孔に対して対称であり、ソース・チャネル間の境界がチャネ
ル・ドレイン間の境界と異なるものであり、ソース・チャネル間の障壁の高さが
ゲート作用(電界効果)により調整され、チャネル・ドレイン間の障壁の高さが
ゲートバイアスにより影響されない、金属・絶縁物・半導体電界効果トランジス
タ(MIS−FET)が開示される。
In the source, channel, drain and gate regions, the electrostatic potential of a single device is symmetric with respect to electrons and holes, and the source-channel boundary is different from the channel-drain boundary. A metal / insulator / semiconductor field effect transistor (MIS-FET) in which the height of the barrier between the source and the channel is adjusted by the gate action (field effect), and the height of the barrier between the channel and the drain is not affected by the gate bias. ) Is disclosed.

【0169】 以下の活性領域、すなわち、 a)バンドギャップが「より広い」非ドープ半導体で形成されたチャネル層と、 b)フェルミ準位値がチャネル材料のバンドギャップの中間にあり、チャネル材
料に直接結合された金属で形成されたドレイン層(ショットキー接合)と、 c)バンドギャップが「より狭く」、チャネル材料のバンドギャップの中心にあ
る半導体で形成されたソース層(ソース層とチャネル層との間の伝導帯と価電子
帯のオフセットは等しい)と、 d)フェルミ準位がチャネル材料のバンドギャップの中間にあるソースコンタク
ト金属と、 e)フェルミ準位がチャネル材料のバンドギャップの中間にあるゲート電極とか
らなる、金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタ(MIS−FET)が開示
される。
The following active regions: a) a channel layer formed of an undoped semiconductor with a "wider" bandgap, and b) a Fermi level value in the middle of the bandgap of the channel material, A drain layer (Schottky junction) made of directly bonded metal, and c) a source layer (source layer and channel layer) made of a semiconductor whose bandgap is "narrower" and in the center of the bandgap of the channel material. The conduction band and valence band offsets between are equal), and d) the source contact metal with the Fermi level in the middle of the bandgap of the channel material, and e) the Fermi level in the middle of the bandgap of the channel material. A metal-insulator-semiconductor field effect transistor (MIS-FET) comprising a gate electrode in.

【0170】 以下のデバイス層、すなわち、 a)チャネル材料:非ドープのシリコン(Si)と、 b)ドレイン材料:エピタキシャル窒化チタン(TiN)と、 c)ソース材料:例えば、Si1−y/Si1−xGeが交互になる層か
らなるランダム合金または短周期の超格子のいずれかとしての、Si1−x−y Geと、 d)ソースコンタクト金属:エピタキシャル窒化チタン(TiN)と、 e)ゲート電極:窒化チタン(TiN)とを有し、シリコン材料系の特定の実施
形態を用いてMISFETが開示される。
The following device layers: a) channel material: undoped silicon (Si), b) drain material: epitaxial titanium nitride (TiN), and c) source material: eg Si 1-y C y. / Si 1-x Ge x that as either of the superlattice random alloy or short period consisting of alternating layers, the Si 1-x-y Ge x C y, d) a source contact metal: epitaxial titanium nitride ( TiN) and e) a gate electrode: titanium nitride (TiN), a MISFET is disclosed using a particular embodiment of the silicon material system.

【0171】 ドレイン・ソース間の電圧(VDS)およびゲート・ソース間の電圧(VGS )が正の場合、NMOSとして作用し、ドレイン・ソース間の電圧(VDS)お
よびゲート・ソース間の電圧(VGS)が負の場合、PMOSとして作用するよ
うに、印加バイアス状態にのみ依存して、単一のデバイスがN形またはP形とし
て機能する、金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタ(MIS−FET)の
概念が開示される。
When the drain-source voltage (V DS ) and the gate-source voltage (V GS ) are positive, it acts as an NMOS, and the drain-source voltage (V DS ) and the gate-source When the voltage (V GS ) is negative, a single device acts as an N-type or P-type, depending on only the applied bias state, such that it acts as a PMOS, a metal-insulator-semiconductor field effect transistor ( The concept of MIS-FET) is disclosed.

【0172】 本発明によるデバイスを用いると、ソース端子で電圧を適切に順番に変化させ
ることにより、NMOSおよびPMOSとして順番に作用する単一のデバイスで
、「インバータ」、「論理ゲート」、メモリセルが製造される構造を備えた、1
トランジスタ(1T)CMOS回路を形成することができる。
Using the device according to the present invention, a single device, which in turn acts as an NMOS and a PMOS, by properly changing the voltage at the source terminal, in order to operate as an “inverter”, a “logic gate”, a memory cell. With a structure in which 1 is manufactured
A transistor (1T) CMOS circuit can be formed.

【0173】 また、ソース端子を適切な電圧源に接続することにより、NMOSおよびPM
OSとして作用する2つの同一のデバイスで、「インバータ」、「論理ゲート」
、メモリセルが製造される構造を備えた、2(同一)トランジスタ(2T)CM
OS回路を形成することができる。
Further, by connecting the source terminal to an appropriate voltage source, the NMOS and PM
"Inverter" and "logic gate" with two identical devices acting as OS
, 2 (identical) Transistor (2T) CM with structure in which memory cells are manufactured
An OS circuit can be formed.

【0174】 MISFETは、論理応用、ランダムメモリ(動的、静的、フラッシュ、強誘
電性)応用、埋込式ランダムメモリ(動的、静的、フラッシュ、強誘電性)素子
を備えた論理応用、埋込式論理素子を備えたランダムメモリ(動的、静的、フラ
ッシュ、強誘電性)応用、CCDおよびCMOSイメージャまたは任意の他の種
類のようなイメージセンサとの共統合、任意の種類の微小電子機械システム(M
EMS)、または微小光学や光電子統合システムとの共統合に使用可能である。
MISFETs are logic applications, random memory (dynamic, static, flash, ferroelectric) applications, logic applications with embedded random memory (dynamic, static, flash, ferroelectric) elements. , Random memory (dynamic, static, flash, ferroelectric) applications with embedded logic elements, co-integration with image sensors such as CCD and CMOS imagers or any other kind, any kind of Micro Electro Mechanical System (M
EMS), or co-integration with micro-optics or optoelectronic integration systems.

【0175】 デバイス層スタックの底部にドレイン層があり(したがって、上部にソースが
ある)、別々のドレインおよびソース層とそれぞれのコンタクトをそれぞれが有
する2つのデバイスに共通するようにゲートスタックが配置された、図7aに示
すプロセス統合アーキテクチャが達成可能である。
The drain stack is at the bottom of the device layer stack (and thus the source at the top) and the gate stack is arranged such that it is common to two devices, each having separate drain and source layers and respective contacts. Moreover, the process integration architecture shown in FIG. 7a is achievable.

【0176】 デバイス層スタックの底部にソース層があり(したがって、上部にドレインが
ある)、別々のドレインおよびソース層とそれぞれのコンタクトをそれぞれが有
する2つのデバイスに共通するようにゲートスタックが配置された、図7bに示
すプロセス統合アーキテクチャが達成可能である。
The source layer is at the bottom of the device layer stack (and thus the drain at the top) and the gate stack is arranged such that it is common to two devices, each having separate drain and source layers and respective contacts. Moreover, the process integration architecture shown in FIG. 7b is achievable.

【0177】 デバイス層スタックの底部にドレイン層があり(したがって、上部にソースが
ある)、デバイス層スタックの極縁にある別々のゲートスタックと、別々のソー
ス層とそれぞれのコンタクトをそれぞれが有する2つのデバイスに共通するよう
にドレインスタックが配置された、図7aに示すプロセス統合アーキテクチャが
達成可能である。
There is a drain layer at the bottom of the device layer stack (and thus a source at the top), each with a separate gate stack at the extreme edge of the device layer stack, and a separate source layer and respective contacts. The process integrated architecture shown in FIG. 7a, where the drain stack is arranged in common for the two devices, is achievable.

【0178】 単一のデバイス層スタックが、コンパクトな「NORゲート」配列に対して、
単一のソースおよびドレインコンタクトを有するが、平行なゲートをいくつか有
する、図8および図9aに示すプロセス統合アーキテクチャが達成可能である。
図示の配列は、「動的ソース電圧電源」を用いた一解決策を示す。
A single device layer stack allows for a compact “NOR gate” array
The process integrated architecture shown in Figures 8 and 9a is achievable with a single source and drain contact, but with several parallel gates.
The arrangement shown shows one solution with a "dynamic source voltage supply".

【0179】 単一のデバイス層スタックが、コンパクトな「NORゲート」配列に対して、
単一のドレインコンタクト、2つのソースコンタクト、およびいくつかの平行な
ゲートを有する、図9bに示すプロセス統合アーキテクチャが達成可能である。
図示の配列は、「固定ソース電圧電源」を用いた一解決策を示す。
A single device layer stack allows for a compact “NOR gate” array
The process integrated architecture shown in Figure 9b is achievable with a single drain contact, two source contacts, and several parallel gates.
The arrangement shown shows one solution with a "fixed source voltage power supply".

【0180】 埋込式メモリ(例えば、強誘電性)を含ませるための余分な処理ステップ数を
大幅に減らした、図10A〜10Nによるプロセスフローが、CMOS論理に使
用可能である。
The process flow according to FIGS. 10A-10N can be used for CMOS logic, with a significantly reduced number of extra processing steps to include embedded memory (eg, ferroelectric).

【0181】 埋込式メモリ(例えば、強誘電性)を含ませるための余分な処理ステップ数を
大幅に減らした、図11A〜11Mによるプロセスフローが、CMOS論理に使
用可能である。
The process flow according to FIGS. 11A-11M, with a significantly reduced number of extra processing steps to include embedded memory (eg, ferroelectric), can be used for CMOS logic.

【0182】 埋込式メモリ(例えば、強誘電性)を含ませるための余分な処理ステップ数を
大幅に減らした、図12A〜12Qによるプロセスフローが、CMOS論理に使
用可能である。
The process flow according to FIGS. 12A-12Q, with a significantly reduced number of extra processing steps to include embedded memory (eg, ferroelectric), can be used for CMOS logic.

【0183】 参考文献 [1]「Vertical MOS Technology with sub
0.1μm Channel Lengths」、H.Gossner、F.
Wittman、I.Eisele、T.Grabolla、D.Behamm
er; Electronics Letters、3rd of Augus
t 1995、Vol.31、No.16、pp.1394−1395) [2]「Novel Transport Simulation of Ve
rtically−Grown MOSFETs、 by Cellular
Automation Method」、A.Rein、G.Zandler、
M.Sarantini、P.Lugli、P.Vogl; IEDM 199
4、pp.351−354 [3]米国仮特許出願第60/001、022号、1995年7月11日、「V
ertical MOSFET Devices、 Process of M
anufacturing Them」、Carios J.R.P.Augu
sto [4]「Monte Carlo Simulation of a 30 n
m Dual−Gate MOSFET: How Short Can Si
Go?」、D.J.Frank、S.E.Laux、M.V.Fischet
ti、IEDM 1992、pp.553−556 [5]米国仮特許出願第08/664、874号、1996年6月17日、「D
RAM Applications using Vertical MISF
ET Devices」、Carlos J.R.P.Augusto [6]「Impact of a Vertical F−Shape、 Tr
ansistor (VFT) Cell for 1 Gbit DRAM
and Beyond」、S.Maeda、S.Maegawa、T.Ippo
shi、H.Nishimura、H.Kuriyama、O.Tanina、
Y.Inoue、T.Nishimura、N.Tsubouchi;IEEE
Transactions on Electron Devices、Vo
l.42、No.12、December 1995 [7]「ROS: An Extremely High Density M
ask ROM Technology Based On Vertical
Transistor Cells」、E.Bertagnolli、F.H
ofmann、J.Willer、R.Maly、F.Lau、P.W.von
Basse、M.Bollu、R.Thewes、U.Kollmer、U.
Zimmermann、M.Hain、W.H.Krautschneider
、A.Rusch、B.Hasler、A.Kohlhase、H.Klose
;Symposium on VLSI Technology Digest
of Technical Papers、pp.58−59、1996 [8]「SiGeC: Band Gaps、Band Offsets、Op
tical Properties、 and Potential Appl
ications」、K.Brunner、O.G.Schmidt、W.Wi
nter、K.Eberi、M.Gluck、U.Konig;J.Vac.S
ci.Technol.B 16(3)、May/Jun 1998、pp.1
701−1706 [9]「Novel Polysilicon/TiN Stacked−Ga
te Structure for Fully−Depleted SOI/
CMOS」、Jeong−Mo Hwang、Gordon Pollack、
IEDM 1992、pp.45−348 [10]「A New Type of Tunnel−Effect Tra
nsistor Employing Internal Field Emi
ssion of Schottky Barrier Junction」、
R.Hattori、A.Nakae、J.Shirafuji;Jpn.J.
Appl.Phys.、Vol.31(1992)、pp.L1467−L14
69 [11]「Numerical Simulation of Tunnel
Effect Transistors Employing Interna
l Field Emission of Schottky Barrier
Junction」、R.Hattori、J.Shirafuji;SSD
M 1993、pp.258−260 [12]「Pulsed Laser Deposition of Epit
axial Si/TiN/Si (100) Heterostructur
es」、R.Chowdhury、X.Chen、J.Narayan、App
l.Phys.Lett.64(10)、7 March 1994 [13]「Epitaxial TiN Based Contacts fo
r Silicon Devices」、R.D.Vispute、J.Nar
ayan、Journal of Electronics Material
s、Vol.25、No.11、1996、pp.1740−1747 [14]「Epitaxial Growth of TiN (100) o
n Si (100) by Reactive Magnetron Spu
ttering at Low Temperature」、W−H.Sheu
、S−T.Wu、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37、(1998
)pp.3446−3449、Part I、No.6A、June 1998
[15]「Atomic Layer Epitaxy Growth of
TiN Thin Films from Til and NH」、M.
Ritala、M.Leskela、E.Rauhala、J.Jakinen
;J.Electrochem.Soc.Vol.145、No.8、Augu
st 1998、pp.29142920 [16]「Atomic Layer Deposition of TiN
Films by Alternate Supply of Tetraki
s(ethylmethylamino)−Titanium and Amo
nia」、J−S.Min、Y−W.Son、W−G.Kang、S−S.Ch
un、S−W.Kang、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37、(
1998)pp.4999−5004、Part I、No.9A、Sept.
1998 [17]「Study of Dielectric Properties
of BaTiO Thin Films on Si(100) with
TiN Buffer Layer」、N.Shu、A.Kumar、M.R
.Alam、H.L.Chan、Q.You、Applied Surface
Science 109/10(1997)、pp.366−370 [18]「Structural and Dielectric Prope
rties of Epitaxial SrTiO Films Grow
n on Si(100) Substrate with TiN Buff
er Layer」、M.B.Lee、H.Koinuma、J.Appl.P
hys.81(5)、1 March、1997
Reference [1] “Vertical MOS Technology with sub”
0.1 μm Channel Lengths ”, H.M. Gossner, F.M.
Wittman, I. Eisele, T.A. Grabolla, D.M. Behamm
er; Electronics Letters, 3rd of Augus
t 1995, Vol. 31, No. 16, pp. 1394-1395) [2] "Novel Transport Simulation of Ve
vertically-Grown MOSFETs, by Cellular
Automation Method, "A. Rein, G .; Zander,
M. Sarantini, P.M. Lugli, P.M. Vogl; IEDM 199
4, pp. 351-354 [3] US Provisional Patent Application No. 60 / 001,022, July 11, 1995, "V.
optical MOSFET Devices, Process of M
anufacturing Theme ", Carios J .; R. P. Augu
sto [4] "Monte Carlo Simulation of a 30 n"
m Dual-Gate MOSFET: How Short Can Si
Go? , D. J. Frank, S .; E. Laux, M .; V. Fischet
ti, IEDM 1992, pp. 553-556 [5] US Provisional Patent Application No. 08 / 664,874, June 17, 1996, "D.
RAM Applications using Vertical MISF
ET Devices, "Carlos J. et al. R. P. Augusto [6] "Impact of a Vertical F-Shape, Tr
anistor (VFT) Cell for 1 Gbit DRAM
and Beyond, "S.H. Maeda, S .; Maegawa, T .; Ippo
shi, H.H. Nishimura, H .; Kuriyama, O .; Tanina,
Y. Inoue, T .; Nishimura, N .; Tsubouchi; IEEE
Transactions on Electron Devices, Vo
l. 42, No. 12, December 1995 [7] "ROS: An Extremely High Density M
ask ROM Technology Based On Vertical
Transistor Cells ", E.I. Bertagnolli, F.M. H
ofmann, J .; Willer, R.A. Maly, F.M. Lau, P .; W. von
Basse, M .; Bollu, R.A. Thebes, U.S.A. Kollmer, U.S.S.
Zimmermann, M .; Hain, W. H. Krautschneider
, A. Rusch, B.A. Hasler, A .; Kohlhase, H .; Klose
; Symposium on VLSI Technology Digest
of Technical Papers, pp. 58-59, 1996 [8] "SiGeC: Band Gaps, Band Offsets, Op.
mechanical properties, and Potential Appl
ications ", K.I. Brunner, O .; G. Schmidt, W.M. Wi
inter, K.I. Eberi, M .; Gluck, U. Konig; Vac. S
ci. Technol. B 16 (3), May / Jun 1998, pp. 1
701 to 1706 [9] "Novell Polysilicon / TiN Stacked-Ga"
te Structure for Fully-Depleted SOI /
CMOS ", Jeong-Mo Hwang, Gordon Pollack,
IEDM 1992, pp. 45-348 [10] "A New Type of Tunnel-Effect Tra"
Nisitor Employing Internal Field Emi
“Ssion of Schottky Barrier Junction”,
R. Hattori, A .; Nakae, J .; Shirafuji; Jpn. J.
Appl. Phys. , Vol. 31 (1992), pp. L1467-L14
69 [11] “Numerical Simulation of Tunnel”
Effect Transistors Employing Interna
l Field Emission of Schottky Barrier
Junction ", R.I. Hattori, J. et al. Shirafuji; SSD
M 1993, pp. 258-260 [12] "Pulsed Laser Deposition of Epit
axial Si / TiN / Si (100) Heterostructur
es ", R.E. Chowdhury, X. Chen, J .; Narayan, App
l. Phys. Lett. 64 (10), 7 March 1994 [13] "Epitaxial TiN Based Contacts fo
r Silicon Devices ", R.S. D. Visite, J .; Nar
ayan, Journal of Electronics Material
s, Vol. 25, no. 11, 1996, pp. 1740-1747 [14] "Epitaxial Growth of TiN (100) o
n Si (100) by Reactive Magnetron Spu
tertering at Low Temperature ", WH. Sheu
, S-T. Wu, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37, (1998
) Pp. 3446-3449, Part I, No. 6A, June 1998
[15] “Atomic Layer Epitaxy Growth of of
TiN Thin Films from Til 4 and NH 3 ", M.I.
Ritala, M .; Leskela, E .; Rauhala, J .; Jakinen
J .; Electrochem. Soc. Vol. 145, No. 8, Augu
st 1998, pp. 29142920 [16] "Atomic Layer Deposition of TiN"
Films by Alternate Supply of Tetraki
s (ethylmethylamino) -Titanium and Amo
nia ", J-S. Min, YW. Son, WG. Kang, SS. Ch
un, SW. Kang, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37, (
1998) pp. 4999-5004, Part I, No. 9A, Sept.
1998 [17] "Study of Dielectric Properties"
of BaTiO 3 Thin Films on Si (100) with
TiN Buffer Layer ", N.M. Shu, A .; Kumar, M .; R
. Alam, H .; L. Chan, Q. You, Applied Surface
Science 109/10 (1997), pp. 366-370 [18] "Structural and Dielectric Prop.
rties of Epitaxial SrTiO 3 Films Grow
non Si (100) Substrate with TiN Buff
er Layer ", M.I. B. Lee, H .; Koinuma, J .; Appl. P
hys. 81 (5), 1 March, 1997.

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

【図1】 本発明によるデバイスの1つの好適な実施形態の層の略図的断面図である。[Figure 1]   1 is a schematic cross-sectional view of the layers of one preferred embodiment of a device according to the present invention.

【図2a】 デバイスをN−MOSとして使用する場合の、異なるドレインおよびゲートの
バイアス状態での,ゲート絶縁膜との境界付近における図1のデバイスのソース
からドレインへの縦断面に沿った略図的なバンドアラインメントである。
2a is a schematic view along the longitudinal section from the source to the drain of the device of FIG. 1 near the boundary with the gate insulating film under different drain and gate bias conditions when the device is used as an N-MOS. Band alignment.

【図2b】 デバイスをN−MOSとして使用する場合の、異なるドレインおよびゲートの
バイアス状態での,ゲート絶縁膜との境界付近における図1のデバイスのソース
からドレインへの縦断面に沿った略図的なバンドアラインメントである。
2b is a schematic view along the longitudinal section from the source to the drain of the device of FIG. 1 near the boundary with the gate insulating film under different drain and gate bias conditions when the device is used as an N-MOS. Band alignment.

【図2c】 デバイスをN−MOSとして使用する場合の、異なるドレインおよびゲートの
バイアス状態での,ゲート絶縁膜との境界付近における図1のデバイスのソース
からドレインへの縦断面に沿った略図的なバンドアラインメントである。
2c is a schematic diagram along the longitudinal cross section from the source to the drain of the device of FIG. 1 near the boundary with the gate insulating film under different drain and gate bias conditions when using the device as an N-MOS. Band alignment.

【図3a】 デバイスをP−MOSとして使用する場合の、異なるドレインおよびゲートの
バイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近における図1のデバイスのソース
からドレインへの縦断面に沿った略図的なバンドアラインメントである。
3a is a schematic diagram along the source-to-drain longitudinal section of the device of FIG. 1 near the boundary with the gate dielectric, with different drain and gate bias conditions when using the device as a P-MOS. Band alignment.

【図3b】 デバイスをP−MOSとして使用する場合の、異なるドレインおよびゲートの
バイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近における図1のデバイスのソース
からドレインへの縦断面に沿った略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 3b is a schematic diagram along the source-to-drain longitudinal section of the device of FIG. 1 near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions when the device is used as a P-MOS. Band alignment.

【図3c】 デバイスをP−MOSとして使用する場合の、異なるドレインおよびゲートの
バイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近における図1のデバイスのソース
からドレインへの縦断面に沿った略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 3c is a schematic diagram along the source-to-drain longitudinal section of the device of FIG. 1 near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions when using the device as a P-MOS. Band alignment.

【図4a】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った2つの同一のSD−CMOSデ
バイスの略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 4a is a schematic band alignment of two identical SD-CMOS devices along a source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図4b】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った2つの同一のSD−CMOSデ
バイスの略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 4b is a schematic band alignment of two identical SD-CMOS devices along a source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図4c】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った2つの同一のSD−CMOSデ
バイスの略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 4c is a schematic band alignment of two identical SD-CMOS devices along a source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図4d】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った2つの同一のSD−CMOSデ
バイスの略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 4d is a schematic band alignment of two identical SD-CMOS devices along a source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図5a】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った1つのSD−CMOSデバイス
の略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 5a is a schematic band alignment of one SD-CMOS device along a source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図5b】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った1つのSD−CMOSデバイス
の略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 5b is a schematic band alignment of one SD-CMOS device along a source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図5c】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った1つのSD−CMOSデバイス
の略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 5c is a schematic band alignment of one SD-CMOS device along a source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図5d】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った1つのSD−CMOSデバイス
の略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 5d is a schematic band alignment of one SD-CMOS device along a source-to-drain longitudinal section near the interface with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図5e】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った1つのSD−CMOSデバイス
の略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 5e is a schematic band alignment of one SD-CMOS device along a source-to-drain longitudinal cross-section near the interface with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図5f】 異なるドレインおよびゲートのバイアス状態での、ゲート絶縁膜との境界付近
におけるソースからドレインへの縦断面に沿った1つのSD−CMOSデバイス
の略図的なバンドアラインメントである。
FIG. 5f is a schematic band alignment of one SD-CMOS device along the source-to-drain longitudinal section near the boundary with the gate dielectric with different drain and gate bias conditions.

【図6】 「ゲートオールアラウンド」デバイスの3次元斜視図である。[Figure 6]   FIG. 3 is a three-dimensional perspective view of a “gate all around” device.

【図7a】 「エッジゲート」配列の第1の可能な実施形態の3次元斜視図である。FIG. 7a   FIG. 3 is a three-dimensional perspective view of a first possible embodiment of an “edge gate” arrangement.

【図7b】 「エッジゲート」配列の第2の可能な実施形態の3次元斜視図である。FIG. 7b   FIG. 6 is a three-dimensional perspective view of a second possible embodiment of an “edge gate” arrangement.

【図7c】 「エッジゲート」配列の第3の可能な実施形態の3次元斜視図である。FIG. 7c   FIG. 6 is a three-dimensional perspective view of a third possible embodiment of an “edge gate” arrangement.

【図8】 「エッジゲート」配列と「インナゲート」配列をともに用いた1つの可能な実
施形態の3次元斜視図である。
FIG. 8 is a three-dimensional perspective view of one possible embodiment using both an “edge gate” array and an “inner gate” array.

【図9a】 「ドレインコンタクト」の両側にNMOSおよびPMOSとして作用するSD
−CMOSデバイスが形成された、「NOR」論理ゲートの実施形態を示す図で
ある。
FIG. 9a: SD acting as NMOS and PMOS on both sides of the “drain contact”
-Shows an embodiment of a "NOR" logic gate with a CMOS device formed.

【図9b】 ソースコンタクトでバイアスを変化させることにより、NMOSまたはPMO
SとしてSD−CMOSデバイスが交互に作用する、「NOR」論理ゲートの実
施形態を示す図である。
FIG. 9b: NMOS or PMO by varying the bias at the source contact.
FIG. 6 illustrates an embodiment of a “NOR” logic gate, with an SD-CMOS device acting as S in alternation.

【図10A】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10A shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a first preferred embodiment.

【図10B】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10B shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to the first preferred embodiment.

【図10C】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10C shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a first preferred embodiment.

【図10D】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10D shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to the first preferred embodiment.

【図10E】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10E shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a first preferred embodiment.

【図10F】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10F shows a process flow for manufacturing a device according to the invention according to the first preferred embodiment.

【図10G】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10G shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to the first preferred embodiment.

【図10H】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10H shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to the first preferred embodiment.

【図10I】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10I shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a first preferred embodiment.

【図10J】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10J shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to the first preferred embodiment.

【図10K】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10K shows a process flow for manufacturing a device according to the invention according to the first preferred embodiment.

【図10L】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10L shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to the first preferred embodiment.

【図10M】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10M shows a process flow for manufacturing a device according to the invention according to the first preferred embodiment.

【図10N】 第1の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 10N illustrates a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to the first preferred embodiment.

【図11A】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11A shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11B】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11B shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11C】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11C shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11D】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11D shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11E】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11E shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11F】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11F shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11G】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11G shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11H】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11H shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11I】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11I shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11J】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11J shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11K】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11K shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11L】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11L shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図11M】 第2の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 11M shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a second preferred embodiment.

【図12A】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12A shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12B】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12B shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12C】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12C shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12D】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12D shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12E】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12E shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12F】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12F shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12G】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12G shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12H】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12H shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12I】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12I shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12J】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12J shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12K】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12K shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12L】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12L shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12M】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12M shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12N】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12N shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12O】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12O shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12P】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12P shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図12Q】 第3の好適な実施形態による本発明によるデバイスを製造するためのプロセス
フローを示す図である。
FIG. 12Q shows a process flow for manufacturing a device according to the present invention according to a third preferred embodiment.

【図13a】 デバイスの端子に電圧が印加されていない状態にある、図1によるデバイスの
ゲート電極、ゲート絶縁膜、チャネル、ゲート絶縁膜およびゲート電極の横断面
に沿ったバンド図である。
13a is a band diagram along a cross-section of a gate electrode, a gate insulating film, a channel, a gate insulating film and a gate electrode of the device according to FIG. 1, with no voltage applied to the terminals of the device.

【図13b】 デバイスの端子に電圧が印加されていない状態にある、図1によるデバイスの
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース、ゲート絶縁膜およびゲート電極の横断面に
沿ったバンド図である。
13b is a band diagram along a cross section of the gate electrode, the gate insulating film, the source, the gate insulating film and the gate electrode of the device according to FIG. 1, with no voltage applied to the terminals of the device.

【図13c】 デバイスの端子に電圧が印加されていない状態にある、図1によるデバイスの
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソースコンタクト、ゲート絶縁膜およびゲート電極
の横断面に沿ったバンド図である。
FIG. 13c is a band diagram along a cross-section of the gate electrode, gate insulating film, source contact, gate insulating film and gate electrode of the device according to FIG. 1 with no voltage applied to the terminals of the device.

【図13d】 デバイスの端子に電圧が印加されていない状態にある、図1によるデバイスの
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ドレイン、ゲート絶縁膜およびゲート電極の横断面
に沿ったバンド図である。
FIG. 13d is a band diagram along a cross-section of the gate electrode, gate insulating film, drain, gate insulating film and gate electrode of the device according to FIG. 1, with no voltage applied to the terminals of the device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 窒化物 102 酸化物 103 プレート 104 絶縁体 105 ドレイン 106 チャネル 107 ソース 108 非ドープの<100>Si基板 109 ゲート絶縁体 110 ゲート電極 111 フォトレジスト 112 金属 113 キャパシタプレート 114 絶縁体 115 ドレイン 116 チャネル 117 ソース 118 絶縁体基板 119 ソースコンタクト 120 SiO 121 Si   101 nitride   102 oxide   103 plate   104 insulator   105 drain   106 channels   107 Source   108 Undoped <100> Si substrate   109 gate insulator   110 gate electrode   111 photoresist   112 metal   113 Capacitor plate   114 insulator   115 drain   116 channels   117 Source   118 Insulator substrate   119 Source contact   120 SiOTwo   121 SiThreeNFour

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/092 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW 【要約の続き】 とに等しい。 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/092 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM ), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, E S, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU , LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, Equivalent to TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ・ソースバンドギャップ(EG2)およびソースミッドギャ
ップ値(EGM2)を有する材料で形成され、ソースフェルミ準位(EF2)を
有するソース層と、 ・ドレインフェルミ準位(EF4)を有するドレイン層と、 ・ソース層とドレイン層の間にあり、チャネルバンドギャップ(EG3)とチ
ャネルミッドギャップ値(EGM3)を有する材料で形成され、チャネルフェル
ミ準位(EF3)を有するチャネル層と、 ・チャネル層の反対にあるソース層に接続され、ソースコンタクトフェルミ準
位(EF1)を有するソースコンタクト層と、 ・ゲート電極フェルミ準位(EF6)を有するゲート電極とを具備する、 金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタ(MISFET)であって、 ・前記ソースバンドギャップ(EG2)が、前記チャネルバンドギャップ(E
G3)より実質的に狭く、 ・前記ソースコンタクトフェルミ準位(EF1)と、前記ソースフェルミ準位
(EF2)と、前記チャネルフェルミ準位(EF3)と、前記ドレインフェルミ
準位(EF4)と、前記ゲート電極フェルミ準位(EF6)とが、デバイスに電
圧が印加されていない場合、所定の許容値内において、前記ソースミッドギャッ
プ値(EGM2)と、前記チャネルミッドギャップ値(EGM3)とに等しい、
金属・絶縁物・半導体電界効果トランジスタ(MISFET)。
1. A source layer formed of a material having a source band gap (EG2) and a source midgap value (EGM2) and having a source Fermi level (EF2); and a drain Fermi level (EF4). A drain layer, a channel layer that is formed between the source layer and the drain layer and has a channel band gap (EG3) and a channel midgap value (EGM3), and has a channel Fermi level (EF3); A metal / insulator comprising: a source contact layer connected to a source layer opposite the channel layer and having a source contact Fermi level (EF1); and a gate electrode having a gate electrode Fermi level (EF6). A semiconductor field effect transistor (MISFET), comprising: EG2) is the channel band gap (E
Substantially narrower than G3), the source contact Fermi level (EF1), the source Fermi level (EF2), the channel Fermi level (EF3), and the drain Fermi level (EF4), The gate electrode Fermi level (EF6) is equal to the source midgap value (EGM2) and the channel midgap value (EGM3) within a predetermined allowable value when no voltage is applied to the device. ,
Metal / insulator / semiconductor field effect transistor (MISFET).
【請求項2】 ソースバンドギャップが、チャネルバンドギャップより少な
くとも9〜10倍狭いものである、請求項1に記載のMISFET。
2. The MISFET of claim 1, wherein the source bandgap is at least 9-10 times narrower than the channel bandgap.
【請求項3】 ソースバンドギャップ(EG2)が、およそ0.1〜0.1
2電子ボルト(eV)であり、チャネルバンドギャップ(EG3)が、およそ1
.0〜1.2電子ボルト(eV)である、請求項2に記載のMISFET。
3. The source band gap (EG2) is approximately 0.1 to 0.1.
It is 2 electron volts (eV), and the channel band gap (EG3) is about 1
. The MISFET of claim 2, wherein the MISFET is between 0 and 1.2 electron volts (eV).
【請求項4】 前記所定の許容値がそれぞれ、チャネルバンドギャップの1
0%より低く、好ましくは5%より低いものである、請求項1から3のいずれか
1項に記載のMISFET。
4. The predetermined allowable value is 1 of a channel band gap, respectively.
MISFET according to any one of claims 1 to 3, which is below 0%, preferably below 5%.
JP2000601674A 1999-02-24 2000-02-24 MISFET Pending JP2003523615A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448899B1 (en) * 2007-06-12 2014-10-13 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Capacitor-less memory

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002027063A2 (en) 2000-09-28 2002-04-04 President And Fellows Of Harward College Vapor deposition of oxides, silicates and phosphates
US7352036B2 (en) * 2004-08-03 2008-04-01 Fairchild Semiconductor Corporation Semiconductor power device having a top-side drain using a sinker trench

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58188165A (en) * 1982-04-28 1983-11-02 Nec Corp Semiconductor device
JPS62274776A (en) * 1986-05-23 1987-11-28 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPH09232576A (en) * 1995-06-16 1997-09-05 Interuniv Micro Electro Centrum Vzw Vertical misfet device, cmos process integration and ram application

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4665414A (en) * 1982-07-23 1987-05-12 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Schottky-barrier MOS devices
JP2938351B2 (en) * 1994-10-18 1999-08-23 株式会社フロンテック Field effect transistor
EP0749162B1 (en) * 1995-06-16 2003-09-03 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Vertical MISFET devices, CMOS process integration, RAM applications

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58188165A (en) * 1982-04-28 1983-11-02 Nec Corp Semiconductor device
JPS62274776A (en) * 1986-05-23 1987-11-28 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPH09232576A (en) * 1995-06-16 1997-09-05 Interuniv Micro Electro Centrum Vzw Vertical misfet device, cmos process integration and ram application

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448899B1 (en) * 2007-06-12 2014-10-13 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Capacitor-less memory

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