JP2005101515A - Semiconductor switch - Google Patents

Semiconductor switch Download PDF

Info

Publication number
JP2005101515A
JP2005101515A JP2004135474A JP2004135474A JP2005101515A JP 2005101515 A JP2005101515 A JP 2005101515A JP 2004135474 A JP2004135474 A JP 2004135474A JP 2004135474 A JP2004135474 A JP 2004135474A JP 2005101515 A JP2005101515 A JP 2005101515A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
region
semiconductor
semiconductor region
work function
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004135474A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Matsuzawa
一也 松澤
Ken Uchida
建 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004135474A priority Critical patent/JP2005101515A/en
Publication of JP2005101515A publication Critical patent/JP2005101515A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a high integration LSI by realizing a CMOS switch with a microstructure. <P>SOLUTION: A double gate MOSFET comprises: a semiconductor region 34; a gate insulation film 19 touching the semiconductor region 34; a first gate electrode 22 and second gate electrode 20 sandwitching the semiconductor region 34 through the gate insulation film 19; and conductor regions 31 and 32 touching the semiconductor region 34 on the opposite sides of the first gate electrode 22 and the second gate electrode 20. The channel region is formed of a semiconductor, the source/drain region is formed of a metal, a low level voltage is applied to the first gate electrode 22 and a high level voltage is applied to the second gate electrode 20 during on time, whereas a high level voltage is applied to the first gate electrode 22 and a low level voltage is applied to the second gate electrode 20 during off time. A semiconductor switch where the first gate electrode 22 has a work function smaller than that of the semiconductor region 34, and the second gate electrode 20 has a work function larger than that of the semiconductor region 34 is thereby provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体デバイスで形成される半導体スイッチに関する。   The present invention relates to a semiconductor switch formed of a semiconductor device.

LSIで用いられるスイッチは、ハイレベル(高)とローレベル(低)の両方の信号を伝播/遮断するために相補型金属酸化膜半導体(CMOS)で構成される場合が多い(特許文献1)。又、ショットキーバリアを利用するトンネル効果トランジスタ、或いはCMOSプロセスを利用するショットキークランプnMOSトランジスタについても既に開示されている(非特許文献1)。   A switch used in an LSI is often composed of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) in order to propagate / shut off both high level (high) and low level (low) signals (Patent Document 1). . A tunnel effect transistor using a Schottky barrier or a Schottky clamp nMOS transistor using a CMOS process has already been disclosed (Non-patent Document 1).

しかし、大規模集積回路(LSI)には多くのスイッチが必要とされる。例えば、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)の書き込み保持の切り替え、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)の信号線選択などである。これらのスイッチを従来のCMOS構造で構成するとLSIの高集積化の妨げとなる。
特開2002−289697号公報 服部他、“ショットキーバリア接合の内部電界放出を用いる新しい構造のトンネル効果トランジスタ”,ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス,第31巻,パート2,1992年10月号,10B,1467−1469ページ(Reiji Hattori, Akihiro Nakae and Junji Shirafuji, “A New Type of Tunnel-Effect Transistor Employing Internal Field Emission of Schottky Barrier Junction”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 31, pp. L1467-L1469, Part 2, No.10B, vol. 15, October, 1992.)
However, many switches are required for a large scale integrated circuit (LSI). For example, the switching of the write holding of the static random access memory (SRAM), the signal line selection of the dynamic random access memory (DRAM), and the like. If these switches are configured with a conventional CMOS structure, it will hinder high integration of LSI.
JP 2002-289697 A Hattori et al., “Tunneling Transistor with a New Structure Using Internal Field Emission of Schottky Barrier Junctions”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 31, Part 2, October 1992, 10B, 1467-1469. Page (Reiji Hattori, Akihiro Nakae and Junji Shirafuji, “A New Type of Tunnel-Effect Transistor Employing Internal Field Emission of Schottky Barrier Junction”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 31, pp. L1467-L1469, Part 2, No. 10B, vol. 15, October, 1992.)

本発明の目的は、LSIで数多く用いられているCMOSスイッチを微細な構造で実現して、高集積なLSIの生産を可能とすることにある。   An object of the present invention is to realize a highly integrated LSI by realizing a CMOS switch, which is used in many LSIs, with a fine structure.

本発明の実施の形態に係る半導体スイッチの第1の特徴は、(イ)第1及び第2の主面により定義される、所定の仕事関数を備える半導体領域と、(ロ)半導体領域を挟むように第1及び第2の主面上にそれぞれ配置された第1及び第2のゲート絶縁膜と、(ハ)第1のゲート絶縁膜上に配置され、所定の仕事関数よりも小さい仕事関数をもつ第1のゲート電極と、(二)第2のゲート絶縁膜上に配置され、所定の仕事関数よりも大きい仕事関数を持つ第2のゲート電極と、(ホ)第1の主面を延長する方向において半導体領域に接続して半導体領域を挟むように配置された主電流供給領域及び主電流受入領域とを備える半導体スイッチであることを要旨とする。   The first feature of the semiconductor switch according to the embodiment of the present invention is (a) a semiconductor region having a predetermined work function defined by the first and second main surfaces, and (b) sandwiching the semiconductor region. And (c) a work function that is disposed on the first gate insulating film and that is smaller than a predetermined work function. (2) a second gate electrode disposed on the second gate insulating film and having a work function larger than a predetermined work function, and (e) a first main surface. The gist of the present invention is a semiconductor switch including a main current supply region and a main current receiving region arranged so as to be connected to the semiconductor region in the extending direction and sandwich the semiconductor region.

本発明の実施の形態に係る半導体スイッチの第2の特徴は、(イ)第1及び第2の主面により定義される、所定の仕事関数を備える半導体領域と、(ロ)半導体領域を挟むように第1及び第2の主面上にそれぞれ配置された第1及び第2のゲート絶縁膜と、(ハ)第1のゲート絶縁膜上に配置さ、半導体領域の仕事関数よりも小さい仕事関数を持つ第1のゲート電極と、(ニ)第2のゲート絶縁膜上に配置さ、半導体領域の仕事関数よりも大きい仕事関数を持つ第2のゲート電極と、(ホ)第2の主面を延長する方向において半導体領域に接続して半導体領域を挟むように配置された主電流供給導体領域及び主電流受入導体領域と、(へ)第2のゲート電極側の主電流供給導体領域及び主電流受入導体領域の表面にそれぞれ配置された不純物拡散層とを備え、(ト)不純物拡散層の電子親和力は半導体領域の電子親和力よりも大きい半導体スイッチであることを要旨とする。   The second feature of the semiconductor switch according to the embodiment of the present invention is that (a) a semiconductor region having a predetermined work function defined by the first and second main surfaces, and (b) sandwiching the semiconductor region. And (c) a work smaller than the work function of the semiconductor region, which is disposed on the first gate insulating film and (c) the first and second gate insulating films respectively disposed on the first and second main surfaces. A first gate electrode having a function; (d) a second gate electrode disposed on the second gate insulating film and having a work function larger than that of the semiconductor region; and (e) a second main electrode. A main current supply conductor region and a main current receiving conductor region which are arranged so as to be connected to the semiconductor region in the direction of extending the surface and sandwich the semiconductor region; (f) a main current supply conductor region on the second gate electrode side; Impurities placed on the surface of the main current receiving conductor region And a diffusing layer, and summarized in that a semiconductor switch is greater than the electron affinity of the electron affinity semiconductor region (g) an impurity diffusion layer.

本発明の半導体スイッチによれば、チャネル半導体の仕事関数に対して、nMOSゲートの仕事関数を小さく及びpMOSゲートの仕事関数を大きく設定したCMOSスイッチを用いて実現することにより、パスゲートのデバイス寸法を微細構造で実現することができる。   According to the semiconductor switch of the present invention, the device size of the pass gate can be reduced by using a CMOS switch in which the work function of the nMOS gate is set smaller and the work function of the pMOS gate is set larger than the work function of the channel semiconductor. It can be realized with a fine structure.

半導体領域と、半導体領域に接するゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を介して半導体領域を挟むように形成された第1のゲート電極及び第2のゲート電極と、第1のゲート電極及び第2のゲート電極の両側の半導体領域に接続して形成された導体領域とを備えるダブルゲートMOSFETにおいて、チャネル領域を半導体、ソース/ドレイン領域を金属で形成しかつチャネル領域の半導体と金属学的接合を形成し、オン時には第1のゲート電極にローレベルと第2のゲート電極にハイレベルの電圧を印加、オフ時には第1のゲート電極にハイレベルと第2のゲート電極にローレベルの電圧を印加する。例えば、第1のゲート電極は半導体領域よりも仕事関数が小さく、第2のゲート電極は半導体領域よりも仕事関数が大きい半導体スイッチを提供する。LSIで数多く用いられているCMOSスイッチを微細な構造で実現して、高集積なLSIの生産を可能とする。ここで、「金属学的接合」とは、冶金学的接合(metallurgical junction)を形成することを意味し、ショットキーコンタクト、オーミックコンタクト、pn接合等が含まれる。   A semiconductor region; a gate insulating film in contact with the semiconductor region; a first gate electrode and a second gate electrode formed so as to sandwich the semiconductor region with the gate insulating film interposed therebetween; a first gate electrode and a second gate electrode; In a double-gate MOSFET having a conductor region connected to a semiconductor region on both sides of a gate electrode, a channel region is formed of a semiconductor, a source / drain region is formed of metal, and a metallographic junction is formed with the semiconductor of the channel region When turned on, a low level voltage is applied to the first gate electrode and a high level voltage is applied to the second gate electrode. When off, a high level voltage is applied to the first gate electrode and a low level voltage is applied to the second gate electrode. . For example, the first gate electrode provides a semiconductor switch having a work function smaller than that of the semiconductor region, and the second gate electrode has a work function larger than that of the semiconductor region. A CMOS switch used in many LSIs is realized with a fine structure to enable production of highly integrated LSIs. Here, “metallurgical junction” means forming a metallurgical junction, and includes a Schottky contact, an ohmic contact, a pn junction, and the like.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術思想を下記のものに特定するものではない。この発明の技術思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. Further, the following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

(比較例)
LSIで用いられるCMOSスイッチの簡略化した回路記号では、例えば図1のように記述される。図1に示すCMOSスイッチでは、入力端子6に入力電圧VINを印加し、出力端子8において、出力電圧VOUTを得る。pMOSトランジスタ10のゲートに接続される第1のゲート端子2に印加する電圧をVGP,nMOSトランジスタ12のゲートに接続される第2のゲート端子4に印加する電圧をVGNとすると、CMOSスイッチの動作上、オン(ON)状態では、VGP=ロー, VGN=ハイとなるような電圧を与える。又、オフ(OFF)状態では、VGP=ハイ, VGN=ローとなるような電圧を与える。又、CMOSスイッチは、VGP=ロー,VIN=ハイの条件で、pMOSトランジスタが導通状態となり、VGN=ハイ,VIN=ローの条件で、nMOSトランジスタが導通状態となる。
(Comparative example)
A simplified circuit symbol of a CMOS switch used in an LSI is described as shown in FIG. In the CMOS switch shown in FIG. 1, the input voltage V IN is applied to the input terminal 6, and the output voltage V OUT is obtained at the output terminal 8. When the voltage applied to the first gate terminal 2 connected to the gate of the pMOS transistor 10 is V GP and the voltage applied to the second gate terminal 4 connected to the gate of the nMOS transistor 12 is V GN , the CMOS switch In the ON state, a voltage is set so that V GP = low and V GN = high. In the OFF state, a voltage is set so that V GP = high and V GN = low. In the CMOS switch, the pMOS transistor becomes conductive when V GP = low and V IN = high, and the nMOS transistor becomes conductive when V GN = high and V IN = low.

図1に示す回路記号では、ソースとドレインが共有化されているように見えるが、詳細な回路記号では、図2のように表現される。即ち、CMOS構造の内、pMOSトランジスタとnMOSトランジスタがソース・ドレイン間で並列に接続されている。このようなCMOSスイッチを実現するための典型的な構造は、図38のようになる。図38においては、n型半導体基板14に対して形成されたpウェル16内にn+ソース・ドレイン領域24,26、ゲート絶縁膜19、n+ポリシリコンゲート電極(第2のゲート電極)20を備えるnMOSトランジスタが配置されている。一方、n型半導体基板14内には、p+ソース・ドレイン領域28,30、ゲート絶縁膜19,p+ポリシリコンゲート電極(第1のゲート電極)22を備えるpMOSトランジスタが配置されている。pMOSトランジスタとnMOSトランジスタの絶縁分離領域18は、シャロー・トレンチ・アイソレーション(STI)を用いて形成されている。CMOSスイッチとしての入力端子6は、図38に示すように、nMOSトランジスタの一方の主電極である26と、pMOSトランジスタの一方の主電極である28に接続され、出力端子8は、nMOSトランジスタの他方の主電極である24と、pMOSトランジスタの他方の主電極である30に接続され、全体として、図1或いは図2に示すCMOSスイッチの回路構成を実現している。 In the circuit symbol shown in FIG. 1, the source and the drain seem to be shared, but in the detailed circuit symbol, it is expressed as shown in FIG. That is, in the CMOS structure, a pMOS transistor and an nMOS transistor are connected in parallel between the source and the drain. A typical structure for realizing such a CMOS switch is as shown in FIG. In FIG. 38, n + source / drain regions 24 and 26, a gate insulating film 19, and an n + polysilicon gate electrode (second gate electrode) 20 are formed in a p well 16 formed for the n-type semiconductor substrate 14. An nMOS transistor is provided. On the other hand, in the n-type semiconductor substrate 14, a pMOS transistor including p + source / drain regions 28 and 30, a gate insulating film 19, and a p + polysilicon gate electrode (first gate electrode) 22 is disposed. The isolation region 18 of the pMOS transistor and the nMOS transistor is formed by using shallow trench isolation (STI). As shown in FIG. 38, the input terminal 6 as a CMOS switch is connected to one main electrode 26 of the nMOS transistor and 28 which is one main electrode of the pMOS transistor, and the output terminal 8 is connected to the nMOS transistor. The other main electrode 24 and the other main electrode 30 of the pMOS transistor are connected to 30 to realize the circuit configuration of the CMOS switch shown in FIG. 1 or 2 as a whole.

上記比較例としてのCMOSスイッチの内、図1或いは図2に示す回路表現は、以下の本発明の実施の形態においても回路構成上実質的に同等であるため同様の表現を用いることとする。   In the CMOS switch as the comparative example, the circuit expression shown in FIG. 1 or 2 is substantially the same in the circuit configuration in the following embodiments of the present invention, and the same expression is used.

(第1の実施の形態)
ダブルゲートMOSFETからなる半導体スイッチにおいて、チャネル領域を半導体領域34、ソース/ドレイン領域を金属からなる導体領域31,32、両側のゲートをそれぞれ第1のゲート電極22、第2のゲート電極20とする。そして、半導体スイッチの導通(ON)時には第1のゲート電極22にローレベル,第2のゲート電極20にハイレベルの電圧を印加、遮断時(OFF)時には第1のゲート電極22にハイレベル,第2のゲート電極20にローレベルの電圧を印加する。
(First embodiment)
In a semiconductor switch composed of a double gate MOSFET, a channel region is a semiconductor region 34, source / drain regions are conductor regions 31 and 32 made of metal, and gates on both sides are a first gate electrode 22 and a second gate electrode 20, respectively. . When the semiconductor switch is conductive (ON), a low level is applied to the first gate electrode 22 and a high level voltage is applied to the second gate electrode 20, and when the semiconductor switch is cut off (OFF), the first gate electrode 22 is high. A low level voltage is applied to the second gate electrode 20.

図3に本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。図3は上面方向から見た半導体スイッチの模式的素子断面構図に相当している。半導体領域34を挟むように、第1のゲート電極22と第2のゲート電極20を形成する。第1のゲート電極22は半導体領域34よりも仕事関数が小さく、第2のゲート電極20は半導体領域34よりも仕事関数が大きい。そして、第1のゲート電極22、第2のゲート電極20を挟んで半導体領域34に接するように導体領域31、32が形成される。   FIG. 3 is a schematic sectional view of the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 corresponds to a schematic element cross-sectional composition of the semiconductor switch as viewed from above. The first gate electrode 22 and the second gate electrode 20 are formed so as to sandwich the semiconductor region 34. The first gate electrode 22 has a work function smaller than that of the semiconductor region 34, and the second gate electrode 20 has a work function larger than that of the semiconductor region 34. Then, conductor regions 31 and 32 are formed so as to be in contact with the semiconductor region 34 with the first gate electrode 22 and the second gate electrode 20 interposed therebetween.

半導体領域34は、例えばノンドープシリコン(Si)、第1のゲート電極22はp+ポリシリコン、第2のゲート電極20はn+ポリシリコン、導体領域31、32はチタンシリサイド(TiSi2)、コバルトシリサイド(CoSi2)、二ッケルシリサイド(NiSi)等で形成する。これらの導体領域31、32と半導体領域34の間でショットキー接合が形成される。 The semiconductor region 34 is, for example, non-doped silicon (Si), the first gate electrode 22 is p + polysilicon, the second gate electrode 20 is n + polysilicon, the conductor regions 31 and 32 are titanium silicide (TiSi 2 ), cobalt It is formed of silicide (CoSi 2 ), nickel silicide (NiSi), or the like. A Schottky junction is formed between the conductor regions 31 and 32 and the semiconductor region 34.

図4に本発明による半導体スイッチ特性の一例を示す。図4中に記載されているように、デバイス寸法の例としては、図3において、ゲート長L=0.1μm,ゲート絶縁膜19の厚さtOX=1nm,導体領域31,32の厚さD=10nmである。破線は入力電圧VIN波形である。第1のゲート電極22に接続された第1のゲート端子に印加する電圧VGPを+0.5V、第2のゲート電極20に接続された第2のゲート端子に印加する電圧VGNを−0.5Vとすると、図中の点線で示したように、出力電圧VOUTにはVINの電位は伝播しない。一方、第1のゲート端子に印加する電圧VGPを−0.5V、第2のゲート端子に印加する電圧VGNを+0.5Vとすると、図中の実線で示したように、出力電圧VOUTにVINの電位が伝播する。このように、本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチによれば、従来のCMOSに比べて微細な構造でスイッチ動作が可能となる。 FIG. 4 shows an example of semiconductor switch characteristics according to the present invention. As shown in FIG. 4, as an example of the device dimensions, in FIG. 3, the gate length L = 0.1 μm, the thickness t OX = 1 nm of the gate insulating film 19, and the thicknesses of the conductor regions 31 and 32 D = 10 nm. The broken line is the input voltage V IN waveform. The voltage V GP applied to the first gate terminal connected to the first gate electrode 22 is + 0.5V, and the voltage V GN applied to the second gate terminal connected to the second gate electrode 20 is −0. Assuming .5 V, the potential of V IN does not propagate to the output voltage V OUT as indicated by the dotted line in the figure. On the other hand, when the voltage V GP applied to the first gate terminal is −0.5 V and the voltage V GN applied to the second gate terminal is +0.5 V, as shown by the solid line in FIG. The potential of V IN propagates to OUT . As described above, according to the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention, the switch operation can be performed with a finer structure as compared with the conventional CMOS.

図5に本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの構造の鳥瞰図を示す。この第1の実施の形態では、埋め込み絶縁膜36上に板状の半導体領域34が形成され、その両側にゲート絶縁膜19を介して、第1のゲート電極22と第2のゲート電極20が形成され、第1のゲート電極22,第2のゲート電極20を挟み半導体領域34に接するように導体領域31,32が形成されている。 FIG. 5 shows a bird's-eye view of the structure of the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, a plate-shaped semiconductor region 34 is formed on the buried insulating film 36, and the first gate electrode 22 and the second gate electrode 20 are formed on both sides of the semiconductor region 34 via the gate insulating film 19. Conductor regions 31 and 32 are formed so as to be in contact with the semiconductor region 34 with the first gate electrode 22 and the second gate electrode 20 interposed therebetween.

図6乃至図23に本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法を示す。   6 to 23 show a semiconductor switch manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

(a)まず、埋め込み絶縁膜(例えば、SiO2)36上に板状の半導体領域(例えばノンドープシリコン)34を設け、その表面に酸化工程や堆積工程によってゲート絶縁膜(例えばSiO2)19を形成する(図6乃至図8)。ここで、図6は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート絶縁膜形成工程を表す模式的上面図、図7は、図6に対応する模式的側面図、図8は、図6,図7のI−I線に沿う模式的断面構造図を示す。 (A) First, a plate-like semiconductor region (for example, non-doped silicon) 34 is provided on a buried insulating film (for example, SiO 2 ) 36, and a gate insulating film (for example, SiO 2 ) 19 is formed on the surface by an oxidation process or a deposition process. Form (FIGS. 6 to 8). Here, FIG. 6 is a schematic top view showing a gate insulating film forming step as one manufacturing step of the semiconductor switch manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 corresponds to FIG. FIG. 8 is a schematic side view, and FIG. 8 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line II in FIGS.

(b)次いで、多結晶半導体(例えばポリシリコン)を堆積して半導体領域40を形成し、その表面に窒化工程または堆積工程によって保護膜(例えばシリコン窒化膜(SiN))38を形成し、リソグラフィー工程と反応性イオンエッチング(RIE)工程によって、板状の半導体領域34と交差するように、多結晶半導体領域40およびその表面の保護膜38を残し、多結晶半導体領域40側面に窒化工程によって保護膜38を形成する(図9乃至図11)。ここで、図9は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート電極パターニング工程を表す模式的上面図、図10は、図9に対応する模式的側面図、図11は、図9,図10のI−I線に沿う模式的断面構造図を示す。 (B) Next, a polycrystalline semiconductor (for example, polysilicon) is deposited to form the semiconductor region 40, and a protective film (for example, a silicon nitride film (SiN)) 38 is formed on the surface thereof by a nitridation process or a deposition process. By the process and reactive ion etching (RIE) process, the polycrystalline semiconductor region 40 and the protective film 38 on the surface thereof are left so as to intersect with the plate-like semiconductor region 34, and the side surface of the polycrystalline semiconductor region 40 is protected by the nitriding process. A film 38 is formed (FIGS. 9 to 11). Here, FIG. 9 is a schematic top view showing a gate electrode patterning step as one manufacturing step of the semiconductor switch manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic view corresponding to FIG. FIG. 11 is a schematic sectional view taken along line II of FIGS. 9 and 10.

(c)次いで、多結晶半導体領域40下以外の半導体表面のゲート絶縁膜19をケミカルドライエッチング(CDE)工程によって除去する(図12乃至図14)。ここで、図12は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ソース/ドレイン部のゲート絶縁膜除去工程を表す模式的上面図、図13は、図12に対応する模式的側面図、図14は、図12,図13のI−I線に沿う模式的断面構造図を示す。 (C) Next, the gate insulating film 19 on the semiconductor surface other than under the polycrystalline semiconductor region 40 is removed by a chemical dry etching (CDE) process (FIGS. 12 to 14). Here, FIG. 12 is a schematic top view showing the gate insulating film removal step of the source / drain portion as one manufacturing step of the method of manufacturing the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 14 is a schematic side view corresponding to FIG. 12, and FIG. 14 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line II of FIGS.

(d)次いで、ゲート絶縁膜19を除去した半導体表面に金属を堆積し、熱工程によって導体領域31,32(例えば、TiSi2、CoSi2、NiSi)を形成する(図15乃至図17)。ここで、図15は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、シリサイド形成工程を表す模式的上面図、図16は、図15に対応する模式的側面図、図17は、図15,図16のI−I線に沿う模式的断面構造図を示す。 (D) Next, a metal is deposited on the semiconductor surface from which the gate insulating film 19 has been removed, and conductor regions 31 and 32 (for example, TiSi 2 , CoSi 2 , NiSi) are formed by a thermal process (FIGS. 15 to 17). Here, FIG. 15 is a schematic top view showing a silicide formation process as one manufacturing process of the semiconductor switch manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a schematic view corresponding to FIG. FIG. 17 is a side view, and FIG. 17 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 15 and FIG.

(e)次いで、リソグラフィー工程とイオン注入工程によって、多結晶半導体領域40にp+ポリシリコンゲート電極22とn+ポリシリコンゲート電極20を形成する(図18乃至図20)。ここで、図18は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート不純物導入工程を表す模式的上面図、図19は、図18に対応する模式的側面図、図20は、図18,図19のI−I線に沿う模式的断面構造図を示す。 (E) Next, a p + polysilicon gate electrode 22 and an n + polysilicon gate electrode 20 are formed in the polycrystalline semiconductor region 40 by lithography and ion implantation (FIGS. 18 to 20). Here, FIG. 18 is a schematic top view showing a gate impurity introduction process as one manufacturing process of the semiconductor switch manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a schematic view corresponding to FIG. FIG. 20 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 18 and FIG.

(f)次いで、化学的機械的研磨(CMP)工程によって、板状半導体領域34上部の保護膜38と多結晶半導体領域40を除去する(図21乃至図23)。ここで、図21は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート電極分離工程を表す模式的上面図、図22は、図21に対応する模式的側面図、図23は、図21,図22のI−I線に沿う模式的断面構造図を示す。 (F) Next, the protective film 38 and the polycrystalline semiconductor region 40 on the plate-like semiconductor region 34 are removed by a chemical mechanical polishing (CMP) process (FIGS. 21 to 23). Here, FIG. 21 is a schematic top view showing a gate electrode separation process as one manufacturing process of the semiconductor switch manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a schematic view corresponding to FIG. FIG. 23 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 21 and FIG.

以上の図6乃至図23に示した製造工程によって、図3或いは図5に示す本発明の第1の実施の形態の半導体スイッチの構造を製造することができる。   The semiconductor switch structure of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3 or FIG. 5 can be manufactured by the manufacturing steps shown in FIGS.

(第2の実施の形態)
図24に本発明の第2の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。図24は上面方向から見た半導体スイッチの模式的素子断面構図に相当している点は図3と同様である。VINとVOUTが接続される導体領域は、半導体層の表面だけに形成されていても良い。
(Second Embodiment)
FIG. 24 is a schematic sectional view of a semiconductor switch according to the second embodiment of the present invention. FIG. 24 is the same as FIG. 3 in that it corresponds to a schematic element cross-sectional composition of a semiconductor switch as viewed from above. The conductor region to which V IN and V OUT are connected may be formed only on the surface of the semiconductor layer.

図24に示す例では、半導体領域50の表面領域にだけ導体領域42,44,46,48が形成される例が示されている。半導体領域50の厚さD方向のすべてにわたって導体領域31,32を形成する図3の場合に比べて、導体領域の寄生抵抗が上昇するが、短時間の熱工程でシリサイド等で導体領域42,44,46,48を形成できる点に利点がある。   In the example shown in FIG. 24, an example is shown in which conductor regions 42, 44, 46, 48 are formed only in the surface region of the semiconductor region 50. Compared with the case of FIG. 3 in which the conductor regions 31 and 32 are formed over the entire thickness D direction of the semiconductor region 50, the parasitic resistance of the conductor region is increased. However, the conductor regions 42, There is an advantage in that 44, 46 and 48 can be formed.

(第3の実施の形態)
図25に本発明の第3の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。図25は上面方向から見た半導体スイッチの模式的素子断面構図に相当している点は図3と同様である。第1のゲート電極22の両側の半導体表面に形成される第1の導体領域421,461は半導体領域50よりも仕事関数の大きな物質である。また、第2のゲート電極20の両側の半導体表面に形成される第2の導体領域442,482は半導体領域50よりも仕事関数の小さな物質である。第1の導体領域421,461は、例えば、白金シリサイド(PtSi)、第2の導体領域442,482は、例えば、エルビウムシリサイド(ErSi2)で形成される。第2の実施の形態に比べて製造工程が増加するが、ショットキー接合のコンタクト抵抗が低減する利点がある。
(Third embodiment)
FIG. 25 is a schematic sectional view of a semiconductor switch according to the third embodiment of the present invention. FIG. 25 is the same as FIG. 3 in that it corresponds to a schematic element cross-sectional composition of a semiconductor switch as viewed from above. The first conductor regions 421 and 461 formed on the semiconductor surfaces on both sides of the first gate electrode 22 are substances having a work function larger than that of the semiconductor region 50. The second conductor regions 442 and 482 formed on the semiconductor surfaces on both sides of the second gate electrode 20 are materials having a work function smaller than that of the semiconductor region 50. The first conductor regions 421 and 461 are made of, for example, platinum silicide (PtSi), and the second conductor regions 442 and 482 are made of, for example, erbium silicide (ErSi 2 ). Although the number of manufacturing steps is increased as compared with the second embodiment, there is an advantage that the contact resistance of the Schottky junction is reduced.

(第4の実施の形態)
図26と図27に本発明の第4の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図と鳥瞰図を示す。第1のゲート電極22であるp+ポリシリコンゲート電極の両側の半導体領域50の表面にp+拡散層52,56が形成され、第2のゲート電極20であるn+ポリシリコンゲート電極の両側の半導体領域50の表面にn+拡散層54,58が形成される。ショットキー接合を用いる場合に比べて、短チャネル効果耐性が劣化するが、ショットキー接合のコンタクト抵抗を低減出来る利点がある。
(Fourth embodiment)
FIG. 26 and FIG. 27 show a schematic cross-sectional structure diagram and a bird's-eye view of a semiconductor switch according to the fourth embodiment of the present invention. P + diffusion layers 52 and 56 are formed on the surface of the semiconductor region 50 on both sides of the p + polysilicon gate electrode which is the first gate electrode 22, and on both sides of the n + polysilicon gate electrode which is the second gate electrode 20. N + diffusion layers 54 and 58 are formed on the surface of the semiconductor region 50. Compared to the case where a Schottky junction is used, the short channel effect resistance deteriorates, but there is an advantage that the contact resistance of the Schottky junction can be reduced.

(第5の実施の形態)
図28に本発明の第5の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。第1のゲート電極22であるp+ポリシリコンゲート電極の両側の半導体領域50の表面に導体領域42,46と第1のゲート電極22からLDより短い距離の位置にp+拡散層52,56が形成され、第2のゲート電極20であるn+ポリシリコンゲート電極の両側の半導体領域50の表面に導体領域44,48と第2のゲート電極20からLDより短い距離の位置にn+拡散層54,58が形成されている。LDはそれぞれのp+拡散層52,56, n+拡散層54,58が半導体領域50との間の拡散電位によって、半導体領域50中に形成する空乏層の距離である。他の実施の形態に比べて、製造工程が増加するが、空乏層が導体領域42,46,44,48を包むと、ショットキー接合のコンタクト抵抗とリーク電流を抑制する利点がある。また、p+拡散層52,56, n+拡散層54,58がゲート電極22,20から離れて形成されているので、短チャネル効果耐性が高まる利点もある。
(Fifth embodiment)
FIG. 28 is a schematic sectional view of a semiconductor switch according to the fifth embodiment of the present invention. On the surface of the semiconductor region 50 on both sides of the p + polysilicon gate electrode which is the first gate electrode 22, the p + diffusion layer 52, 46 is located at a position shorter than L D from the conductor regions 42 and 46 and the first gate electrode 22. 56 is formed on the surface of the semiconductor region 50 on both sides of the n + polysilicon gate electrode which is the second gate electrode 20, and n at a position shorter than L D from the conductor regions 44 and 48 and the second gate electrode 20. + Diffusion layers 54 and 58 are formed. L D is the distance of the depletion layer formed in the semiconductor region 50 by the diffusion potential between the p + diffusion layers 52 and 56 and the n + diffusion layers 54 and 58 and the semiconductor region 50. Although the manufacturing process is increased as compared with other embodiments, if the depletion layer wraps the conductor regions 42, 46, 44, 48, there is an advantage of suppressing the contact resistance and leakage current of the Schottky junction. Further, since the p + diffusion layers 52 and 56 and the n + diffusion layers 54 and 58 are formed away from the gate electrodes 22 and 20, there is an advantage that the short channel effect resistance is enhanced.

(第6の実施の形態)
図29に本発明の第6の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。第1のゲート電極22であるp+ポリシリコンゲート電極の両側の半導体領域50の表面に、第1の導体領域421,461と、第1のゲート電極22からLDより短い距離の位置にp+拡散層52,56が形成され、第2のゲート電極20であるn+ポリシリコンゲート電極の両側の半導体領域50の表面に、第2の導体領域442,482と、第2のゲート電極20からLDより短い距離の位置にn+拡散層442,482が形成される。LDはそれぞれのp+拡散層52,56, n+拡散層54,58が半導体領域50との間の拡散電位によって、半導体領域50中に形成する空乏層の距離である。第1の導体領域421,461は半導体領域50よりも仕事関数の大きな物質、第2の導体領域442,482は半導体領域50よりも仕事関数の小さな物質である。第1の導体領域421,461は、例えば、白金シリサイド(PtSi)、第2の導体領域442,482は、例えば、エルビウムシリサイド(ErSi2)である。前述の実施の形態に比べて製造工程が増加するが、ショットキー接合のコンタクト抵抗が更に低減する利点がある。
(Sixth embodiment)
FIG. 29 shows a schematic sectional view of a semiconductor switch according to the sixth embodiment of the present invention. On the surface of the semiconductor region 50 on both sides of the p + polysilicon gate electrode which is the first gate electrode 22, p is located at a position shorter than L D from the first conductor regions 421 and 461 and the first gate electrode 22. + Diffusion layers 52 and 56 are formed, and the second conductor regions 442 and 482 and the second gate electrode 20 are formed on the surface of the semiconductor region 50 on both sides of the n + polysilicon gate electrode which is the second gate electrode 20. N + diffusion layers 442 and 482 are formed at a position shorter than L D from ND. L D is the distance of the depletion layer formed in the semiconductor region 50 by the diffusion potential between the p + diffusion layers 52 and 56 and the n + diffusion layers 54 and 58 and the semiconductor region 50. The first conductor regions 421 and 461 are materials having a work function larger than that of the semiconductor region 50, and the second conductor regions 442 and 482 are materials having a work function smaller than that of the semiconductor region 50. The first conductor regions 421 and 461 are, for example, platinum silicide (PtSi), and the second conductor regions 442 and 482 are, for example, erbium silicide (ErSi 2 ). Although the manufacturing process is increased as compared with the above-described embodiment, there is an advantage that the contact resistance of the Schottky junction is further reduced.

本発明の第6の実施の形態において、第1のゲート電極22と第2のゲート電極20の材質はポリシリコンでなくとも良い。単結晶半導体であっても良いし、第1のゲート電極22を白金シリサイド(PtSi)、第2のゲート電極20をエルビウムシリサイド(ErSi2)を用いて形成した場合にも、同様の効果が得られる。 In the sixth embodiment of the present invention, the material of the first gate electrode 22 and the second gate electrode 20 may not be polysilicon. A single crystal semiconductor may be used, and the same effect can be obtained when the first gate electrode 22 is formed using platinum silicide (PtSi) and the second gate electrode 20 is formed using erbium silicide (ErSi 2 ). It is done.

(第7の実施の形態)
図30に本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチは、図30に示すように、第1及び第2の主面により定義され、所定の仕事関数を備える半導体領域34と、半導体領域34を挟むように第1及び第2の主面上にそれぞれ配置された第1及び第2のゲート絶縁膜19と、第1のゲート絶縁膜19上に配置され、半導体領域34の仕事関数よりも小さい仕事関数を持つ第1のゲート電極22と、第2のゲート絶縁膜19上に配置され、半導体領域34の仕事関数よりも大きい仕事関数を持つ第2のゲート電極20と、第1の主面を延長する方向において半導体領域34に接続して半導体領域34を挟むように配置された主電流供給導体領域32及び主電流受入導体領域31と、第1のゲート電極22側の主電流供給導体領域32及び主電流受入導体領域31の表面にそれぞれ配置された不純物拡散層140、142とを備え、不純物拡散層140、142の電子親和力は半導体領域34の電子親和力よりも小さい。
(Seventh embodiment)
FIG. 30 shows a schematic sectional view of a semiconductor switch according to the seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 30, the semiconductor switch according to the seventh embodiment of the present invention sandwiches the semiconductor region 34 between the semiconductor region 34 defined by the first and second main surfaces and having a predetermined work function. As described above, the first and second gate insulating films 19 disposed on the first and second main surfaces, respectively, and the work smaller than the work function of the semiconductor region 34 disposed on the first gate insulating film 19. A first gate electrode 22 having a function, a second gate electrode 20 disposed on the second gate insulating film 19 and having a work function larger than that of the semiconductor region 34, and a first main surface. A main current supply conductor region 32 and a main current receiving conductor region 31 arranged so as to be connected to the semiconductor region 34 in the extending direction and sandwich the semiconductor region 34, and a main current supply conductor region 32 on the first gate electrode 22 side. And main current acceptance And a impurity diffusion layers 140, 142 on the surface of the body region 31 are arranged respectively, the electron affinity of the impurity diffusion layers 140 and 142 is smaller than the electron affinity of the semiconductor region 34.

例えば、第1のゲート電極22がp+ポリシリコンで形成され、不純物拡散層142がp+領域として形成される場合には、不純物拡散層140、142の電子親和力は半導体領域34の電子親和力よりも小さい。
このような不純物拡散層は、第2のゲート電極20側においても、第1のゲート電極側と同様に対称に形成することができることは勿論である。
For example, when the first gate electrode 22 is formed of p + polysilicon and the impurity diffusion layer 142 is formed as a p + region, the electron affinity of the impurity diffusion layers 140 and 142 is greater than the electron affinity of the semiconductor region 34. Is also small.
Such an impurity diffusion layer can of course be formed symmetrically on the second gate electrode 20 side as well as on the first gate electrode side.

導体領域31、32はエルビウムシリサイド(ErSi2)、チタンシリサイド(TiSi2)、コバルトシリサイド(CoSi2)、二ッケルシリサイド(NiSi)等で形成する。これらの導体領域31、32と半導体領域34の間でショットキー接合が形成される。 The conductor regions 31 and 32 are formed of erbium silicide (ErSi 2 ), titanium silicide (TiSi 2 ), cobalt silicide (CoSi 2 ), nickel silicide (NiSi), or the like. A Schottky junction is formed between the conductor regions 31 and 32 and the semiconductor region 34.

エルビウムシリサイド(ErSi2)の表面にp+層からなる不純物拡散層140、142を設けることによって、エルビウムシリサイド(ErSi2)と半導体領域34との間における正孔のトンネル確率を高くすることができるので、第1のゲート電極22側で実現されるpMOSFET動作において高い駆動力が得られる。 By providing the impurity diffusion layers 140 and 142 made of p + layer on the surface of erbium silicide (ErSi 2), it is possible to increase the tunneling probability of the holes between the erbium silicide (ErSi 2) and the semiconductor region 34 Therefore, a high driving force can be obtained in the pMOSFET operation realized on the first gate electrode 22 side.

(製造方法)
本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの構造の鳥瞰図は、図5と同様である。この第7の実施の形態では、埋め込み絶縁膜36上に板状の半導体領域34が形成され、その両側にゲート絶縁膜19を介して、第1のゲート電極22と第2のゲート電極20が形成され、第1のゲート電極22,第2のゲート電極20を挟み半導体領域34に接するように導体領域31,32が形成されている。
(Production method)
The bird's-eye view of the structure of the semiconductor switch according to the seventh embodiment of the present invention is the same as FIG. In the seventh embodiment, a plate-like semiconductor region 34 is formed on the buried insulating film 36, and the first gate electrode 22 and the second gate electrode 20 are formed on both sides of the semiconductor region 34 via the gate insulating film 19. Conductor regions 31 and 32 are formed so as to be in contact with the semiconductor region 34 with the first gate electrode 22 and the second gate electrode 20 interposed therebetween.

第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法は、図6〜図23に示す製造工程と同様であり、更に図31乃至図33に示す製造工程を追加している。   The manufacturing method of the semiconductor switch according to the seventh embodiment is the same as the manufacturing process shown in FIGS. 6 to 23, and further the manufacturing process shown in FIGS. 31 to 33 is added.

(a)まず、埋め込み絶縁膜(例えば、SiO2)36上に板状の半導体領域(例えばノンドープシリコン)34を設け、その表面に酸化工程や堆積工程によってゲート絶縁膜(例えばSiO2)19を形成する(図6乃至図8)。ここで、図6は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート絶縁膜形成工程を表す模式的上面図、図7は、図6に対応する模式的側面図、図8は、図6,図7のI−I線に沿う模式的断面構造図に対応している。 (A) First, a plate-like semiconductor region (for example, non-doped silicon) 34 is provided on a buried insulating film (for example, SiO 2 ) 36, and a gate insulating film (for example, SiO 2 ) 19 is formed on the surface by an oxidation process or a deposition process. Form (FIGS. 6 to 8). Here, FIG. 6 is a schematic top view showing a gate insulating film forming step as one manufacturing step of the semiconductor switch manufacturing method according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 7 corresponds to FIG. FIG. 8 is a schematic side view, and corresponds to a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line II in FIGS.

(b)次いで、多結晶半導体(例えばポリシリコン)を堆積して半導体領域40を形成し、その表面に窒化工程または堆積工程によって保護膜(例えばシリコン窒化膜(SiN))38を形成し、リソグラフィー工程と反応性イオンエッチング(RIE)工程によって、板状の半導体領域34と交差するように、多結晶半導体領域40およびその表面の保護膜38を残し、多結晶半導体領域40側面に窒化工程によって保護膜38を形成する(図9乃至図11)。ここで、図9は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート電極パターニング工程を表す模式的上面図、図10は、図9に対応する模式的側面図、図11は、図9,図10のI−I線に沿う模式的断面構造図に対応している。 (B) Next, a polycrystalline semiconductor (for example, polysilicon) is deposited to form the semiconductor region 40, and a protective film (for example, a silicon nitride film (SiN)) 38 is formed on the surface thereof by a nitridation process or a deposition process. By the process and reactive ion etching (RIE) process, the polycrystalline semiconductor region 40 and the protective film 38 on the surface thereof are left so as to intersect with the plate-like semiconductor region 34, and the side surface of the polycrystalline semiconductor region 40 is protected by the nitriding process. A film 38 is formed (FIGS. 9 to 11). Here, FIG. 9 is a schematic top view showing a gate electrode patterning step as one manufacturing step of the semiconductor switch manufacturing method according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic view corresponding to FIG. FIG. 11 corresponds to a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line II of FIG. 9 and FIG.

(c)次いで、多結晶半導体領域40下以外の半導体表面のゲート絶縁膜19をケミカルドライエッチング(CDE)工程によって除去する(図12乃至図14)。ここで、図12は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ソース/ドレイン部のゲート絶縁膜除去工程を表す模式的上面図、図13は、図12に対応する模式的側面図、図14は、図12,図13のI−I線に沿う模式的断面構造図に対応している。 (C) Next, the gate insulating film 19 on the semiconductor surface other than under the polycrystalline semiconductor region 40 is removed by a chemical dry etching (CDE) process (FIGS. 12 to 14). Here, FIG. 12 is a schematic top view showing the gate insulating film removal step of the source / drain part as one manufacturing step of the method of manufacturing the semiconductor switch according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 14 is a schematic side view corresponding to FIG. 12, and FIG. 14 corresponds to a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line II in FIGS. 12 and 13.

(d)次いで、ゲート絶縁膜19を除去した半導体表面に金属を堆積し、熱工程によって導体領域31,32(例えば、ErSi2、TiSi2、CoSi2、NiSi)を形成する(図15乃至図17)。ここで、図15は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、シリサイド形成工程を表す模式的上面図、図16は、図15に対応する模式的側面図、図17は、図15,図16のI−I線に沿う模式的断面構造図に対応している。 (D) Next, a metal is deposited on the semiconductor surface from which the gate insulating film 19 has been removed, and conductor regions 31 and 32 (for example, ErSi 2 , TiSi 2 , CoSi 2 , NiSi) are formed by a thermal process (FIGS. 15 to 15). 17). Here, FIG. 15 is a schematic top view showing a silicide formation step as one manufacturing step of the semiconductor switch manufacturing method according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a schematic view corresponding to FIG. The side view and FIG. 17 correspond to the schematic cross-sectional structure diagram taken along the line II of FIGS.

(e)次いで、リソグラフィー工程とイオン注入工程によって、多結晶半導体領域40にp+ポリシリコンゲート電極22とn+ポリシリコンゲート電極20を形成する(図18乃至図20)。ここで、図18は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート不純物導入工程を表す模式的上面図、図19は、図18に対応する模式的側面図、図20は、図18,図19のI−I線に沿う模式的断面構造図に対応している。 (E) Next, a p + polysilicon gate electrode 22 and an n + polysilicon gate electrode 20 are formed in the polycrystalline semiconductor region 40 by lithography and ion implantation (FIGS. 18 to 20). Here, FIG. 18 is a schematic top view showing a gate impurity introduction step as one manufacturing step of the semiconductor switch manufacturing method according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a schematic view corresponding to FIG. 20 corresponds to a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line I-I in FIGS. 18 and 19.

(f)次いで、化学的機械的研磨(CMP)工程によって、板状半導体領域34上部の保護膜38と多結晶半導体領域40を除去する(図21乃至図23)。ここで、図21は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート電極分離工程を表す模式的上面図、図22は、図21に対応する模式的側面図、図23は、図21,図22のI−I線に沿う模式的断面構造図を示す。 (F) Next, the protective film 38 and the polycrystalline semiconductor region 40 on the plate-like semiconductor region 34 are removed by a chemical mechanical polishing (CMP) process (FIGS. 21 to 23). Here, FIG. 21 is a schematic top view showing a gate electrode isolation step as one manufacturing process of the semiconductor switch manufacturing method according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a schematic view corresponding to FIG. FIG. 23 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 21 and FIG.

(g)次いで、斜めイオン注入により、例えばボロンイオン180を導入して、p+ポリシリコンゲート電極22で形成された第1のゲート電極側の、導体領域31,32(例えば、ErSi2、TiSi2、CoSi2、NiSi)表面に不純物拡散層140、142(図30)を形成する(図31〜図33)。 (G) Next, boron ions 180, for example, are introduced by oblique ion implantation, and the conductor regions 31, 32 (for example, ErSi 2 , TiSi) on the first gate electrode side formed by the p + polysilicon gate electrode 22 2 , CoSi 2 , NiSi), impurity diffusion layers 140 and 142 (FIG. 30) are formed (FIGS. 31 to 33).

以上の図6乃至図23及び図31〜図33に示した製造工程によって、図30に示す本発明の第7の実施の形態の半導体スイッチの構造を製造することができる。   The structure of the semiconductor switch according to the seventh embodiment of the present invention shown in FIG. 30 can be manufactured by the manufacturing steps shown in FIGS. 6 to 23 and FIGS.

(第7の実施の形態の変形例)
本発明の第7の実施の形態の変形例に係る半導体スイッチは、同様に図30に示すように、第1及び第2の主面により定義される、所定の仕事関数を備える半導体領域34と、半導体領域34を挟むように第1及び第2の主面上にそれぞれ配置された第1及び第2のゲート絶縁膜19と、第1のゲート絶縁膜19上に配置され、半導体領域34の仕事関数よりも大きい仕事関数を持つ第2のゲート電極20と、第1のゲート絶縁膜19上に配置され、半導体領域34の仕事関数よりも小さい仕事関数を持つ第1のゲート電極22と、第2の主面を延長する方向において半導体領域34に接続して半導体領域34を挟むように配置された主電流供給導体領域32及び主電流受入導体領域31と、第2のゲート電極20側の前記主電流供給導体領域32及び主電流受入導体領域31の表面にそれぞれ配置された不純物拡散層144,146とを備え、不純物拡散層144,146の電子親和力は半導体領域34の電子親和力よりも大きい。
(Modification of the seventh embodiment)
Similarly, as shown in FIG. 30, the semiconductor switch according to the modification of the seventh embodiment of the present invention includes a semiconductor region 34 having a predetermined work function, which is defined by the first and second main surfaces. The first and second gate insulating films 19 disposed on the first and second main surfaces so as to sandwich the semiconductor region 34, and the first gate insulating film 19 are disposed on the first and second main surfaces, respectively. A second gate electrode 20 having a work function larger than the work function; a first gate electrode 22 disposed on the first gate insulating film 19 and having a work function smaller than the work function of the semiconductor region 34; A main current supply conductor region 32 and a main current receiving conductor region 31 disposed so as to be connected to the semiconductor region 34 and sandwiching the semiconductor region 34 in a direction in which the second main surface extends, and on the second gate electrode 20 side The main current supply conductor area And a 32 and the impurity diffusion layers 144 and 146 which are respectively disposed on the surface of the main current receiving conductor region 31, the electron affinity of the impurity diffusion layers 144 and 146 is greater than the electron affinity of the semiconductor region 34.

例えば、第2のゲート電極20がn+ポリシリコンで形成され、不純物拡散層144,146がn+領域として形成される場合には、不純物拡散層144,146の電子親和力は半導体領域34の電子親和力よりも大きい。 For example, when the second gate electrode 20 is formed of n + polysilicon and the impurity diffusion layers 144 and 146 are formed as n + regions, the electron affinity of the impurity diffusion layers 144 and 146 is the electron affinity of the semiconductor region 34. Greater than affinity.

このような不純物拡散層は、第1のゲート電極22側においても、第2のゲート電極側と同様に対称に形成することができることは勿論である。   Such an impurity diffusion layer can of course be formed symmetrically on the first gate electrode 22 side as well as on the second gate electrode side.

導体領域31、32はエルビウムシリサイド(ErSi2)、チタンシリサイド(TiSi2)、コバルトシリサイド(CoSi2)、二ッケルシリサイド(NiSi)等で形成する。これらの導体領域31、32と半導体領域34の間でショットキー接合が形成される。 The conductor regions 31 and 32 are formed of erbium silicide (ErSi 2 ), titanium silicide (TiSi 2 ), cobalt silicide (CoSi 2 ), nickel silicide (NiSi), or the like. A Schottky junction is formed between the conductor regions 31 and 32 and the semiconductor region 34.

このような構造を用いることにより、微細な構造で半導体スイッチを実現できる。特に、導体領域31、32としてエルビウムシリサイド(ErSi2)を用いる場合には、電子に対して障壁が低いので、第2のゲート電極20側で実現されるnMOSFET動作において高い駆動力が得られる。また、第7の実施の形態と同様に、エルビウムシリサイド(ErSi2)の表面にp+層からなる不純物拡散層140、142を設けることによって、エルビウムシリサイド(ErSi2)と半導体領域34との間における正孔のトンネル確率を高くすることができるので、第1のゲート電極22側で実現されるpMOSFET動作においても高い駆動力が得られる。 By using such a structure, a semiconductor switch can be realized with a fine structure. In particular, when erbium silicide (ErSi 2 ) is used as the conductor regions 31 and 32, since the barrier against electrons is low, a high driving force can be obtained in the nMOSFET operation realized on the second gate electrode 20 side. Further, similarly to the seventh embodiment, during the by providing the impurity diffusion layers 140 and 142 made of p + layer on the surface of erbium silicide (ErSi 2), and erbium silicide (ErSi 2) and the semiconductor region 34 Therefore, a high driving force can be obtained even in the pMOSFET operation realized on the first gate electrode 22 side.

(第8の実施の形態)
図34に本発明の第8の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチは、図34に示すように、第1及び第2の主面により定義される、所定の仕事関数を備える半導体領域34と、半導体領域34を挟むように第1及び第2の主面上にそれぞれ配置された第1及び第2のゲート絶縁膜19と、第1のゲート絶縁膜19上に配置され、半導体領域34の仕事関数よりも小さい仕事関数を持つ第1のゲート電極22と、第2のゲート絶縁膜19上に配置され、半導体領域34の仕事関数よりも大きい仕事関数を持つ第2のゲート電極20と、第1の主面を延長する方向において半導体領域34に接続して半導体領域34を挟むように配置された主電流供給導体領域32及び主電流受入導体領域31と、第1及び第2のゲート電極22,20の側壁にゲート間絶縁膜170を介して配置された電荷蓄積層150とを備える。
(Eighth embodiment)
FIG. 34 shows a schematic sectional view of a semiconductor switch according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 34, the semiconductor switch according to the seventh embodiment of the present invention includes a semiconductor region 34 having a predetermined work function defined by the first and second main surfaces, and a semiconductor region 34. The first and second gate insulating films 19 disposed on the first and second main surfaces so as to be sandwiched between the first gate insulating film 19 and the work function of the semiconductor region 34 are smaller. A first gate electrode 22 having a work function, a second gate electrode 20 disposed on the second gate insulating film 19 and having a work function larger than that of the semiconductor region 34, and a first main surface The main current supply conductor region 32 and the main current receiving conductor region 31 are arranged so as to be connected to the semiconductor region 34 and sandwich the semiconductor region 34 in the extending direction, and the side walls of the first and second gate electrodes 22 and 20. Insulating film between gates 1 Through 0 and an arranged charge storage layer 150.

半導体領域領域34は、例えばノンドープシリコン(Si)、第1のゲート電極22はp+ポリシリコン、第2のゲート電極20はn+ポリシリコン、導体領域31、32は、エルビウムシリサイド(ErSi2)、チタンシリサイド(TiSi2)、コバルトシリサイド(CoSi2)、二ッケルシリサイド(NiSi)等で形成する。これらの導体領域31、32と半導体領域34の間でショットキー接合が形成される。 For example, the semiconductor region 34 is non-doped silicon (Si), the first gate electrode 22 is p + polysilicon, the second gate electrode 20 is n + polysilicon, and the conductor regions 31 and 32 are erbium silicide (ErSi 2 ). , titanium silicide (TiSi 2), cobalt silicide (CoSi 2), formed by a two-Tsu Kell silicide (NiSi), and the like. A Schottky junction is formed between the conductor regions 31 and 32 and the semiconductor region 34.

このような構造を用いることにより、微細な構造で半導体スイッチを実現できる。図34に示すように、第1のゲート電極22の側壁の電荷蓄積層150において、電子を過剰状態または正孔を不足状態とすることにより、ゲート絶縁膜19を介して電荷蓄積層150と隣接する半導体領域34表面に、正孔を誘起することによって、正孔反転層160,162を形成する。この正孔反転層160,162は、導体領域31,32との間のショットキー接合において、正孔のトンネル確率を高くすることができる。従って、第1のゲート電極22側で実現されるpMOSFETの動作において高い駆動力が得られる。   By using such a structure, a semiconductor switch can be realized with a fine structure. As shown in FIG. 34, in the charge storage layer 150 on the side wall of the first gate electrode 22, the charge storage layer 150 is adjacent to the charge storage layer 150 through the gate insulating film 19 by setting an excess state of electrons or a shortage of holes. Hole inversion layers 160 and 162 are formed on the surface of the semiconductor region 34 by inducing holes. The hole inversion layers 160 and 162 can increase the hole tunneling probability at the Schottky junction between the conductor regions 31 and 32. Accordingly, a high driving force can be obtained in the operation of the pMOSFET realized on the first gate electrode 22 side.

また、第2のゲート電極20の側壁の電荷蓄積層150において、電子を不足状態または正孔を過剰状態とすることにより、ゲート絶縁膜19を介して電荷蓄積層150と隣接する半導体領域34表面に、電子を誘起することによって、電子反転層164,166を形成する。この電子反転層164,166は、導体領域31,32との間のショットキー接合において、電子のトンネル確率を高くすることができるので、第2のゲート電極20側で実現されるnMOSFET動作において高い駆動力が得られる。電荷蓄積層150の電荷量は、半導体領域34または第1及び第2のゲート電極22,20からのトンネル電流、或いは半導体領域34からのホットキャリア注入によって調整される。   Further, in the charge storage layer 150 on the side wall of the second gate electrode 20, the surface of the semiconductor region 34 adjacent to the charge storage layer 150 through the gate insulating film 19 is obtained by setting the electron shortage state or the hole excess state. Then, electron inversion layers 164 and 166 are formed by inducing electrons. Since the electron inversion layers 164 and 166 can increase the electron tunneling probability at the Schottky junction between the conductor regions 31 and 32, the electron inversion layers 164 and 166 are high in the nMOSFET operation realized on the second gate electrode 20 side. Driving force can be obtained. The amount of charge in the charge storage layer 150 is adjusted by the tunnel current from the semiconductor region 34 or the first and second gate electrodes 22, 20, or hot carrier injection from the semiconductor region 34.

半導体スイッチとしての動作においては、オン時には第1のゲート電極22にローレベルの電圧を印加し、第2のゲート電極20にハイレベルの電圧を印加する。オフ時には第1のゲート電極22にハイレベルの電圧を印加し、第2のゲート電極20にローレベルの電圧を印加する。第1のゲート電極(p+ゲート)22の側壁の電荷蓄積層150の電位はローレベルとし、第2のゲート電極(n+ゲート)20の側壁の電荷蓄積層150の電位はハイレベルとする。 In the operation as a semiconductor switch, a low level voltage is applied to the first gate electrode 22 and a high level voltage is applied to the second gate electrode 20 when the switch is on. When off, a high level voltage is applied to the first gate electrode 22 and a low level voltage is applied to the second gate electrode 20. The potential of the charge storage layer 150 on the side wall of the first gate electrode (p + gate) 22 is set to a low level, and the potential of the charge storage layer 150 on the side wall of the second gate electrode (n + gate) 20 is set to a high level. .

(第9の実施の形態)
本発明は、板状半導体領域50で形成したダブルゲート構造だけでなく、平面型シリコン・オン・インスレ−タ(SOI)構造でも適用可能である。図35は本発明の第9の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図を示す。p型半導体基板110内に形成されたnウェル領域112に対して、埋め込み酸化膜領域(BOX)114が埋め込み形成され、又n+拡散層によるn+コンタクト領域118が形成されている。n+コンタクト領域118に対しては第2のゲート端子132が接続され、第2のゲート電圧VGNが印加される。一方、BOX114上には、互いにシャロー・トレンチ・アイソレーション(STI)等の絶縁分離領域116で分離形成されたショットキートランジスタが、図35の例では、3個形成されている。半導体領域140,142,144からなるチャネル領域に対して、ゲート絶縁膜149を介してp+ポリシリコンゲート電極からなる第1のゲート電極220,221,222が形成されている。更に、第1のゲート電極220,221,222に対して、それぞれ第1のゲート端子134,136,138が接続され、第1のゲート電圧VGPが印加される。第1のゲート端子134,136,138は電気的に共通となるように接続しても良い。又、各ショットキートランジスタのソース・ドレイン領域はいずれも導体領域120,122,124,126,128,130であり、半導体領域140,142,144からなるチャネル領域との間にショットキー接合を形成している。導体領域120,122,124,126,128,130からなるこれらのソース・ドレイン領域は、例えば、TiSi2、CoSi2、NiSi、PtSi、或いはErSi2等で形成することができる。本発明の第9の実施の形態に係る半導体スイッチによれば、平面型SOI構造を有することから、プレーナ構造を有するLSIと同時形成が容易であり、DRAM,SRAM等への適用が容易となるという利点がある。
(Ninth embodiment)
The present invention can be applied not only to a double gate structure formed of the plate-like semiconductor region 50 but also to a planar silicon on insulator (SOI) structure. FIG. 35 is a schematic sectional view of a semiconductor switch according to the ninth embodiment of the present invention. A buried oxide film region (BOX) 114 is buried in an n well region 112 formed in the p-type semiconductor substrate 110, and an n + contact region 118 is formed by an n + diffusion layer. A second gate terminal 132 is connected to the n + contact region 118, and a second gate voltage V GN is applied. On the other hand, on the BOX 114, in the example of FIG. 35, three Schottky transistors are formed that are separated from each other by insulating isolation regions 116 such as shallow trench isolation (STI). First gate electrodes 220, 221, and 222 made of p + polysilicon gate electrodes are formed through a gate insulating film 149 with respect to a channel region made of the semiconductor regions 140, 142, and 144. Further, the first gate terminals 134, 136, and 138 are connected to the first gate electrodes 220, 221, and 222, respectively, and the first gate voltage V GP is applied thereto. The first gate terminals 134, 136, and 138 may be connected so as to be electrically common. Each source / drain region of each Schottky transistor is a conductor region 120, 122, 124, 126, 128, 130, and a Schottky junction is formed between the channel region composed of the semiconductor regions 140, 142, 144. doing. These source / drain regions formed of the conductor regions 120, 122, 124, 126, 128, and 130 can be formed of, for example, TiSi 2 , CoSi 2 , NiSi, PtSi, ErSi 2 , or the like. According to the semiconductor switch of the ninth embodiment of the present invention, since it has a planar SOI structure, it can be easily formed simultaneously with an LSI having a planar structure, and can be easily applied to DRAM, SRAM, and the like. There is an advantage.

尚、図35において、導電型を反対にした構造を形成することもできる。即ち、n型半導体基板に対して、pウェル領域を形成し、SOI構造のn+ポリシリコンゲート電極を有するショットキートランジスタを形成しても良い。その場合には、118はp+コンタクト領域として形成され、第1のゲート端子132が接続されることになり、n+ポリシリコンゲート電極からなる第2のゲート電極220,221,222に対して、第2のゲート端子134,136,138が接続されることになる。 In FIG. 35, a structure in which the conductivity type is reversed can be formed. That is, a p-well region may be formed on an n-type semiconductor substrate, and a Schottky transistor having an n + polysilicon gate electrode having an SOI structure may be formed. In that case, 118 is formed as a p + contact region, and the first gate terminal 132 is connected to the second gate electrodes 220, 221, and 222 made of n + polysilicon gate electrodes. The second gate terminals 134, 136, and 138 are connected.

(第10の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態乃至第9の実施の形態に係る半導体スイッチは、各種LSIへの適用が可能であり、その内、DRAMへの応用例を第8の実施の形態として図36に示す。図36において、68,70で表示されるSWが本発明の第1の実施の形態乃至第9の実施の形態に係る半導体スイッチを示している。図36において、ワード線WL0〜WLnとビット線BL0〜BLnとの交差する位置のメモリセル60が配置されている。ワード線WL0〜WLnには行デコーダ62が接続され、ビット線BL0〜BLnにはセンスアンプ(SA)66、半導体スイッチ(SW)68,70を介して列デコーダ64が接続されている。半導体スイッチ(SW)68,70は、図36に示すように、ビット線BL0〜BLnを選択することを目的として、ビット線BL0〜BLnとデータ線76,78との間に配置されている。又、データ線76,78はI/Oバッファ72を介してデータ入出力線74に接続されている。更に又、行デコーダ62に対しては行アドレスデータライン82、列デコーダ64に対しては列アドレスデータライン80がそれぞれ接続されている。
(Tenth embodiment)
The semiconductor switches according to the first to ninth embodiments of the present invention can be applied to various LSIs. Among them, an application example to a DRAM is shown as an eighth embodiment in FIG. Shown in In FIG. 36, SWs indicated by 68 and 70 indicate the semiconductor switches according to the first to ninth embodiments of the present invention. In FIG. 36, memory cells 60 at positions where word lines WL0 to WLn and bit lines BL0 to BLn intersect are arranged. A row decoder 62 is connected to the word lines WL0 to WLn, and a column decoder 64 is connected to the bit lines BL0 to BLn via a sense amplifier (SA) 66 and semiconductor switches (SW) 68 and 70. As shown in FIG. 36, the semiconductor switches (SW) 68 and 70 are disposed between the bit lines BL0 to BLn and the data lines 76 and 78 for the purpose of selecting the bit lines BL0 to BLn. The data lines 76 and 78 are connected to the data input / output line 74 via the I / O buffer 72. Further, a row address data line 82 is connected to the row decoder 62, and a column address data line 80 is connected to the column decoder 64.

本発明の第10の実施の形態における半導体スイッチのDRAMへの適用においては、同時に形成する他のLSIとのプロセス上の互換性を考慮する必要があるが、この点を考慮の上半導体スイッチを実現する場合には、DRAMにおいて、微細構造の半導体スイッチを、効率よいスイッチ動作を保持しつつ、実現することができる。   In application of the semiconductor switch according to the tenth embodiment of the present invention to a DRAM, it is necessary to consider process compatibility with other LSIs formed at the same time. When realized, a semiconductor switch with a fine structure can be realized in a DRAM while maintaining an efficient switching operation.

(第11の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態乃至第9の実施の形態に係る半導体スイッチは、各種LSIへの適用が可能であり、その内、SRAMへの応用例を第11の実施の形態として図37に示す。図37において、90で表示されるCMOS半導体スイッチが本発明の第1の実施の形態乃至第9の実施の形態に係る半導体スイッチを示している。図37において、ワード線WL0〜WLnとビット線(BL0,BL0バー),…,(BLm,BLmバー)との交差する位置にSRAMメモリセルが配置されている。各SRAMメモリセルは、図37に示すように、2個のnMOSトランジスタ96,100と、2個のpMOSトランジスタ94,98と、2個の半導体スイッチ90から構成される。電源電圧VDDと接地電位との間に配置された2個のCMOSインバータが、互いに出力を入力にフィードバックして接続されたラッチアップ回路を構成し、更にビット線BL0,BLバーとの間に半導体スイッチ90が配置され、書き込み保持の切り替えを実現している。ビット線対応に半導体スイッチを配置した、図36に示したDRAMへの適用の場合に比べて、図37に示すSRAMへの適用の場合には、半導体スイッチ90はメモリセル対応に2個ずつ配置する必要があり、使用する半導体スイッチの数ははるかに多い。
(Eleventh embodiment)
The semiconductor switches according to the first to ninth embodiments of the present invention can be applied to various LSIs. Among them, an application example to an SRAM is shown as an eleventh embodiment in FIG. Shown in In FIG. 37, the CMOS semiconductor switch indicated by 90 represents the semiconductor switch according to the first to ninth embodiments of the present invention. 37, SRAM memory cells are arranged at positions where word lines WL0 to WLn and bit lines (BL0, BL0 bar),..., (BLm, BLm bar) intersect. As shown in FIG. 37, each SRAM memory cell includes two nMOS transistors 96 and 100, two pMOS transistors 94 and 98, and two semiconductor switches 90. Two CMOS inverters arranged between the power supply voltage V DD and the ground potential constitute a latch-up circuit connected by feeding back the output to the input, and further between the bit lines BL0 and BL bar. A semiconductor switch 90 is arranged to realize switching of write holding. Compared to the case of application to the DRAM shown in FIG. 37 in which semiconductor switches are arranged corresponding to the bit lines, two semiconductor switches 90 are arranged corresponding to the memory cells in the case of application to the SRAM shown in FIG. The number of semiconductor switches used is much greater.

本発明の第11の実施の形態における半導体スイッチのSRAMへの適用においては、同時に形成する他のLSIとのプロセス上の互換性を考慮する必要があるが、この点を考慮の上半導体スイッチを実現する場合には、SRAMにおいて、微細構造の半導体スイッチを、効率よいスイッチ動作を保持しつつ、実現することができる。 In the application of the semiconductor switch in the eleventh embodiment of the present invention to the SRAM, it is necessary to consider process compatibility with other LSIs formed at the same time. In the case of realization, it is possible to realize a semiconductor switch with a fine structure in an SRAM while maintaining an efficient switching operation.

上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。従って、本発明の技術範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。更にまた、本発明の実施の形態によって開示された半導体装置は、お互いに組み合わせることによって動作可能であることももちろんである。このように、本発明は、趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することができる。   As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, embodiments, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the technical scope of the present invention is determined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description. Furthermore, it is needless to say that the semiconductor devices disclosed by the embodiments of the present invention can be operated by being combined with each other. As described above, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.

CMOSスイッチの回路図。The circuit diagram of a CMOS switch. CMOSFETスイッチの回路図。The circuit diagram of a CMOSFET switch. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチとして、ショットキー・バリア・トランジスタからなる半導体スイッチの模式的断面構造図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram of a semiconductor switch including a Schottky barrier transistor as the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチとして、ショットキー・バリア・トランジスタからなる半導体スイッチの特性例を表す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a characteristic example of a semiconductor switch including a Schottky barrier transistor as the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチとして、ショットキー・バリア・トランジスタからなる半導体スイッチの模式的鳥瞰図。FIG. 2 is a schematic bird's-eye view of a semiconductor switch including a Schottky barrier transistor as the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート絶縁膜形成工程を表す模式的上面図。FIG. 6 is a schematic top view showing a gate insulating film forming step as one manufacturing step of the method for manufacturing the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 図7に対応する模式的側面図。FIG. 8 is a schematic side view corresponding to FIG. 7. 図6,図7のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 8 is a schematic sectional view taken along the line II in FIGS. 6 and 7. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート電極パターニング工程を表す模式的上面図。FIG. 5 is a schematic top view showing a gate electrode patterning step as one manufacturing step of the method for manufacturing the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 図9に対応する模式的側面図。FIG. 10 is a schematic side view corresponding to FIG. 9. 図9,図10のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 11 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 9 and FIG. 10. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ソース/ドレイン部のゲート絶縁膜除去工程を表す模式的上面図。FIG. 5 is a schematic top view showing a gate insulating film removal step of a source / drain part as one manufacturing step of the method for manufacturing a semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 図12に対応する模式的側面図。FIG. 13 is a schematic side view corresponding to FIG. 12. 図12,図13のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 14 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 12 and FIG. 13. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、シリサイド形成工程を表す模式的上面図。FIG. 3 is a schematic top view showing a silicide formation step as one manufacturing step of the method for manufacturing the semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 図15に対応する模式的側面図。FIG. 16 is a schematic side view corresponding to FIG. 15. 図15,図16のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 17 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 15 and FIG. 16. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート不純物導入工程を表す模式上面図。FIG. 5 is a schematic top view showing a gate impurity introduction step as one manufacturing step of the method for manufacturing a semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 図18に対応する模式的側面図。FIG. 19 is a schematic side view corresponding to FIG. 18. 図18,図19のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 20 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 18 and FIG. 19. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程として、ゲート電極分離工程を表す模式的上面図。FIG. 3 is a schematic top view showing a gate electrode separation step as one manufacturing step of the method for manufacturing a semiconductor switch according to the first embodiment of the present invention. 図21に対応する模式的側面図。FIG. 22 is a schematic side view corresponding to FIG. 21. 図21,図22のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 23 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 21 and FIG. 22. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体スイッチとして、ショットキー・バリア・トランジスタ・スイッチの模式的断面構造図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional structure diagram of a Schottky barrier transistor switch as a semiconductor switch according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係る半導体スイッチとして、ショットキー・バリア・トランジスタ・スイッチの模式的断面構造図。The typical cross-section figure of a Schottky barrier transistor switch as a semiconductor switch concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施の形態に係る半導体スイッチとして、拡散層トランジスタ・スイッチの模式的断面構造図。The typical cross-section figure of a diffusion layer transistor switch as a semiconductor switch concerning a 4th embodiment of the present invention. 図26の拡散層トランジスタ・スイッチの鳥瞰図Bird's eye view of diffusion layer transistor switch of FIG. 本発明の第5の実施の形態に係る半導体スイッチとして、ハイブリッドトランジスタ・スイッチの模式的断面構造図。The typical cross-section figure of a hybrid transistor switch as a semiconductor switch concerning a 5th embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施の形態に係る半導体スイッチとして、ハイブリッドトランジスタ・スイッチの模式的断面構造図。The typical cross-section figure of a hybrid transistor switch as a semiconductor switch concerning a 6th embodiment of the present invention. 本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional structure diagram of a semiconductor switch according to a seventh embodiment of the invention. 本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチの製造方法の一製造工程において、拡散層導入工程を表す模式的上面図。The typical top view showing the diffusion layer introduction process in one manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor switch concerning a 7th embodiment of the present invention. 図31に対応する模式的側面図。FIG. 32 is a schematic side view corresponding to FIG. 31. 図31,図32のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 33 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line II of FIG. 31 and FIG. 32. 本発明の第8の実施の形態に係る半導体スイッチの模式的断面構造図。FIG. 10 is a schematic sectional view of a semiconductor switch according to an eighth embodiment of the present invention. 本発明の第7の実施の形態に係る半導体スイッチのSOI構造への適用例。15 shows an application example of the semiconductor switch according to the seventh embodiment of the present invention to an SOI structure. 本発明の第8の実施の形態に係る半導体スイッチのDRAMへの適用例。15 shows an application example of a semiconductor switch according to an eighth embodiment of the present invention to a DRAM. 本発明の第9の実施の形態に係る半導体スイッチのSRAMへの適用例。15 shows an application example of a semiconductor switch according to a ninth embodiment of the present invention to an SRAM. 比較例のCMOSFETの模式的断面構造図。The typical cross-section figure of CMOSFET of a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

2,134,136,138…第1のゲート端子
4,132…第2のゲート端子
6…入力端子
8…出力端子
10,94,98,102…pMOSトランジスタ
12,96,100,104…nMOSトランジスタ
14…n型半導体基板若しくはnウェル領域
16…pウエル領域
18,116…絶縁分離領域
19,149…ゲート絶縁膜
20…第2のゲート電極(n+ポリシリコンゲート電極)
22…第1のゲート電極(p+ポリシリコンゲート電極)
24,26…n+ソース・ドレイン領域
28,30…p+ソース・ドレイン領域
31,32,42,44,46,48,120,122,124,126,128,130…導体領域
34,40,50,140,142,144…半導体領域
36…埋め込み絶縁膜
38…保護膜
52,56…p+拡散層
54,58…n+拡散層
60…メモリセル
62…行デコーダ
64…列デコーダ
66…センスアンプ(SA)
68,70,90…半導体スイッチ
72…I/Oバッファ
74…データ入出力線
76,78…データライン
80…列アドレスデータライン
82…行アドレスデータライン
110…p型半導体基板
112…nウエル領域
114…埋め込み酸化膜領域(BOX)
118…n+コンタクト領域
140,142,144,146…不純物拡散層
150,152,154,156…電荷蓄積層
160,162…正孔反転層
164,166…電子反転層
170…ゲート間絶縁膜
180…ボロンイオン(B)
220,221,222…第1のゲート電極
421,461…第1の導体領域
442,482…第2の導体領域
IN…入力電圧
OUTT…出力電圧
GP…第1のゲート端子に印加する電圧
GN…第2のゲート端子に印加する電圧
2,134,136,138 ... first gate terminal 4,132 ... second gate terminal 6 ... input terminal 8 ... output terminals 10,94,98,102 ... pMOS transistors 12,96,100,104 ... nMOS transistors 14 ... n-type semiconductor substrate or n-well region 16 ... p-well region 18, 116 ... insulation isolation regions 19, 149 ... gate insulating film 20 ... second gate electrode (n + polysilicon gate electrode)
22: First gate electrode (p + polysilicon gate electrode)
24, 26 ... n + source / drain regions 28, 30 ... p + source / drain regions 31, 32, 42, 44, 46, 48, 120, 122, 124, 126, 128, 130 ... conductor regions 34, 40, 50, 140, 142, 144 ... semiconductor region 36 ... buried insulating film 38 ... protective film 52, 56 ... p + diffusion layer 54, 58 ... n + diffusion layer 60 ... memory cell 62 ... row decoder 64 ... column decoder 66 ... sense Amplifier (SA)
68, 70, 90 ... semiconductor switch 72 ... I / O buffer 74 ... data input / output lines 76, 78 ... data line 80 ... column address data line 82 ... row address data line 110 ... p-type semiconductor substrate 112 ... n well region 114 ... Built-in oxide film region (BOX)
118 ... n + contact regions 140, 142, 144, 146 ... impurity diffusion layers 150, 152, 154, 156 ... charge storage layers 160, 162 ... hole inversion layers 164, 166 ... electron inversion layers 170 ... inter-gate insulating films 180 ... Boron ion (B)
220, 221, 222 ... first gate electrode 421, 461 ... first conductor region 442, 482 ... second conductor region V IN ... input voltage V OUT T ... output voltage V GP ... applied to the first gate terminal Voltage V GN ... voltage applied to the second gate terminal

Claims (8)

第1及び第2の主面により定義される、所定の仕事関数を備える半導体領域と、
前記半導体領域を挟むように前記第1及び第2の主面上にそれぞれ配置された第1及び第2のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に配置され、前記仕事関数よりも小さい仕事関数を持つ第1のゲート電極と、
前記第2のゲート絶縁膜上に配置され、前記仕事関数よりも大きい仕事関数を持つ第2のゲート電極と、
前記第1の主面を延長する方向において前記半導体領域に接続して前記半導体領域を挟むように配置された主電流供給領域及び主電流受入領域
とを備えることを特徴とする半導体スイッチ。
A semiconductor region having a predetermined work function defined by the first and second main surfaces;
First and second gate insulating films respectively disposed on the first and second main surfaces so as to sandwich the semiconductor region;
A first gate electrode disposed on the first gate insulating film and having a work function smaller than the work function;
A second gate electrode disposed on the second gate insulating film and having a work function larger than the work function;
A semiconductor switch comprising: a main current supply region and a main current receiving region, which are arranged so as to be connected to the semiconductor region and sandwich the semiconductor region in a direction in which the first main surface extends.
前記主電流供給領域及び前記主電流受入領域はそれぞれ前記半導体領域に金属学的に接合した導体領域であることを特徴とする請求項1記載の半導体スイッチ。   2. The semiconductor switch according to claim 1, wherein each of the main current supply region and the main current receiving region is a conductor region metallurgically bonded to the semiconductor region. 前記導体領域が前記半導体領域表面に配置されていることを特徴とする請求項1記載の半導体スイッチ。   The semiconductor switch according to claim 1, wherein the conductor region is disposed on a surface of the semiconductor region. 前記第1のゲート電極の両側の前記半導体領域表面に配置された正孔伝導型拡散層と、
前記第2のゲート電極の両側の前記半導体領域表面に配置された電子伝導型拡散層
とを更に備えることを特徴とする請求項3記載の半導体スイッチ。
A hole conduction type diffusion layer disposed on the surface of the semiconductor region on both sides of the first gate electrode;
The semiconductor switch according to claim 3, further comprising: an electron conduction type diffusion layer disposed on a surface of the semiconductor region on both sides of the second gate electrode.
前記第1のゲート電極の両側の前記半導体領域表面に配置された第1の導体領域の仕事関数が前記半導体領域よりも大きく、前記第2のゲート電極の両側の前記半導体領域表面に配置された第2の導体領域の仕事関数が前記半導体領域よりも小さいことを特徴とする請求項3又は請求項4記載の半導体スイッチ。   The work function of the first conductor region disposed on the surface of the semiconductor region on both sides of the first gate electrode is larger than that of the semiconductor region, and is disposed on the surface of the semiconductor region on both sides of the second gate electrode. 5. The semiconductor switch according to claim 3, wherein a work function of the second conductor region is smaller than that of the semiconductor region. 前記第1のゲート電極側の前記主電流供給領域及び主電流受入領域の表面にそれぞれ配置された不純物拡散層を更に備え、前記不純物拡散層の電子親和力は前記半導体領域の電子親和力よりも小さいことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体スイッチ。   And further comprising impurity diffusion layers respectively disposed on the surfaces of the main current supply region and the main current receiving region on the first gate electrode side, and the electron affinity of the impurity diffusion layer is smaller than the electron affinity of the semiconductor region. The semiconductor switch according to claim 2, wherein: 第1及び第2の主面により定義される、所定の仕事関数を備える半導体領域と、
前記半導体領域を挟むように前記第1及び第2の主面上にそれぞれ配置された第1及び第2のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に配置され、前記仕事関数よりも小さい仕事関数を持つ第1のゲート電極と、
前記第2のゲート絶縁膜上に配置され、前記仕事関数よりも大きい仕事関数を持つ第2のゲート電極と、
前記第2の主面を延長する方向において前記半導体領域に接続して前記半導体領域を挟むように配置された主電流供給導体領域及び主電流受入導体領域と、
前記第2のゲート電極側の前記主電流供給導体領域及び主電流受入導体領域の表面にそれぞれ配置された不純物拡散層
とを備え、前記不純物拡散層の電子親和力は前記半導体領域の電子親和力よりも大きいことを特徴とする半導体スイッチ。
A semiconductor region having a predetermined work function defined by the first and second main surfaces;
First and second gate insulating films respectively disposed on the first and second main surfaces so as to sandwich the semiconductor region;
A first gate electrode disposed on the first gate insulating film and having a work function smaller than the work function;
A second gate electrode disposed on the second gate insulating film and having a work function larger than the work function;
A main current supply conductor region and a main current receiving conductor region disposed so as to be connected to the semiconductor region and sandwich the semiconductor region in a direction extending the second main surface;
An impurity diffusion layer disposed on the surfaces of the main current supply conductor region and the main current receiving conductor region on the second gate electrode side, and the electron affinity of the impurity diffusion layer is higher than the electron affinity of the semiconductor region. A semiconductor switch that is large.
前記第1及び第2のゲート電極の側壁に配置された電荷蓄積層を更に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7の内、いずれか1項に記載の半導体スイッチ。   8. The semiconductor switch according to claim 1, further comprising a charge storage layer disposed on sidewalls of the first and second gate electrodes. 9.
JP2004135474A 2003-09-04 2004-04-30 Semiconductor switch Pending JP2005101515A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004135474A JP2005101515A (en) 2003-09-04 2004-04-30 Semiconductor switch

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003313077 2003-09-04
JP2004135474A JP2005101515A (en) 2003-09-04 2004-04-30 Semiconductor switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005101515A true JP2005101515A (en) 2005-04-14

Family

ID=34467647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004135474A Pending JP2005101515A (en) 2003-09-04 2004-04-30 Semiconductor switch

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005101515A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007020796A1 (en) * 2005-08-18 2007-02-22 Tama-Tlo Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing same
US7772656B2 (en) 2006-12-14 2010-08-10 International Business Machines Corporation Combination planar FET and FinFET device
JP2012151496A (en) * 2012-03-26 2012-08-09 Incorporated Educational Institution Meisei Manufacturing method of semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007020796A1 (en) * 2005-08-18 2007-02-22 Tama-Tlo Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2007053230A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Tama Tlo Kk Semiconductor device and its manufacturing method
US8217466B2 (en) 2005-08-18 2012-07-10 Jjtech Co., Ltd. High-speed semiconductor device and method for manufacturing the same
US7772656B2 (en) 2006-12-14 2010-08-10 International Business Machines Corporation Combination planar FET and FinFET device
JP2012151496A (en) * 2012-03-26 2012-08-09 Incorporated Educational Institution Meisei Manufacturing method of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW546840B (en) Non-volatile semiconductor memory device
JP5064200B2 (en) Floating body memory cell with double gate
US6873009B2 (en) Vertical semiconductor device with tunnel insulator in current path controlled by gate electrode
JP4405412B2 (en) Semiconductor integrated circuit
KR100724029B1 (en) Semiconductor memory device
US7830703B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8362561B2 (en) Transistor device and method of manufacturing such a transistor device
US6924560B2 (en) Compact SRAM cell with FinFET
US20070257277A1 (en) Semiconductor Device and Method for Manufacturing the Same
US8829594B2 (en) Nonvolatile programmable switches
JP2007180362A (en) Semiconductor device
JP2012234885A (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP2009212413A (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
US8143656B2 (en) High performance one-transistor DRAM cell device and manufacturing method thereof
JP2011040458A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2010056215A (en) Semiconductor device having vertical field effect transistor, and manufacturing method thereof
JP2851968B2 (en) Semiconductor device having improved insulated gate transistor and method of manufacturing the same
US20050280001A1 (en) Memory cell using silicon carbide
WO2012017746A1 (en) Semiconductor device, method for manufacturing same, and nonvolatile semiconductor memory device
JP4661707B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device
JP2005251776A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2009141248A (en) Method of manufacturing non-volatile semiconductor storage device and non-volatile semiconductor storage device
JP2014096479A (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP2007250567A (en) Semiconductor memory device and its fabrication process
US20200083237A1 (en) Transistor device, memory arrays, and methods of forming the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090127

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090602