JP2008060590A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008060590A JP2008060590A JP2007258100A JP2007258100A JP2008060590A JP 2008060590 A JP2008060590 A JP 2008060590A JP 2007258100 A JP2007258100 A JP 2007258100A JP 2007258100 A JP2007258100 A JP 2007258100A JP 2008060590 A JP2008060590 A JP 2008060590A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protrusion
- substrate
- gate electrode
- insulating film
- conductivity type
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 146
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 240
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 description 134
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 106
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 53
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 17
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 16
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 12
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 12
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 7
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000293849 Cordylanthus Species 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 241000884009 Hyporhamphus unifasciatus Species 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 101100233916 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) KAR5 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/785—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66787—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel
- H01L29/66795—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
- H01L29/66818—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET the channel being thinned after patterning, e.g. sacrificial oxidation on fin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
【解決手段】p型半導体基板11上に形成された基板突起部31Aと、突起部31A上にゲート絶縁膜13を介して形成されたゲート電極14と、ゲート電極14を挟むように突起部31Aに形成されたソース領域15及びドレイン領域16と、基板突起部31Aを挟む半導体基板11上に形成された素子分離絶縁膜12と、素子分離絶縁膜12下の半導体基板11内に形成された第1、第2不純物領域17とを有する。第1及び第2不純物領域17同士が基板突起部31A下の半導体基板11内で接続され、ゲート電極14がその側面上に形成されている基板突起部31Aの高さ及び幅方向の長さは、ソース領域15及びドレイン領域16が形成される基板突起部31Aの高さ及び幅方向の長さよりそれぞれ短い。
【選択図】 図5
Description
図1は、この発明の第1の実施の形態の半導体装置の構成を示す斜視図である。
一般的に、SOI基板を用いたMISFETの場合、基板の不純物濃度を下げながら極めて短チャネルの素子を形成しようとすると、ドレイン側からの空乏層の伸びでソースとドレイン間にパンチスルーが発生してしまう可能性がある。短チャネル効果を抑制するためには、この空乏層の伸びを制御しなければならない。
図13、図14に示した従来の3次元構造のMISFETでは、完全空乏化型SOI素子を実現するためにチャネル部分を薄膜化する必要がある。もし、その膜厚が50nm以下になる場合、いわゆるソース・ドレイン拡散層を作る際には、浅い接合を形成するという面で有利となるが、その一方で基板のソース・ドレイン拡散層が従来型の平面型MISFETに比較すると非常に薄くなる。このため、ソース・ドレイン部の寄生抵抗が高くなり、その結果として電流駆動能力が劣化することが予想される。
前述したように、微細ゲートを持つSOI素子と同等な動作を行うMISFETを作るためには、従来型、3次元型を問わず、チャネル部分を非常に薄いシリコン膜で形成する必要がある。しかしながら、場合によってはいままで述べてきた構造では、半導体基板の加工、特にリソグラフィ法とRIEによる加工が将来的に非常に難しくなることが予想される。
前述した3次元型MISFETにおいて、チャネル幅Wを大きく、すなわち基板突起部の高さを高くした場合、ゲート電極のコンタクト領域とソース・ドレイン拡散層のコンタクト領域の高さの差が大きくなり、同一工程を用いたコンタクトの形成が困難になるという問題が将来発生する可能性がある。例えば、チャネル幅Wを2μm程度にする場合、基板突起部の高さは1μm程度にする必要があり、この場合、加工上の問題からゲートであるポリシリコンの厚さを基板突起部の高さと同程度まで厚くすることは不可能である。ポリシリコンの厚さを基板突起部の高さと同程度まで厚くすると、アスペクト比が大きくなり、RIEで切れないからである。
この第6の実施の形態では、エピタキシャル成長によって基板突起部を形成し、さらにソース・ドレイン拡散層へのコンタクト形成を容易にした例を説明する。
Claims (5)
- 第1導電型の半導体基板上に形成され、第1導電型の半導体層を有する突起部と、
前記突起部の少なくとも側面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を挟むように前記突起部の半導体層内に形成された第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、
前記突起部を挟むように前記半導体基板上に形成された第1、第2素子分離絶縁膜と、
前記第1素子分離絶縁膜下の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1不純物領域と、
前記第2素子分離絶縁膜下の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第2不純物領域とを具備し、
前記第1不純物領域と第2不純物領域は前記突起部下の前記半導体基板内で接続され、
前記ゲート電極がその側面上に形成されている前記突起部のチャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さは、前記ソース領域及びドレイン領域が形成される前記突起部の前記チャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さよりそれぞれ短いことを特徴とする半導体装置。 - 第1導電型の半導体基板上に形成され、第1導電型の半導体層を有する突起部と、
前記突起部の少なくとも側面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を挟むように前記突起部の半導体層内に形成された第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、
前記突起部を挟むように前記半導体基板上に形成された第1、第2素子分離絶縁膜と、
前記第1素子分離絶縁膜下の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1不純物領域と、
前記第2素子分離絶縁膜下の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第2不純物領域と、
前記第1、第2素子分離絶縁膜の少なくともいずれかに設けられた孔に埋め込まれ、前記第1、第2不純物領域の少なくともいずれかに接続されたコンタクトプラグとを具備し、
前記ゲート電極がその側面上に形成されている前記突起部のチャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さは、前記ソース領域及びドレイン領域が形成される前記突起部の前記チャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さよりそれぞれ短いことを特徴とする半導体装置。 - 第1導電型の半導体基板上に形成され、第1導電型の半導体層を有する突起部と、
前記突起部の上面及び側面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を挟むように前記突起部の半導体層内に形成された第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、
前記突起部を挟むように前記半導体基板上に形成された第1、第2素子分離絶縁膜と、
前記第1素子分離絶縁膜下の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1不純物領域と、
前記第2素子分離絶縁膜下の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第2不純物領域とを具備し、
前記ゲート電極の上面は、前記突起部上から前記第1素子分離絶縁膜及び前記第2素子分離絶縁膜上に亘って平坦化され、
前記ゲート電極がその側面上に形成されている前記突起部のチャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さは、前記ソース領域及びドレイン領域が形成される前記突起部の前記チャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さよりそれぞれ短いことを特徴とする半導体装置。 - 第1導電型の半導体基板上に形成され、第1導電型の半導体層を有する突起部と、
前記突起部の少なくとも側面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を挟むように前記突起部の半導体層内に形成された第2導電型のソース領域及びドレイン領域と、
前記突起部を挟むように前記半導体基板上に形成された第1、第2素子分離絶縁膜と、
前記突起部及び前記第1、第2素子分離絶縁膜下の前記半導体基板内に形成された第1導電型の不純物領域とを具備し、
前記ゲート電極がその側面上に形成されている前記突起部のチャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さは、前記ソース領域及びドレイン領域が形成される前記突起部の前記チャネル長と直交する高さ及び幅方向の長さよりそれぞれ短いことを特徴とする半導体装置。 - 前記ソース領域及びドレイン領域が形成される前記突起部の前記高さ及び幅方向の長さは、エピタキシャル技術を用いて、前記ゲート電極がその側面上に形成されている前記突起部の前記高さ及び幅方向の長さよりそれぞれ長くなるように形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007258100A JP5172264B2 (ja) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007258100A JP5172264B2 (ja) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | 半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000297672A Division JP4044276B2 (ja) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008060590A true JP2008060590A (ja) | 2008-03-13 |
JP5172264B2 JP5172264B2 (ja) | 2013-03-27 |
Family
ID=39242897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007258100A Expired - Lifetime JP5172264B2 (ja) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5172264B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010098081A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
US11670675B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-06-06 | United Semiconductor Japan Co., Ltd. | Semiconductor device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03245573A (ja) * | 1989-12-02 | 1991-11-01 | Tadahiro Omi | 半導体装置及びその製造方法 |
JPH04268767A (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-24 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
JPH05167043A (ja) * | 1991-04-26 | 1993-07-02 | Canon Inc | 改良された絶縁ゲート型トランジスタを有する半導体装置 |
JPH05198817A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-08-06 | Sharp Corp | 半導体装置の構造および製造方法 |
JP2001298194A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Nec Corp | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
-
2007
- 2007-10-01 JP JP2007258100A patent/JP5172264B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03245573A (ja) * | 1989-12-02 | 1991-11-01 | Tadahiro Omi | 半導体装置及びその製造方法 |
JPH04268767A (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-24 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
JPH05167043A (ja) * | 1991-04-26 | 1993-07-02 | Canon Inc | 改良された絶縁ゲート型トランジスタを有する半導体装置 |
JPH05198817A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-08-06 | Sharp Corp | 半導体装置の構造および製造方法 |
JP2001298194A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Nec Corp | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010098081A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
JP2013229611A (ja) * | 2008-09-16 | 2013-11-07 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
US11670675B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-06-06 | United Semiconductor Japan Co., Ltd. | Semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5172264B2 (ja) | 2013-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4044276B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
KR100781580B1 (ko) | 이중 구조 핀 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법 | |
KR100576361B1 (ko) | 3차원 시모스 전계효과 트랜지스터 및 그것을 제조하는 방법 | |
JP4664631B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP5063352B2 (ja) | 高移動性バルク・シリコンpfet | |
JP4540438B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP4836427B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP5925740B2 (ja) | トンネル電界効果トランジスタ | |
JPH098289A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US9166041B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2009283685A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP5567247B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP4922753B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
KR20030004144A (ko) | 반도체장치 및 그 제조방법 | |
TWI593112B (zh) | 具有矽局部氧化之絕緣體上矽的積體電路及其製造方法 | |
JP4044446B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US7514747B2 (en) | Silicon-on-insulator semiconductor device | |
KR100674987B1 (ko) | 벌크 웨이퍼 기판에 형성된 트랜지스터의 구동 방법 | |
JP5172264B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2008071957A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US8598651B2 (en) | Semiconductor device with transistor having gate insulating film with various thicknesses and manufacturing method thereof | |
JP2006128160A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
KR100259593B1 (ko) | 반도체장치의 제조 방법 | |
JP4573849B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH11204658A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110920 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120403 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120529 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120604 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121226 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5172264 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160111 Year of fee payment: 3 |