JP2013165220A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】TRAM等のキャパシタレスDRAMでは結晶欠陥によるリーク電流を低減できない。
【解決手段】TRAM等の半導体装置に用いられるサイリスタは、N+層9,Pチャネル14、Nベース層18、P+層19で構成され、Pチャネル14をシリコンナノワイヤとすることで、シリコンのバンドギャップを拡大させ、その結果、熱励起によるリーク電流を低減できる。
【選択図】図19
【解決手段】TRAM等の半導体装置に用いられるサイリスタは、N+層9,Pチャネル14、Nベース層18、P+層19で構成され、Pチャネル14をシリコンナノワイヤとすることで、シリコンのバンドギャップを拡大させ、その結果、熱励起によるリーク電流を低減できる。
【選択図】図19
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、詳しくは、サイリスタを含む半導体装置およびその製造方法に関する。
従来、半導体記憶装置は、キャパシタをメモリ素子として有するDRAM(Dynamic Random Access Memory)が主流である。一方、昨今の半導体装置の微細化に伴い、キャパシタレスDRAMが注目されている。
キャパシタレスDRAMとして、高抵抗状態と低抵抗状態の2つの状態を有し、これを0/1とする負性抵抗素子が検討されている。近年、負性抵抗素子としてサイリスタを用い、サイリスタのターンオン、ターンオフ特性をゲート電極により制御し、アクセストランジスタと直列に接続したメモリセルが提案されている。このような半導体記憶装置は、サイリスタ(Thyristor)を用いたランダムアクセスメモリ(Random Access Memory)ということで、TRAMと称される。
従来のTRAMは、サイリスタとアクセストランジスタとを1対1で接続していたが、特許文献1では1つのアクセストランジスタに対して複数のサイリスタを並列に接続したメモリセルを有する半導体装置が開示されている。
一方、シリコンのナノワイヤを用いた電界効果トランジスタ(FET)が非特許文献1に開示されている。
"Bandstructure and Orientation Effects in Ballistic Si and Ge Nanowire FETs", Jing Wang et al., Electron Devices Meeting, 2005. IEDM Technical Digest. IEEE International
従来提案されているTRAM等のキャパシタレスDRAMでは結晶欠陥によるリーク電流を低減できないという問題があり、リテンション特性がDRAMとしての要求を満たしていなかった。
本発明の一実施形態によれば、サイリスタを含む半導体装置であって、該サイリスタのチャネル層がシリコンナノワイヤである半導体装置、が提供される。
サイリスタのチャネルとなる層(他導電型拡散層との接合部分を含む)をシリコンナノワイヤとすることで、シリコンのバンドギャップを拡大させ、その結果、熱励起によるリーク電流を低減できる。これにより、極めて低いリーク特性が求められるキャパシタレスDRAMにおいても、十分なリテンション特性が得られる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態例を説明するが、本発明はこの実施形態例のみに限定されるものではない。図1〜15,17〜18において、(A1)、(A2)、(B1)、(B2)はそれぞれ平面図(C)におけるA1−A1’、A2−A2’、B1−B1’、B2−B2’での断面図を示す。図16,図19は絶縁膜等を透過した1セル当たりの斜視図を示す。
図1工程
常法によりp−ウェルを形成したシリコン基板1上に第1のマスク膜としてマスク窒化シリコン膜2を60nmの厚みに形成し、マスク窒化シリコン膜2のドライエッチングにより、最小加工寸法F値よりもやや広い線幅(第1の幅)でマスク窒化シリコン膜2を残すように第1の方向(X方向)に延在し、第1の方向と交差する第2の方向(Y方向)に分離したラインアンドスペースパターンを形成する。続いて、マスク窒化シリコン膜2をマスクにシリコンエッチングを行い、p−ウェル上面を露出する第1の溝T1を形成する(シリコンエッチングは約200nm)。マスク窒化シリコン膜2のパターニングには、フィールドPR1(アモルファスカーボン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜及びフォトレジストの積層、図示せず)を用い、シリコンエッチングの際にはアモルファスカーボン膜が残存する状態で実施される。エッチング後、残存するアモルファスカーボン膜はアッシングにより除去する。
常法によりp−ウェルを形成したシリコン基板1上に第1のマスク膜としてマスク窒化シリコン膜2を60nmの厚みに形成し、マスク窒化シリコン膜2のドライエッチングにより、最小加工寸法F値よりもやや広い線幅(第1の幅)でマスク窒化シリコン膜2を残すように第1の方向(X方向)に延在し、第1の方向と交差する第2の方向(Y方向)に分離したラインアンドスペースパターンを形成する。続いて、マスク窒化シリコン膜2をマスクにシリコンエッチングを行い、p−ウェル上面を露出する第1の溝T1を形成する(シリコンエッチングは約200nm)。マスク窒化シリコン膜2のパターニングには、フィールドPR1(アモルファスカーボン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜及びフォトレジストの積層、図示せず)を用い、シリコンエッチングの際にはアモルファスカーボン膜が残存する状態で実施される。エッチング後、残存するアモルファスカーボン膜はアッシングにより除去する。
図2工程
次に、熱酸化により6nmの熱酸化膜(図示せず)を形成する。この時、マスク窒化シリコン膜2表面にも熱酸化膜が形成される。続いて全面に窒化シリコン膜3を成膜し、ウェットエッチングにより熱酸化膜で保護されたマスク窒化シリコン膜2表面よりも低くする。全面に酸化シリコン膜4を成膜した後、CMP等により平坦化する。
次に、熱酸化により6nmの熱酸化膜(図示せず)を形成する。この時、マスク窒化シリコン膜2表面にも熱酸化膜が形成される。続いて全面に窒化シリコン膜3を成膜し、ウェットエッチングにより熱酸化膜で保護されたマスク窒化シリコン膜2表面よりも低くする。全面に酸化シリコン膜4を成膜した後、CMP等により平坦化する。
図3工程
マスク窒化シリコン膜2をウェットエッチングで除去した後、酸化シリコン膜の成膜及びドライエッチバックして、マスク窒化シリコン膜2を除去した部分に酸化膜サイドウォール5を形成する。
マスク窒化シリコン膜2をウェットエッチングで除去した後、酸化シリコン膜の成膜及びドライエッチバックして、マスク窒化シリコン膜2を除去した部分に酸化膜サイドウォール5を形成する。
図4工程
酸化膜サイドウォール5をマスクにシリコン基板をドライエッチングして第2の溝T2を形成する。エッチング深さは150〜180nm程度とする。続いて、熱酸化により5nm厚の熱酸化膜(図示せず)を形成する。
酸化膜サイドウォール5をマスクにシリコン基板をドライエッチングして第2の溝T2を形成する。エッチング深さは150〜180nm程度とする。続いて、熱酸化により5nm厚の熱酸化膜(図示せず)を形成する。
図5工程
アンドープポリシリコン6を成膜した後、ドライエッチバックする。エッチバックはシリコン基板1が露出しない程度に行う。
アンドープポリシリコン6を成膜した後、ドライエッチバックする。エッチバックはシリコン基板1が露出しない程度に行う。
図6工程
酸化シリコン膜4及び酸化膜サイドウォール5をウェットエッチングにより除去する。続いて熱酸化する。これによりシリコン基板1、ポリシリコン6、窒化シリコン膜3が酸化される(酸化膜については図示せず)。
酸化シリコン膜4及び酸化膜サイドウォール5をウェットエッチングにより除去する。続いて熱酸化する。これによりシリコン基板1、ポリシリコン6、窒化シリコン膜3が酸化される(酸化膜については図示せず)。
図7工程
全面に窒化シリコン膜7を成膜する。窒化シリコン膜7と窒化シリコン膜3は図示しない酸化膜で分離されている。
全面に窒化シリコン膜7を成膜する。窒化シリコン膜7と窒化シリコン膜3は図示しない酸化膜で分離されている。
図8工程
窒化シリコン膜7上にフィールドPR1を形成し、Y方向に延在し、X方向に1Fの間隔で1F幅のパターンを形成する。このパターンをマスクに、窒化シリコン膜7、シリコン基板1、ポリシリコン6、窒化シリコン膜3をエッチングして第3の溝T3を形成する。エッチングは窒化シリコン膜3底部のシリコン基板1が露出する深さまで実施する。続いて、熱酸化を実施し、窒化シリコン膜7間の溝部8の底の熱酸化膜(図示せず)をドライエッチバックで除去する。さらに、リンドープしたポリシリコン(DOPOS)を成膜した後、シリコン基板1に不純物を熱拡散させ、サイリスタの第1の電極として拡散層(N+層)9を形成する。その後、DOPOSは除去する。ポリシリコン6表面は図示しない熱酸化膜に覆われているため、不純物の拡散は起こらない。また、拡散層9は気相ドーピングにより形成しても良い。
窒化シリコン膜7上にフィールドPR1を形成し、Y方向に延在し、X方向に1Fの間隔で1F幅のパターンを形成する。このパターンをマスクに、窒化シリコン膜7、シリコン基板1、ポリシリコン6、窒化シリコン膜3をエッチングして第3の溝T3を形成する。エッチングは窒化シリコン膜3底部のシリコン基板1が露出する深さまで実施する。続いて、熱酸化を実施し、窒化シリコン膜7間の溝部8の底の熱酸化膜(図示せず)をドライエッチバックで除去する。さらに、リンドープしたポリシリコン(DOPOS)を成膜した後、シリコン基板1に不純物を熱拡散させ、サイリスタの第1の電極として拡散層(N+層)9を形成する。その後、DOPOSは除去する。ポリシリコン6表面は図示しない熱酸化膜に覆われているため、不純物の拡散は起こらない。また、拡散層9は気相ドーピングにより形成しても良い。
図9工程
全面に薄い窒化シリコン膜(図示せず)を形成し、溝部8底の窒化シリコン膜をエッチバックにより除去する。続いて、シリサイド形成用金属膜(Ti膜又はCo膜、図示せず)を形成し、さらにTiN膜(図示せず)を形成する。シリサイド形成用金属膜はTiN膜形成時の熱により、シリコン基板1と反応し、シリサイド層10を形成する。さらに、タングステン膜(図示せず)を形成した後、タングステン膜、TiN膜をエッチバックにより除去する。なお、この時、拡散層9がエッチングされないように溝部8の底にタングステン膜を少し残しても良い。本工程は、図示しない領域におけるトランジスタへのコンタクト形成等と同時に行うことができる。
全面に薄い窒化シリコン膜(図示せず)を形成し、溝部8底の窒化シリコン膜をエッチバックにより除去する。続いて、シリサイド形成用金属膜(Ti膜又はCo膜、図示せず)を形成し、さらにTiN膜(図示せず)を形成する。シリサイド形成用金属膜はTiN膜形成時の熱により、シリコン基板1と反応し、シリサイド層10を形成する。さらに、タングステン膜(図示せず)を形成した後、タングステン膜、TiN膜をエッチバックにより除去する。なお、この時、拡散層9がエッチングされないように溝部8の底にタングステン膜を少し残しても良い。本工程は、図示しない領域におけるトランジスタへのコンタクト形成等と同時に行うことができる。
図10工程
窒化シリコン膜11を形成した後、エッチバックしてポリシリコン6表面より後退させる。続いて、酸化シリコン膜12を形成し、CMP等により平坦化することで溝部8に窒化シリコン膜11と酸化シリコン膜12を埋め込む。
窒化シリコン膜11を形成した後、エッチバックしてポリシリコン6表面より後退させる。続いて、酸化シリコン膜12を形成し、CMP等により平坦化することで溝部8に窒化シリコン膜11と酸化シリコン膜12を埋め込む。
図11工程
窒化シリコン膜7をウェットエッチングにより除去する。窒化シリコン膜3は表面が図示しない酸化膜で保護されているため、エッチングされない。
全面に酸化シリコン膜を10nm厚に形成した後、エッチバックして窒化シリコン膜7を除去した領域に酸化膜サイドウォール13を形成する。
窒化シリコン膜7をウェットエッチングにより除去する。窒化シリコン膜3は表面が図示しない酸化膜で保護されているため、エッチングされない。
全面に酸化シリコン膜を10nm厚に形成した後、エッチバックして窒化シリコン膜7を除去した領域に酸化膜サイドウォール13を形成する。
図12工程
酸化膜サイドウォール13をマスクに、シリコン基板1、ポリシリコン6、窒化シリコン膜3をエッチングして第4の溝T4を形成する。本工程により第1〜第4の溝に囲まれた領域のシリコン基板1の一部が1セル当たり4本のシリコンナノワイヤ14に加工される。その後、800℃で水素アニールを実施してシリコンナノワイヤ14の角部を丸める処理を行い、熱酸化して図示しない熱酸化膜を形成する。この段階でシリコンナノワイヤ14の径は4nm以下となっている。
酸化膜サイドウォール13をマスクに、シリコン基板1、ポリシリコン6、窒化シリコン膜3をエッチングして第4の溝T4を形成する。本工程により第1〜第4の溝に囲まれた領域のシリコン基板1の一部が1セル当たり4本のシリコンナノワイヤ14に加工される。その後、800℃で水素アニールを実施してシリコンナノワイヤ14の角部を丸める処理を行い、熱酸化して図示しない熱酸化膜を形成する。この段階でシリコンナノワイヤ14の径は4nm以下となっている。
図13工程
全面にゲート電極の仕事関数を決めるTiN膜とゲート抵抗を低減するためのW膜を形成し、エッチバックすることで、ゲート電極15を形成する。
全面にゲート電極の仕事関数を決めるTiN膜とゲート抵抗を低減するためのW膜を形成し、エッチバックすることで、ゲート電極15を形成する。
図14工程
全面に窒化シリコン膜を形成し、ウェットエッチングによりエッチバックすることで、ゲート電極15上にカバー絶縁膜16を形成する。
全面に窒化シリコン膜を形成し、ウェットエッチングによりエッチバックすることで、ゲート電極15上にカバー絶縁膜16を形成する。
図15工程
熱酸化膜をウェットエッチングで除去し、シリコンナノワイヤ14およびポリシリコン6表面を露出させた後、エピタキシャル成長によりシリコン層17を形成する。図16に、絶縁膜およびポリシリコン6を透過した斜視図を示す。
熱酸化膜をウェットエッチングで除去し、シリコンナノワイヤ14およびポリシリコン6表面を露出させた後、エピタキシャル成長によりシリコン層17を形成する。図16に、絶縁膜およびポリシリコン6を透過した斜視図を示す。
図17工程
酸化シリコン膜12および酸化膜サイドウォール13をウェットエッチングで除去した後、シリコン層17にN型不純物(リン(P))をイオン注入してNベース層18を形成する。
酸化シリコン膜12および酸化膜サイドウォール13をウェットエッチングで除去した後、シリコン層17にN型不純物(リン(P))をイオン注入してNベース層18を形成する。
図18工程
ノンドープアモルファスシリコン、又はノンドープアモルファスシリコンゲルマニウム混晶を成膜した後、P型不純物(ボロン(B))をイオン注入する。さらに、窒化タングステン(WN)膜およびタングステン(W)膜を成膜する。その後の工程の熱処理により不純物ドープしたアモルファスシリコンはポリシリコン(DOPOS)となる。W膜上にマスク窒化シリコン膜(図示せず)を形成する。マスク窒化シリコン膜をフォトリソグラフィおよびドライエッチングにてビット線パターンに形成する。続いて、W膜、WN膜、DOPOSをドライエッチングし、オーバーエッチングによりビット線間のNベース層18を除去して素子分離する。また、図19は、絶縁膜およびポリシリコン6を透過した斜視図を示す。図18および図19中、符号19はDOPOSからなるサイリスタの第2の電極(P+層)、符号20はWN膜とW膜の積層からなるビット線を示す。
ノンドープアモルファスシリコン、又はノンドープアモルファスシリコンゲルマニウム混晶を成膜した後、P型不純物(ボロン(B))をイオン注入する。さらに、窒化タングステン(WN)膜およびタングステン(W)膜を成膜する。その後の工程の熱処理により不純物ドープしたアモルファスシリコンはポリシリコン(DOPOS)となる。W膜上にマスク窒化シリコン膜(図示せず)を形成する。マスク窒化シリコン膜をフォトリソグラフィおよびドライエッチングにてビット線パターンに形成する。続いて、W膜、WN膜、DOPOSをドライエッチングし、オーバーエッチングによりビット線間のNベース層18を除去して素子分離する。また、図19は、絶縁膜およびポリシリコン6を透過した斜視図を示す。図18および図19中、符号19はDOPOSからなるサイリスタの第2の電極(P+層)、符号20はWN膜とW膜の積層からなるビット線を示す。
以上のようにして、第1の電極(拡散層9、N+層)、チャネル層(シリコンナノワイヤ14、P層、又はアンドープ層)、ベース層(Nベース層18、N層)、第2の電極(DOPOS19、P+層)からなるサイリスタが形成される。このように、サイリスタのチャネルとなるP層、又は、アンドープ層を直径4nm以下のシリコンナノワイヤ14とすることで、シリコンのバンドギャップを拡大させ、その結果、熱励起によるリーク電流を低減できる。これにより、極めて低いリーク特性が求められるキャパシタレスDRAMにおいても、十分なリテンション特性が得られる。
また、本実施形態例のように1セル当たり4本のシリコンナノワイヤ14が存在するため、ON電流を増加させることもできる。なお、本発明では、シリコンナノワイヤ14の数は1セル当たり4本に限定されるものではなく、ゲート電極やNベース層をシリコンナノワイヤ毎に分離すれば、上記のように4本ずつ形成されたものを1セル当たり1本又は2本ずつとすることもできる。但し、ON電流を増加させる効果から、1セル当たり4本のナノワイヤを形成することが好ましい。また、隣接するセルとNベース層18、アノード19を供用して、1セル当たり8本のナノワイヤを有するサイリスタとすることも可能である。
図示しない領域には、このようにアレイ状に形成した複数のサイリスタに接続されるトランジスタを形成してTRAMとして用いることができる。例えば、図20は、本発明を適用して形成されるサイリスタアレイ52のそれぞれに1つのアクセストランジスタ51を有するTRAMの一例を示す回路構成である。各サイリスタのカソードは、アクセストランジスタ51のソース・ドレイン電極の一方に接続され、各サイリスタのゲート電極はサイリスタ用ワード線(Ty−WL1〜Ty−WL8)に接続され、各サイリスタのアノードはビット線(BL1〜BL6)に接続される。各アクセストランジスタ51のゲート電極はトランジスタワード線(Tr−WL1〜2)に接続され、各アクセストランジスタ51のソース・ドレイン電極の他方はデータ線(DL1〜2)に接続される。なお、この例では4×3のサイリスタアレイ52を用いる場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、1セルのサイリスタに1つのアクセストランジスタを1対1で接続することもできる。また、セル面積の縮小という観点からは、特許文献1に示されるように、複数セルのサイリスタを1つのアクセストランジスタに並列接続する構成が有利である。
アクセストランジス51は従来公知の方法で形成することができ、プレーナ型や縦型トランジスタなどを用いることができる。縦型トランジスタの場合、本発明に係るサイリスタと工程を一部供用して形成することができる。
1 シリコン基板
2 マスク窒化シリコン膜
3 窒化シリコン膜
4 酸化シリコン膜
5 酸化膜サイドウォール
6 アンドープポリシリコン
7 窒化シリコン膜
8 溝部
9 拡散層(N+層)
10 シリサイド層
11 窒化シリコン膜
12 酸化シリコン膜
13 酸化膜サイドウォール
14 シリコンナノワイヤ
15 ゲート電極
16 カバー絶縁膜
17 シリコン層
18 Nベース層
19 第2の電極(P+層)
20 ビット線
51 アクセストランジスタ
52 サイリスタアレイ
T1 第1の溝
T2 第2の溝
T3 第3の溝
T4 第4の溝
2 マスク窒化シリコン膜
3 窒化シリコン膜
4 酸化シリコン膜
5 酸化膜サイドウォール
6 アンドープポリシリコン
7 窒化シリコン膜
8 溝部
9 拡散層(N+層)
10 シリサイド層
11 窒化シリコン膜
12 酸化シリコン膜
13 酸化膜サイドウォール
14 シリコンナノワイヤ
15 ゲート電極
16 カバー絶縁膜
17 シリコン層
18 Nベース層
19 第2の電極(P+層)
20 ビット線
51 アクセストランジスタ
52 サイリスタアレイ
T1 第1の溝
T2 第2の溝
T3 第3の溝
T4 第4の溝
Claims (20)
- サイリスタを含む半導体装置であって、
該サイリスタのチャネル層(他導電型拡散層との接合部分を含む)がシリコンナノワイヤである半導体装置。 - 前記シリコンナノワイヤの直径が4nm以下である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記サイリスタは、基板垂直方向に基板と反対導電型の第1の電極、基板と同一導電型のチャネル層、基板と反対導電型のベース層、基板と同一導電型の第2の電極の積層構造を有し、前記シリコンナノワイヤは前記チャネル層として基板上に立設されている請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記サイリスタは、1セル当たり前記シリコンナノワイヤの複数を含む請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 1セル当たり4本の前記シリコンナノワイヤを含む請求項4に記載の半導体装置。
- 前記4本のシリコンナノワイヤが矩形頂点のそれぞれに配置される矩形配置を有し、前記矩形配置の一辺から対向する他辺に向かってシリコンナノワイヤ間を通過する領域に、前記4本のシリコンナノワイヤのそれぞれの1側面に対向する1つのゲート電極を有する請求項5に記載の半導体装置。
- 前記ゲート電極の側面に対向する前記矩形配置の2辺のシリコンナノワイヤ間に、多結晶シリコン層を有する請求項6に記載の半導体装置。
- 前記ベース層は、前記シリコンナノワイヤの上部からエピタキシャル成長により形成したシリコン層に基板と反対導電型の不純物を注入したものである請求項3ないし6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記サイリスタは、4F2アレイに形成される請求項5ないし8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体装置は、前記サイリスタを記憶素子として用いた半導体記憶装置である請求項1ないし9のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記サイリスタの複数が並列に一つのトランジスタに接続される請求項10に記載の半導体装置。
- シリコン基板に、第1の方向に延在する複数の第1の溝を形成する工程と、
前記第1の溝に挟まれたシリコン基板に前記第1の方向に延在する第2の溝を形成する工程と、
前記第1の方向と交差する第2の方向に複数の第3の溝を形成する工程と、
前記第3の溝間に挟まれたシリコン基板を含む領域に前記第2の方向に延在する第4の溝を形成する工程
とを含み、前記第1〜4の溝に囲まれた領域に前記シリコン基板に立設するシリコンナノワイヤを形成する半導体装置の製造方法。 - 前記シリコンナノワイヤの直径を4nm以下とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記シリコンナノワイヤ下の半導体基板にシリコンナノワイヤと反対導電型の不純物を導入して第1の電極を形成する工程と、
前記シリコンナノワイヤの側方にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記シリコンナノワイヤの上部にシリコンナノワイヤと反対導電型の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の上に前記シリコンナノワイヤと同一導電型の第2の電極を形成する工程と
を含み、前記シリコンナノワイヤをチャネルとするサイリスタを形成する請求項12または13に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記サイリスタは、1セル当たり前記シリコンナノワイヤの複数を含むように形成する請求項12ないし14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 1セル当たり4本の前記シリコンナノワイヤを含むように形成する請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記4本のシリコンナノワイヤは、矩形頂点のそれぞれに配置される矩形配置に形成され、前記矩形配置の一辺から対向する他辺に向かってシリコンナノワイヤ間を通過する領域に、前記4本のシリコンナノワイヤのそれぞれの1側面に対向する1つの前記ゲート電極を形成する請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体層は、前記ゲート電極と絶縁された前記シリコンナノワイヤの上部を露出させた後、露出したシリコンナノワイヤからエピタキシャル成長により形成したシリコン層に前記シリコンナノワイヤと反対導電型の不純物を注入して形成する請求項14ないし17のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ゲート電極に接続されるワード線の複数と、前記第2の電極に接続されるビット線の複数とが交差してサイリスタアレイを形成し、前記サイリスタの複数を並列に前記第1の電極で接続するトランジスタを形成する工程を有する請求項14ないし18のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- シリコン基板上に第1のマスク膜を形成する工程、
前記第1のマスク膜を第1の方向に延在する第1の線幅を有するラインアンドスペースパターンに成形する工程、
成形された前記第1のマスク膜をマスクに、シリコン基板に第1の溝を形成する工程、
前記第1の溝に第1の材料を埋め込む工程、
前記第1のマスク膜を除去した後、第1のマスク膜を除去した開口部側壁に第1のサイドウォール膜を形成する工程、
前記開口部に露出するシリコン基板を前記第1のサイドウォール膜をマスクにエッチングして、第2の溝を形成する工程、
前記第2の溝に第2の材料を埋め込み、前記シリコン基板のエッチングされていない表面よりも高い位置まで前記第2の材料をエッチバックする工程、
前記第1のサイドウォール膜を除去した後、全面に第2のマスク膜を形成する工程、
前記第2のマスク膜を前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の線幅を有するラインアンドスペースパターンに成形する工程、
成形された前記第1のマスク膜をマスクに、前記シリコン基板、前記第1の材料及び第2の材料をエッチングし、前記第1及び第2の材料底の前記シリコン基板を露出する第3の溝を形成する工程、
前記第3の溝底に露出するシリコン基板に、シリコン基板と反対導電型の不純物を導入して第1の電極を形成する工程と、
前記第3の溝を前記第2のマスク膜とエッチング特性が同等又は類似する第3の材料と、前記第2のマスク膜とエッチング特性が異なる第4の材料を積層して埋め込む工程、
前記第2のマスク膜を選択的に除去した後、形成される開口部に第2のサイドウォール膜を形成する工程と、
前記第2のサイドウォール膜をマスクに、前記第2のマスク膜を除去して形成された開口部底に露出する前記第1の材料、第2の材料及びシリコン基板を、前記第1の材料及び第2の材料底のシリコン基板が露出しない深さまでエッチングして第4の溝を形成すると共に、前記第1〜第4の溝で囲まれた領域に前記シリコン基板に立設するシリコンナノワイヤを形成する工程、
とを含む請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
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-
2012
- 2012-02-13 JP JP2012028441A patent/JP2013165220A/ja active Pending
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