JP2017126798A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2017126798A
JP2017126798A JP2017083724A JP2017083724A JP2017126798A JP 2017126798 A JP2017126798 A JP 2017126798A JP 2017083724 A JP2017083724 A JP 2017083724A JP 2017083724 A JP2017083724 A JP 2017083724A JP 2017126798 A JP2017126798 A JP 2017126798A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
contact
gate
insulating film
columnar
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
Application number
JP2017083724A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6329299B2 (en
Inventor
舛岡 富士雄
Fujio Masuoka
富士雄 舛岡
広記 中村
Hiroki Nakamura
広記 中村
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.)
Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Original Assignee
Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
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 Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd filed Critical Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Priority to JP2017083724A priority Critical patent/JP6329299B2/en
Publication of JP2017126798A publication Critical patent/JP2017126798A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6329299B2 publication Critical patent/JP6329299B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an SGT having a structure for functioning an upper part of a columnar semiconductor layer as an n type semiconductor layer or a p type semiconductor layer by self align depending on a difference in work functions of metal and semiconductor; and provide a contact structure and the SGT structure which are obtained in the result of the manufacturing method.SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method comprises: a first step of forming an insulation film around a fin-like semiconductor layer; a second step of forming a first columnar semiconductor layer, a first dummy gate by first polysilicon, a second columnar semiconductor layer and a second dummy gate by the first polysilicon; a third step of forming a third dummy gate and a fourth dummy gate on sidewalls of the first dummy gate, the first columnar semiconductor layer, the second dummy gate and the second columnar semiconductor layer; a fourth step of forming a third diffusion layer on an upper part of the fin-like semiconductor layer, a lower part of the first columnar semiconductor layer and a lower part of the second columnar semiconductor layer; and subsequent fifth and sixth steps of obtaining the above-described structure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は半導体装置の製造方法、及び、半導体装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device.

半導体集積回路、特にMOSトランジスタを用いた集積回路は、高集積化の一途を辿っている。この高集積化に伴って、その中で用いられているMOSトランジスタはナノ領域まで微細化が進んでいる。このようなMOSトランジスタの微細化が進むと、リーク電流の抑制が困難であり、必要な電流量確保の要請から回路の占有面積をなかなか小さくできない、といった問題があった。このような問題を解決するために、基板に対してソース、ゲート、ドレインが垂直方向に配置され、ゲート電極が柱状半導体層を取り囲む構造のSurrounding Gate Transistor(以下、「SGT」という。)が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3を参照)。   Semiconductor integrated circuits, in particular integrated circuits using MOS transistors, are becoming increasingly highly integrated. Along with this high integration, the MOS transistors used therein have been miniaturized to the nano region. When the miniaturization of such a MOS transistor progresses, it is difficult to suppress the leakage current, and there is a problem that the occupied area of the circuit cannot be easily reduced due to a request for securing a necessary amount of current. In order to solve such a problem, a Surrounding Gate Transistor (hereinafter referred to as “SGT”) having a structure in which a source, a gate, and a drain are arranged in a vertical direction with respect to a substrate and a gate electrode surrounds a columnar semiconductor layer is proposed. (For example, see Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

従来のSGTの製造方法では、シリコン柱を描画するためのマスクを用いて窒化膜ハードマスクが柱状に形成されたシリコン柱を形成し、平面状シリコン層を描画するためのマスクを用いてシリコン柱底部に平面状シリコン層を形成し、ゲート配線を描画するためのマスクを用いてゲート配線を形成している(例えば特許文献4を参照)。
すなわち、3つのマスクを用いてシリコン柱、平面状シリコン層、ゲート配線を形成している。
In a conventional SGT manufacturing method, a silicon pillar in which a nitride film hard mask is formed in a columnar shape is formed using a mask for drawing a silicon pillar, and a silicon pillar is drawn using a mask for drawing a planar silicon layer. A planar silicon layer is formed at the bottom, and a gate wiring is formed using a mask for drawing the gate wiring (see, for example, Patent Document 4).
That is, a silicon pillar, a planar silicon layer, and a gate wiring are formed using three masks.

また、従来のSGTの製造方法では、平面状シリコン層の上部と金属配線とを接続するために、深いコンタクト孔を形成している(例えば特許文献4を参照)。素子の微細化に伴い、コンタクト孔のアスペクト比(深さ/開口)は増大する。アスペクト比の増加と共にエッチング速度が低下する。また、パターンの微細化に伴い、レジストの膜厚は薄くなる。レジストの膜厚が薄くなると、エッチング中にレジストもエッチングされるため、深いコンタクト孔を形成することが難しくなる。   Further, in the conventional SGT manufacturing method, deep contact holes are formed in order to connect the upper part of the planar silicon layer and the metal wiring (see, for example, Patent Document 4). As the device becomes finer, the aspect ratio (depth / opening) of the contact hole increases. Etching rate decreases with increasing aspect ratio. In addition, as the pattern becomes finer, the resist film thickness becomes thinner. When the thickness of the resist is reduced, the resist is also etched during the etching, so that it becomes difficult to form a deep contact hole.

また、従来のMOSトランジスタにおいて、メタルゲートプロセスと高温プロセスを両立させるために、高温プロセス後にメタルゲートを作成するメタルゲートラストプロセスが実際の製品で用いられている(非特許文献1)。ポリシリコンでゲートを作成し、その後、層間絶縁膜を堆積後、化学機械研磨によりポリシリコンゲートを露出し、ポリシリコンゲートをエッチング後、メタルを堆積している。そのためSGTにおいてもメタルゲートプロセスと高温プロセスを両立させるために、高温プロセス後にメタルゲートを作成するメタルゲートラストプロセスを用いる必要がある。   Further, in a conventional MOS transistor, in order to achieve both a metal gate process and a high temperature process, a metal gate last process for creating a metal gate after a high temperature process is used in an actual product (Non-Patent Document 1). After forming a gate with polysilicon, an interlayer insulating film is deposited, then the polysilicon gate is exposed by chemical mechanical polishing, and after etching the polysilicon gate, a metal is deposited. Therefore, also in SGT, in order to make a metal gate process and a high temperature process compatible, it is necessary to use the metal gate last process which produces a metal gate after a high temperature process.

メタルゲートラストプロセスでは、ポリシリコンゲートを形成後、イオン注入により拡散層を形成している。SGTでは、柱状シリコン層上部がポリシリコンゲートに覆われるため工夫が必要である。   In the metal gate last process, after a polysilicon gate is formed, a diffusion layer is formed by ion implantation. In SGT, since the upper part of the columnar silicon layer is covered with the polysilicon gate, a device is required.

シリコン柱が細くなると、シリコンの密度は5×1022個/cm3であるから、シリコン柱内に不純物を存在させることが難しくなってくる。 When the silicon pillar is thinned, the density of silicon is 5 × 10 22 pieces / cm 3 , so that it becomes difficult for impurities to exist in the silicon pillar.

従来のSGTでは、チャネル濃度を1017cm-3以下と低不純物濃度とし、ゲート材料の仕事関数を変えることによってしきい値電圧を決定することが提案されている(例えば、特許文献5を参照)。 In the conventional SGT, it has been proposed to determine the threshold voltage by changing the work function of the gate material by setting the channel concentration to a low impurity concentration of 10 17 cm −3 or less (see, for example, Patent Document 5). ).

平面型MOSトランジスタにおいて、LDD領域のサイドウォールが低濃度層と同一の導電型を有する多結晶シリコンにより形成され、LDD領域の表面キャリアがその仕事関数差によって誘起され、酸化膜サイドウォールLDD型MOSトランジスタに比してLDD領域のインピーダンスが低減できることが示されている(例えば、特許文献6を参照)。その多結晶シリコンサイドウォールは電気的にゲート電極と絶縁されていることが示されている。また図中には多結晶シリコンサイドウォールとソース・ドレインとは層間絶縁膜により絶縁していることが示されている。   In the planar MOS transistor, the sidewall of the LDD region is formed of polycrystalline silicon having the same conductivity type as that of the low concentration layer, and the surface carrier of the LDD region is induced by the work function difference, so that the oxide film sidewall LDD type MOS It has been shown that the impedance of the LDD region can be reduced as compared with a transistor (see, for example, Patent Document 6). The polycrystalline silicon sidewall is shown to be electrically insulated from the gate electrode. In the figure, it is shown that the polysilicon side wall and the source / drain are insulated by an interlayer insulating film.

また、ゲート配線と基板間の寄生容量を低減するために、従来のMOSトランジスタでは、第1の絶縁膜を用いている。例えばFINFET(非特許文献2)では、1つのフィン状半導体層の周囲に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜をエッチバックし、フィン状半導体層を露出し、ゲート配線と基板間の寄生容量を低減している。そのためSGTにおいてもゲート配線と基板間の寄生容量を低減するために第1の絶縁膜を用いる必要がある。SGTではフィン状半導体層に加えて、柱状半導体層があるため、柱状半導体層を形成するための工夫が必要である。   In order to reduce the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate, the conventional MOS transistor uses the first insulating film. For example, in FINFET (Non-patent Document 2), a first insulating film is formed around one fin-like semiconductor layer, the first insulating film is etched back, the fin-like semiconductor layer is exposed, and the gate wiring and the substrate The parasitic capacitance between them is reduced. Therefore, also in SGT, it is necessary to use the first insulating film in order to reduce the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate. In SGT, since there is a columnar semiconductor layer in addition to the fin-shaped semiconductor layer, a device for forming the columnar semiconductor layer is required.

特開平2−71556号公報JP-A-2-71556 特開平2−188966号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-188966 特開平3−145761号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-145761 特開2009−182317号公報JP 2009-182317 A 特開2004−356314号公報JP 2004-356314 A 特開平11−297984号公報JP 11-297984 A

IEDM2007 K.Mistry et.al, pp 247-250IEDM2007 K. Mistry et.al, pp 247-250 IEDM2010 CC.Wu, et. al, 27.1.1-27.1.4.IEDM2010 CC.Wu, et.al, 27.1.1-27.1.4.

そこで、第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、同時に第2の柱状半導体層の周囲にフィン状半導体層上部と接続するコンタクト電極及びコンタクト配線を形成するゲートラストプロセスであって、さらに自己整合で柱状半導体層上部を金属と半導体との仕事関数差によってn型半導体層もしくはp型半導体層として機能させる構造を持つSGTの製造方法と、その結果得られるコンタクト構造とSGTの構造を提供することを目的とする。   Therefore, in the gate last process, the gate electrode and the gate wiring are formed around the first columnar semiconductor layer, and at the same time, the contact electrode and the contact wiring connected to the upper portion of the fin-shaped semiconductor layer are formed around the second columnar semiconductor layer. A method of manufacturing an SGT having a structure in which the upper part of the columnar semiconductor layer functions as an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer by a work function difference between the metal and the semiconductor, and a contact structure and an SGT obtained as a result. The purpose is to provide a structure.

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にフィン状半導体層を形成し、前記フィン状半導体層の周囲に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1工程の後、第1の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第1のダミーゲートと第2の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第2のダミーゲートを形成する第2工程と、前記第2工程の後、前記第1のダミーゲートと前記第1の柱状半導体層と前記第2のダミーゲートと前記第2の柱状半導体層の側壁に、第3のダミーゲートと第4のダミーゲートを形成する第3工程と、前記第3工程の後、前記フィン状半導体層上部と前記第1の柱状半導体層下部と前記第2の柱状半導体層下部に第3の拡散層を形成する第4工程と、前記第4の工程の後、層間絶縁膜を堆積し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとの上部を露出し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとを除去し、第1のゲート絶縁膜を前記第1の柱状半導体層の周囲と前記第2の柱状半導体層の周囲に形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去し、第1の金属を堆積し、前記第1の柱状半導体層上部と前記第2の柱状半導体層上部を露出し、前記第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、前記第2の柱状半導体層の周囲にコンタクト電極及びコンタクト配線を形成する第5工程と、前記第5の工程の後、前記第1の柱状半導体層周囲と前記ゲート電極と前記ゲート配線上と、前記第2の柱状半導体層周囲と前記コンタクト電極と前記コンタクト配線上に第2のゲート絶縁膜を堆積し、前記ゲート配線上の一部と前記コンタクト電極及び前記コンタクト配線上の少なくとも一部の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第2の金属を堆積し、前記第1の柱状半導体層の上部と前記第2の柱状半導体層上部を露出し、前記第1の柱状半導体層上の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第3の金属を堆積し、前記第3の金属と前記第2の金属の一部をエッチングすることで、第2の金属が前記第1の柱状半導体層上部側壁を取り囲む第1のコンタクトと、前記第1のコンタクトの上部と前記第1の柱状半導体層上部とを接続する第2のコンタクトと、前記ゲート配線上に形成された前記第2の金属と前記第3の金属からなる第3のコンタクトと、第2の金属が前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と接続する第4のコンタクトと、前記第4のコンタクトの上部と前記第2の柱状半導体層上部とを接続する第5のコンタクトと、を形成する第6の工程と、を有することを特徴とする。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a first step of forming a fin-like semiconductor layer on a semiconductor substrate and forming a first insulating film around the fin-like semiconductor layer, and after the first step, A second step of forming a first columnar semiconductor layer, a first dummy gate made of the first polysilicon, a second columnar semiconductor layer, and a second dummy gate made of the first polysilicon; After the step, a third dummy gate and a fourth dummy gate are formed on the side walls of the first dummy gate, the first columnar semiconductor layer, the second dummy gate, and the second columnar semiconductor layer. And a fourth step of forming a third diffusion layer in the upper portion of the fin-like semiconductor layer, the lower portion of the first columnar semiconductor layer, and the lower portion of the second columnar semiconductor layer after the third step. After the fourth step, an interlayer insulating film is deposited and The upper portions of the first dummy gate, the second dummy gate, the third dummy gate, and the fourth dummy gate are exposed, and the first dummy gate, the second dummy gate, and the third dummy gate are exposed. And the fourth dummy gate are removed, and a first gate insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer and the second columnar semiconductor layer, and the second columnar gate is formed. The first gate insulating film around the bottom of the semiconductor layer is removed, a first metal is deposited, the first columnar semiconductor layer upper portion and the second columnar semiconductor layer upper portion are exposed, and the first columnar semiconductor layer is exposed. A fifth step of forming a gate electrode and a gate wiring around the semiconductor layer and forming a contact electrode and a contact wiring around the second columnar semiconductor layer; and after the fifth step, the first columnar shape Around the semiconductor layer, the gate electrode, and the A second gate insulating film is deposited on the gate wiring, around the second columnar semiconductor layer, on the contact electrode and on the contact wiring, and on a part of the gate wiring and on the contact electrode and the contact wiring. At least a portion of the second gate insulating film is removed, a second metal is deposited, an upper portion of the first columnar semiconductor layer and an upper portion of the second columnar semiconductor layer are exposed, and the first columnar semiconductor layer is exposed. The second gate insulating film on the columnar semiconductor layer is removed, a third metal is deposited, and the third metal and a part of the second metal are etched, so that the second metal is A first contact surrounding the upper sidewall of the first columnar semiconductor layer; a second contact connecting the upper portion of the first contact and the upper portion of the first columnar semiconductor layer; and formed on the gate wiring The second metal and the third gold A third contact made of a genus; a fourth contact in which a second metal surrounds the second sidewall of the second columnar semiconductor layer and is connected to the contact electrode; an upper portion of the fourth contact; and the second columnar And a sixth step of forming a fifth contact connecting the upper portion of the semiconductor layer.

また、前記第2の工程であって、前記フィン状半導体層の周囲に第2の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜の上に第1のポリシリコンを堆積し平坦化し、第1のゲート配線と第1の柱状半導体層を形成するための第2のレジストと、第1のコンタクト配線と第2の柱状半導体層を形成するための第3のレジストを、前記フィン状半導体層の方向に対して垂直の方向に形成し、前記第1のポリシリコンと前記第2の絶縁膜と前記フィン状半導体層をエッチングすることにより、第1の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第1のダミーゲートと第2の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第2のダミーゲートを形成することを特徴とする。   In the second step, a second insulating film is formed around the fin-like semiconductor layer, and first polysilicon is deposited and planarized on the second insulating film. A second resist for forming the gate wiring and the first columnar semiconductor layer, and a third resist for forming the first contact wiring and the second columnar semiconductor layer are formed on the fin-shaped semiconductor layer. The first columnar semiconductor layer and the first polysilicon are formed by etching the first polysilicon, the second insulating film, and the fin-shaped semiconductor layer. A first dummy gate, a second columnar semiconductor layer, and a second dummy gate made of the first polysilicon are formed.

また、前記第2の絶縁膜の上に第1のポリシリコンを堆積し平坦化後、前記第1のポリシリコン上に第3の絶縁膜を形成することをさらに含むことを特徴とする。   The method may further include forming a third insulating film on the first polysilicon after depositing and planarizing the first polysilicon on the second insulating film.

また、前記第2工程の後、前記第1の柱状半導体層前記第2の柱状半導体層と前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートの周囲に第4の絶縁膜を形成し、前記第4の絶縁膜の周囲に第2のポリシリコンを堆積し、エッチングをすることにより、前記第1のダミーゲートと前記第1の柱状半導体層と前記第2のダミーゲートと前記第2の柱状半導体層の側壁に残存させ、第3のダミーゲートと第4のダミーゲートを形成する第3工程を有することを特徴とする。   Further, after the second step, a fourth insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, the second columnar semiconductor layer, the first dummy gate, and the second dummy gate, A second polysilicon is deposited around the fourth insulating film and etched, whereby the first dummy gate, the first columnar semiconductor layer, the second dummy gate, and the second columnar are formed. A third step of forming a third dummy gate and a fourth dummy gate is left on the side wall of the semiconductor layer.

また、前記フィン状半導体層上部と前記第1の柱状半導体層下部と前記第2の柱状半導体層下部に第3の拡散層を形成し、前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとの周囲に、第5の絶縁膜を形成し、エッチングをし、サイドウォール状に残存させ、前記第5の絶縁膜からなるサイドウォールを形成し、前記第3の拡散層上に金属と半導体の化合物を形成する第4工程を有することを特徴とする。   Further, a third diffusion layer is formed in the upper part of the fin-like semiconductor layer, the lower part of the first columnar semiconductor layer, and the lower part of the second columnar semiconductor layer, and the third dummy gate, the fourth dummy gate, A fifth insulating film is formed around the substrate, etched, and left in a sidewall shape to form a sidewall made of the fifth insulating film, and a metal and a semiconductor are formed on the third diffusion layer. It has the 4th process of forming a compound, It is characterized by the above-mentioned.

また、前記第4の工程の後、層間絶縁膜を堆積し、化学機械研磨し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートの上部を露出し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとを除去し、前記第2の絶縁膜と前記第4の絶縁膜を除去し、第1のゲート絶縁膜を前記第1の柱状半導体層の周囲と前記第2の柱状半導体層の周囲と前記第5の絶縁膜の内側に形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺のゲート絶縁膜を除去するための第4のレジストを形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去し、第1の金属を堆積し、前記第1の柱状半導体層上部と前記第2の柱状半導体層上部を露出し、エッチバックを行い、前記第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、前記第2の柱状半導体層の周囲にコンタクト電極及びコンタクト配線を形成する第5工程と、を有することを特徴とする。   After the fourth step, an interlayer insulating film is deposited, chemically mechanically polished, and the first dummy gate, the second dummy gate, the third dummy gate, and the fourth dummy gate are formed. An upper portion is exposed, and the first dummy gate, the second dummy gate, the third dummy gate, and the fourth dummy gate are removed, and the second insulating film and the fourth insulating film are removed. And a first gate insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, around the second columnar semiconductor layer, and inside the fifth insulating film, and the second columnar semiconductor layer is formed. Forming a fourth resist for removing the gate insulating film around the bottom of the second pillar-shaped semiconductor layer, removing the first gate insulating film around the bottom of the second columnar semiconductor layer, depositing a first metal, Exposing the upper portion of the first columnar semiconductor layer and the upper portion of the second columnar semiconductor layer; And a fifth step of forming a gate electrode and a gate wiring around the first columnar semiconductor layer, and forming a contact electrode and a contact wiring around the second columnar semiconductor layer. Features.

また、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成されたフィン状半導体層と、前記フィン状半導体層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、前記フィン状半導体層上に形成された第2の柱状半導体層と、前記第2の柱状半導体層の周囲に形成された金属からなるコンタクト電極と、前記コンタクト電極に接続された前記フィン状半導体層に直交する方向に延在する金属からなるコンタクト配線と、前記フィン状半導体層の上部と前記第2の柱状半導体層の下部に形成された第3の拡散層と、前記コンタクト電極は前記第3の拡散層と接続され、前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と接続する第4のコンタクトと、前記第4のコンタクトの上部と前記第2の柱状半導体層上部とを接続する第5のコンタクトと、を有することを特徴とする。   The semiconductor device of the present invention is formed on the fin-like semiconductor layer, the fin-like semiconductor layer formed on the semiconductor substrate, the first insulating film formed around the fin-like semiconductor layer, and the fin-like semiconductor layer. A second columnar semiconductor layer; a contact electrode made of metal formed around the second columnar semiconductor layer; and a metal extending in a direction orthogonal to the fin-shaped semiconductor layer connected to the contact electrode A contact wiring, a third diffusion layer formed in an upper part of the fin-like semiconductor layer and a lower part of the second columnar semiconductor layer, the contact electrode being connected to the third diffusion layer, and the second A fourth contact surrounding the upper sidewall of the columnar semiconductor layer and connected to the contact electrode; and a fifth contact connecting the upper portion of the fourth contact and the upper portion of the second columnar semiconductor layer. And wherein the Rukoto.

また、前記第2の柱状半導体層と前記コンタクト電極との間に形成された第1のゲート絶縁膜を有することを特徴とする。   The semiconductor device further includes a first gate insulating film formed between the second columnar semiconductor layer and the contact electrode.

また、前記第2の柱状半導体層上部側壁と前記第4のコンタクトとの間に形成された第2のゲート絶縁膜を有することを特徴とする。   In addition, the semiconductor device further includes a second gate insulating film formed between the upper sidewall of the second columnar semiconductor layer and the fourth contact.

また、前記第2の柱状半導体層の前記フィン状半導体層に直交する方向の幅は前記フィン状半導体層の前記フィン状半導体層に直交する方向の幅と同じであることを特徴とする。   The width of the second columnar semiconductor layer in the direction orthogonal to the fin-shaped semiconductor layer is the same as the width of the fin-shaped semiconductor layer in the direction orthogonal to the fin-shaped semiconductor layer.

また、前記コンタクト電極と前記コンタクト配線の周囲に形成された前記第1のゲート絶縁膜を有することを特徴とする。   Further, the first gate insulating film is formed around the contact electrode and the contact wiring.

また、前記コンタクト電極のコンタクト配線に直交する方向の幅と前記コンタクト配線のコンタクト配線に直交する方向の幅は同じであることを特徴とする。   Further, the width of the contact electrode in the direction perpendicular to the contact wiring is the same as the width of the contact wiring in the direction orthogonal to the contact wiring.

また、前記第4のコンタクトの前記コンタクト配線に直交する方向の幅は、前記コンタクト電極の前記コンタクト配線に直交する方向の幅と等しいことを特徴とする。   The width of the fourth contact in the direction orthogonal to the contact wiring is equal to the width of the contact electrode in the direction orthogonal to the contact wiring.

また、前記第5のコンタクトの前記コンタクト配線に直交する方向の幅は、前記第4のコンタクトの前記コンタクト配線に直交する方向の幅と等しいことを特徴とする。   Further, the width of the fifth contact in the direction perpendicular to the contact wiring is equal to the width of the fourth contact in the direction orthogonal to the contact wiring.

また、半導体基板上に形成されたフィン状半導体層と、前記フィン状半導体層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、前記フィン状半導体層上に形成された第1の柱状半導体層と、前記第1の柱状半導体層の周囲に形成された前記第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜の周囲に形成された金属からなるゲート電極と、前記ゲート電極に接続された前記フィン状半導体層に直交する方向に延在する金属からなるゲート配線と、前記ゲート電極と前記ゲート配線の周囲と底部に形成された前記第1のゲート絶縁膜と、前記ゲート電極の前記ゲート配線に直交する方向の幅と前記ゲート配線の前記ゲート配線に直交する方向の幅は同じであり、前記フィン状半導体層の上部と前記第1の柱状半導体層の下部に形成された前記第3の拡散層と、前記第1の柱状半導体層の上部側壁の周囲に形成された前記第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜の周囲に形成された第2の金属からなる第1のコンタクトと、前記第1のコンタクトの上部と前記第1の柱状半導体層上部とを接続する第3の金属からなる第2のコンタクトと、前記ゲート配線上に形成された前記第2の金属と前記第3の金属からなる第3のコンタクトをさらに有することを特徴とする。   A fin-shaped semiconductor layer formed on the semiconductor substrate; a first insulating film formed around the fin-shaped semiconductor layer; and a first columnar semiconductor layer formed on the fin-shaped semiconductor layer; The first gate insulating film formed around the first columnar semiconductor layer, the gate electrode made of metal formed around the first gate insulating film, and connected to the gate electrode A gate wiring made of metal extending in a direction orthogonal to the fin-like semiconductor layer, the gate electrode, the first gate insulating film formed on the periphery and bottom of the gate wiring, and the gate of the gate electrode The width in the direction perpendicular to the wiring is the same as the width of the gate wiring in the direction perpendicular to the gate wiring, and the third width formed in the upper part of the fin-like semiconductor layer and the lower part of the first columnar semiconductor layer. With a diffusion layer The second gate insulating film formed around the upper sidewall of the first columnar semiconductor layer, and the first contact made of a second metal formed around the second gate insulating film; A second contact made of a third metal connecting the upper portion of the first contact and the upper portion of the first columnar semiconductor layer; the second metal formed on the gate wiring; and the third contact It further has a third contact made of metal.

また、前記第1のコンタクトの第2の金属の仕事関数は、4.0eVから4.2eVの間であることを特徴とする。   The work function of the second metal of the first contact is between 4.0 eV and 4.2 eV.

また、前記第1のコンタクトの第2の金属の仕事関数は、5.0eVから5.2eVの間であることを特徴とする。   The work function of the second metal of the first contact is between 5.0 eV and 5.2 eV.

本発明によれば、第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、同時に第2の柱状半導体層の周囲にフィン状半導体層上部と接続するコンタクト電極及びコンタクト配線を形成するゲートラストプロセスであって、さらに自己整合で柱状半導体層上部を金属と半導体との仕事関数差によってn型半導体層もしくはp型半導体層として機能させる構造を持つSGTの製造方法と、その結果得られるコンタクト構造とSGTの構造を提供することができる。   According to the present invention, the gate electrode and the gate wiring are formed around the first columnar semiconductor layer, and at the same time, the contact electrode and the contact wiring connected to the upper portion of the fin-shaped semiconductor layer are formed around the second columnar semiconductor layer. A method of manufacturing an SGT having a structure that is a gate-last process and further functions as an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer in a self-aligned manner so that the upper part of the columnar semiconductor layer functions as a work function difference between a metal and a semiconductor. Contact structures and SGT structures can be provided.

ゲート絶縁膜を前記第1の柱状半導体層の周囲と前記第2の柱状半導体層の周囲と前記第5の絶縁膜の内側に形成した後、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去するための第4のレジストを形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去することにより、第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、同時に第2の柱状半導体層の周囲にフィン状半導体層上部と接続するコンタクト電極及びコンタクト配線を形成することができる。従って、第1のゲート絶縁膜の膜厚分エッチングすればよく、深いコンタクト孔を形成する工程が不要となる。   After a gate insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, around the second columnar semiconductor layer, and inside the fifth insulating film, a first around the bottom of the second columnar semiconductor layer is formed. Forming a fourth resist for removing the gate insulating film, and removing the first gate insulating film around the bottom of the second columnar semiconductor layer, thereby forming a gate around the first columnar semiconductor layer. An electrode and a gate wiring can be formed, and at the same time, a contact electrode and a contact wiring connected to the upper portion of the fin-shaped semiconductor layer can be formed around the second columnar semiconductor layer. Therefore, it is sufficient to perform etching for the thickness of the first gate insulating film, and a step of forming a deep contact hole is not necessary.

第5の工程の後、ゲート電極とゲート配線の上方には、ゲート電極とゲート配線と同じ形状の孔が残っている。また、コンタクト電極とコンタクト配線の上方には、コンタクト電極とコンタクト配線と同じ形状の孔が残っている。従って、露出した前記第1のゲート絶縁膜を除去し、前記第1の柱状半導体層周囲と前記ゲート電極と前記ゲート配線上と前記第2の柱状半導体層周囲と前記コンタクト電極と前記コンタクト配線上に第2のゲート絶縁膜を堆積し、前記ゲート配線上の一部と前記コンタクト電極及び前記コンタクト配線上の少なくとも一部の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第2の金属を堆積し、エッチバックを行うと、ゲート電極とゲート配線と同じ形状の孔とコンタクト電極とコンタクト配線と同じ形状の孔とに金属が埋め込まれ、自己整合で、第2の金属が前記柱状半導体層上部側壁を取り囲む第1のコンタクトと第2の金属が前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と接続する第4のコンタクト、を形成することができる。   After the fifth step, a hole having the same shape as the gate electrode and the gate wiring remains above the gate electrode and the gate wiring. In addition, a hole having the same shape as the contact electrode and the contact wiring remains above the contact electrode and the contact wiring. Therefore, the exposed first gate insulating film is removed, and the periphery of the first columnar semiconductor layer, the gate electrode, the gate wiring, the periphery of the second columnar semiconductor layer, the contact electrode, and the contact wiring are removed. A second gate insulating film is deposited on the gate wiring, a part of the gate wiring and at least a part of the second gate insulating film on the contact electrode and the contact wiring are removed, and a second metal is deposited. When etch back is performed, a metal is embedded in a hole having the same shape as the gate electrode and the gate wiring, and a hole having the same shape as the contact electrode and the contact wiring, and the second metal is self-aligned and the second metal is the upper sidewall of the columnar semiconductor layer. And a fourth contact in which the second metal surrounds the upper sidewall of the second columnar semiconductor layer and is connected to the contact electrode.

また、前記ゲート配線上の一部の前記第2のゲート絶縁膜を除去しているため、同時にゲート配線のための第3のコンタクトを形成することができ、ゲート配線のためのコンタクトを容易に形成できる。   In addition, since a part of the second gate insulating film on the gate wiring is removed, a third contact for the gate wiring can be formed at the same time, and the contact for the gate wiring can be easily made. Can be formed.

従って、コンタクト形成のために、第1のゲート絶縁膜の膜厚分と第2のゲート絶縁膜の膜厚分エッチングすればよく、深いコンタクト孔を形成する工程が不要となる。   Therefore, in order to form a contact, it is only necessary to perform etching for the thickness of the first gate insulating film and the thickness of the second gate insulating film, and a step of forming a deep contact hole is unnecessary.

また、第2の柱状シリコン層110と第2の柱状シリコン層110周囲に形成されるコンタクト電極140cとコンタクト配線140dと、前記第2の柱状シリコン層110上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極140cと接続する第4のコンタクト146と、前記第4のコンタクト146の上部と前記第2の柱状シリコン層110上部とを接続する第5のコンタクト148とで形成される構造は、コンタクト電極が前記第3の拡散層と接続することと第4のコンタクト146が前記コンタクト電極と接続すること以外はトランジスタ構造と同じ構造であるため、工程数を削減することができる。   The second columnar silicon layer 110, the contact electrode 140c formed around the second columnar silicon layer 110, the contact wiring 140d, and the upper side wall of the second columnar silicon layer 110 are surrounded and connected to the contact electrode 140c. The structure formed by the fourth contact 146 and the fifth contact 148 connecting the upper part of the fourth contact 146 and the upper part of the second columnar silicon layer 110 is such that the contact electrode is the third diffusion. Since the structure is the same as the transistor structure except that it is connected to a layer and the fourth contact 146 is connected to the contact electrode, the number of steps can be reduced.

(a)は本発明に係る半導体装置の平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view of the semiconductor device based on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a).

以下に、本発明の実施形態に係るSGTの構造を形成するための製造工程を、図2〜図41を参照して説明する。   Below, the manufacturing process for forming the structure of SGT which concerns on embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS.

まず、半導体基板上にフィン状半導体層を形成し、前記フィン状半導体層の周囲に第1の絶縁膜を形成する第1工程を示す。本実施例では、シリコン基板としたが、半導体であればよい。   First, a first step of forming a fin-like semiconductor layer on a semiconductor substrate and forming a first insulating film around the fin-like semiconductor layer is shown. In this embodiment, a silicon substrate is used, but any semiconductor may be used.

図2に示すように、シリコン基板101上にフィン状シリコン層を形成するための第1のレジスト102を形成する。   As shown in FIG. 2, a first resist 102 for forming a fin-like silicon layer is formed on the silicon substrate 101.

図3に示すように、シリコン基板101をエッチングし、フィン状シリコン層103を形成する。今回はレジストをマスクとしてフィン状シリコン層を形成したが、酸化膜や窒化膜といったハードマスクを用いてもよい。   As shown in FIG. 3, the silicon substrate 101 is etched to form a fin-like silicon layer 103. Although the fin-like silicon layer is formed using a resist as a mask this time, a hard mask such as an oxide film or a nitride film may be used.

図4に示すように、第1のレジスト102を除去する。   As shown in FIG. 4, the first resist 102 is removed.

図5に示すように、フィン状シリコン層103の周囲に第1の絶縁膜104を堆積する。第1の絶縁膜として高密度プラズマによる酸化膜や低圧CVD(Chemical Vapor Deposition)による酸化膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 5, a first insulating film 104 is deposited around the fin-like silicon layer 103. An oxide film formed by high-density plasma or an oxide film formed by low-pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) may be used as the first insulating film.

図6に示すように、第1の絶縁膜104をエッチバックし、フィン状シリコン層103の上部を露出する。ここまでは、非特許文献2のフィン状シリコン層の製法と同じである。   As shown in FIG. 6, the 1st insulating film 104 is etched back and the upper part of the fin-like silicon layer 103 is exposed. The process up to here is the same as the manufacturing method of the fin-like silicon layer of Non-Patent Document 2.

以上により半導体基板上にフィン状半導体層を形成し、前記フィン状半導体層の周囲に第1の絶縁膜を形成する第1工程が示された。   Thus, the first step of forming the fin-like semiconductor layer on the semiconductor substrate and forming the first insulating film around the fin-like semiconductor layer is shown.

次に、前記フィン状半導体層の周囲に第2の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜の上に第1のポリシリコンを堆積し平坦化し、第1のゲート配線と第1の柱状半導体層を形成するための第2のレジストと、第1のコンタクト配線と第2の柱状半導体層を形成するための第3のレジストを、前記フィン状半導体層の方向に対して垂直の方向に形成し、前記第1のポリシリコンと前記第2の絶縁膜と前記フィン状半導体層をエッチングすることにより、第1の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第1のダミーゲートと第2の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第2のダミーゲートを形成する第2工程を示す。     Next, a second insulating film is formed around the fin-like semiconductor layer, and a first polysilicon is deposited and planarized on the second insulating film to form a first gate wiring and a first columnar shape. A second resist for forming the semiconductor layer and a third resist for forming the first contact wiring and the second columnar semiconductor layer are arranged in a direction perpendicular to the direction of the fin-shaped semiconductor layer. Forming and etching the first polysilicon, the second insulating film, and the fin-like semiconductor layer to form a first columnar semiconductor layer, a first dummy gate made of the first polysilicon, and a second A second step of forming a columnar semiconductor layer and a second dummy gate made of the first polysilicon is shown.

図7に示すように、前記フィン状シリコン層103の周囲に第2の絶縁膜105を形成する。第2の絶縁膜105は、酸化膜が好ましい。   As shown in FIG. 7, a second insulating film 105 is formed around the fin-like silicon layer 103. The second insulating film 105 is preferably an oxide film.

図8に示すように、前記第2の絶縁膜105の上に第1のポリシリコン106を堆積し平坦化する。   As shown in FIG. 8, a first polysilicon 106 is deposited on the second insulating film 105 and planarized.

図9に示すように、前記第1のポリシリコン106上に第3の絶縁膜107を形成する。第3の絶縁膜107は、窒化膜が好ましい。   As shown in FIG. 9, a third insulating film 107 is formed on the first polysilicon 106. The third insulating film 107 is preferably a nitride film.

図10に示すように、ゲート配線と第1の柱状シリコン層を形成するための第2のレジスト108と、第1のコンタクト配線と第2の柱状シリコン層を形成するための第3のレジスト109を、前記フィン状シリコン層103の方向に対して垂直の方向に形成する。   As shown in FIG. 10, the second resist 108 for forming the gate wiring and the first columnar silicon layer, and the third resist 109 for forming the first contact wiring and the second columnar silicon layer. Are formed in a direction perpendicular to the direction of the fin-like silicon layer 103.

図11に示すように、前記第3の絶縁膜107と前記第1のポリシリコン106と前記第2の絶縁膜105と前記フィン状シリコン層103をエッチングすることにより、第1の柱状シリコン層111と前記第1のポリシリコンによる第1のダミーゲート115と第2の柱状シリコン層110と前記第1のポリシリコンによる第2のダミーゲート114を形成する。このとき、第3の絶縁膜は、分離され、第3の絶縁膜113、112となる。また、第2の絶縁膜は分離され、第2の絶縁膜117、116となる。このとき、第2のレジスト108と第3のレジスト109がエッチング中に除去された場合、第3の絶縁膜113、112がハードマスクとして機能する。第2のレジストがエッチング中に除去されないとき、第3の絶縁膜を使用しなくてもよい。   As shown in FIG. 11, the first columnar silicon layer 111 is etched by etching the third insulating film 107, the first polysilicon 106, the second insulating film 105, and the fin-like silicon layer 103. A first dummy gate 115 made of the first polysilicon, a second columnar silicon layer 110, and a second dummy gate 114 made of the first polysilicon are formed. At this time, the third insulating film is separated and becomes third insulating films 113 and 112. Further, the second insulating film is separated to become second insulating films 117 and 116. At this time, when the second resist 108 and the third resist 109 are removed during etching, the third insulating films 113 and 112 function as a hard mask. When the second resist is not removed during etching, the third insulating film may not be used.

図12に示すように、第2のレジスト108、第3のレジスト109を除去する。   As shown in FIG. 12, the second resist 108 and the third resist 109 are removed.

以上により、前記フィン状半導体層の周囲に第2の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜の上に第1のポリシリコンを堆積し平坦化し、第1のゲート配線と第1の柱状半導体層を形成するための第2のレジストと、第1のコンタクト配線と第2の柱状半導体層を形成するための第3のレジストを、前記フィン状半導体層の方向に対して垂直の方向に形成し、前記第1のポリシリコンと前記第2の絶縁膜と前記フィン状半導体層をエッチングすることにより、第1の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第1のダミーゲートと第2の柱状半導体層と前記第1のポリシリコンによる第2のダミーゲートを形成する第2工程が示された。   As described above, the second insulating film is formed around the fin-like semiconductor layer, the first polysilicon is deposited and planarized on the second insulating film, and the first gate wiring and the first columnar shape are formed. A second resist for forming the semiconductor layer and a third resist for forming the first contact wiring and the second columnar semiconductor layer are arranged in a direction perpendicular to the direction of the fin-shaped semiconductor layer. Forming and etching the first polysilicon, the second insulating film, and the fin-like semiconductor layer to form a first columnar semiconductor layer, a first dummy gate made of the first polysilicon, and a second The second step of forming the columnar semiconductor layer and the second dummy gate made of the first polysilicon is shown.

次に、前記第2工程の後、前記第1の柱状半導体層と前記第2の柱状半導体層と前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートの周囲に第4の絶縁膜を形成し、前記第4の絶縁膜の周囲に第2のポリシリコンを堆積し、エッチングをすることにより、前記第1のダミーゲートと前記第1の柱状半導体層と前記第2のダミーゲートと前記第2の柱状半導体層の側壁に残存させ、第3のダミーゲートと第4のダミーゲートを形成する第3工程を示す。   Next, after the second step, a fourth insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, the second columnar semiconductor layer, the first dummy gate, and the second dummy gate. Then, a second polysilicon is deposited around the fourth insulating film and etched, whereby the first dummy gate, the first columnar semiconductor layer, the second dummy gate, and the second dummy gate are etched. A third step of forming the third dummy gate and the fourth dummy gate by remaining on the side wall of the columnar semiconductor layer is shown.

図13に示すように、前記第1の柱状シリコン層111と前記第2の柱状シリコン層110と前記第1のダミーゲート115と前記第2のダミーゲート114の周囲に第4の絶縁膜118を形成する。第4の絶縁膜118は、酸化膜が好ましい。   As shown in FIG. 13, a fourth insulating film 118 is formed around the first columnar silicon layer 111, the second columnar silicon layer 110, the first dummy gate 115, and the second dummy gate 114. Form. The fourth insulating film 118 is preferably an oxide film.

図14に示すように、前記第4の絶縁膜118の周囲に第2のポリシリコン122を堆積する。   As shown in FIG. 14, a second polysilicon 122 is deposited around the fourth insulating film 118.

図15に示すように、第2のポリシリコン122をエッチングをすることにより、前記第1のダミーゲート115と前記第1の柱状シリコン層111と前記第2のダミーゲート114と前記第2の柱状シリコン層110の側壁に残存させ、第3のダミーゲート124と第4のダミーゲート123を形成する。このとき、第4の絶縁膜は分離され、第4の絶縁膜126、125となってもよい。   As shown in FIG. 15, by etching the second polysilicon 122, the first dummy gate 115, the first columnar silicon layer 111, the second dummy gate 114, and the second columnar shape A third dummy gate 124 and a fourth dummy gate 123 are formed by remaining on the sidewall of the silicon layer 110. At this time, the fourth insulating film may be separated and become fourth insulating films 126 and 125.

以上により、前記第2工程の後、前記第1の柱状半導体層と前記第2の柱状半導体層と前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートの周囲に第4の絶縁膜を形成し、前記第4の絶縁膜の周囲に第2のポリシリコンを堆積し、エッチングをすることにより、前記第1のダミーゲートと前記第1の柱状半導体層と前記第2のダミーゲートと前記第2の柱状半導体層の側壁に残存させ、第3のダミーゲートと第4のダミーゲートを形成する第3工程が示された。   As described above, after the second step, a fourth insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, the second columnar semiconductor layer, the first dummy gate, and the second dummy gate. Then, a second polysilicon is deposited around the fourth insulating film and etched, whereby the first dummy gate, the first columnar semiconductor layer, the second dummy gate, and the second dummy gate are etched. The third step of forming the third dummy gate and the fourth dummy gate by remaining on the side wall of the columnar semiconductor layer is shown.

次に、前記フィン状半導体層上部と前記第1の柱状半導体層下部と前記第2の柱状半導体層下部に第3の拡散層を形成し、前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとの周囲に、第5の絶縁膜を形成し、エッチングをし、サイドウォール状に残存させ、前記第5の絶縁膜からなるサイドウォールを形成し、前記第3の拡散層上に金属と半導体の化合物を形成する第4工程を示す。   Next, a third diffusion layer is formed in the upper part of the fin-like semiconductor layer, the lower part of the first columnar semiconductor layer, and the lower part of the second columnar semiconductor layer, and the third dummy gate and the fourth dummy gate are formed. A fifth insulating film is formed around the substrate, etched, and left in a sidewall shape to form a sidewall made of the fifth insulating film, and a metal and a semiconductor are formed on the third diffusion layer. The 4th process of forming the compound of is shown.

図16に示すように、不純物を導入し、前記第1の柱状シリコン層111下部と前記第2の柱状シリコン層110下部に第3の拡散層127を形成する。n型拡散層のときは、砒素やリンを導入することが好ましい。p型拡散層のときは、ボロンを導入することが好ましい。拡散層形成は、後述の第5の絶縁膜からなるサイドウォール形成後に行ってもよい。   As shown in FIG. 16, an impurity is introduced to form a third diffusion layer 127 below the first columnar silicon layer 111 and below the second columnar silicon layer 110. In the case of an n-type diffusion layer, it is preferable to introduce arsenic or phosphorus. In the case of a p-type diffusion layer, it is preferable to introduce boron. The diffusion layer may be formed after forming a sidewall made of a fifth insulating film described later.

図17に示すように、前記第3のダミーゲート124と前記第4のダミーゲート123との周囲に、第5の絶縁膜128を形成する。第5の絶縁膜128は、窒化膜が好ましい。   As shown in FIG. 17, a fifth insulating film 128 is formed around the third dummy gate 124 and the fourth dummy gate 123. The fifth insulating film 128 is preferably a nitride film.

図18に示すように、第5の絶縁膜128をエッチングし、サイドウォール状に残存させ、前記第5の絶縁膜からなるサイドウォール130、129を形成する。   As shown in FIG. 18, the fifth insulating film 128 is etched and left in the shape of a side wall to form side walls 130 and 129 made of the fifth insulating film.

図19に示すように、前記第3の拡散層127上に金属と半導体の化合物131を形成する。このとき、第3のダミーゲート124上部、第4のダミーゲート125上部にも金属と半導体の化合物133、132が形成される。   As shown in FIG. 19, a metal-semiconductor compound 131 is formed on the third diffusion layer 127. At this time, metal and semiconductor compounds 133 and 132 are also formed on the third dummy gate 124 and the fourth dummy gate 125.

以上により、前記フィン状半導体層上部と前記第1の柱状半導体層下部と前記第2の柱状半導体層下部に第3の拡散層を形成し、前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとの周囲に、第5の絶縁膜を形成し、エッチングをし、サイドウォール状に残存させ、前記第5の絶縁膜からなるサイドウォールを形成し、前記第3の拡散層上に金属と半導体の化合物を形成する第4工程が示された。   As described above, a third diffusion layer is formed in the upper portion of the fin-like semiconductor layer, the lower portion of the first columnar semiconductor layer, and the lower portion of the second columnar semiconductor layer, and the third dummy gate and the fourth dummy gate are formed. A fifth insulating film is formed around the substrate, etched, and left in a sidewall shape to form a sidewall made of the fifth insulating film, and a metal and a semiconductor are formed on the third diffusion layer. A fourth step of forming the compound was shown.

次に、前記第4の工程の後、層間絶縁膜を堆積し、化学機械研磨し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートの上部を露出し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとを除去し、前記第2の絶縁膜と前記第4の絶縁膜を除去し、第1のゲート絶縁膜を前記第1の柱状半導体層の周囲と前記第2の柱状半導体層の周囲と前記第5の絶縁膜の内側に形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺のゲート絶縁膜を除去するための第4のレジストを形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去し、第1の金属を堆積し、前記第1の柱状半導体層上部と前記第2の柱状半導体層上部を露出し、エッチバックを行い、前記第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、前記第2の柱状半導体層の周囲にコンタクト電極及びコンタクト配線を形成する第5工程を示す。   Next, after the fourth step, an interlayer insulating film is deposited, chemically mechanically polished, the first dummy gate, the second dummy gate, the third dummy gate, and the fourth dummy gate. The first dummy gate, the second dummy gate, the third dummy gate, and the fourth dummy gate are removed, and the second insulating film and the fourth insulation are exposed. The film is removed, and a first gate insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, around the second columnar semiconductor layer, and inside the fifth insulating film, and the second columnar semiconductor is formed. Forming a fourth resist for removing the gate insulating film around the bottom of the layer; removing the first gate insulating film around the bottom of the second columnar semiconductor layer; depositing a first metal; Exposing the top of the first columnar semiconductor layer and the top of the second columnar semiconductor layer; Performed Tchibakku, the forming a gate electrode and a gate wire around the first columnar semiconductor layer, a fifth step of forming the contact electrode and the contact wires around the second columnar semiconductor layer.

図20に示すように、層間絶縁膜134を堆積する。コンタクトストッパ膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 20, an interlayer insulating film 134 is deposited. A contact stopper film may be used.

図21に示すように、化学機械研磨し、前記第1のダミーゲート115と前記第2のダミーゲート114と前記第3のダミーゲート124と前記第4のダミーゲート123の上部を露出する。このとき、第3のダミーゲート124上部、第4のダミーゲート125上部における金属と半導体の化合物133、132を除去する。   As shown in FIG. 21, chemical mechanical polishing is performed to expose the upper portions of the first dummy gate 115, the second dummy gate 114, the third dummy gate 124, and the fourth dummy gate 123. At this time, the metal and semiconductor compounds 133 and 132 on the third dummy gate 124 and the fourth dummy gate 125 are removed.

図22に示すように、前記第1のダミーゲート115と前記第2のダミーゲート114と前記第3のダミーゲート124と前記第4のダミーゲート123とを除去する。   As shown in FIG. 22, the first dummy gate 115, the second dummy gate 114, the third dummy gate 124, and the fourth dummy gate 123 are removed.

図23に示すように、前記第2の絶縁膜117、116と前記第4の絶縁膜126、125を除去する。   As shown in FIG. 23, the second insulating films 117 and 116 and the fourth insulating films 126 and 125 are removed.

図24に示すように、第1のゲート絶縁膜135を前記第1の柱状シリコン層111の周囲と前記第2の柱状シリコン層110の周囲と前記第5の絶縁膜130、129の内側に形成する。   As shown in FIG. 24, the first gate insulating film 135 is formed around the first columnar silicon layer 111, around the second columnar silicon layer 110, and inside the fifth insulating films 130 and 129. To do.

図25に示すように、前記第2の柱状シリコン層110の底部周辺の第1のゲート絶縁膜135を除去するための第4のレジスト136を形成する。   As shown in FIG. 25, a fourth resist 136 for removing the first gate insulating film 135 around the bottom of the second columnar silicon layer 110 is formed.

図26に示すように、前記第2の柱状シリコン層110の底部周辺の第1のゲート絶縁膜135を除去する。第1のゲート絶縁膜は分離され、第1のゲート絶縁膜137、139、138となる。また、等方性エッチングにより、第1のゲート絶縁膜137、139を除去してもよい。   As shown in FIG. 26, the first gate insulating film 135 around the bottom of the second columnar silicon layer 110 is removed. The first gate insulating film is separated to form first gate insulating films 137, 139, and 138. Further, the first gate insulating films 137 and 139 may be removed by isotropic etching.

図27に示すように、第4のレジスト136を除去する。   As shown in FIG. 27, the 4th resist 136 is removed.

図28に示すように、第1の金属140を堆積する。   As shown in FIG. 28, a first metal 140 is deposited.

図29に示すように、第1の金属140のエッチバックを行い、前記第1の柱状シリコン層111の周囲にゲート電極140a及びゲート配線140bを形成し、前記第2の柱状シリコン層110の周囲にコンタクト電極140c及びコンタクト配線140dを形成する。コンタクト配線長は短くてもよい。   As shown in FIG. 29, the first metal 140 is etched back to form a gate electrode 140 a and a gate wiring 140 b around the first columnar silicon layer 111, and around the second columnar silicon layer 110. Then, a contact electrode 140c and a contact wiring 140d are formed. The contact wiring length may be short.

ゲート絶縁膜を前記第1の柱状半導体層の周囲と前記第2の柱状半導体層の周囲と前記第5の絶縁膜の内側に形成した後、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去するための第4のレジストを形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去することにより、第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、同時に第2の柱状半導体層の周囲にフィン状半導体層上部と接続するコンタクト電極及びコンタクト配線を形成することができる。従って、第1のゲート絶縁膜の膜厚分エッチングすればよく、深いコンタクト孔を形成する工程が不要となる。   After a gate insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, around the second columnar semiconductor layer, and inside the fifth insulating film, a first around the bottom of the second columnar semiconductor layer is formed. Forming a fourth resist for removing the gate insulating film, and removing the first gate insulating film around the bottom of the second columnar semiconductor layer, thereby forming a gate around the first columnar semiconductor layer. An electrode and a gate wiring can be formed, and at the same time, a contact electrode and a contact wiring connected to the upper portion of the fin-shaped semiconductor layer can be formed around the second columnar semiconductor layer. Therefore, it is sufficient to perform etching for the thickness of the first gate insulating film, and a step of forming a deep contact hole is not necessary.

また、第2の柱状半導体層と第2の柱状半導体層周囲に形成されるコンタクト電極とコンタクト配線とで形成される構造は、コンタクト電極が前記第3の拡散層と接続すること以外はトランジスタ構造と同じ構造であるため、工程数を削減することができる。   The structure formed by the second columnar semiconductor layer, the contact electrode formed around the second columnar semiconductor layer, and the contact wiring is a transistor structure except that the contact electrode is connected to the third diffusion layer. Therefore, the number of steps can be reduced.

以上により、前記第4の工程の後、層間絶縁膜を堆積し、化学機械研磨し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートの上部を露出し、前記第1のダミーゲートと前記第2のダミーゲートと前記第3のダミーゲートと前記第4のダミーゲートとを除去し、前記第2の絶縁膜と前記第4の絶縁膜を除去し、第1のゲート絶縁膜を前記第1の柱状半導体層の周囲と前記第2の柱状半導体層の周囲と前記第5の絶縁膜の内側に形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺のゲート絶縁膜を除去するための第4のレジストを形成し、前記第2の柱状半導体層の底部周辺の第1のゲート絶縁膜を除去し、第1の金属を堆積し、前記第1の柱状半導体層上部と前記第2の柱状半導体層上部を露出し、エッチバックを行い、前記第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、前記第2の柱状半導体層の周囲にコンタクト電極及びコンタクト配線を形成する第5工程が示された。   As described above, after the fourth step, an interlayer insulating film is deposited, chemically mechanically polished, the first dummy gate, the second dummy gate, the third dummy gate, and the fourth dummy gate. The first dummy gate, the second dummy gate, the third dummy gate, and the fourth dummy gate are removed, and the second insulating film and the fourth insulation are exposed. The film is removed, and a first gate insulating film is formed around the first columnar semiconductor layer, around the second columnar semiconductor layer, and inside the fifth insulating film, and the second columnar semiconductor is formed. Forming a fourth resist for removing the gate insulating film around the bottom of the layer; removing the first gate insulating film around the bottom of the second columnar semiconductor layer; depositing a first metal; The upper part of the first columnar semiconductor layer and the upper part of the second columnar semiconductor layer are exposed. Then, etch back is performed, a gate electrode and a gate wiring are formed around the first columnar semiconductor layer, and a contact electrode and a contact wiring are formed around the second columnar semiconductor layer. It was.

次に、前記第5の工程の後、前記第1の柱状半導体層周囲と前記ゲート電極と前記ゲート配線上と、前記第2の柱状半導体層周囲と前記コンタクト電極と前記コンタクト配線上に第2のゲート絶縁膜を堆積し、前記ゲート配線上の一部と前記コンタクト電極及び前記コンタクト配線上の少なくとも一部の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第2の金属を堆積し、前記第1の柱状半導体層の上部と前記第2の柱状半導体層上部を露出し、前記第1の柱状半導体層上の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第3の金属を堆積し、前記第3の金属と前記第2の金属の一部をエッチングすることで、第2の金属が前記第1の柱状半導体層上部側壁を取り囲む第1のコンタクトと、前記第1のコンタクトの上部と前記第1の柱状半導体層上部とを接続する第2のコンタクトと、前記ゲート配線上に形成された前記第2の金属と前記第3の金属からなる第3のコンタクトと、第2の金属が前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と接続する第4のコンタクトと、前記第4のコンタクトの上部と前記第2の柱状半導体層上部とを接続する第5のコンタクトと、を形成する第6の工程を示す。   Next, after the fifth step, second around the first columnar semiconductor layer, the gate electrode, and the gate wiring, and around the second columnar semiconductor layer, the contact electrode, and the contact wiring. Depositing a second metal, removing a part of the gate insulating film, a part of the gate wiring, and a part of the contact electrode and the second gate insulating film of the contact wiring. An upper portion of the first columnar semiconductor layer and an upper portion of the second columnar semiconductor layer are exposed; the second gate insulating film on the first columnar semiconductor layer is removed; a third metal is deposited; 3 and part of the second metal are etched, so that the second metal surrounds the first sidewall of the first columnar semiconductor layer, the upper portion of the first contact, and the first metal Connect the top of the columnar semiconductor layer 2 contacts, a third contact made of the second metal and the third metal formed on the gate wiring, and the second metal surrounds the upper sidewall of the second columnar semiconductor layer and the contact A sixth step of forming a fourth contact connected to the electrode, and a fifth contact connecting the upper portion of the fourth contact and the upper portion of the second columnar semiconductor layer is shown.

第5の工程の後、ゲート電極とゲート配線の上方には、ゲート電極とゲート配線と同じ形状の孔が残っている。また、コンタクト電極とコンタクト配線の上方には、コンタクト電極とコンタクト配線と同じ形状の孔が残っている。従って、露出した前記第1のゲート絶縁膜を除去し、前記第1の柱状半導体層周囲と前記ゲート電極と前記ゲート配線上と前記第2の柱状半導体層周囲と前記コンタクト電極と前記コンタクト配線上に第2のゲート絶縁膜を堆積し、前記ゲート配線上の一部と前期コンタクト電極及び前記コンタクト配線上の少なくとも一部の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第2の金属を堆積し、エッチバックを行うと、ゲート電極とゲート配線と同じ形状の孔とコンタクト電極とコンタクト配線と同じ形状の孔とに金属が埋め込まれ、自己整合で、第2の金属が前記柱状半導体層上部側壁を取り囲む第1のコンタクトと第2の金属が前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と接続する第4のコンタクト、を形成することができる。   After the fifth step, a hole having the same shape as the gate electrode and the gate wiring remains above the gate electrode and the gate wiring. In addition, a hole having the same shape as the contact electrode and the contact wiring remains above the contact electrode and the contact wiring. Therefore, the exposed first gate insulating film is removed, and the periphery of the first columnar semiconductor layer, the gate electrode, the gate wiring, the periphery of the second columnar semiconductor layer, the contact electrode, and the contact wiring are removed. A second gate insulating film is deposited on the gate wiring, and a part of the gate wiring, the previous contact electrode and at least a part of the second gate insulating film on the contact wiring are removed, and a second metal is deposited. When etch back is performed, a metal is embedded in a hole having the same shape as the gate electrode and the gate wiring, and a hole having the same shape as the contact electrode and the contact wiring. And a fourth contact in which the second metal surrounds the upper sidewall of the second columnar semiconductor layer and is connected to the contact electrode.

図30に示すように、露出した第1のゲート絶縁膜139、137、138を除去する。   As shown in FIG. 30, the exposed first gate insulating films 139, 137, and 138 are removed.

図31に示すように、第1の柱状シリコン層111周囲とゲート電極140aとゲート配線140b上と、第2の柱状シリコン層110周囲とコンタクト電極140cとコンタクト配線140d上に第2のゲート絶縁膜141を堆積する。   As shown in FIG. 31, the second gate insulating film is formed around the first columnar silicon layer 111, on the gate electrode 140a and the gate wiring 140b, and around the second columnar silicon layer 110, on the contact electrode 140c and the contact wiring 140d. 141 is deposited.

図32に示すように、ゲート配線140b上の一部とコンタクト電極140c及び前記コンタクト配線140d上の少なくとも一部の第2のゲート絶縁膜141を除去するための第5のレジスト142を形成する。   As shown in FIG. 32, a fifth resist 142 for removing a part of the gate wiring 140b, the contact electrode 140c, and at least a part of the second gate insulating film 141 on the contact wiring 140d is formed.

図33に示すように、ゲート配線140b上の一部とコンタクト電極140c及び前記コンタクト配線140d上の少なくとも一部の第2のゲート絶縁膜141を除去する。第2のゲート絶縁膜141は分離され、第2のゲート絶縁膜143、144、145となる。また、等方性エッチングにより、第2のゲート絶縁膜143、144を除去してもよい。   As shown in FIG. 33, a part on the gate wiring 140b, the contact electrode 140c, and at least a part of the second gate insulating film 141 on the contact wiring 140d are removed. The second gate insulating film 141 is separated to form second gate insulating films 143, 144, and 145. Further, the second gate insulating films 143 and 144 may be removed by isotropic etching.

前記ゲート配線上の一部の前記第2のゲート絶縁膜を除去しているため、同時にゲート配線のための第3のコンタクトを形成することができ、ゲート配線のためのコンタクトを容易に形成できる。   Since part of the second gate insulating film on the gate wiring is removed, a third contact for the gate wiring can be formed at the same time, and a contact for the gate wiring can be easily formed. .

従って、コンタクト形成のために、第1のゲート絶縁膜の膜厚分と第2のゲート絶縁膜の膜厚分エッチングすればよく、深いコンタクト孔を形成する工程が不要となる。   Therefore, in order to form a contact, it is only necessary to perform etching for the thickness of the first gate insulating film and the thickness of the second gate insulating film, and a step of forming a deep contact hole is unnecessary.

図34に示すように、第5のレジスト142を除去する。   As shown in FIG. 34, the 5th resist 142 is removed.

図35に示すように、第2の金属146、147を堆積し、エッチバックを行い、第1の柱状シリコン層111の上部と第2の柱状シリコン層110上部を露出する。第2の金属146、147の金属の仕事関数は、トランジスタがn型のときは、4.0eVから4.2eVの間であることが好ましい。また、第2の金属146、147の仕事関数は、トランジスタがp型のときは、5.0eVから5.2eVの間であることを特徴とすることが好ましい。   As shown in FIG. 35, the second metals 146 and 147 are deposited and etched back to expose the upper portion of the first columnar silicon layer 111 and the upper portion of the second columnar silicon layer 110. The work function of the metal of the second metal 146, 147 is preferably between 4.0 eV and 4.2 eV when the transistor is n-type. The work functions of the second metals 146 and 147 are preferably between 5.0 eV and 5.2 eV when the transistor is p-type.

図36に示すように、露出した第1の柱状シリコン層111上の第2のゲート絶縁膜145を除去する。   As shown in FIG. 36, the second gate insulating film 145 on the exposed first columnar silicon layer 111 is removed.

図37に示すように、第3の金属148、149を堆積する。第3の金属は第2の金属と同じ金属でもよい。   As shown in FIG. 37, third metals 148 and 149 are deposited. The third metal may be the same metal as the second metal.

図38に示すように、金属配線のための第4の金属150を堆積する。   As shown in FIG. 38, the 4th metal 150 for metal wiring is deposited.

図39に示すように、金属配線を形成し、第3の金属148、149と第2の金属146、147の一部をエッチングするための第6のレジスト151、152、153を形成する。   As shown in FIG. 39, metal wiring is formed, and sixth resists 151, 152, and 153 for etching portions of the third metals 148 and 149 and the second metals 146 and 147 are formed.

図40に示すように、第4の金属150をエッチングし、金属配線154、155、156を形成する。また、第3の金属148、149と第2の金属146、147の一部をエッチングすることで、第2の金属147が前記第1の柱状シリコン層111上部側壁を取り囲む第1のコンタクト147aと、前記第1のコンタクト147aの上部と前記第1の柱状シリコン層111上部とを接続する第2のコンタクト149aと、前記ゲート配線140b上に形成された前記第2の金属147bと前記第3の金属149bからなる第3のコンタクト157と、第2の金属が前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と接続する第4のコンタクト146と、前記第4のコンタクト146の上部と前記第2の柱状シリコン層110上部とを接続する第5のコンタクト148を形成する。 金属配線形成前に、第3の金属148、149と第2の金属146、147の一部をエッチングしてもよい。   As shown in FIG. 40, the 4th metal 150 is etched and the metal wiring 154, 155, 156 is formed. Further, by etching a part of the third metals 148 and 149 and the second metals 146 and 147, the second metal 147 surrounds the upper sidewall of the first columnar silicon layer 111, and the first contact 147a The second contact 149a connecting the upper part of the first contact 147a and the upper part of the first columnar silicon layer 111, the second metal 147b formed on the gate wiring 140b, and the third A third contact 157 made of a metal 149b; a fourth contact 146 in which the second metal surrounds the second sidewall of the second columnar semiconductor layer and is connected to the contact electrode; an upper portion of the fourth contact 146; A fifth contact 148 connecting the upper part of the second columnar silicon layer 110 is formed. Before the metal wiring is formed, part of the third metals 148 and 149 and the second metals 146 and 147 may be etched.

図41に示すように、第6のレジスト151、152、153を除去する。   As shown in FIG. 41, the sixth resists 151, 152, and 153 are removed.

以上により、前記第5の工程の後、前記第1の柱状半導体層周囲と前記ゲート電極と前記ゲート配線上と、前記第2の柱状半導体層周囲と前記コンタクト電極と前記コンタクト配線上に第2のゲート絶縁膜を堆積し、前記ゲート配線上の一部と前記コンタクト電極及び前記コンタクト配線上の少なくとも一部の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第2の金属を堆積し、前記第1の柱状半導体層の上部と前記第2の柱状半導体層上部を露出し、前記第1の柱状半導体層上の前記第2のゲート絶縁膜を除去し、第3の金属を堆積し、前記第3の金属と前記第2の金属の一部をエッチングすることで、第2の金属が前記第1の柱状半導体層上部側壁を取り囲む第1のコンタクトと、前記第1のコンタクトの上部と前記第1の柱状半導体層上部とを接続する第2のコンタクトと、前記ゲート配線上に形成された前記第2の金属と前記第3の金属からなる第3のコンタクトと、第2の金属が前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と接続する第4のコンタクトと、前記第4のコンタクトの上部と前記第2の柱状半導体層上部とを接続する第5のコンタクトと、を形成する第6の工程が示された。   As described above, after the fifth step, the second columnar semiconductor layer, the gate electrode, and the gate wiring, the second columnar semiconductor layer, the contact electrode, and the contact wiring are second. Depositing a second metal, removing a part of the gate insulating film, a part of the gate wiring, and a part of the contact electrode and the second gate insulating film of the contact wiring. An upper portion of the first columnar semiconductor layer and an upper portion of the second columnar semiconductor layer are exposed; the second gate insulating film on the first columnar semiconductor layer is removed; a third metal is deposited; 3 and part of the second metal are etched, so that the second metal surrounds the first sidewall of the first columnar semiconductor layer, the upper portion of the first contact, and the first metal 1 columnar semiconductor layer upper part A second contact formed on the gate wiring, a third contact made of the second metal and the third metal, and a second metal surrounding the upper sidewall of the second columnar semiconductor layer. A sixth step of forming a fourth contact connected to the contact electrode and a fifth contact connecting the upper portion of the fourth contact and the upper portion of the second columnar semiconductor layer is shown.

以上により、第1の柱状半導体層の周囲にゲート電極及びゲート配線を形成し、同時に第2の柱状半導体層の周囲にフィン状半導体層上部と接続するコンタクト電極及びコンタクト配線を形成するゲートラストプロセスであって、さらに自己整合で柱状半導体層上部を金属と半導体との仕事関数差によってn型半導体層もしくはp型半導体層として機能させる構造を持つSGTの製造方法が示された。   As described above, the gate last process for forming the gate electrode and the gate wiring around the first columnar semiconductor layer and simultaneously forming the contact electrode and the contact wiring connected to the upper part of the fin-shaped semiconductor layer around the second columnar semiconductor layer. In addition, a method for manufacturing an SGT having a structure in which the upper part of the columnar semiconductor layer functions as an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer by a work function difference between a metal and a semiconductor by self-alignment is shown.

上記製造方法によって得られる半導体装置の構造を図1に示す。
シリコン基板101上に形成されたフィン状シリコン層103と、前記フィン状シリコン層103の周囲に形成された第1の絶縁膜104と、前記フィン状シリコン層103上に形成された第2の柱状シリコン層110と、前記第2の柱状シリコン層110の周囲に形成された金属からなるコンタクト電極140cと、前記コンタクト電極140cに接続された前記フィン状シリコン層103に直交する方向に延在する金属からなるコンタクト配線140dと、前記フィン状シリコン層103の上部と前記第2の柱状シリコン層110の下部に形成された第3の拡散層127と、前記コンタクト電極140cは前記第3の拡散層127と接続するのであって、前記第2の柱状シリコン層110上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極140cと接続する第4のコンタクト146と、前記第4のコンタクト146の上部と前記第2の柱状シリコン層110上部とを接続する第5のコンタクト148と、を有する。
A structure of a semiconductor device obtained by the manufacturing method is shown in FIG.
A fin-like silicon layer 103 formed on the silicon substrate 101, a first insulating film 104 formed around the fin-like silicon layer 103, and a second columnar shape formed on the fin-like silicon layer 103 A silicon layer 110, a contact electrode 140c made of metal formed around the second columnar silicon layer 110, and a metal extending in a direction perpendicular to the fin-like silicon layer 103 connected to the contact electrode 140c 140 d of contact wiring, a third diffusion layer 127 formed above the fin-like silicon layer 103 and below the second columnar silicon layer 110, and the contact electrode 140 c is the third diffusion layer 127. The contact electrode 140c surrounding the upper side wall of the second pillar-shaped silicon layer 110 It has a fourth contact 146 to be connected, the fifth contact 148 for connecting the upper and the second pillar-shaped silicon layer 110 above the fourth contact 146, a.

また、前記第2の柱状シリコン層110と前記コンタクト電極140cとの間に形成された第1のゲート絶縁膜137を有することを特徴とする。   Further, the first gate insulating film 137 is formed between the second columnar silicon layer 110 and the contact electrode 140c.

また、 前記第2の柱状シリコン層110上部側壁と前記第4のコンタクト146との間に形成された第2のゲート絶縁膜143を有することを特徴とする。   In addition, the second gate insulating film 143 is formed between the upper sidewall of the second columnar silicon layer 110 and the fourth contact 146.

また、前記第2の柱状シリコン110層の前記フィン状シリコン層103に直交する方向の幅は前記フィン状シリコン層103の前記フィン状シリコン層103に直交する方向の幅と同じであることを特徴とする。   The width of the second columnar silicon layer 110 in the direction perpendicular to the fin-like silicon layer 103 is the same as the width of the fin-like silicon layer 103 in the direction perpendicular to the fin-like silicon layer 103. And

また、前記コンタクト電極140cと前記コンタクト配線140dの周囲に形成された前記第1のゲート絶縁膜139を有することを特徴とする。   Further, the first gate insulating film 139 is formed around the contact electrode 140c and the contact wiring 140d.

また、前記コンタクト電極140cのコンタクト配線140dに直交する方向の幅と前記コンタクト配線140dのコンタクト配線140dに直交する方向の幅は同じであることを特徴とする。   Further, the width of the contact electrode 140c in the direction perpendicular to the contact wiring 140d and the width of the contact wiring 140d in the direction perpendicular to the contact wiring 140d are the same.

また、前記第4のコンタクト146の前記コンタクト配線140dに直交する方向の幅は、前記コンタクト電極140cの前記コンタクト配線140dに直交する方向の幅と等しいことを特徴とする。   The width of the fourth contact 146 in the direction orthogonal to the contact wiring 140d is equal to the width of the contact electrode 140c in the direction orthogonal to the contact wiring 140d.

また、前記第5のコンタクト148の前記コンタクト配線140dに直交する方向の幅は、前記第4のコンタクト146の前記コンタクト配線140dに直交する方向の幅と等しいことを特徴とする。   Further, the width of the fifth contact 148 in the direction orthogonal to the contact wiring 140d is equal to the width of the fourth contact 146 in the direction orthogonal to the contact wiring 140d.

また、シリコン基板101上に形成されたフィン状シリコン層103と、前記フィン状シリコン層103の周囲に形成された第1の絶縁膜104と、前記フィン状シリコン層103上に形成された第1の柱状シリコン層111と、前記第1の柱状シリコン層111の周囲に形成された前記第1のゲート絶縁膜138と、前記第1のゲート絶縁膜138の周囲に形成された金属からなるゲート電極140aと、前記ゲート電極140aに接続された前記フィン状シリコン層103に直交する方向に延在する金属からなるゲート配線140bと、前記ゲート電極140aと前記ゲート配線140bの周囲と底部に形成された前記第1のゲート絶縁膜138と、前記ゲート電極140aの前記ゲート配線140bに直交する方向の幅と前記ゲート配線140bの前記ゲート配線140bに直交する方向の幅は同じであって、前記フィン状シリコン層103の上部と前記第1の柱状シリコン層111の下部に形成された前記第3の拡散層127と、前記第1の柱状シリコン層111の上部側壁の周囲に形成された前記第2のゲート絶縁膜145と、前記第2のゲート絶縁膜145の周囲に形成された第2の金属からなる第1のコンタクト147aと、前記第1のコンタクト147aの上部と前記第1の柱状シリコン層111上部とを接続する第3の金属からなる第2のコンタクト149aと、前記ゲート配線140b上に形成された前記第2の金属147bと前記第3の金属149bからなる第3のコンタクト157をさらに有することを特徴とする。   Further, the fin-like silicon layer 103 formed on the silicon substrate 101, the first insulating film 104 formed around the fin-like silicon layer 103, and the first formed on the fin-like silicon layer 103. The columnar silicon layer 111, the first gate insulating film 138 formed around the first columnar silicon layer 111, and a gate electrode made of metal formed around the first gate insulating film 138 140a, a gate wiring 140b made of metal extending in a direction orthogonal to the fin-like silicon layer 103 connected to the gate electrode 140a, and the periphery and bottom of the gate electrode 140a and the gate wiring 140b. The first gate insulating film 138, the width of the gate electrode 140a in the direction perpendicular to the gate wiring 140b, and the gate arrangement 140b having the same width in the direction perpendicular to the gate wiring 140b, the third diffusion layer 127 formed above the fin-like silicon layer 103 and below the first columnar silicon layer 111; The second gate insulating film 145 formed around the upper sidewall of the first columnar silicon layer 111 and the first metal made of the second metal formed around the second gate insulating film 145. The contact 147a, the second contact 149a made of a third metal that connects the upper portion of the first contact 147a and the upper portion of the first columnar silicon layer 111, and the first contact formed on the gate wiring 140b. And a third contact 157 made of the second metal 147b and the third metal 149b.

第1のコンタクト147aの第2の金属の仕事関数は、トランジスタがn型のときは、4.0eVから4.2eVの間であることが好ましい。また、第2の金属146、147の仕事関数は、トランジスタがp型のときは、5.0eVから5.2eVの間であることが好ましい。   The work function of the second metal of the first contact 147a is preferably between 4.0 eV and 4.2 eV when the transistor is n-type. The work functions of the second metals 146 and 147 are preferably between 5.0 eV and 5.2 eV when the transistor is p-type.

第2の柱状シリコン層110と第2の柱状シリコン層110周囲に形成されるコンタクト電極140cとコンタクト配線140dと、前記第2の柱状シリコン層110上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極140cと接続する第4のコンタクト146と、前記第4のコンタクト146の上部と前記第2の柱状シリコン層110上部とを接続する第5のコンタクト148とで形成される構造は、コンタクト電極が前記第3の拡散層と接続することと第4のコンタクト146が前記コンタクト電極と接続すること以外はトランジスタ構造と同じ構造であるため、工程数を削減することができる。   Second columnar silicon layer 110, contact electrode 140c and contact wiring 140d formed around second columnar silicon layer 110, and a fourth column surrounding the upper side wall of second columnar silicon layer 110 and connected to contact electrode 140c. The contact 146 and the fifth contact 148 connecting the upper part of the fourth contact 146 and the upper part of the second columnar silicon layer 110 have a structure in which a contact electrode is connected to the third diffusion layer. Since the structure is the same as the transistor structure except that the connection and the fourth contact 146 are connected to the contact electrode, the number of steps can be reduced.

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明の一実施例を説明するためのものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   It should be noted that the present invention can be variously modified and modified without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiment is for explaining an example of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施例において、p型(p+型を含む。)とn型(n+型を含む。)とをそれぞれ反対の導電型とした半導体装置の製造方法、及び、それにより得られる半導体装置も当然に本発明の技術的範囲に含まれる。 For example, in the above embodiment, a method of manufacturing a semiconductor device in which p-type (including p + -type) and n-type (including n + -type) are opposite in conductivity type, and a semiconductor obtained thereby An apparatus is naturally included in the technical scope of the present invention.

101.シリコン基板
102.第1のレジスト
103.フィン状シリコン層
104.第1の絶縁膜
105.第2の絶縁膜
106.第1のポリシリコン
107.第3の絶縁膜
108.第2のレジスト
109.第3のレジスト
110.第2の柱状シリコン層
111.第1の柱状シリコン層
112.第3の絶縁膜
113.第3の絶縁膜
114.第2のダミーゲート
115.第1のダミーゲート
116.第2の絶縁膜
117.第2の絶縁膜
118.第4の絶縁膜
122.第2のポリシリコン
123.第4のダミーゲート
124.第3のダミーゲート
125.第4の絶縁膜
126.第4の絶縁膜
127.第3の拡散層
128.第5の絶縁膜
129.サイドウォール
130.サイドウォール
131.金属と半導体の化合物
132.金属と半導体の化合物
133.金属と半導体の化合物
134.層間絶縁膜
135.第1のゲート絶縁膜
136.第4のレジスト
137.第1のゲート絶縁膜
138.第1のゲート絶縁膜
139.第1のゲート絶縁膜
140.第1の金属
140a.ゲート電極
140b.ゲート配線
140c.コンタクト電極
140d.コンタクト配線
141.第2のゲート絶縁膜
142.第5のレジスト
143.第2のゲート絶縁膜
144.第2のゲート絶縁膜
145.第2のゲート絶縁膜
146.第2の金属、第4のコンタクト
147.第2の金属
147a.第1のコンタクト
147b.第2の金属
148.第3の金属、第5のコンタクト
149.第3の金属
149a.第2のコンタクト
149b.第3の金属
150.第4の金属
151.第6のレジスト
152.第6のレジスト
153.第6のレジスト
154.金属配線
155.金属配線
156.金属配線
157.第3のコンタクト
101. Silicon substrate 102. First resist 103. Fin-like silicon layer 104. First insulating film 105. Second insulating film 106. First polysilicon 107. Third insulating film 108. Second resist 109. Third resist 110. Second columnar silicon layer 111. First columnar silicon layer 112. Third insulating film 113. Third insulating film 114. Second dummy gate 115. First dummy gate 116. Second insulating film 117. Second insulating film 118. Fourth insulating film 122. Second polysilicon 123. Fourth dummy gate 124. Third dummy gate 125. Fourth insulating film 126. Fourth insulating film 127. Third diffusion layer 128. Fifth insulating film 129. Sidewall 130. Sidewall 131. Compound of metal and semiconductor 132. Compound of metal and semiconductor 133. Compound of metal and semiconductor 134. Interlayer insulating film 135. First gate insulating film 136. Fourth resist 137. First gate insulating film 138. First gate insulating film 139. First gate insulating film 140. First metal 140a. Gate electrode 140b. Gate wiring 140c. Contact electrode 140d. Contact wiring 141. Second gate insulating film 142. Fifth resist 143. Second gate insulating film 144. Second gate insulating film 145. Second gate insulating film 146. Second metal, fourth contact 147. Second metal 147a. First contact 147b. Second metal 148. Third metal, fifth contact 149. Third metal 149a. Second contact 149b. Third metal 150. Fourth metal 151. Sixth resist 152. Sixth resist 153. Sixth resist 154. Metal wiring 155. Metal wiring 156. Metal wiring 157. Third contact

Claims (9)

半導体基板上に形成されたフィン状半導体層と、前記フィン状半導体層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、
前記フィン状半導体層上に形成された第2の柱状半導体層と、
前記第2の柱状半導体層の周囲に形成された金属からなるコンタクト電極と、
前記コンタクト電極に基板に対して水平方向に接続された前記フィン状半導体層に直交する方向に延在する金属からなるコンタクト配線と、
前記フィン状半導体層の上部と前記第2の柱状半導体層の下部に形成された第3の拡散層と、
前記コンタクト電極は前記第3の拡散層と接続され、
前記第2の柱状半導体層上部側壁を取り囲み前記コンタクト電極と直接接する第4のコンタクトと、前記第4のコンタクトの上部と前記第2の柱状半導体層上部とを接続する第5のコンタクトと、
を有することを特徴とする半導体装置。
A fin-like semiconductor layer formed on a semiconductor substrate; a first insulating film formed around the fin-like semiconductor layer;
A second columnar semiconductor layer formed on the fin-like semiconductor layer;
A contact electrode made of metal formed around the second columnar semiconductor layer;
A contact wiring made of a metal extending in a direction orthogonal to the fin-like semiconductor layer connected to the contact electrode in a horizontal direction with respect to the substrate;
A third diffusion layer formed above the fin-like semiconductor layer and below the second columnar semiconductor layer;
The contact electrode is connected to the third diffusion layer;
A fourth contact surrounding the upper sidewall of the second columnar semiconductor layer and in direct contact with the contact electrode; a fifth contact connecting the upper portion of the fourth contact and the upper portion of the second columnar semiconductor layer;
A semiconductor device comprising:
前記第2の柱状半導体層の前記フィン状半導体層に直交する方向の幅は前記フィン状半導体層の前記フィン状半導体層に直交する方向の幅と同じであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 2. The width of the second columnar semiconductor layer in the direction perpendicular to the fin-shaped semiconductor layer is the same as the width of the fin-shaped semiconductor layer in the direction perpendicular to the fin-shaped semiconductor layer. The semiconductor device described. 前記コンタクト電極と前記コンタクト配線の周囲に形成された絶縁膜をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, further comprising an insulating film formed around the contact electrode and the contact wiring. 前記コンタクト電極のコンタクト配線に直交する方向の幅と前記コンタクト配線のコンタクト配線に直交する方向の幅は同じであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the contact electrode in the direction orthogonal to the contact wiring is the same as the width of the contact wiring in the direction orthogonal to the contact wiring. 前記第4のコンタクトの前記コンタクト配線に直交する方向の幅は、前記コンタクト電極の前記コンタクト配線に直交する方向の幅と等しいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the fourth contact in a direction orthogonal to the contact wiring is equal to a width of the contact electrode in a direction orthogonal to the contact wiring. 前記第5のコンタクトの前記コンタクト配線に直交する方向の幅は、前記第4のコンタクトの前記コンタクト配線に直交する方向の幅と等しいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the fifth contact in a direction orthogonal to the contact wiring is equal to a width of the fourth contact in a direction orthogonal to the contact wiring. 半導体基板上に形成されたフィン状半導体層と、
前記フィン状半導体層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、
前記フィン状半導体層上に形成された第1の柱状半導体層と、
前記第1の柱状半導体層の周囲にさらに形成された前記第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲に形成された金属からなるゲート電極と、
前記ゲート電極に接続された前記フィン状半導体層に直交する方向に延在する金属からなるゲート配線と、
前記ゲート電極と前記ゲート配線の周囲と底部に形成された前記第1のゲート絶縁膜と、前記ゲート電極の前記ゲート配線に直交する方向の幅と前記ゲート配線の前記ゲート配線に直交する方向の幅は同じであり、
前記フィン状半導体層の上部と前記第1の柱状半導体層の下部に形成された前記第3の拡散層と、前記第1の柱状半導体層の上部側壁の周囲に形成された前記第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲に形成された第2の金属からなる第1のコンタクトと、
前記第1のコンタクトの上部と前記第1の柱状半導体層上部とを接続する第3の金属からなる第2のコンタクトと、
前記ゲート配線上に形成された前記第2の金属と前記第3の金属からなる第3のコンタクト
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
A fin-like semiconductor layer formed on a semiconductor substrate;
A first insulating film formed around the fin-like semiconductor layer;
A first columnar semiconductor layer formed on the fin-shaped semiconductor layer;
The first gate insulating film further formed around the first columnar semiconductor layer;
A gate electrode made of metal formed around the first gate insulating film;
A gate wiring made of a metal extending in a direction orthogonal to the fin-like semiconductor layer connected to the gate electrode;
The first gate insulating film formed on the periphery and bottom of the gate electrode and the gate wiring, the width of the gate electrode in the direction orthogonal to the gate wiring, and the direction of the gate wiring in the direction orthogonal to the gate wiring The width is the same,
The third diffusion layer formed above the fin-like semiconductor layer, the lower part of the first columnar semiconductor layer, and the second gate formed around the upper sidewall of the first columnar semiconductor layer An insulating film;
A first contact made of a second metal formed around the second gate insulating film;
A second contact made of a third metal that connects the upper part of the first contact and the upper part of the first columnar semiconductor layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a third contact made of the second metal and the third metal formed on the gate wiring.
前記第1のコンタクトの第2の金属の仕事関数は、4.0eVから4.2eVの間であることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7, wherein a work function of the second metal of the first contact is between 4.0 eV and 4.2 eV. 前記第1のコンタクトの第2の金属の仕事関数は、5.0eVから5.2eVの間であることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7, wherein a work function of the second metal of the first contact is between 5.0 eV and 5.2 eV.
JP2017083724A 2017-04-20 2017-04-20 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device Expired - Fee Related JP6329299B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017083724A JP6329299B2 (en) 2017-04-20 2017-04-20 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017083724A JP6329299B2 (en) 2017-04-20 2017-04-20 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015114054A Division JP6285393B2 (en) 2015-06-04 2015-06-04 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017126798A true JP2017126798A (en) 2017-07-20
JP6329299B2 JP6329299B2 (en) 2018-05-23

Family

ID=59365312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017083724A Expired - Fee Related JP6329299B2 (en) 2017-04-20 2017-04-20 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6329299B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5158901A (en) * 1991-09-30 1992-10-27 Motorola, Inc. Field effect transistor having control and current electrodes positioned at a planar elevated surface and method of formation
JPH10209407A (en) * 1997-01-22 1998-08-07 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Memory having vertical floating gate transistor
US6891234B1 (en) * 2004-01-07 2005-05-10 Acorn Technologies, Inc. Transistor with workfunction-induced charge layer
JP2005197704A (en) * 2003-12-27 2005-07-21 Dongbu Electronics Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2009141110A (en) * 2007-12-06 2009-06-25 Elpida Memory Inc Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2009283772A (en) * 2008-05-23 2009-12-03 Nec Corp Semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device
JP2012094762A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Elpida Memory Inc Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2013038553A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド Method for producing semiconductor device, and semiconductor device
WO2013069102A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド Semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5158901A (en) * 1991-09-30 1992-10-27 Motorola, Inc. Field effect transistor having control and current electrodes positioned at a planar elevated surface and method of formation
JPH10209407A (en) * 1997-01-22 1998-08-07 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Memory having vertical floating gate transistor
JP2005197704A (en) * 2003-12-27 2005-07-21 Dongbu Electronics Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
US6891234B1 (en) * 2004-01-07 2005-05-10 Acorn Technologies, Inc. Transistor with workfunction-induced charge layer
JP2009141110A (en) * 2007-12-06 2009-06-25 Elpida Memory Inc Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2009283772A (en) * 2008-05-23 2009-12-03 Nec Corp Semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device
JP2012094762A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Elpida Memory Inc Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2013038553A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド Method for producing semiconductor device, and semiconductor device
WO2013069102A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド Semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6329299B2 (en) 2018-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5759077B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5731073B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5822326B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5838529B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5902868B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5872054B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5680801B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6328832B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5740535B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6329299B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6368836B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6285393B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6174174B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6080989B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6200478B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6033938B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5869166B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6326437B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5890053B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6211637B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5861197B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP2015065456A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171214

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: 20180416

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180419

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6329299

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees