JP3000124B2 - Method for manufacturing insulated gate field effect transistor - Google Patents

Method for manufacturing insulated gate field effect transistor

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JP3000124B2
JP3000124B2 JP6079327A JP7932794A JP3000124B2 JP 3000124 B2 JP3000124 B2 JP 3000124B2 JP 6079327 A JP6079327 A JP 6079327A JP 7932794 A JP7932794 A JP 7932794A JP 3000124 B2 JP3000124 B2 JP 3000124B2
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film
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niobium
region
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昌宏 青柳
格 黒沢
進 高田
智 松本
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  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、総括的にMOS型ない
しMIS型と呼ばれるような、絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ(IGFET)の作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for fabricating an insulated gate field effect transistor (IGFET) generally referred to as a MOS type or MIS type.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体層の表面上に互いに離間して形成
されたドレイン領域、ソース領域と、これらドレイン−
ソース間のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して設け
られたゲートとを有するMOS型に代表されるように、
ゲートに印加する信号電圧に応じてチャネル領域中を選
択的に流れる電流量を電界制御する絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ(以下、簡単のため、単に“素子”と呼
ぶこともある)は、種々構造的に改変されたものを含
め、半導体集積回路の分野では基本的な能動素子の一つ
となっている。
2. Description of the Related Art A drain region and a source region are formed on a surface of a semiconductor layer so as to be separated from each other.
As represented by a MOS type having a gate provided on a channel region between sources via a gate insulating film,
Insulated gate field-effect transistors (hereinafter sometimes simply referred to as "elements" for simplicity) that control the amount of current selectively flowing in a channel region in response to a signal voltage applied to a gate have various structures. It has become one of the basic active elements in the field of semiconductor integrated circuits, including those that have been modified.

【0003】しかるに、集積密度を高めるため、個々の
素子の寸法が極めて微細化してくる一方で、集積回路チ
ップ自体の面積が大面積化して来るに連れ、各素子のゲ
ートに対するいわゆるゲート配線遅延の問題が顕在化し
てきた。例えば、従来における代表的な素子では、ゲー
ト及びゲート配線に製造の容易性と取扱い易さ、また主
としてシリコン系の半導体基板との馴染みの良さ等の理
由から、多結晶シリコンが多用されてきた。
However, in order to increase the integration density, the dimensions of individual elements have become extremely fine, while as the area of the integrated circuit chip itself has increased, so-called gate wiring delay with respect to the gate of each element has increased. The problem has come to light. For example, in a typical element in the related art, polycrystalline silicon has been frequently used for gates and gate wirings because of its easiness of manufacture and handling, and good compatibility with silicon-based semiconductor substrates.

【0004】しかし、多結晶シリコンの比抵抗は 500μ
Ωcm程ある。したがって、仮に各素子のゲート入力抵抗
の存在を考えないものとしても、多結晶シリコンの配線
長に比例して増加する抵抗分と浮遊容量との積である時
定数に従ったゲートへの信号伝搬遅延も、上述のように
各素子が極めて微細化し、その一方でチップ面積が増大
する傾向にある集積回路では大きな問題となる。
However, the specific resistance of polycrystalline silicon is 500 μm.
There is about Ωcm. Therefore, even if the existence of the gate input resistance of each element is not considered, the signal propagation to the gate according to the time constant which is the product of the stray capacitance and the resistance component that increases in proportion to the wiring length of the polycrystalline silicon. The delay also becomes a serious problem in an integrated circuit in which each element becomes extremely fine as described above, while the chip area tends to increase.

【0005】BAKOGLU 等の論文(IEEE Tran.Electron De
vices,ED-32,No.5,1985,p.903-909)によると、こうした
配線遅延は、スケールファクタSの自乗とチップサイズ
のスケールファクタScの自乗の積に比例して増大するこ
とが示されており、したがって将来に亙り、集積密度が
より一層向上し、他方でチップサイズが大幅に大型化す
ることが間違いなく考えられる以上、こうした配線遅延
は現今でも最早、由々しき問題として捕えなければなら
ない。
A paper by BAKOGLU et al. (IEEE Tran. Electron De
According to Vices, ED-32, No. 5, 1985, p. 903-909), such a wiring delay can increase in proportion to the product of the square of the scale factor S and the square of the scale factor Sc of the chip size. These wiring delays are now no longer considered to be a serious problem, as it is conceivable that the integration density will increase even further in the future, while the chip size will definitely increase significantly in the future. There must be.

【0006】そこで従来からも、こうした絶縁ゲート型
電界効果トランジスタのゲート及びゲート配線として、
多結晶シリコンに比べれば比抵抗が一桁低い金属シリサ
イドや、二桁低い高融点金属を用いようとする試みがあ
った。
Therefore, conventionally, as a gate and a gate wiring of such an insulated gate field effect transistor,
Attempts have been made to use metal silicides whose specific resistance is one digit lower than polycrystalline silicon or refractory metals that are two orders of magnitude lower than polycrystalline silicon.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、その程度では
未だ不十分である。周知のように、集積回路は原則とし
ては四倍則に従ってその密度を高めようとし、かつチッ
プサイズも大型化することが要求されている。実際、極
く近い将来でも、その集積密度、チップサイズは飛躍的
に大きくなることが予想される。
However, the degree is still insufficient. As is well known, the density of an integrated circuit is generally required to be increased in accordance with the quadruple rule, and the chip size is required to be increased. In fact, it is expected that the integration density and chip size will increase dramatically in the very near future.

【0008】ところが、これまでの所は、上述したよう
な材料の外、現実的に使用可能な材料として提案されて
いるものはない。これは例えば、ただ単に比抵抗が小さ
ければ良いというものでもなく、絶縁ゲート型電界効果
トランジスタのゲートとして用いても当該素子の製造工
程上、また電気的特性上、悪影響を及ぼさないか、逆に
悪影響を受けない材料でなければならないからである。
However, there has been no material proposed as a practically usable material in addition to the materials described above. This does not mean, for example, that simply having a small specific resistance is sufficient.Even if it is used as a gate of an insulated gate type field effect transistor, it has no adverse effect on the manufacturing process of the device and on the electrical characteristics, or conversely. This is because the material must not be adversely affected.

【0009】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、素子実働下で信号伝搬遅延を大幅に小さくし
得る材料、すなわち素子実働下で比抵抗の極めて小なる
材料であって、かつ素子製造プロセス上、また電気的特
性上、問題を生ぜず、自身も悪影響を受けない材料によ
りゲート及びゲート配線を作製した絶縁ゲート型電界効
果トランジスタを提供せんとするものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and is a material capable of greatly reducing a signal propagation delay under the operation of an element, that is, a material having a very small specific resistance under the operation of the element. Another object of the present invention is to provide an insulated gate field effect transistor in which a gate and a gate wiring are made of a material which does not cause a problem in an element manufacturing process and electric characteristics and is not adversely affected by itself.

【0010】さらに本発明は、上記目的を達成した結果
として、いわゆる極低温環境下で動作するジョセフソン
集積回路と混在することができ、また特に、当該ジョセ
フソン集積回路と極低温環境外にある外部回路(半導体
層集積回路等)との間のインタフェイスとしても機能し
得る集積回路装置をも提供せんとする。
Further, as a result of achieving the above object, the present invention can coexist with a Josephson integrated circuit that operates in a so-called cryogenic environment, and in particular, is outside the cryogenic environment with the Josephson integrated circuit. No integrated circuit device that can function as an interface with an external circuit (such as a semiconductor layer integrated circuit) is provided.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート
及びゲート配線として、これまでのように常温下での比
抵抗にのみ鑑みていた常識から脱却した。すなわち、絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ自体を極低温環境下で
動作させることを前提とし、当該極低温環境下では実質
的に超電導状態に転移することで抵抗が極めて低下し、
実質的に零となり得る材料として、炭化窒化ニオブ膜ま
たは窒化ニオブ膜をゲート及びゲート配線の構成材料と
して用いることを提案する。これら材料は、絶縁ゲート
型電界効果トランジスタを作製する時に要する熱処理に
おいて印加される高熱に強く、かつ、他の層に対して悪
影響を及ぼす恐れも実質的になく、ひいては完成される
絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート配線遅延を
改善する以外、その他の種々電気的特性に関してはそれ
らを阻害しない材料である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a gate and a gate wiring of an insulated gate type field effect transistor based on common sense which has been limited to the specific resistance at room temperature as in the past. I escaped. That is, on the premise that the insulated gate field effect transistor itself is operated in a cryogenic environment, the resistance is extremely reduced by substantially transitioning to a superconducting state in the cryogenic environment,
It is proposed to use a niobium carbonitride film or a niobium nitride film as a constituent material of a gate and a gate wiring as a material which can be substantially zero. These materials are resistant to the high heat applied in the heat treatment required when fabricating an insulated gate field effect transistor, and have substantially no adverse effect on other layers, and, consequently, the completed insulated gate field effect transistor. It is a material that does not hinder other various electrical characteristics other than improving the gate wiring delay of the effect transistor.

【0012】また、本発明は、上述の基本的な考えに即
した絶縁ゲート型電界効果トランジスタの作製方法とし
て、p型シリコン基板11上にシリコン酸化膜12を形成す
る工程と; シリコン酸化膜12上に炭化窒化ニオブ膜14または窒化ニ
オブ膜14を形成する工程と; シリコン酸化膜12及び炭化窒化ニオブ膜14または窒化ニ
オブ膜14にドレイン領域及びソース領域規定用の開口を
形成した後、n型不純物を導入し、ドレイン領域16D 及
びソース領域16S を形成する工程と; 形成されたドレイン領域16D 及びソース領域16S を 800
℃から 900℃までの温度範囲で所定の時間に亙りアニー
ルする工程と; 炭化窒化ニオブ膜14または窒化ニオブ膜14を所定のパタ
ンに従ってエッチングし、炭化窒化ニオブ膜14または窒
化ニオブ膜14の一部であってドレイン領域16Dとソース
領域16S 間に位置する部分とこの部分に連続する所定パ
タン部分とを、それぞれゲート14G 及びゲートに連続す
るゲート連続部14G'として残し、かつ、これにより残さ
れたゲート14G と半導体基板11との間に位置する酸化膜
部分12をゲート絶縁膜12G とする工程と; シリコン酸化膜12、ドレイン領域16D 、ソース領域16S
、ゲート12G 及びゲート連続部14G'の各表面上に一連
に層間絶縁膜18を形成する工程と; 層間絶縁膜18に、ドレイン領域16D とソース領域16S 、
及びゲート連続部14G'のそれぞれに対するコンタクト形
成用開口16H,16H,14GHを開ける工程と; 層間絶縁膜18の表面及び各コンタクト形成用開口16H,16
H,14GH中に一連に配線形成用炭化窒化ニオブ膜20または
窒化ニオブ膜20を形成する工程と; 配線形成用炭化窒化ニオブ膜20または窒化ニオブ膜20を
所定のパタンにエッチングし、それぞれドレイン領域16
D とソース領域16S に対する配線層16L,16L、及びゲート
14G に対する配線層14L を形成する工程と; を含んで成る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの作製
方法を提案する。上記において用いた符号は、後述の本
発明実施例中にて用いる符号と同じである。
Further, the present invention provides a method of manufacturing an insulated gate field effect transistor based on the above-described basic idea, comprising: forming a silicon oxide film 12 on a p-type silicon substrate 11; Forming a niobium carbonitride film 14 or a niobium nitride film 14 thereon; forming an opening for defining a drain region and a source region in the silicon oxide film 12 and the niobium carbonitride film 14 or the niobium nitride film 14; Introducing impurities to form the drain region 16D and the source region 16S; and forming the formed drain region 16D and the source region 16S into 800
Annealing for a predetermined time in a temperature range of from 900 ° C. to 900 ° C .; and etching the niobium carbonitride film 14 or the niobium nitride film 14 according to a predetermined pattern to form a part of the niobium carbonitride film 14 or the niobium nitride film 14. And a portion located between the drain region 16D and the source region 16S and a predetermined pattern portion continuous with this portion are left as a gate 14G and a gate continuous portion 14G 'continuous with the gate, respectively, and are thus left. Using the oxide film portion 12 located between the gate 14G and the semiconductor substrate 11 as a gate insulating film 12G; a silicon oxide film 12, a drain region 16D, and a source region 16S.
Forming a series of interlayer insulating films 18 on the respective surfaces of the gate 12G and the gate continuity portion 14G '; and forming a drain region 16D and a source region 16S on the interlayer insulating film 18;
Opening contact forming openings 16H, 16H, 14GH for each of the gate continuity portions 14G 'and the surface of the interlayer insulating film 18 and the contact forming openings 16H, 16
Forming a series of wiring niobium carbonitride films 20 or niobium nitride films 20 in H and 14GH; and etching the wiring formation niobium carbonitride films 20 or niobium nitride films 20 into a predetermined pattern to form respective drain regions. 16
D and wiring layers 16L, 16L for source region 16S, and gate
Forming a wiring layer 14L for 14G; and a method for fabricating an insulated gate field effect transistor comprising: The reference numerals used above are the same as those used in the embodiments of the present invention described later.

【0013】なお、上述の作製方法において、p型シリ
コン基板11はシリコン基板にボロンをドーピングして構
成できるし、n型不純物の導入は燐のイオン注入でなす
ことができる。また、ゲート及びゲート連続部を形成す
るための超電導材料膜20として炭化窒化ニオブ膜20を選
択した場合には、当該炭化窒化ニオブ膜20はニオブをタ
ーゲットとし、アルゴン、窒素、メタンの混合ガス中で
の反応性高周波スパッタ法により形成することができ、
窒化ニオブ膜20を選んだときには、当該窒化ニオブ膜20
はニオブをターゲットとし、アルゴン及び窒素の混合ガ
ス中での反応性高周波スパッタ法により形成することが
できる。
In the above-described manufacturing method, the p-type silicon substrate 11 can be formed by doping a silicon substrate with boron, and the n-type impurity can be introduced by ion implantation of phosphorus. Further, when the niobium carbonitride film 20 is selected as the superconducting material film 20 for forming the gate and the gate continuous portion, the niobium carbonitride film 20 targets niobium and is formed of a mixed gas of argon, nitrogen, and methane. Can be formed by a reactive high-frequency sputtering method at
When the niobium nitride film 20 is selected, the niobium nitride film 20
Can be formed by a reactive high frequency sputtering method in a mixed gas of argon and nitrogen, targeting niobium.

【0014】本発明はさらに、本発明により得られる絶
縁ゲート型電界効果トランジスタが極低温環境下での動
作を前提としていることを積極的に利用し、上記に基づ
いて得られる絶縁ゲート型電界効果トランジスタを複数
個集積して成る集積回路装置として、半導体層11は集積
回路装置の装置基板26自体であるか、装置基板26上に形
成された半導体層であり、上記のゲート14G 及びゲート
配線層14L が超電導状態に転移する超電導転移温度以下
の極低温環境下で実働に供される集積回路装置も提案す
る。
The present invention further utilizes the fact that the insulated gate field effect transistor obtained by the present invention is supposed to operate in a cryogenic environment, and uses the insulated gate field effect transistor obtained based on the above. As an integrated circuit device in which a plurality of transistors are integrated, the semiconductor layer 11 is the device substrate 26 itself of the integrated circuit device or a semiconductor layer formed on the device substrate 26, and includes the gate 14G and the gate wiring layer. We also propose an integrated circuit device to be used in a cryogenic environment below the superconducting transition temperature where 14L transitions to the superconducting state.

【0015】この場合、本発明ではまた、上記の集積回
路装置基板上には極低温環境下で動作する複数個のジョ
セフソン素子を用いたジョセフソン集積回路が搭載され
ており、これら複数個のジョセフソン素子の少なくとも
幾つかは、複数個の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
の少なくとも幾つかと電気的に結合していることを特徴
とする集積回路装置も提案し、さらに望ましくは、複数
の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの少なくとも幾つ
かは、ジョセフソン集積回路と極低温環境の外にある外
部回路(半導体集積回路等)との間の信号レベル変換用
インタフェイスとして用いられることを特徴とする集積
回路装置も提案する。
In this case, according to the present invention, a Josephson integrated circuit using a plurality of Josephson elements operating in a cryogenic environment is mounted on the integrated circuit device substrate. Also proposed is an integrated circuit device characterized in that at least some of the Josephson elements are electrically coupled to at least some of the plurality of insulated gate field effect transistors. An integrated circuit device wherein at least some of the field effect transistors are used as a signal level conversion interface between a Josephson integrated circuit and an external circuit (such as a semiconductor integrated circuit) outside a cryogenic environment. Also suggest.

【0016】[0016]

【実施例】図1には、本発明に従って得られる絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ10の一実施例構造と、同様に
本発明によって提案される集積回路装置の望ましい実施
例における配置構成が示されている。しかし、便宜のた
め、図2以降に示す本発明に従った望ましい作製工程例
の方から説明を始める。
FIG. 1 shows the structure of one embodiment of an insulated gate field effect transistor 10 obtained according to the present invention, as well as the arrangement of a preferred embodiment of an integrated circuit device proposed by the present invention. I have. However, for the sake of convenience, the description will be started from the example of a desirable manufacturing process according to the present invention shown in FIG.

【0017】図2(A) 以降の各図において左側にはその
工程までの断面図が、右側には平面図が示されている
が、まず図2(A) に示されているように、素子を作り込
む半導体層11として、この望ましい実施例では面方位
(100)、p型不純物として好適にはボロンをドープ
した比抵抗 3〜 5Ωcmのp型シリコン基板11を用意し、
これを純酸素中、1100℃で45分間、高温処理し、さらに
純窒素中、1100℃で30分間高温処理して当該基板11の表
裏両面上にそれぞれ 100〜 120nm厚のシリコン酸化膜
(SiO2膜)12,13を形成した後、表面側のシリコン酸化
膜12上に、ニオブ(Nb)をターゲットとするアルゴン(A
r)、窒素(N2)、メタン(CH4)の混合ガス中での反応性高
周波スパッタ法により、最終的にはゲートを構成するた
めの出発部材として、炭化窒化ニオブ(NbCN)膜14を 200
nm程度の厚さに堆積する。
In each figure after FIG. 2A, a cross-sectional view up to the process is shown on the left side and a plan view is shown on the right side. First, as shown in FIG. In this preferred embodiment, a p-type silicon substrate 11 having a plane orientation (100) and preferably a boron-doped p-type impurity and a specific resistance of 3 to 5 Ωcm is prepared as a semiconductor layer 11 for forming an element.
This is subjected to a high-temperature treatment at 1100 ° C. for 45 minutes in pure oxygen, and further subjected to a high-temperature treatment at 1100 ° C. for 30 minutes in pure nitrogen to form a silicon oxide film (SiO 2) having a thickness of 100 to 120 nm on both front and back surfaces of the substrate 11. After forming the films (12, 13), argon (A) targeting niobium (Nb) is formed on the silicon oxide film 12 on the surface side.
r), a niobium carbonitride (NbCN) film 14 is finally formed as a starting member for forming a gate by a reactive high-frequency sputtering method in a mixed gas of nitrogen (N 2 ) and methane (CH 4 ). 200
Deposit to a thickness of about nm.

【0018】次に、図2(B) に示されているように、レ
ジスト膜15を形成し、公知既存のリソグラフィ技術によ
り、これにドレイン領域及びソース領域となるべき領域
の面積と位置を規定するための開口を開け、当該パタン
化レジスト膜15をエッチングマスクとして弗化炭素(C
F4)ガスプラズマによるドライエッチングを施し、NbCN
膜14に対応する開口を開け、さらにその下のシリコン酸
化膜12も弗酸によりエッチングするか、高い微細加工性
が要求される場合にはこのときにも望ましくはドライエ
ッチングを用い、当該シリコン酸化膜12にも対応する開
口を開ける。その結果、当該各開口には基板11の表面が
露呈する。なお、これら一対の開口の間の寸法領域は、
実質的にゲートを構成するべき領域として同時に規定さ
れる。
Next, as shown in FIG. 2B, a resist film 15 is formed, and the area and position of a region to be a drain region and a source region are defined by a known lithography technique. Opening, and using the patterned resist film 15 as an etching mask, carbon fluoride (C
F 4 ) Dry etching by gas plasma, NbCN
An opening corresponding to the film 14 is opened, and the silicon oxide film 12 thereunder is also etched with hydrofluoric acid, or when high fine workability is required, dry etching is also preferably used at this time. Opening corresponding to the film 12 is also made. As a result, the surface of the substrate 11 is exposed at each of the openings. In addition, the dimension area between these pair of openings is
It is defined at the same time as a region that substantially constitutes the gate.

【0019】その後、レジスト膜15を残したまま、これ
をイオン注入時の遮蔽マスクとして利用しながら、図2
(C) に示されているように、開口に露呈した基板11の表
面に対し、n型不純物として好適には燐(P) を加速電圧
50KeV、ドーズ量 5×1015cm-2にてイオン注入し、最終的
に一方がドレイン領域、他方がソース領域となるべき一
対のn型領域16,16を形成する。
Thereafter, while using the resist film 15 as a shielding mask at the time of ion implantation while leaving the resist film 15, FIG.
As shown in (C), phosphorus (P) is preferably applied as an n-type impurity to the surface of the substrate 11 exposed to the opening by an accelerating voltage.
Ion implantation is performed at 50 KeV and a dose of 5 × 10 15 cm −2 to form a pair of n-type regions 16, 16, one of which is a drain region and the other is a source region.

【0020】次に、レジスト膜15をアセトン中で超音波
洗浄により除去してから、n型領域16,16を物性的に良
好な特性のn型領域とするため、純窒素中にて、NbCN膜
14が耐え得る温度でできるだけ高い温度、ただし他の領
域に悪影響を及ぼさず、また無闇に高い温度とする無駄
を考え、好適には 800℃から 900℃で適当な時間、例え
ば20分から30分程度、アニールする。このアニールない
し熱処理は、最終的に作製される絶縁ゲート型電界効果
トランジスタの電気的特性を良好にするためにも必須の
工程である。
Next, after removing the resist film 15 by ultrasonic cleaning in acetone, in order to make the n-type regions 16 and 16 into n-type regions having good physical properties, NbCN is added in pure nitrogen. film
A temperature as high as 14 can withstand, but does not adversely affect other areas, and considering wasteful use of high temperatures, preferably at 800 to 900 ° C for an appropriate time, for example, about 20 to 30 minutes Anneal. This annealing or heat treatment is an essential step for improving the electrical characteristics of the finally manufactured insulated gate field effect transistor.

【0021】このアニール処理の後には、図2(D) に示
されているように、一対のn型領域16,16の間に位置す
るNbCN膜14をゲート14G として残し、また、当該ゲート
14Gに連続するゲート連続部14G'を残す外は、他のNbCN
膜部分を除去するために、対応するパタンにパターニン
グされたレジスト膜17を公知既存のリソグラフィ技術に
より形成し、弗化炭素ガスプラズマによるドライエッチ
ングを施す。これにより残されたNbCN膜製のゲート14G
と半導体基板11との間に挟まれるシリコン酸化膜12は、
いわゆるゲート絶縁膜12G となる。つまり、この工程ま
でにて、実質的にドレイン、ソースの各領域に対してゲ
ートが自己整合的に形成されることになり、絶縁ゲート
型電界効果トランジスタとしての骨子構造が完成する。
After this annealing, as shown in FIG. 2D, the NbCN film 14 located between the pair of n-type regions 16 is left as a gate 14G.
Except for leaving the gate continuity portion 14G 'continuing to 14G, other NbCN
In order to remove the film portion, a resist film 17 patterned into a corresponding pattern is formed by a known existing lithography technique, and is subjected to dry etching using a carbon fluoride gas plasma. The remaining gate 14G made of NbCN film
The silicon oxide film 12 sandwiched between the semiconductor substrate 11 and
This is what is called a gate insulating film 12G. That is, by this step, the gate is substantially formed in a self-aligned manner with respect to each of the drain and source regions, and the skeleton structure as an insulated gate field effect transistor is completed.

【0022】図3は、これ以降、ドレイン、ソース、ゲ
ートの各領域に対する配線層の形成終了に至るまでの工
程群を示している。すなわちまず、図2(D) に示されて
いた上記のレジスト膜17をアセトン中での超音波洗浄に
より除去した後、一連に層間絶縁膜18となるべきシリコ
ン酸化膜(SiO2膜)18を例えば高周波マグネトロンスパ
ッタ法により 200nm程度の厚さに形成する。形成した層
間絶縁膜18の上に、一対のn型領域16,16とゲート連続
部14G'のそれぞれに対するコンタクトを形成するための
開口を持つようにパターニングされたパタン化レジスト
膜19を公知既存のリソグラフィ技術で形成し、当該パタ
ン化レジスト膜19をエッチングマスクとして層間絶縁膜
18を弗酸によりエッチングするか、ドライエッチングす
る。その結果、図3(A) に示されているように、一対の
n型領域16,16の表面をそれぞれ露呈するコンタクト形
成用開口16H,16H とゲート連続部14G'を露呈するゲート
コンタクト形成用開口14GHが形成される。
FIG. 3 shows a group of steps up to the completion of the formation of the wiring layer for each of the drain, source and gate regions. That is, first, after removing the resist film 17 shown in FIG. 2D by ultrasonic cleaning in acetone, a silicon oxide film (SiO 2 film) 18 to be an interlayer insulating film 18 is successively formed. For example, it is formed to a thickness of about 200 nm by a high-frequency magnetron sputtering method. On the formed interlayer insulating film 18, a patterned resist film 19 patterned so as to have an opening for forming a contact for each of the pair of n-type regions 16, 16 and the gate continuous portion 14G 'is formed by a known method. An interlayer insulating film formed by lithography using the patterned resist film 19 as an etching mask.
Etch 18 with hydrofluoric acid or dry etch. As a result, as shown in FIG. 3A, contact forming openings 16H, 16H exposing the surfaces of the pair of n-type regions 16, 16 and gate contact forming exposing the gate continuity portion 14G ', respectively. An opening 14GH is formed.

【0023】その後、レジスト膜19をアセトン中での超
音波洗浄により除去し、望ましくはArスパッタクリーニ
ングを行なってから、図3(B) に示されるように、最終
的にドレイン領域、ソース領域、ゲート領域に対し電気
的に接続し、それぞれ所定の配線パタンを持つ配線層を
形成するための出発材料として、望ましくはゲート形成
のために用いたと同じ材料、すなわちこの実施例の場合
はNbCN膜20を反応性高周波スパッタ法により適当な厚
さ、例えば 500nm程度に堆積させ(当然、各コンタクト
形成用の開口16H,16H,14GH中にもこの材料は侵入して堆
積し、各n型領域16,16及びゲート連続部14G'の各表面
に電気的に接触する)、さらにその上に、最終的に得る
べき配線パターンに応じてパターニングされたパタン化
レジスト膜21を公知既存の適当なリソグラフィ技術によ
り形成する。
Thereafter, the resist film 19 is removed by ultrasonic cleaning in acetone, preferably after Ar sputtering cleaning, and finally, as shown in FIG. As a starting material for forming a wiring layer electrically connected to the gate region and having a predetermined wiring pattern, preferably, the same material as that used for forming the gate, that is, the NbCN film 20 in this embodiment. Is deposited to a suitable thickness, for example, about 500 nm by a reactive high-frequency sputtering method (of course, this material penetrates and deposits in the openings 16H, 16H, and 14GH for forming the respective contacts, and the n-type regions 16, 16 and each surface of the gate continuity portion 14G '), and further thereon, a patterned resist film 21 patterned according to a wiring pattern to be finally obtained is coated with a known and suitable resin. It is formed by the photography technology.

【0024】形成したパタン化レジスト膜21をエッチン
グマスクとしてエッチング(望ましくは寸法精度の良い
ドライエッチング)すると、図3(C) に示されるよう
に、それぞれ最終的に得るべきパタンのn型領域用(ド
レイン、ソース領域用)配線層16L,16L とゲート配線層
14L とが得られる。
When etching (preferably dry etching with high dimensional accuracy) is performed using the formed patterned resist film 21 as an etching mask, as shown in FIG. 3C, each of the n-type regions of the pattern to be finally obtained is obtained. (For drain and source regions) Wiring layers 16L, 16L and gate wiring layer
14L is obtained.

【0025】その後、レジスト膜21を除去し、図示しな
いが表面側をレジスト層で覆ってから基板裏面側のシリ
コン酸化膜13を弗酸によって除去し、望ましくはArスパ
ッタクリーニングを行なった後、反応性高周波スパッタ
法により、例えばこれもNbCN膜から成る裏面電極22を適
当なる厚さ、例えば 200nm程度に形成すると、図1にそ
の断面形状が示されている本発明一実施例としての絶縁
ゲート型電界効果トランジスタ10を得ることができる。
Thereafter, the resist film 21 is removed, and although not shown, the front side is covered with a resist layer, and then the silicon oxide film 13 on the back side of the substrate is removed with hydrofluoric acid. For example, when the back electrode 22 made of an NbCN film is formed to have a suitable thickness, for example, about 200 nm by the reactive high frequency sputtering method, the insulated gate type as one embodiment of the present invention whose sectional shape is shown in FIG. The field effect transistor 10 can be obtained.

【0026】図1(A) に示された絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ10において、一対のn型領域16,16の中の
どちらか一方、例えば図中で左側のn型領域16をソース
領域16S とするならば、他方のn型領域16はドレイン領
域16D として用いることができ、また、半導体基板11の
表面にあってそれら両領域16S,16D に挟まれる表面領域
はいわゆるチャネル領域16C となる。そして、当該チャ
ネル領域16C の上にはゲート絶縁膜12を介し、ソース、
ドレインの各領域16S,16D に対し自己整合の関係でゲー
ト14G が臨むことになる。
In the insulated gate field effect transistor 10 shown in FIG. 1A, one of a pair of n-type regions 16 and 16, for example, the n-type region 16 on the left side in the figure is replaced with a source region 16S. If so, the other n-type region 16 can be used as the drain region 16D, and the surface region between the two regions 16S and 16D on the surface of the semiconductor substrate 11 is a so-called channel region 16C. Then, on the channel region 16C, via the gate insulating film 12, the source,
The gate 14G faces each of the drain regions 16S and 16D in a self-aligned relationship.

【0027】しかるに、本素子10は、当該ゲート14G と
その配線14L(図1中では見えないので、図3(C) を参
照)とが共に超電導材料、特に上述の作製工程例に従っ
て作製された素子ではNbCN膜により構成されている。そ
のため、図1(A) に併示のように、本素子10の全体を当
該超電導材料が超電導状態に転移する温度以下に冷却し
得る冷媒24(一般には液体ヘリウム)の充填された冷却
槽23内に浸漬させて動作させることで、ゲート14G 及び
その配線層14L の抵抗は実質的に零と看做せるようにな
る。
However, in the present device 10, both the gate 14G and the wiring 14L thereof (not shown in FIG. 1; see FIG. 3C) are both manufactured by the superconducting material, particularly in accordance with the above-described manufacturing process example. The device is composed of an NbCN film. Therefore, as shown in FIG. 1A, a cooling tank 23 filled with a refrigerant 24 (generally, liquid helium) capable of cooling the entire element 10 to a temperature lower than the temperature at which the superconducting material changes to a superconducting state. By operating the gate 14G and the wiring layer 14L, the resistance can be regarded as substantially zero.

【0028】これは大変な効果で、将来的に各素子の寸
法が微細化する一方、これら素子を多数個集積した集積
回路のチップサイズが大幅に大きくなって行くことによ
り、ゲート配線長が各素子当たりにも相当伸びたにして
も、その影響は実質的に無視でき、ゲートへの信号伝搬
遅れは大幅に改善される。これはまた、各素子当たりを
単段のゲートと考えると、ゲート処理時間(いわゆるゲ
ート遅延)が大幅に短縮されることを意味し、結局、集
積回路全体としての処理速度を大幅に高速化し得る。
This is a great effect, and the size of each element will be miniaturized in the future, while the chip size of an integrated circuit in which a large number of these elements are integrated will be greatly increased. Even if the per-element length is considerably increased, the effect is substantially negligible, and the signal propagation delay to the gate is greatly improved. This also means that the gate processing time (so-called gate delay) is greatly reduced when each element is considered as a single-stage gate, and as a result, the processing speed of the entire integrated circuit can be significantly increased. .

【0029】なお、上述の実施例の場合には、ドレイ
ン、ソースの各領域に対する配線16L,16L も同じくNbCN
膜20により構成されているので、これら線路に信号が重
畳するような回路では、同様にその信号伝搬の高速化を
図ることができる。
In the case of the above-described embodiment, the wirings 16L and 16L for the drain and source regions are also connected to the NbCN
Since the circuit is constituted by the film 20, in a circuit in which a signal is superimposed on these lines, the speed of signal propagation can be similarly increased.

【0030】ただ、上述の作製工程中、図2(B),(C) に
関して説明したように、ゲート14Gとその配線層14L と
を構成するためのNbCN膜14を形成した後に、最終的に構
築される絶縁ゲート型電界効果トランジスタとしての電
気的特性を良好にするため、n型領域16,16を高温にて
アニールする処理が付加されるので、これによりNbCN膜
14がダメージを受け、その超電導特性が損なわれること
がないか否かは検証の必要があった。そこで、本発明者
は、 100nm厚のシリコン酸化膜12上に既述の方法で堆積
された 100nm厚のNbCN膜14の超電導転移温度Tcに関し、
その後の 800℃でのn型領域アニールによる影響を調べ
て見たが、その結果は図4に示されるように、アニール
時間10分から40分に亘る範囲でもそれ程の変化がなく、
当該NbCN膜14の超電導転移温度Tcはほぼ15K 強で十分満
足に安定していた。
However, as described with reference to FIGS. 2B and 2C, the NbCN film 14 for forming the gate 14G and the wiring layer 14L is finally formed during the above-described manufacturing process. In order to improve the electrical characteristics of the constructed insulated gate field effect transistor, a process of annealing the n-type regions 16 and 16 at a high temperature is added.
It was necessary to verify whether 14 would be damaged and its superconducting properties would not be impaired. Therefore, the present inventor relates to the superconducting transition temperature Tc of the 100 nm thick NbCN film 14 deposited on the 100 nm thick silicon oxide film 12 by the method described above,
The influence of the subsequent n-type region annealing at 800 ° C. was examined, and as shown in FIG. 4, the results showed no significant change even in the annealing time range from 10 minutes to 40 minutes.
The superconducting transition temperature Tc of the NbCN film 14 was about 15K or more, which was sufficiently satisfactory and stable.

【0031】さらに、絶縁ゲート型電界効果トランジス
タとしての電気的特性にも鑑み実験を行なった所、ゲー
ト長 5μm 、ゲート幅10μm に作製した図1の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ10を冷却槽23内で液体ヘリウ
ム24により4.2Kにまで冷却しながら動作させた結果、ゲ
ートバイアス(ゲート電圧)Vgが 0〜5Vの範囲で、ドレ
イン−ソース間電圧Vds 対ドレイン電流Id特性は図5に
示されるようなエンハンスメント特性になった。図中に
見られる“キンク”は、基板11中のキャリアが“凍結”
した結果と認められるが、いずれにしても本図から明ら
かなように、上述の工程により作製された絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ10は、十分満足に動作することが
証明された。なお、極低温環境下での動作であるため、
本質的に信号対雑音比(S/N比)には格段に優れてい
る。
Further, an experiment was conducted in view of the electrical characteristics of the insulated gate type field effect transistor. As a result, the insulated gate type field effect transistor 10 having a gate length of 5 μm and a gate width of 10 μm shown in FIG. As a result of operating while cooling to 4.2K with liquid helium 24, the drain-source voltage Vds versus drain current Id characteristic is as shown in FIG. 5 when the gate bias (gate voltage) Vg is in the range of 0 to 5V. Enhanced enhancement characteristics. “Kink” in the figure indicates that the carrier in the substrate 11 is “frozen”
In any case, as is apparent from this figure, it has been proved that the insulated gate field effect transistor 10 manufactured by the above-described process operates sufficiently satisfactorily. In addition, since it is an operation in a cryogenic environment,
In essence, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is much better.

【0032】また、上述の作製工程例において、他のパ
ラメータや各工程における適用手法は同様としながら
も、図2(A) に示される工程において超電導膜14を形成
する時の混合ガス組成からメタンを除くと、NbCN膜14に
代えて窒化ニオブ(NbN)膜14が堆積する。図3(B) に示
される工程においてNbCN膜20を構成するのに代えて NbN
膜20を形成する時も同様である。
In the above-described example of the manufacturing process, while the other parameters and the application method in each process are the same, the methane gas is used based on the mixed gas composition when forming the superconducting film 14 in the process shown in FIG. Is removed, a niobium nitride (NbN) film 14 is deposited instead of the NbCN film 14. Instead of forming the NbCN film 20 in the step shown in FIG.
The same applies when the film 20 is formed.

【0033】しかるに、このようにゲート構成用出発材
料として NbN膜20を用いても、それはその後のn型領域
16,16の高温でのアニール処理に耐え、かつ、図4,5
に示されたと同様の実験により、何等不都合なく、NbCN
膜20に代え得ることも分かった。ただ、当該 NbN膜20を
堆積させる時には、基板温度を数百℃に上げないと、Nb
CN膜20と同様の超電導転移温度約15K は得られなかっ
た。したがって、その意味からすれば、上述した作製工
程例に認められるように、NbCN膜20を用いた方が望まし
いとは言える。
However, even if the NbN film 20 is used as a starting material for forming a gate, it will not
Withstands annealing at high temperatures of 16 and 16, and
By the same experiment as shown in, the NbCN
It was also found that the membrane 20 could be substituted. However, when depositing the NbN film 20, it is necessary to raise the substrate temperature to several hundred degrees Celsius.
A superconducting transition temperature of about 15 K similar to that of the CN film 20 was not obtained. Therefore, in that sense, it can be said that it is preferable to use the NbCN film 20 as seen in the above-described example of the manufacturing process.

【0034】逆に、他の超電導材料、例えばニオブ等で
は、その後のn型領域16,16の高温アニールに際し、上
述したような温度にまでは上げられず、その意味から実
用的な素子を提供する上で使用可能と判断することはで
きなかった。
Conversely, with other superconducting materials, for example, niobium, the temperature cannot be raised to the above-mentioned temperature in the subsequent high-temperature annealing of the n-type regions 16, 16, and a practical element is provided in that sense. Could not be determined to be usable.

【0035】図1(B) には、図1(A) に示された本発明
の実施例素子10を含む集積回路装置の一例が示されてい
る。すなわち、半導体基板11として示してある本素子10
の構築基層である半導体層11自体であるか、または当該
半導体層11を載せる別途な基板であっても良い集積回路
装置基板26の上に、本素子10を複数個用いて所望の回路
を実現した集積回路25が形成されており、これが冷却槽
23内の冷媒24に浸されて極低温環境化で動作するように
なっていると共に、装置基板26上には、同じく極低温環
境下で動作する複数個のジョセフソン素子を用いたジョ
セフソン集積回路30が搭載されている。
FIG. 1B shows an example of an integrated circuit device including the element 10 according to the present invention shown in FIG. 1A. That is, the element 10 shown as the semiconductor substrate 11
A desired circuit is realized by using a plurality of the present elements 10 on an integrated circuit device substrate 26 which may be the semiconductor layer 11 itself, which is a base layer for building, or a separate substrate on which the semiconductor layer 11 is mounted. Integrated circuit 25 is formed, and this is a cooling tank
Josephson is immersed in the refrigerant 24 inside and operates in a cryogenic environment, and on the device substrate 26 is a Josephson integrated device using a plurality of Josephson elements that also operate in a cryogenic environment. The circuit 30 is mounted.

【0036】したがって、複数個のジョセフソン素子の
少なくとも幾つかが複数個の本素子10の少なくとも幾つ
かと電気的に結合する関係で混成集積回路を構成すれ
ば、それぞれの特長を生かした新機能を有する集積回路
を得ることができる。逆に言うなら、本発明によるとこ
のような混成集積回路が実現性を増す。何故なら、ジョ
セフソン集積回路30中の各ジョセフソン素子や配線を構
成する超電導材料と、本素子10においてゲート及びゲー
ト配線や、望ましくはドレイン、ソース配線をも構成す
る超電導材料とを同じ材料とすれば、同一基板上にて多
くの素工程を共通にしながらこれら両集積回路25,30を
構築できるからである。
Therefore, if a hybrid integrated circuit is constructed in such a manner that at least some of the plurality of Josephson elements are electrically coupled to at least some of the plurality of elements 10, new functions utilizing the respective features can be obtained. An integrated circuit having the same can be obtained. Conversely, according to the present invention, such a hybrid integrated circuit increases its feasibility. This is because the superconducting material constituting each Josephson element and wiring in the Josephson integrated circuit 30 and the superconducting material constituting the gate and gate wiring, and preferably also the drain and source wiring in the present element 10 are the same material. This is because both integrated circuits 25 and 30 can be constructed on the same substrate while using many elementary processes in common.

【0037】また、ジョセフソン集積回路30は、一般に
極低温環境外にある半導体集積回路31との間で信号のや
り取りをせねばならないが、そのインタフェイスに苦労
することもままある。しかるに、このような場合にも、
本発明の素子10を用いる集積回路25では、それに用いら
れている複数の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ10の
少なくとも幾つかを、ジョセフソン集積回路30と極低温
環境の外にある外部回路(一般には半導体集積回路)31
との間の信号レベル変換用超高速インタフェイスとして
用いることができる。
In general, the Josephson integrated circuit 30 has to exchange signals with the semiconductor integrated circuit 31 outside the cryogenic environment, but the interface may still be difficult. However, in such a case,
In the integrated circuit 25 using the device 10 of the present invention, at least some of the plurality of insulated gate field effect transistors 10 used therein are connected to the Josephson integrated circuit 30 and an external circuit outside the cryogenic environment (generally, Semiconductor integrated circuit) 31
And can be used as an ultra-high-speed interface for signal level conversion between.

【0038】以上、本発明の各実施例につき詳記した
が、図1(A) に示されるような装置としての本発明素子
10は、ゲート及びゲート配線を超電導転移温度以下の極
低温環境下で超電導状態に転移する各種材料の中、特に
高温アニールに耐える炭化窒化ニオブまたは窒化ニオブ
から構成するという以外については、この種の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタとして従来提案されている種
々の改変構造を採用することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the device of the present invention as an apparatus as shown in FIG.
10 is of this kind, except that the gate and the gate wiring are made of niobium carbonitride or niobium nitride which can withstand high-temperature anneal among various materials which transition to a superconducting state under an extremely low temperature environment below the superconducting transition temperature. Various modified structures conventionally proposed as insulated gate field effect transistors can be employed.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によると、絶縁ゲート型電界効果
トランジスタのゲートに関する配線遅延を大幅に改善で
き、微細化や集積回路の大面積化の障害を除去ないし大
幅に緩和することができる。
According to the present invention, the wiring delay related to the gate of an insulated gate field effect transistor can be greatly improved, and the obstacles to miniaturization and large area of an integrated circuit can be eliminated or greatly reduced.

【0040】また本発明は、見方を変えれば、絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを用いた集積回路の動作を高
速化することができる。
From another point of view, the present invention can speed up the operation of an integrated circuit using an insulated gate field effect transistor.

【0041】さらに、本発明の作製方法によれば、現実
的、実用的なレベルで、ゲートに関する配線遅延が極小
な絶縁ゲート型電界効果トランジスタを提供できる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to provide an insulated-gate field-effect transistor in which the wiring delay relating to the gate is extremely small at a practical and practical level.

【0042】加えて、本発明の集積回路装置では、要す
ればジョセフソン集積回路との混在を許す混成集積回路
装置や、極低温環境外に置かれた半導体集積回路等の外
部回路とジョセフソン集積回路との間の超高速インタフ
ェイスをも容易に構築することができる。
In addition, according to the integrated circuit device of the present invention, a Josephson integrated circuit can be mixed with an external circuit such as a semiconductor integrated circuit placed outside a cryogenic environment. An ultra-high speed interface with an integrated circuit can also be easily constructed.

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

【図1】本発明に従って作製された絶縁ゲート型電界効
果トランジスタの断面構造と当該トランジスタを用いて
構成される集積回路とに関する説明図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of an insulated gate field effect transistor manufactured according to the present invention and an integrated circuit formed using the transistor.

【図2】本発明に従い絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを作製する時の途中工程までの説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view up to an intermediate step when fabricating an insulated gate field effect transistor according to the present invention.

【図3】上記途中工程以降、配線層を完成するまでの工
程の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a process from the above-mentioned halfway process to completion of a wiring layer.

【図4】本発明に用いるNbCN膜の超電導転移温度がドレ
イン、ソース各領域形成のためのアニール処理により悪
影響を受けないことを示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing that the superconducting transition temperature of the NbCN film used in the present invention is not adversely affected by the annealing process for forming the drain and source regions.

【図5】本発明に従って作製された絶縁ゲート型電界効
果トランジスタが実際に満足に機能することを証明する
ための特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram for verifying that an insulated gate field effect transistor manufactured according to the present invention actually functions satisfactorily.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 本発明絶縁ゲート型電界効果トランジスタ, 11 半導体層ないし半導体基板, 12 シリコン酸化膜, 12G ゲート絶縁膜, 14 NbCN膜, 14G ゲート, 14L ゲート配線層, 16 n型領域, 16D ドレイン領域, 16S ソース領域, 16L 配線層, 18 層間絶縁膜, 20 NbCN膜, 23 冷却槽, 24 冷媒(液体ヘリウム), 25 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ集積回路, 26 集積回路装置基板, 30 ジョセフソン集積回路, 31 半導体集積回路. 10 Insulated gate field effect transistor of the present invention, 11 semiconductor layer or semiconductor substrate, 12 silicon oxide film, 12G gate insulating film, 14NbCN film, 14G gate, 14L gate wiring layer, 16 n-type region, 16D drain region, 16S source Area, 16L wiring layer, 18 interlayer insulating film, 20NbCN film, 23 cooling tank, 24 refrigerant (liquid helium), 25 insulated gate field effect transistor integrated circuit, 26 integrated circuit device substrate, 30 Josephson integrated circuit, 31 semiconductor Integrated circuit.

フロントページの続き (72)発明者 松本 智 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院電子技術総合研究所内 (56)参考文献 特開 平3−276763(JP,A) 特開 昭58−67045(JP,A) 特開 昭60−154613(JP,A) 特開 昭64−68925(JP,A) 特開 昭61−267207(JP,A) 特開 昭63−138790(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 39/00 H01L 39/22 H01L 39/24 Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Matsumoto 1-4-1 Umezono, Tsukuba-shi, Ibaraki Pref. Japan Institute of Industrial Science and Technology (56) References JP-A-3-276763 (JP, A) JP-A-58- 67045 (JP, A) JP-A-60-154613 (JP, A) JP-A-64-68925 (JP, A) JP-A-61-267207 (JP, A) JP-A-63-138790 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 39/00 H01L 39/22 H01L 39/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体層の表面上に互いに離間して形成
されたドレイン領域、ソース領域と、これらドレイン−
ソース間のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して設け
られたゲートとを有する絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタの作製方法であって; p型シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程
と; 該シリコン酸化膜上に、炭化窒化ニオブ膜または窒化ニ
オブ膜を形成する工程と; 該シリコン酸化膜、及び該炭化窒化ニオブ膜または窒化
ニオブ膜に、上記ドレイン領域及びソース領域規定用の
開口を形成した後、n型不純物を導入し、該ドレイン領
域及びソース領域を形成する工程と; 該形成されたドレイン領域及びソース領域を 800℃から
900℃までの温度範囲で所定の時間に亙りアニールする
工程と; 上記炭化窒化ニオブ膜または窒化ニオブ膜を所定のパタ
ンに従ってエッチングし、該炭化窒化ニオブ膜または窒
化ニオブ膜の一部であって該ドレイン領域と該ソース領
域間に位置する部分と該部分に連続する所定パタン部分
とを、それぞれゲート及び該ゲートに連続するゲート連
続部として残し、かつ、これにより該残されたゲートと
上記半導体基板との間に位置する上記酸化膜部分をゲー
ト絶縁膜とする工程と; 上記シリコン酸化膜、上記ドレイン領域、ソース領域、
上記ゲート及びゲート連続部の各表面上に一連に層間絶
縁膜を形成する工程と; 該層間絶縁膜に、上記ドレイン領域とソース領域、及び
上記ゲート連続部のそれぞれに対するコンタクト形成用
開口を開ける工程と; 該層間絶縁膜の表面及び上記各コンタクト形成用開口中
に一連に配線形成用炭化窒化ニオブ膜または窒化ニオブ
膜を形成する工程と; 該配線形成用炭化窒化ニオブ膜または窒化ニオブ膜を所
定のパタンにエッチングし、それぞれ上記ドレイン領域
に対する配線層、ソース領域に対する配線層、及びゲー
トに対する配線層を形成する工程と; を含んで成る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの作製
方法。
A drain region and a source region formed on the surface of the semiconductor layer so as to be separated from each other;
A method for manufacturing an insulated gate field effect transistor having a gate provided on a channel region between sources with a gate insulating film interposed therebetween, comprising: forming a silicon oxide film on a p-type silicon substrate; Forming a niobium carbonitride film or a niobium nitride film on the oxide film; and forming the drain region and source region defining openings in the silicon oxide film and the niobium carbonitride film or the niobium nitride film. Introducing an n-type impurity to form the drain region and the source region; and removing the formed drain region and the source region from 800 ° C.
Annealing for a predetermined time in a temperature range up to 900 ° C .; etching the niobium carbonitride film or the niobium nitride film according to a predetermined pattern to form a part of the niobium carbonitride film or the niobium nitride film, A portion located between the drain region and the source region and a predetermined pattern portion continuous with the portion are left as a gate and a gate continuous portion continuous with the gate, respectively, and the remaining gate and the semiconductor substrate Using the oxide film portion located between the silicon oxide film, the drain region and the source region as a gate insulating film;
Forming a series of interlayer insulating films on each surface of the gate and the gate continuity; and opening a contact formation opening in the interlayer insulating film with respect to each of the drain and source regions and the gate continuity. Forming a series of a niobium carbonitride film or a niobium nitride film for forming a wiring on the surface of the interlayer insulating film and in each of the contact forming openings; Forming a wiring layer for the drain region, a wiring layer for the source region, and a wiring layer for the gate, respectively.
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