JP3273989B2 - Method of manufacturing MIS transistor - Google Patents
Method of manufacturing MIS transistorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はMISトランジスタの製
造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a MIS transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】MOSトランジスタを形成する技術は、
例えば‘A POLYSILICON TRANSISTOR TECHNOLOGY FOR LA
RGE CAPACITY SRAMs’(IEDM 90 tech. digest pp469-4
72)に記載されている。2. Description of the Related Art The technology for forming a MOS transistor is as follows.
For example, 'A POLYSILICON TRANSISTOR TECHNOLOGY FOR LA
RGE CAPACITY SRAMs' (IEDM 90 tech. Digest pp469-4
72).
【0003】このようなMOSトランジスタの従来の典
型的な構造を、その製造方法に従い、図4を参照して説
明する。A typical conventional structure of such a MOS transistor will be described with reference to FIGS.
【0004】まず、図4(a)に示すように、熱酸化法
又はCVD法により膜厚が数百nmのシリコン酸化膜か
らなる絶縁膜12を半導体シリコン基板11上に形成す
る。そして、CVDポリシリコンやアモルファスシリコ
ン等からなる半導体シリコン薄膜13を絶縁膜12上に
形成する。First, as shown in FIG. 4A, an insulating film 12 made of a silicon oxide film having a thickness of several hundred nm is formed on a semiconductor silicon substrate 11 by a thermal oxidation method or a CVD method. Then, a semiconductor silicon thin film 13 made of CVD polysilicon, amorphous silicon, or the like is formed on the insulating film 12.
【0005】次に、図4(b)に示すように、この半導
体シリコン薄膜13の表面を熱酸化することによりゲー
ト絶縁膜14を形成する。そして、このゲート絶縁膜1
4を通して、半導体シリコン薄膜13に第1導電型の不
純物をイオン注入する。Next, as shown in FIG. 4B, a gate insulating film 14 is formed by thermally oxidizing the surface of the semiconductor silicon thin film 13. Then, this gate insulating film 1
4, an impurity of the first conductivity type is ion-implanted into the semiconductor silicon thin film 13.
【0006】この後、図4(c)に示すように、タング
ステンポリサイド膜やリンを高濃度にドープしたポリシ
リコン膜等をゲート絶縁膜14上でパターニングし、ゲ
ート電極15を形成する。Then, as shown in FIG. 4C, a gate electrode 15 is formed by patterning a tungsten polycide film or a polysilicon film doped with phosphorus at a high concentration on the gate insulating film 14.
【0007】次に、図4(d)に示すように、このゲー
ト電極15をマスクにして半導体シリコン薄膜13に第
2導電型の不純物をイオン注入し、半導体シリコン薄膜
13のうちでゲート電極15の両側の部分にソース/ド
レイン拡散層16を形成する。Next, as shown in FIG. 4D, ions of the second conductivity type are ion-implanted into the semiconductor silicon thin film 13 using the gate electrode 15 as a mask, and the gate electrode 15 The source / drain diffusion layers 16 are formed on both sides of the.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
にして製造した従来のMOSトランジスタ18では、図
4(d)に示すように、ソース/ドレイン拡散層16と
それらの間のチャネル領域17が同一半導体シリコン薄
膜13内に平面的に形成されていた。However, in the conventional MOS transistor 18 manufactured as described above, the source / drain diffusion layer 16 and the channel region 17 between them are formed as shown in FIG. It was formed planarly in the same semiconductor silicon thin film 13.
【0009】このため、素子を微細化してMOSトラン
ジスタ18のゲート長を短くすると、短チャネル効果が
発生するという問題があった。For this reason, when the element is miniaturized to shorten the gate length of the MOS transistor 18, there is a problem that a short channel effect occurs.
【0010】そこで、本発明の目的は、素子を微細化し
た場合でも充分なチャネル長が確保できて短チャネル効
果を発生しないMISトランジスタの製造方法を提供す
ることである。It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a MIS transistor which can secure a sufficient channel length even when the element is miniaturized and does not generate a short channel effect.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のMISトランジスタの製造方法は、第1導
電型の半導体基板の表面部分に局所的に溝を形成する工
程と、この溝を絶縁物で埋め込んで表面領域分離用絶縁
体層を形成する工程と、前記半導体基板の表面に第1の
絶縁膜を形成する工程と、前記表面領域分離用絶縁体層
の両側の前記半導体基板の表面部分に夫々第2導電型の
不純物拡散層を形成する工程と、これらの第2導電型の
不純物拡散層の上の前記第1の絶縁膜に夫々開口を形成
する工程と、全面に半導体薄膜を形成した後、これをパ
ターニングし、前記表面領域分離用絶縁体層の上からそ
の両側の前記第1の絶縁膜の開口に至る領域にのみ前記
半導体薄膜を残す工程と、前記半導体薄膜の側面を含む
全面に第2の絶縁膜を形成する工程と、この第2の絶縁
膜を介して前記半導体薄膜を覆うようにゲート電極を形
成する工程とを有する。In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing an MIS transistor according to the present invention comprises the steps of locally forming a groove in a surface portion of a semiconductor substrate of a first conductivity type; Forming a surface region isolating insulator layer by embedding the semiconductor substrate with an insulator; forming a first insulating film on the surface of the semiconductor substrate; and forming the semiconductor substrate on both sides of the surface region isolating insulator layer. Forming an impurity diffusion layer of the second conductivity type on the surface portion of the semiconductor device; forming an opening in the first insulating film on the impurity diffusion layer of the second conductivity type; After forming the thin film, patterning the thin film, leaving the semiconductor thin film only in the region from the top of the surface region isolation insulator layer to the opening of the first insulating film on both sides thereof, Second insulation on the entire surface including the side Forming a, and a step of forming a gate electrode so as to cover the semiconductor thin film through the second insulating film.
【0012】本発明において好ましくは、前記溝の内面
部分の前記半導体基板中に第1導電型の高濃度不純物拡
散層を形成する工程を更に有する。Preferably, the present invention further comprises a step of forming a first conductivity type high concentration impurity diffusion layer in the semiconductor substrate at an inner surface portion of the groove.
【0013】本発明において好ましくは、前記半導体薄
膜の電極取り出し工程を更に有する。In the present invention, preferably, the method further includes the step of taking out the electrode of the semiconductor thin film.
【0014】本発明において好ましくは、CVD法で堆
積させた多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜で前記
半導体薄膜を形成する。Preferably, in the present invention, the semiconductor thin film is formed of a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film deposited by a CVD method.
【0015】本発明において好ましくは、CVD法で堆
積させたシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で前記第2
の絶縁膜を形成する。In the present invention, it is preferable that the second oxide film or the silicon nitride film is deposited by a CVD method.
Is formed.
【0016】本発明において好ましくは、熱酸化又は熱
窒化で前記第2の絶縁膜を形成する。In the present invention, preferably, the second insulating film is formed by thermal oxidation or thermal nitridation.
【0017】[0017]
【作用】本発明の方法により製造されたMISトランジ
スタでは、ソース/ドレイン領域を構成する第2導電型
の不純物拡散層は半導体基板に形成され、チャネルは、
表面領域分離用絶縁体層を介して半導体基板の上に形成
された半導体薄膜の表面に沿って形成される。従って、
半導体薄膜の厚み方向でもチャネル長をかせぐことがで
き、幅方向で素子の微細化を図った場合でも、充分なチ
ャネル長を確保することができる。In the MIS transistor manufactured by the method of the present invention, the impurity diffusion layer of the second conductivity type forming the source / drain region is formed on the semiconductor substrate, and the channel is formed by:
It is formed along the surface of the semiconductor thin film formed on the semiconductor substrate via the insulating layer for surface area separation. Therefore,
The channel length can be increased even in the thickness direction of the semiconductor thin film, and a sufficient channel length can be secured even when the element is miniaturized in the width direction.
【0018】なお、本発明において、半導体基板への第
2導電型の不純物の導入は、半導体基板に第1の絶縁膜
を形成する前又は後の何れに行っても良い。In the present invention, the introduction of the second conductivity type impurity into the semiconductor substrate may be performed before or after the formation of the first insulating film on the semiconductor substrate.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明を実施例につき図1〜図3を参
照して説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention; FIG.
【0020】図1に、本発明の第1の実施例によるMO
Sトランジスタの構成を示す。FIG. 1 shows an MO according to a first embodiment of the present invention.
2 shows a configuration of an S transistor.
【0021】この実施例においては、第1導電型の不純
物を含有する半導体シリコン基板41の表面領域が埋め
込み酸化物層43により分離されており、この埋め込み
酸化物層43の両側に第2導電型不純物拡散層であるソ
ース/ドレイン拡散層42が夫々形成されている。そし
て、半導体シリコン基板41の表面にはシリコン酸化膜
45が形成され、このシリコン酸化膜45には、ソース
/ドレイン拡散層42の上の部分に開口44が夫々形成
されている。そして、中央のシリコン酸化膜45を跨い
で両側のソース/ドレイン拡散層42を互いに連結する
ように半導体シリコン薄膜46が形成されている。この
半導体シリコン薄膜46は、シリコン酸化膜45に形成
された開口44の一部においてソース/ドレイン拡散層
42と夫々接触するように構成されている。そして、こ
の半導体シリコン薄膜46の側面を含む全面にゲート絶
縁膜47が形成されている。このゲート絶縁膜47はシ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜で構成することができ
る。そして、このゲート絶縁膜47を介して半導体シリ
コン薄膜46の側面及び上面を覆うようにゲート電極4
8が形成されている。In this embodiment, the surface region of the semiconductor silicon substrate 41 containing the impurity of the first conductivity type is separated by the buried oxide layer 43, and both sides of the buried oxide layer 43 have the second conductivity type. Source / drain diffusion layers 42, which are impurity diffusion layers, are respectively formed. Then, a silicon oxide film 45 is formed on the surface of the semiconductor silicon substrate 41, and openings 44 are respectively formed in the silicon oxide film 45 above the source / drain diffusion layers 42. Then, a semiconductor silicon thin film 46 is formed so as to connect the source / drain diffusion layers 42 on both sides to each other across the central silicon oxide film 45. The semiconductor silicon thin film 46 is configured to be in contact with the source / drain diffusion layer 42 at a part of the opening 44 formed in the silicon oxide film 45. A gate insulating film 47 is formed on the entire surface including the side surface of the semiconductor silicon thin film 46. The gate insulating film 47 can be composed of a silicon oxide film or a silicon nitride film. The gate electrode 4 covers the side and top surfaces of the semiconductor silicon thin film 46 via the gate insulating film 47.
8 are formed.
【0022】この実施例のトランジスタにおいて、電流
経路となるチャネル49を図1に破線で示す。この時、
半導体シリコン薄膜46は、他の部分で電極取り出しが
行われて、その電位が固定されている。In the transistor of this embodiment, a channel 49 serving as a current path is shown by a broken line in FIG. At this time,
In the semiconductor silicon thin film 46, electrodes are taken out at other portions, and the potential is fixed.
【0023】この実施例のトランジスタを製造する場合
には、まず、半導体シリコン基板41に酸素のイオン注
入等により埋め込み酸化物層43を形成する。なお、半
導体シリコン基板41に溝を形成して、この溝に例えば
シリコン酸化物を埋め込んで埋め込み酸化物層43を形
成してもよい。次に、熱酸化法又はCVD法により全面
にシリコン酸化膜45を形成する。そして、このシリコ
ン酸化膜45を通して第2導電型の不純物をイオン注入
し、ソース/ドレイン拡散層42を夫々形成する。しか
る後、ホトリソグラフィ技術によってシリコン酸化膜4
5に開口44を形成し、その後、全面に、第1導電型不
純物を含んだ半導体シリコン薄膜を形成する。そして、
この半導体シリコン薄膜をパターニングして、図1に示
すような形状に残す。この時、半導体シリコン薄膜46
が、シリコン酸化膜45に形成された開口44の一部に
おいてソース/ドレイン拡散層42と夫々接触するよう
にする。この理由は、半導体シリコン薄膜46がシリコ
ン酸化膜45の開口44の全部においてソース/ドレイ
ン拡散層42と接触するようにすると、シリコン酸化膜
45の厚さ分だけゲートオフセットが生じるからであ
る。次に、このパターニングした半導体シリコン薄膜4
6の全表面を含む全面にゲート絶縁膜47を例えばCV
D法により形成する。そして、全面にゲート電極材料を
堆積させた後、これをパターニングして、ゲート電極4
8を形成する。In manufacturing the transistor of this embodiment, first, a buried oxide layer 43 is formed in a semiconductor silicon substrate 41 by ion implantation of oxygen or the like. Note that a groove may be formed in the semiconductor silicon substrate 41, and the groove may be filled with, for example, silicon oxide to form the buried oxide layer 43. Next, a silicon oxide film 45 is formed on the entire surface by a thermal oxidation method or a CVD method. Then, ions of the second conductivity type are ion-implanted through the silicon oxide film 45 to form the source / drain diffusion layers 42, respectively. Thereafter, the silicon oxide film 4 is formed by photolithography.
5, an opening 44 is formed, and then a semiconductor silicon thin film containing a first conductivity type impurity is formed on the entire surface. And
This semiconductor silicon thin film is patterned and left in a shape as shown in FIG. At this time, the semiconductor silicon thin film 46
Make contact with the source / drain diffusion layers 42 at a part of the opening 44 formed in the silicon oxide film 45, respectively. The reason for this is that if the semiconductor silicon thin film 46 is brought into contact with the source / drain diffusion layer 42 in the entire opening 44 of the silicon oxide film 45, a gate offset is generated by the thickness of the silicon oxide film 45. Next, the patterned semiconductor silicon thin film 4
6, a gate insulating film 47 is formed on the entire surface including, for example, the CV.
Formed by Method D. Then, after depositing a gate electrode material on the entire surface, this is patterned to form a gate electrode 4.
8 is formed.
【0024】次に、本発明の第2の実施例によるMOS
トランジスタをその製造方法に従って図2を参照しなが
ら説明する。Next, a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention will be described.
The transistor will be described with reference to FIGS.
【0025】まず、図2(a)に示すように、第1導電
型の半導体シリコン基板21に対してLOCOS法と第
1導電型の不純物のイオン注入を実行し、膜厚が300
〜600nm程度のシリコン酸化膜22をシリコン基板
21の表面に局所的に形成するとともに、このシリコン
酸化膜22の下のシリコン基板21中に一種のチャネル
ストッパーである第1導電型の高濃度不純物拡散層23
を形成する。First, as shown in FIG. 2A, the LOCOS method and ion implantation of impurities of the first conductivity type are performed on the semiconductor silicon substrate 21 of the first conductivity type, so that
A silicon oxide film 22 having a thickness of about 600 nm is locally formed on the surface of the silicon substrate 21, and a first conductivity type high concentration impurity diffusion, which is a kind of channel stopper, is formed in the silicon substrate 21 under the silicon oxide film 22. Layer 23
To form
【0026】次に、図2(b)に示すように、半導体シ
リコン基板21を熱酸化して、膜厚が30〜100nm
程度のシリコン酸化膜24を基板表面に形成する。次
に、シリコン酸化膜22の両側の半導体シリコン基板2
1に、1×1015〜1016cm-2程度のドーズ量で第2
導電型の不純物25をイオン注入し、シリコン酸化膜2
2の両側の半導体シリコン基板21の表面領域にソース
/ドレイン拡散層26を夫々形成する。なお、第2導電
型の不純物25のイオン注入は、シリコン酸化膜24を
形成する前に行っても良い。Next, as shown in FIG. 2B, the semiconductor silicon substrate 21 is thermally oxidized to a thickness of 30 to 100 nm.
A silicon oxide film 24 is formed on the surface of the substrate. Next, the semiconductor silicon substrate 2 on both sides of the silicon oxide film 22
First, a second dose of about 1 × 10 15 to 10 16 cm −2 is used.
The conductive impurity 25 is ion-implanted and the silicon oxide film 2
Source / drain diffusion layers 26 are respectively formed in the surface regions of the semiconductor silicon substrate 21 on both sides of the substrate 2. The ion implantation of the impurity 25 of the second conductivity type may be performed before forming the silicon oxide film 24.
【0027】次に、図2(c)に示すように、ソース/
ドレイン拡散層26を部分的に露出させる開口27を、
ホトリソグラフィ及びエッチングにより、シリコン酸化
膜24に形成する。Next, as shown in FIG.
An opening 27 for partially exposing the drain diffusion layer 26 is formed.
It is formed on the silicon oxide film 24 by photolithography and etching.
【0028】次に、図2(d)に示すように、CVD法
で堆積させたポリシリコンやアモルファスシリコンから
なる膜厚が数百nmの半導体シリコン薄膜28を全面に
形成する。そして、この半導体シリコン薄膜28に、1
×1011〜1013cm-2程度のドーズ量で第1導電型の
不純物31をイオン注入する。Next, as shown in FIG. 2D, a semiconductor silicon thin film 28 having a thickness of several hundreds nm made of polysilicon or amorphous silicon deposited by the CVD method is formed on the entire surface. The semiconductor silicon thin film 28 has 1
The impurity 31 of the first conductivity type is ion-implanted at a dose of about × 10 11 to 10 13 cm −2 .
【0029】次に、図2(e)に示すように、ホトリソ
グラフィ及びエッチングにより、半導体シリコン薄膜2
8を、シリコン酸化膜22の上からその両側のソース/
ドレイン拡散層26の上にまで延び且つこれらのソース
/ドレイン拡散層26に開口27の一部において夫々接
触するようなパターンに加工する。この後、CVD法又
は熱酸化若しくは熱窒化によりシリコン酸化膜又はシリ
コン窒化膜をゲート絶縁膜32として形成する。Next, as shown in FIG. 2E, the semiconductor silicon thin film 2 is formed by photolithography and etching.
8 from the top of the silicon oxide film 22 to the source /
The pattern is formed so as to extend over the drain diffusion layer 26 and to come into contact with the source / drain diffusion layer 26 at a part of the opening 27. Thereafter, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed as the gate insulating film 32 by a CVD method or thermal oxidation or thermal nitridation.
【0030】次に、図2(f)に示すように、ゲート絶
縁膜32を介して半導体シリコン薄膜28を覆うゲート
電極33をポリシリコン膜等で形成する。Next, as shown in FIG. 2F, a gate electrode 33 that covers the semiconductor silicon thin film 28 with a gate insulating film 32 therebetween is formed of a polysilicon film or the like.
【0031】そして、この後、図示は省略するが、層間
絶縁膜を形成し、更に、CVD法で堆積させたポリシリ
コン膜又はアモルファスシリコン膜で半導体シリコン薄
膜28に対する電極の取り出しを行う。Thereafter, although not shown, an interlayer insulating film is formed, and an electrode is taken out of the semiconductor silicon thin film 28 with a polysilicon film or an amorphous silicon film deposited by the CVD method.
【0032】以上のようにして製造したこの実施例の薄
膜トランジスタ34では、半導体シリコン薄膜28の表
面近傍部分全体がチャネル領域になる。即ち、この実施
例の薄膜トランジスタ34では、半導体シリコン薄膜2
8の上面のみならず側面もゲート絶縁膜32及びゲート
電極33に覆われているので、図2(f)に破線で示す
ように、半導体シリコン薄膜28の表面近傍部分全体に
チャネル35が形成され、シリコン薄膜28の膜厚もチ
ャネル長に寄与する。In the thin film transistor 34 of this embodiment manufactured as described above, the entire portion near the surface of the semiconductor silicon thin film 28 becomes a channel region. That is, in the thin film transistor 34 of this embodiment, the semiconductor silicon thin film 2
8 is covered with the gate insulating film 32 and the gate electrode 33, so that a channel 35 is formed in the entire portion near the surface of the semiconductor silicon thin film 28 as shown by the broken line in FIG. The thickness of the silicon thin film 28 also contributes to the channel length.
【0033】従って、微細加工寸法に依存しない安定な
特性を得るという観点からは、半導体シリコン薄膜28
の膜厚は厚ければ厚いほど良い。しかし、膜厚が厚くな
ると加工性が低下するので、上述の実施例では半導体シ
リコン薄膜28の膜厚として数百nmを選定した。Therefore, from the viewpoint of obtaining stable characteristics independent of the fine processing dimensions, the semiconductor silicon thin film 28
The thicker the film, the better. However, as the film thickness increases, the workability deteriorates. Therefore, in the above-described embodiment, several hundred nm was selected as the film thickness of the semiconductor silicon thin film 28.
【0034】また、シリコン酸化膜24に形成した開口
27の全体を通して半導体シリコン薄膜28がソース/
ドレイン拡散層26に接触するように構成すると、チャ
ネル領域である半導体シリコン薄膜28に対してシリコ
ン酸化膜24の膜厚分だけゲート電極33がオフセット
することになる。従って、図2(e)及び(f)に明示
するように、開口27の一部において半導体シリコン薄
膜28をソース/ドレイン拡散層26に接触させる。A semiconductor silicon thin film 28 is formed through the entire opening 27 formed in the silicon oxide
When the gate electrode 33 is configured to be in contact with the drain diffusion layer 26, the gate electrode 33 is offset by the thickness of the silicon oxide film 24 with respect to the semiconductor silicon thin film 28 as a channel region. Therefore, as clearly shown in FIGS. 2E and 2F, the semiconductor silicon thin film 28 is brought into contact with the source / drain diffusion layer 26 at a part of the opening 27.
【0035】次に、本発明の第3の実施例によるMOS
トランジスタをその製造方法に従って図3を参照しなが
ら説明する。Next, the MOS transistor according to the third embodiment of the present invention will be described.
The transistor will be described with reference to FIGS.
【0036】まず、図3(a)に示すように、第1導電
型の半導体シリコン基板51上にホトレジスト52をパ
ターン形成し、このホトレジスト52をマスクとしたエ
ッチングにより半導体シリコン基板51に溝53を形成
する。First, as shown in FIG. 3A, a photoresist 52 is patterned on a semiconductor silicon substrate 51 of the first conductivity type, and a groove 53 is formed in the semiconductor silicon substrate 51 by etching using the photoresist 52 as a mask. Form.
【0037】この後、ホトレジスト52を残した状態で
溝53に対して斜めイオン注入を行い、溝53の内面部
分の半導体シリコン基板51中に一種のチャネルストッ
パーである第1導電型の高濃度不純物拡散層54を形成
する。Thereafter, oblique ion implantation is performed on the groove 53 with the photoresist 52 remaining, and a high concentration impurity of the first conductivity type, which is a kind of channel stopper, is introduced into the semiconductor silicon substrate 51 on the inner surface of the groove 53. A diffusion layer 54 is formed.
【0038】次に、図3(b)に示すように、ホトレジ
スト52を除去した後、溝53に例えばシリコン酸化物
を埋め込んで埋め込み酸化物層55を形成する。この
後、熱酸化法又はCVD法により全面にシリコン酸化膜
56を形成する。そして、シリコン酸化膜56を通して
第2導電型の不純物をイオン注入し、ソース/ドレイン
拡散層57を夫々形成する。なお、この第2導電型不純
物のイオン注入は、シリコン酸化膜56を形成する前に
行ってもよい。Next, as shown in FIG. 3B, after removing the photoresist 52, for example, silicon oxide is buried in the trench 53 to form a buried oxide layer 55. Thereafter, a silicon oxide film 56 is formed on the entire surface by a thermal oxidation method or a CVD method. Then, a second conductivity type impurity is ion-implanted through the silicon oxide film 56 to form source / drain diffusion layers 57, respectively. The ion implantation of the second conductivity type impurity may be performed before the silicon oxide film 56 is formed.
【0039】次に、図3(c)に示すように、ソース/
ドレイン拡散層57を部分的に露出させる開口58を、
ホトリソグラフィ及びエッチングによってシリコン酸化
膜56に形成する。この後、CVD法で堆積させたポリ
シリコンやアモルファスシリコンからなる半導体シリコ
ン薄膜59を全面に形成する。そして、この半導体シリ
コン薄膜59に、第1導電型の不純物をイオン注入す
る。Next, as shown in FIG.
An opening 58 that partially exposes the drain diffusion layer 57
The silicon oxide film 56 is formed by photolithography and etching. Thereafter, a semiconductor silicon thin film 59 made of polysilicon or amorphous silicon deposited by the CVD method is formed on the entire surface. Then, a first conductivity type impurity is ion-implanted into the semiconductor silicon thin film 59.
【0040】そして、ホトリソグラフィ及びエッチング
により、半導体シリコン薄膜59を、中央のシリコン酸
化膜56を跨いで両側のソース/ドレイン拡散層57を
互いに連結し且つシリコン酸化膜56に形成された開口
58の一部においてソース/ドレイン拡散層57と夫々
接触するようなパターンに加工する。次に、このパター
ニングした半導体シリコン薄膜59の全表面を含む全面
にCVD法又は熱酸化若しくは熱窒化によりシリコン酸
化膜又はシリコン窒化膜をゲート絶縁膜60として形成
する。Then, by photolithography and etching, the semiconductor silicon thin film 59 is connected to the source / drain diffusion layers 57 on both sides across the central silicon oxide film 56, and the opening 58 formed in the silicon oxide film 56 is formed. The pattern is processed so as to partially contact the source / drain diffusion layer 57. Next, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed as a gate insulating film 60 on the entire surface including the entire surface of the patterned semiconductor silicon thin film 59 by a CVD method or thermal oxidation or thermal nitridation.
【0041】次に、図3(e)に示すように、全面にゲ
ート電極材料を堆積させた後、これをパターニングし
て、ゲート電極61を形成する。Next, as shown in FIG. 3E, a gate electrode material is deposited on the entire surface and then patterned to form a gate electrode 61.
【0042】そして、この後、図示は省略するが、層間
絶縁膜を形成し、更に、CVD法で堆積させたポリシリ
コン膜又はアモルファスシリコン膜で半導体シリコン薄
膜59に対する電極の取り出しを行う。Thereafter, although not shown, an interlayer insulating film is formed, and an electrode is taken out of the semiconductor silicon thin film 59 with a polysilicon film or an amorphous silicon film deposited by the CVD method.
【0043】以上のようにして製造したこの実施例のト
ランジスタでも、半導体シリコン薄膜59の表面近傍部
分全体がチャネル領域になる。即ち、この実施例のトラ
ンジスタでは、半導体シリコン薄膜59の上面のみなら
ず側面もゲート絶縁膜60及びゲート電極61に覆われ
ているので、図3(e)に破線で示すように、半導体シ
リコン薄膜59の表面近傍部分全体にチャネル62が形
成され、半導体シリコン薄膜59の膜厚もチャネル長に
寄与する。Also in the transistor of this embodiment manufactured as described above, the entire portion near the surface of the semiconductor silicon thin film 59 becomes a channel region. That is, in the transistor of this embodiment, not only the upper surface but also the side surface of the semiconductor silicon thin film 59 is covered with the gate insulating film 60 and the gate electrode 61, and as shown by the broken line in FIG. A channel 62 is formed in the entire portion near the surface of 59, and the thickness of the semiconductor silicon thin film 59 also contributes to the channel length.
【0044】また、この実施例でも、シリコン酸化膜5
6に形成した開口58の全体を通して半導体シリコン薄
膜59がソース/ドレイン拡散層57に接触するように
構成すると、チャネル領域である半導体シリコン薄膜5
9に対してシリコン酸化膜56の膜厚分だけゲート電極
61がオフセットすることになる。従って、図3(d)
及び(e)に明示するように、開口58の一部において
半導体シリコン薄膜59をソース/ドレイン拡散層57
に接触させる。Also in this embodiment, the silicon oxide film 5
When the semiconductor silicon thin film 59 is configured to be in contact with the source / drain diffusion layer 57 through the entire opening 58 formed in the semiconductor silicon thin film 5 serving as a channel region,
9, the gate electrode 61 is offset by the thickness of the silicon oxide film 56. Therefore, FIG.
And (e), the semiconductor silicon thin film 59 is partially formed in the source / drain diffusion layer 57 at a part of the opening 58.
Contact.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明の方法により製造されたMISト
ランジスタでは、半導体薄膜の平面的な長さのみならず
その膜厚もチャネル長に寄与する。従って、平面的な微
細加工寸法に依存しない安定な特性のMISトランジス
タを得ることができる。In the MIS transistor manufactured by the method of the present invention, not only the planar length of the semiconductor thin film but also its thickness contributes to the channel length. Therefore, it is possible to obtain an MIS transistor having stable characteristics that does not depend on a planar fine processing dimension.
【0046】しかも、技術的には、ホトリソグラフィに
よる半導体薄膜の平面的な寸法制御よりも膜厚制御の方
がより精密に行うことが可能なので、本発明の方法によ
れば、チャネル長をより精密に制御することができ、こ
のことによっても安定な特性を得ることができる。Moreover, technically, the film thickness control can be performed more precisely than the planar dimension control of the semiconductor thin film by photolithography. Therefore, according to the method of the present invention, the channel length can be reduced. Precise control can be performed, and thereby stable characteristics can be obtained.
【図1】本発明の第1の実施例によるMOSトランジス
タの構成を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing the configuration of a MOS transistor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例によるMOSトランジス
タの製造方法を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例によるMOSトランジス
タの製造方法を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating a method for manufacturing a MOS transistor according to a third embodiment of the present invention.
【図4】従来のMOSトランジスタの製造方法を示す概
略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a MOS transistor.
21 半導体シリコン基板 22 シリコン酸化膜 23 高濃度不純物拡散層(チャネルストッパー) 24 シリコン酸化膜 26 ソース/ドレイン拡散層 27 開口 28 半導体シリコン薄膜 32 ゲート絶縁膜 33 ゲート電極 35 チャネル 41 半導体シリコン基板 42 ソース/ドレイン拡散層 43 埋め込み酸化物層 44 開口 45 シリコン酸化膜 46 半導体シリコン薄膜 47 ゲート絶縁膜 48 ゲート電極 49 チャネル 51 半導体シリコン基板 53 溝 54 高濃度不純物拡散層(チャネルストッパー) 55 埋め込み酸化物層 56 シリコン酸化膜 57 ソース/ドレイン拡散層 58 開口 59 半導体シリコン薄膜 60 ゲート絶縁膜 61 ゲート電極 62 チャネル Reference Signs List 21 semiconductor silicon substrate 22 silicon oxide film 23 high-concentration impurity diffusion layer (channel stopper) 24 silicon oxide film 26 source / drain diffusion layer 27 opening 28 semiconductor silicon thin film 32 gate insulating film 33 gate electrode 35 channel 41 semiconductor silicon substrate 42 source / Drain diffusion layer 43 buried oxide layer 44 opening 45 silicon oxide film 46 semiconductor silicon thin film 47 gate insulating film 48 gate electrode 49 channel 51 semiconductor silicon substrate 53 groove 54 high concentration impurity diffusion layer (channel stopper) 55 buried oxide layer 56 silicon Oxide film 57 Source / drain diffusion layer 58 Opening 59 Semiconductor silicon thin film 60 Gate insulating film 61 Gate electrode 62 Channel
Claims (6)
所的に溝を形成する工程と、 この溝に絶縁物を埋め込んで表面領域分離用絶縁体層を
形成する工程と、 前記半導体基板の表面に第1の絶縁膜を形成する工程
と、 前記表面領域分離用絶縁体層の両側の前記半導体基板の
表面部分に夫々第2導電型の不純物拡散層を形成する工
程と、 これらの第2導電型の不純物拡散層の上の前記第1の絶
縁膜に夫々開口を形成する工程と、 全面に半導体薄膜を形成した後、これをパターニング
し、前記表面領域分離用絶縁体層の上からその両側の前
記第1の絶縁膜の開口に至る領域にのみ前記半導体薄膜
を残す工程と、 前記半導体薄膜の側面を含む全面に第2の絶縁膜を形成
する工程と、 この第2の絶縁膜を介して前記半導体薄膜を覆うように
ゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする
MISトランジスタの製造方法。A step of locally forming a groove in a surface portion of a semiconductor substrate of a first conductivity type; a step of forming an insulator layer for surface region isolation by burying an insulator in the groove; Forming a first insulating film on the surface of the semiconductor substrate; forming a second conductivity type impurity diffusion layer on each of surface portions of the semiconductor substrate on both sides of the surface region isolation insulator layer; Forming an opening in each of the first insulating films on the two-conductivity-type impurity diffusion layer; forming a semiconductor thin film on the entire surface; patterning the semiconductor thin film; Leaving the semiconductor thin film only in a region reaching the opening of the first insulating film on both sides thereof; forming a second insulating film on the entire surface including side surfaces of the semiconductor thin film; Through the gate to cover the semiconductor thin film Method for producing a MIS transistor, characterized in that a step of forming a pole.
第1導電型の高濃度不純物拡散層を形成する工程を更に
有することを特徴とする請求項1記載のMISトランジ
スタの製造方法。2. The method according to claim 1, further comprising the step of forming a first-conductivity-type high-concentration impurity diffusion layer in the semiconductor substrate at an inner surface portion of the trench.
に有することを特徴とする請求項1又は2記載のMIS
トランジスタの製造方法。3. The MIS according to claim 1, further comprising a step of taking out an electrode of the semiconductor thin film.
A method for manufacturing a transistor.
又は非晶質シリコン膜で前記半導体薄膜を形成すること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のMISト
ランジスタの製造方法。4. The method for manufacturing a MIS transistor according to claim 1, wherein said semiconductor thin film is formed of a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film deposited by a CVD method. .
はシリコン窒化膜で前記第2の絶縁膜を形成することを
特徴とする請求項1〜4の何れか1項記載のMISトラ
ンジスタの製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the second insulating film is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film deposited by a CVD method. .
形成することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項記
載のMISトランジスタの製造方法。6. The method of manufacturing an MIS transistor according to claim 1, wherein said second insulating film is formed by thermal oxidation or thermal nitridation.
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JPH06244206A JPH06244206A (en) | 1994-09-02 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019009873A1 (en) * | 2017-07-01 | 2019-01-10 | Intel Corporation | Damascene patterning for thin-film transistor fabrication |
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KR100292153B1 (en) * | 1997-12-30 | 2001-07-12 | 황인길 | Mos transistor and method for fabricating the same |
KR100292152B1 (en) * | 1997-12-30 | 2001-07-12 | 황인길 | Mos transistor and fabricating method thereof |
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- 1993-02-19 JP JP05517393A patent/JP3273989B2/en not_active Expired - Lifetime
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WO2019009873A1 (en) * | 2017-07-01 | 2019-01-10 | Intel Corporation | Damascene patterning for thin-film transistor fabrication |
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