JP3323381B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＭＯＳデバイス
等の半導体装置の構造およびその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＳトランジスタを有する半導体装置
であるＭＯＳデバイスの高速化、高駆動能力化のため
に、構造の微細化、特にゲート寸法の微細化を進めて対
応しているが、配線の寄生効果（配線容量等）により、
配線遅延も微細化とともに大きくなり、デバイスの一層
の高駆動能力化が望まれている。
【０００３】図２５は、従来のＭＯＳデバイスの構造を
示す断面図である。ここでは、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
を例にあげて説明する。１はシリコン基板、１Ａはシリ
コン基板１の上層部に形成されるＰ型ウエル領域、２は
素子間分離用の厚い酸化膜（以下フィールド酸化膜と称
する）、３はチャネル領域、４はチャネル領域３上に形
成されるゲート酸化膜、５Ｃは下部ゲート酸化膜４上に
形成されるゲート電極、６ＣはＮ型不純物を含んだＮ型
のドレイン領域、７ＣはＮ型不純物を含んだＮ型のソー
ス領域である。ドレイン領域６Ｃ及びソース領域７Ｃは
チャネル領域３を挟んで形成される。
【０００４】８は全面に形成される層間絶縁膜であり、
９は層間絶縁膜８に選択的に形成された、配線層とドレ
インまたは、ソース領域との接続用のコンタクトホー
ル、１０はコンタクトホール９を充填して形成されるア
ルミ配線層、１１は層間絶縁膜８及びアルミ配線１０層
を覆って形成されるデバイス表面保護用のパッシベーシ
ョン膜を示す。
【０００５】図２６は、従来のＭＯＳデバイス構造の平
面図である。なお、ここでは、説明の都合上、図２５で
示した層間絶縁膜８及びパッシベーション膜１１の図示
を省略している。Ｌはゲート長を示し、Ｗ４はソース／
ドレイン領域のゲート幅を示す。なお、図２５の断面図
は、図２６内のＤ−Ｄ断面を示している。また、図２６
において、配線層５０はゲート電極５Ｃ上のコンタクト
ホール５１を介してゲート電極５Ｃとの電気的接続を図
っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のＭＯＳデバイス
は、図２５及び図２６で示した構造を呈しているため、
高駆動能力化のために、ゲート長Ｌの微細化をすすめて
いるが、ソース／ドレイン間耐圧の点から、同一ウエル
濃度の場合、ゲート長Ｌの微細化には限界がある。
【０００７】このため、より一層の電流駆動能力の向上
を実現するにはゲート幅Ｗを大きくする以外の方法は採
ることができない。しかしながら、ゲート幅Ｗを大きく
すると半導体装置の大きさ（チップサイズ）が増大して
集積度を損ねてしまい、微細化とは、逆行してしまうと
いう問題点があった。
【０００８】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、集積度を損ねることなく駆動能力の大き
な半導体装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる請求項
１記載の半導体装置は、第１の導電型の半導体基板と、
各々が前記半導体基板の表面に選択的に形成される第２
の導電型の第１及び第２の半導体領域とを備え、前記第
１の半導体領域と前記第２の半導体領域との間に位置す
る前記半導体基板の表面が第１のチャネル領域として規
定され、前記第１のチャネル領域上に形成される第１の
ゲート絶縁膜と、前記第１のゲート絶縁膜上に形成され
るゲート電極と、前記ゲート電極上に形成される第２の
ゲート絶縁膜と、前記第１の半導体領域の上方に形成さ
れ、前記第１の半導体領域と電気的に接続される第２の
導電型の第３の半導体領域と、前記第２の半導体領域の
上方に形成され、前記第２の半導体領域と電気的に接続
される第２の導電型の第４の半導体領域とを備え、前記
ゲート電極は前記第１及び第２の半導体領域の一部高さ
から前記第３及び第４の半導体領域の一部高さに対応す
る高さに形成され、前記第２ゲートの絶縁膜上に形成さ
れる第１の導電型の第５の半導体領域とをさらに備え、
前記第５の半導体領域は前記第３及び第４の半導体領域
間に前記第３及び第４の半導体領域と隣接して形成さ
れ、前記第５の半導体領域の下層部が第２のチャネル領
域として規定される。
【００１０】そして、前記第１の半導体領域は、第１の
部分半導体領域と第２の部分半導体領域とを有し、前記
第３の半導体領域は、前記第１の半導体領域の前記第１
の部分半導体領域上に絶縁膜を介して形成され、前記第
２の半導体領域は、第３の部分半導体領域と第４の部分
半導体領域とを有し、前記第４の半導体領域は、前記第
２の半導体領域の前記第３の部分半導体領域上に絶縁膜
を介して形成され、少なくとも一部が前記第１の半導体
領域の前記第２の部分半導体領域上から前記第３の半導
体領域上にかけて形成され、前記第２の部分半導体領域
と前記第３の半導体領域とを電気的に接続する第１の配
線層と、少なくとも一部が前記第２の半導体領域の前記
第４の部分半導体領域上から前記第４の半導体領域上に
かけて形成され、前記第４の部分半導体領域と前記第４
の半導体領域とを電気的に接続する第２の配線層とをさ
らに備えてもよい。
【００１１】
【００１２】この発明に係る請求項２記載の半導体装置
の製造方法は、(a) 第１の導電型の半導体基板の一部領
域を除去して所定のゲート電極形成領域を得るステップ
と、(b) 前記半導体基板上に第１の絶縁膜を形成するス
テップと、 (c) 前記第１の絶縁膜上の前記所定のゲー
ト電極形成領域にゲート電極を形成するステップとを備
え、前記ゲート電極は前記半導体基板の表面から一部突
出して形成され、前記所定のゲート電極形成領域の下方
に位置する前記第１の絶縁膜が第１のゲート絶縁膜とし
て規定され、前記所定のゲート電極形成領域の下方に位
置する前記半導体基板の表面が第１のチャネル領域とし
て規定され、(d) 前記ステップ(c) の実行後、前記半導
体基板の表面に選択的に第２の導電型の第１及び第２の
半導体領域をそれぞれ形成するステップをさらに備え、
前記第１及び第２の半導体領域は前記第１のチャネル領
域を挟んで、前記ゲート電極の一部高さと一部重複する
深さにそれぞれ形成され、前記第１の半導体領域は第１
の部分半導体領域と第２の部分半導体領域とを有し、前
記第２の半導体領域は第３の部分半導体領域と第４の部
分半導体領域とを有し、(e) 前記ゲート電極上に第２の
ゲート絶縁膜を形成するステップと、(f) 前記第１の絶
縁膜及び前記第２のゲート絶縁膜上に半導体層を形成す
るステップとをさらに備え、前記第２のゲート絶縁膜上
に位置する前記半導体層の下層部が第２のチャネル領域
として規定され、(g) 前記第１の半導体領域の前記第１
の部分半導体領域の上方に前記第１の絶縁膜を介して位
置し、前記第２のチャネル領域に隣接して、前記半導体
層に第２の導電型の第３の半導体領域を形成するステッ
プをさらに備え、前記第３の半導体領域は前記ゲート電
極の他の一部高さと一部重複する高さに形成され、(h)
前記第２の半導体領域の前記第３の部分半導体領域の上
方に前記第１の絶縁膜を介して前記ゲート電極の前記他
の一部高さと形成高さが重複するように位置し、前記第
２のチャネル領域に隣接して、前記半導体層に第２の導
電型の第４の半導体領域を形成するステップをさらに備
え、前記第４の半導体領域は前記ゲート電極の前記他の
一部高さと一部重複する高さに形成され、(i) 少なくと
も一部が前記第１の半導体領域の前記第２の部分半導体
領域上から前記第３の半導体領域上にかけて設けられ、
前記第２の部分半導体領域と前記第３の半導体領域とを
電気的に接続する第１の配線層を形成するステップと、
(j) 少なくとも一部が前記第２の半導体領域の前記第４
の部分半導体領域上から前記第４の半導体領域上にかけ
て設けられ、前記第４の部分半導体領域と前記第４の半
導体領域とを電気的に接続する第２の配線層を形成する
ステップとをさらに備える。
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞図１はこの発明の実施の形態１である
ＭＯＳデバイス（ＭＯＳトランジスタを有する半導体装
置）の構成を示す断面図である。図１に示すように、Ｎ
型のＭＯＳトランジスタを構成している。シリコン基板
１の上層部にＰ型ウエル領域１Ａが形成され、Ｐ型ウエ
ル領域１Ａの表面に選択的にＮ型の下部ドレイン領域６
及びＮ型の下部ソース領域７が形成される。下部ドレイ
ン領域６と下部ソース領域７との間にある凹部状のＰ型
ウエル領域１Ａの表面がチャネル領域３として規定され
る。
【００１５】下部ドレイン領域６上、下部ソース領域７
上及びチャネル領域３上に酸化膜４０が形成される。チ
ャネル領域３上に位置する酸化膜４０が下部ゲート酸化
膜４として規定され、この下部ゲート酸化膜４上にゲー
ト電極５Ａが形成される。ゲート電極５Ａは下部ドレイ
ン領域６及び下部ソース領域７に対して突出している。
このゲート電極５Ａ上に上部ゲート酸化膜４Ａが形成さ
れる。
【００１６】一方、下部ドレイン領域６上に酸化膜４０
を介して上部ドレイン領域６Ａが形成され、下部ソース
領域７上に酸化膜４０を介して上部ソース領域７Ａが形
成される。そして、上部ドレイン領域６Ａと上部ソース
領域７Ａとの間の上部ゲート酸化膜４Ａ上にポリシリコ
ン領域２２が形成される。ポリシリコン領域２２の表面
は上部ドレイン領域６Ａ及び上部ソース領域７Ａの表面
と同一高さに形成される。このポリシリコン領域２２の
下層部がチャネル領域３Ａとして規定される。
【００１７】また、下部ドレイン領域６，上部ドレイン
領域６Ａ及び下部ソース領域７，上部ソース領域７Ａの
側面に素子間分離用のフィールド酸化膜２が形成され、
上部ドレイン領域６Ａ、上部ソース領域７Ａ、ポリシリ
コン領域２２及びフィールド酸化膜２を覆って層間絶縁
膜８が形成される。
【００１８】そして、上部ドレイン領域６Ａ上及び上部
ソース領域７Ａ上の層間絶縁膜８にそれぞれコンタクト
ホール９が設けられ、アルミ配線層２３は上部ドレイン
領域６Ａ上のコンタクトホール９を充填して形成され、
アルミ配線層２４は上部ソース領域７Ａ上のコンタクト
ホール９を充填して形成される。さらに、全面にパッシ
ベーション膜１１が形成される。
【００１９】図２は図１で示したＭＯＳデバイスの平面
構造を示す平面図である。同図において、説明の都合
上、図１で示した層間絶縁膜８及びパッシベーション膜
１１の図示を省略している。Ｌはゲート長を示し、Ｗ１
は下部ドレイン領域６及び下部ソース領域７のゲート幅
を示し、Ｗ２は上部ドレイン領域６Ａ及び上部ソース領
域７Ａのゲート幅を示す。なお、図１の断面図は、図２
のＡ−Ａ断面を示している。
【００２０】図１及び図２に示すように、上部ドレイン
領域６Ａは、下部ドレイン領域６の比較的大きな第１の
部分ドレイン領域上に酸化膜４０を介して形成され、下
部ドレイン領域６の比較的小さな第２のドレイン領域上
には形成されていない。同様に、上部ソース領域７Ａ
は、下部ソース領域７の比較的大きな第１の部分ソース
領域上に酸化膜４０を介して形成され、下部ソース領域
７の比較的小さな第２の部分ソース領域上には形成され
ていない。
【００２１】そして、アルミ配線層２３は、上部ドレイ
ン領域６Ａ上のコンタクトホール９を充填して形成され
るとともに、下部ドレイン領域６の第２の部分領域上の
コンタクトホール１０を充填して形成される。このよう
に、アルミ配線層２３は下部ドレイン領域６から上部ド
レイン領域６Ａにかけて形成されることにより、下部ド
レイン領域６と上部ドレイン領域６Ａとの電気的接続を
図っている。
【００２２】そして、アルミ配線層２４は、上部ソース
領域７Ａ上のコンタクトホール９を介してコンタクトホ
ール９を充填して形成されるとともに、下部ソース領域
７の第２の部分領域上のコンタクトホール１０を充填し
て形成される。このように、アルミ配線層２４は下部ソ
ース領域７から上部ソース領域７Ａにかけて形成される
ことにより、下部ソース領域７と上部ソース領域７Ａと
の電気的接続を図っている。
【００２３】このような構造の実施の形態１のＭＯＳデ
バイスは、下部ドレイン領域６、下部ソース領域７、下
部ゲート酸化膜４及びゲート電極５Ａからなる第１の部
分トランジスタと、上部ドレイン領域６Ａ、上部ソース
領域７Ａ、上部ゲート酸化膜４Ａ及びゲート電極５Ａか
らなる第２の部分トランジスタとが合成したトランジス
タと等価な働きをする。
【００２４】したがって、実施の形態１のＭＯＳデバイ
スの実質的なゲート幅Ｗは、Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２となる。下
部ゲート幅Ｗ１は、図２５及び図２６で示した従来の構
造のＭＯＳデバイスのゲート幅Ｗ４と同程度は十分確保
でき、ゲート長Ｌは従来構造から変化はないため、上部
ゲート幅Ｗ２の分だけ大きくなり、ソース／ドレイン間
を流れる電流量が大きくなり、電流駆動能力が大幅に向
上する。
【００２５】また、上部ドレイン領域６Ａ及び上部ソー
ス領域７Ａは下部ドレイン領域６及び下部ソース領域７
の上方にそれぞれ形成されているため、上部ゲート幅Ｗ
２がＭＯＳデバイスの集積度を損ねることはない。
【００２６】すなわち、実施の形態１のＭＯＳデバイス
は、第１の部分トランジスタの形成用の集積度で、第１
の部分トランジスタの電流駆動能力に第２の部分トラン
ジスタの電流駆動能力を加味した電流駆動能力を発揮す
ることができる。
【００２７】したがって、実施の形態１のＭＯＳデバイ
スは、集積度を損ねることなく大きな駆動能力を有する
という効果を奏する。
【００２８】図３〜図１９は実施の形態１のＭＯＳデバ
イスの製造方法を示す断面図である。以下、これらの図
を参照してその製造方法について説明する。なお、以下
の説明で、イオン注入条件、成膜拡散条件等で数値を示
していない部分は、周知の値を採用しており、本発明の
ポイントになる部分のみ数値（ウエハプロセスパラメー
ター）を記載している。
【００２９】まず、図３に示すように、シリコン基板１
の上層部にイオン注入した後、熱拡散してＰ型ウエル領
域１Ａを形成する。その後、既知の選択酸化法により、
分離用のフィールド酸化膜２を形成する。
【００３０】次に、図４に示すように選択除去用のレジ
ストパターン１２を形成し、レジストパターン１２をマ
スクとして、Ｐ型ウエル領域１Ａの表面にからシリコン
エッチングを実施し、ゲート電極形成領域１３を形成す
る。
【００３１】そして、図５に示すように、イオン注入法
により、ＮＭＯＳトランジスタの閾値電圧Ｖｔｈ決定用
のチャネルドープを実施する。ここでは、Ｐ型不純物イ
オン３５を注入し、Ｐ型ウエル領域１Ａのゲート電極形
成領域１３にチャネル領域３を形成する。
【００３２】さらに、図６に示すように、熱酸化法によ
り、全面に酸化膜４０を形成し、さらに、ＣＶＤ法によ
り、ゲート電極を形成するためのポリシリコン膜５を形
成し、選択除去用のフォトレジストパターン１４を形成
する。
【００３３】そして、フォトレジストパターン１４をマ
スクとしてポリシリコン膜５を選択除去することによ
り、図７に示すように、ゲート電極５Ａを形成する。こ
のゲート電極５Ａ下の酸化膜４０が下部ゲート酸化膜４
として規定される。その後、ゲート電極５Ａをマスクと
してＮ型不純物イオン３２を注入して熱処理を行い下部
ドレイン領域６及び下部ソース領域７を形成する。した
がって、下部ドレイン領域６及び下部ソース領域７はチ
ャネル領域３を挟むように、チャネル領域３に隣接して
形成される。また、図９に示すように、下部ドレイン領
域６は比較的大きな部分ドレイン領域６１と比較的小さ
な部分ドレイン領域６２とからなり、下部ソース領域７
は比較的大きな部分ソース領域７１と、比較的小さな部
分ソース領域７２とからなる。
【００３４】その後、図８に示すように、ＣＶＤ法ある
いは熱酸化法により、ゲート電極５Ａを覆うように酸化
膜４１を形成する。このとき、ポリシリコン膜５上の酸
化膜４１が上部ゲート酸化膜４Ａとして規定される。
【００３５】そして、図１０に示すように、ＣＶＤ法に
よるポリシリコン層を約１μｍ形成し、エッチバック法
によって、平坦化したのち、約０．５μｍ厚のポリシリ
コン層１６を得る。その後、閾値Ｖｔｈ調整用のチャネ
ルドープを、５０ＫｅＶ以下のエネルギーで〜１０13／
ｃｍ2 オーダーのＰ型不純物をイオン注入することに
より行い、上部ゲート酸化膜４Ａ上に位置するポリシリ
コン層１６の下層部に上部チャネル領域３Ａを形成す
る。
【００３６】その後、図１１に示すように、上部ソー
ス、ドレイン領域を形成するためのフォトレジストパタ
ーン１７を形成し、このフォトレジストパターン１７を
マスクとして、１００ＫｅＶ以下のエネルギーで〜１０
16／ｃｍ2 オーダーのＮ型不純物イオンをポリシリコン
層１６に注入して熱処理を行い上部ドレイン領域６Ａ及
び上部ソース領域７Ａを形成する。なお、上部ドレイン
領域６Ａは酸化膜４０を介して下部ドレイン領域６の部
分ドレイン領域６１の上方に形成され、上部ソース領域
７Ａは酸化膜４０を介して下部ソース領域７の上方に形
成される。そして、チャネル領域３Ａ上のポリシリコン
層１６が図１で示したポリシリコン領域２２となる。
【００３７】さらに、図１２及び図１３に示すように、
ＣＶＤ法により層間絶縁膜８を全面形成した後、選択除
去用のフォトレジストパターン１８を形成する。そし
て、フォトレジストパターン１８をマスクして、層間絶
縁膜８に対してエッチングを行い、図１４示すように、
配線と上部ドレイン領域６Ａあるいは上部ソース領域７
Ａと接続するためのコンタクトホール９を形成するとと
もに、図１５に示すように、配線と下部ドレイン領域６
の部分ドレイン領域６２あるいは下部ソース領域７の部
分ソース領域７２を接続するためのコンタクトホール１
０を形成する。
【００３８】そして図１６及び図１７に示すように、ス
パッタ法により、アルミ配線形成用のアルミまたは、ア
ルミシリコンまたは、アルミシリコン銅膜等であるアル
ミ層２５をコンタクトホール９及びコンタクトホール１
０に充填して全面に形成した後、選択除去用のフォトレ
ジストパターン１９を形成する。
【００３９】その後、図１８及び図１９に示すように、
フォトレジストパターン１９をマスクとしてアルミ層２
５に対する選択除去により、アルミ配線層２３及びアル
ミ配線層２４を形成する。そして、表面保護用のパッシ
ベーション膜１１を形成して図１及び図２に示す構造を
得る。
【００４０】このような、実施の形態１のＭＯＳデバイ
スの製造方法は、酸化膜４０をパターニングすることな
く実現しているため、その分、製造工程の簡略化を図る
ことができる。
【００４１】＜実施の形態２＞図２０は、この発明の実
施の形態２であるＭＯＳデバイスの構造を示す断面図で
ある。図２０に示すように、Ｎ型のＭＯＳトランジスタ
を構成している。シリコン基板１の上層部にＰ型ウエル
領域１Ａが形成され、Ｐ型ウエル領域１Ａの表面に選択
的にＮ型の下部ドレイン領域６及びＮ型の下部ソース領
域７が形成される。下部ドレイン領域６と下部ソース領
域７との間にある凹部状のＰ型ウエル領域１Ａの表面が
チャネル領域３として規定される。
【００４２】下部ドレイン領域６の一部上、下部ソース
領域７の一部上及びチャネル領域３上に酸化膜４０が形
成される。チャネル領域３上に位置する酸化膜４０が下
部ゲート酸化膜４として規定され、この下部ゲート酸化
膜４上にゲート電極５Ａが形成される。ゲート電極５Ａ
は下部ドレイン領域６及び下部ソース領域７に対して突
出している。このゲート電極５Ａ上に上部ゲート酸化膜
４Ａが形成される。
【００４３】一方、下部ドレイン領域６上に上部ドレイ
ン領域６Ｂが直接形成され、下部ソース領域７上に上部
ソース領域７Ｂが直接形成される。したがって、下部ド
レイン領域６と上部ドレイン領域６Ｂとは電気的に接続
され、下部ソース領域７と上部ソース領域７Ｂとは電気
的に接続される。
【００４４】そして、上部ドレイン領域６Ｂと上部ソー
ス領域７Ｂとの間の上部ゲート酸化膜４Ａ上にエピタキ
シャル領域２６が形成される。エピタキシャル領域２６
の表面は上部ドレイン領域６Ｂ及び上部ソース領域７Ｂ
の表面と同一高さに形成される。このエピタキシャル領
域２６の下層部がチャネル領域３Ａとして規定される。
【００４５】また、下部ドレイン領域６，上部ドレイン
領域６Ｂ及び下部ソース領域７，上部ソース領域７Ｂの
側面に素子間分離用のフィールド酸化膜２が形成され、
上部ドレイン領域６Ｂ、上部ソース領域７Ｂ、エピタキ
シャル領域２６及びフィールド酸化膜２を覆って層間絶
縁膜８が形成される。
【００４６】そして、上部ドレイン領域６Ｂ上及び上部
ソース領域７Ｂ上の層間絶縁膜８にそれぞれコンタクト
ホール９が設けられ、アルミ配線層２３は上部ドレイン
領域６Ｂ上のコンタクトホール９を充填して形成され、
アルミ配線層２４は上部ソース領域７Ｂ上のコンタクト
ホール９を充填して形成される。さらに、全面にパッシ
ベーション膜１１が形成される。
【００４７】図２１は図２０で示したＭＯＳデバイスの
平面構造を示す平面図である。同図において、説明の都
合上、図２０で示した層間絶縁膜８及びパッシベーショ
ン膜１１の図示を省略している。Ｌはゲート長を示し、
Ｗ３は上部ドレイン領域６Ｂ（下部ドレイン領域６））
及び上部ソース領域７Ｂ（下部ソース領域７）のゲート
幅を示す。図２０の断面図は、図２１のＢ−Ｂ断面を示
している。
【００４８】図２０及び図２１に示すように、上部ドレ
イン領域６Ｂは下部ドレイン領域６と平面構造が一致す
るように形成され、上部ソース領域７Ｂは下部ソース領
域７と平面構造が一致するように形成される。
【００４９】そして、アルミ配線層２３は、上部ドレイ
ン領域６Ｂ上のコンタクトホール９を充填して形成され
るとともに、アルミ配線層２４は、上部ソース領域７Ｂ
上のコンタクトホール９を充填して形成される。
【００５０】このような構造の実施の形態２のＭＯＳデ
バイスは、下部ドレイン領域６、下部ソース領域７、下
部ゲート酸化膜４及びゲート電極５Ａからなる第１の部
分トランジスタと、上部ドレイン領域６Ｂ、上部ソース
領域７Ｂ、上部ゲート酸化膜４Ａ及びゲート電極５Ａか
らなる第２の部分トランジスタとが合成したトランジス
タと等価な働きをする。
【００５１】したがって、実施の形態２のＭＯＳデバイ
スの実質的なゲート幅Ｗは、Ｗ＝２・Ｗ３となる。下部
ゲート幅Ｗ３は、図２５及び図２６で示した従来の構造
のＭＯＳデバイスのゲート幅Ｗ４と同程度は十分確保で
き、ゲート長Ｌは従来構造から変化はないため、上部ゲ
ート幅Ｗ３の分だけ大きくなり、ソース／ドレイン間を
流れる電流量が大きくなり、電流駆動能力が大幅に向上
する。
【００５２】また、上部ドレイン領域６Ｂ及び上部ソー
ス領域７Ｂは下部ドレイン領域６及び下部ソース領域７
の上方に直接形成されているため、上部ゲート幅Ｗ３が
ＭＯＳデバイスの集積度を損ねることはない。
【００５３】すなわち、実施の形態２のＭＯＳデバイス
は、実施の形態１と同様、第１の部分トランジスタの形
成用の集積度で、第１の部分トランジスタの電流駆動能
力に第２の部分トランジスタの駆動能力を加味した電流
駆動能力を発揮することができる。
【００５４】したがって、実施の形態２のＭＯＳデバイ
スは、集積度を損ねることなく大きな駆動能力を有する
という効果を奏する。
【００５５】図２２〜図２４は実施の形態２のＭＯＳデ
バイスの製造方法の一部を示す断面図である。なお、実
施の形態１の場合と同じく、以下の説明で、イオン注入
条件、成膜拡散条件等で数値を示していない部分は、周
知の値を採用しており、本発明のポイントになる部分の
み数値（ウエハプロセスパラメーター）を記載してい
る。
【００５６】まず、実施の形態１のＭＯＳデバイスと同
様の工程を経て、図８に示す構造を得る。そして、図２
２に示すように、図８の構造に対し、上部ゲート酸化膜
４Ａを選択除去するためのフォトレジストパターン２０
を形成する。そして図２３に示すように、下部ドレイン
領域６及び下部ソース領域７の表面の一部が露出するよ
うに孔４２を形成する。
【００５７】そして、図２４に示すように、エピタキシ
ャル法による下部ドレイン領域６及び下部ソース領域７
の結晶方向に沿ってエピタキシャル膜を約１μｍ形成
し、エッチバック法によって、平坦化したのち、約０．
５μｍ厚のエピタキシャル層２１を得る。その後閾値Ｖ
ｔｈ調整用のチャネルドープを、５０ＫｅＶ以下のエネ
ルギーで〜１０13／ｃｍ2 オーダーのＰ型不純物イオ
ン３３を注入することにより行い、上部ゲート酸化膜４
Ａ上に位置するエピタキシャル層２１の下方部に上部チ
ャネル領域３Ａを形成する。その後は、実施の形態１の
図１１、図１２、図１４、図１６、図１８で示した工程
を経て図２０に示すような構造を得る。ただし、図１
３，図１５，図１７，図１９で示した工程は経ない。
【００５８】実施の形態２のＭＯＳデバイスの製造方法
では、下部ドレイン領域６及び下部ソース領域７の結晶
方向に沿ってエピタキシャル成長法によりエピタキシャ
ル層２１を形成し、エピタキシャル層２１中に上部ドレ
イン領域６Ｂ及び上部ソース領域７Ｂを形成している。
【００５９】その結果、エピタキシャル層２１を結晶性
良く形成することができるため、上部ドレイン領域６Ｂ
及び上部ソース領域７Ｂの結晶性も良くなって第２の部
分トランジスタの性能が向上することにより、実施の形
態２の製造方法により製造されるＭＯＳデバイスの電流
駆動能力の向上、リーク電流の抑制等を図ることができ
る。
【００６０】＜その他＞上記の実施の形態１及び実施の
形態２では、ＮＭＯＳトランジスタによるＭＯＳデバイ
スの場合を例にして説明したが、ＰＭＯＳトランジスタ
によるＭＯＳデバイスの場合も全く同様にして実現する
ことができ、アルミ配線層２３及びアルミ配線層２４等
のアルミ配線をアルミ多層配線を用いて実現できること
は言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】この発明における請求項１記載の半導体
装置は、第１の半導体領域、第２の半導体領域、第１の
ゲート絶縁膜及びゲート電極からなる第１の部分トラン
ジスタと、第３の半導体領域、第４の半導体領域、第２
のゲート絶縁膜及び上記ゲート電極からなる第２の部分
トランジスタとを合成したトランジスタと等価な働きを
する。
【００６２】また、第３及び第４の半導体領域はそれぞ
れ第１及び第２の半導体領域の上方に形成されているた
め、装置の集積度を損ねることはない。
【００６３】すなわち、請求項１記載の半導体装置は、
第１の部分トランジスタの形成用の集積度で、第１の部
分トランジスタに第２の部分トランジスタの駆動能力を
加味した駆動能力を発揮することができる。
【００６４】したがって、請求項１記載の半導体装置
は、集積度を損ねることなく大きな駆動能力を有すると
いう効果を奏する。
【００６５】加えて、請求項１記載の半導体装置は、第
１の半導体領域と第３の半導体領域との電気的接続を第
１の配線層を形成することにより行い、第２の半導体領
域と第４の半導体領域との電気的接続を第２の配線層を
形成することにより行っている。
【００６６】
【００６７】この発明における請求項２記載の半導体装
置の製造方法は、ステップ(g)及び(h)で第１及び２の半
導体領域の上方に第３及び第４の半導体領域をそれぞれ
形成し、ステップ(i)で第１の半導体領域の第２の部分
半導体領域上から第３の半導体領域上にかけて設けら
れ、前記第２の部分半導体領域と前記第３の半導体領域
とを電気的に接続する第１の配線層を形成して、第１半
導体領域と第３の半導体領域との電気的接続を図り、ス
テップ(j)で第２の半導体領域の第４の部分半導体領域
上から第４の半導体領域上にかけて設けられ、前記第４
の部分半導体領域と前記第４の半導体領域とを電気的に
接続する第２の配線層を形成して、第２の半導体領域と
第４の半導体領域との電気的接続を図っている。
【００６８】したがって、請求項２記載の製造方法で製
造される半導体装置は、第１の半導体領域、第２の半導
体領域、第１のゲート絶縁膜及びゲート電極からなる第
１の部分トランジスタと、第３の半導体領域、第４の半
導体領域、第２のゲート絶縁膜及び上記ゲート電極から
なる第２の部分トランジスタとを合成したトランジスタ
と等価な働きをする。第３及び第４の半導体領域はそれ
ぞれ第１及び第２の半導体領域の上方に形成されている
ため、装置の集積度を損ねることもない。
【００６９】その結果、請求項２記載の製造方法で製造
される半導体装置は、第１の部分トランジスタの形成用
の集積度で、第１の部分トランジスタの駆動能力に第２
の部分トランジスタの駆動能力を加味した駆動能力を発
揮することができる。
【００７０】
【００７１】
【００７２】
【００７３】
【００７４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である半導体装置
（ＭＯＳデバイス）の構造を示す断面図である。
【図２】 実施の形態１の半導体装置の平面構造を示す
平面図である。
【図３】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。
【図４】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。
【図５】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。
【図６】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。
【図７】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。
【図８】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。
【図９】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。
【図１０】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１１】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１２】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１３】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１４】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１５】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１６】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１７】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１８】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図１９】 実施の形態１の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図２０】 この発明の実施の形態３である半導体装置
の構造を示す断面図である。
【図２１】 実施の形態２の半導体装置の平面構造を示
す平面図である。
【図２２】 実施の形態２の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図２３】 実施の形態２の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図２４】 実施の形態２の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図２５】 従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
【図２６】 従来の半導体装置の平面構造を示す平面図
である。
【符号の説明】
４ 下部ゲート酸化膜、４Ａ，４Ｂ 上部ゲート酸化
膜、５Ａ ゲート電極、６ 下部ドレイン領域、６Ａ，
６Ｂ 上部ドレイン領域、７ 下部ソース領域、７Ａ，
７Ｂ 上部ソース領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の導電型の半導体基板と、各々が前
    記半導体基板の表面に選択的に形成される第２の導電型
    の第１及び第２の半導体領域とを備え、前記第１の半導
    体領域と前記第２の半導体領域との間に位置する前記半
    導体基板の表面が第１のチャネル領域として規定され、 前記第１のチャネル領域上に形成される第１のゲート絶
    縁膜と、 前記第１のゲート絶縁膜上に形成されるゲート電極と、 前記ゲート電極上に形成される第２のゲート絶縁膜と、 前記第１の半導体領域の上方に形成され、前記第１の半
    導体領域と電気的に接続される第２の導電型の第３の半
    導体領域と、 前記第２の半導体領域の上方に形成され、前記第２の半
    導体領域と電気的に接続される第２の導電型の第４の半
    導体領域とを備え、前記ゲート電極は前記第１及び第２
    の半導体領域の一部高さから前記第３及び第４の半導体
    領域の一部高さに対応する高さに形成され、 前記第２ゲートの絶縁膜上に形成される第１の導電型の
    第５の半導体領域とをさらに備え、前記第５の半導体領
    域は前記第３及び第４の半導体領域間に前記第３及び第
    ４の半導体領域と隣接して形成され、前記第５の半導体
    領域の下層部が第２のチャネル領域として規定され、 前記第１の半導体領域は、第１の部分半導体領域と第２
    の部分半導体領域とを有し、前記第３の半導体領域は、
    前記第１の半導体領域の前記第１の部分半導体領域上に
    絶縁膜を介して形成され、 前記第２の半導体領域は、第３の部分半導体領域と第４
    の部分半導体領域とを有し、前記第４の半導体領域は、
    前記第２の半導体領域の前記第３の部分半導体領域上に
    絶縁膜を介して形成され、 少なくとも一部が前記第１の半導体領域の前記第２の部
    分半導体領域上から前記第３の半導体領域上にかけて形
    成され、前記第２の部分半導体領域と前記第３の半導体
    領域とを電気的に接続する第１の配線層と、 少なくとも一部が前記第２の半導体領域の前記第４の部
    分半導体領域上から前記第４の半導体領域上にかけて形
    成され、前記第４の部分半導体領域と前記第４ の半導体
    領域とを電気的に接続する第２の配線層とをさらに備え
    る、 半導体装置。
  2. 【請求項２】 (a) 第１の導電型の半導体基板の一部領
    域を除去して所定のゲート電極形成領域を得るステップ
    と、 (b) 前記半導体基板上に第１の絶縁膜を形成するステッ
    プと、 (c) 前記第１の絶縁膜上の前記所定のゲート電極形成領
    域にゲート電極を形成するステップとを備え、前記ゲー
    ト電極は前記半導体基板の表面から一部突出して形成さ
    れ、前記所定のゲート電極形成領域の下方に位置する前
    記第１の絶縁膜が第１のゲート絶縁膜として規定され、
    前記所定のゲート電極形成領域の下方に位置する前記半
    導体基板の表面が第１のチャネル領域として規定され、 (d) 前記ステップ(c) の実行後、前記半導体基板の表面
    に選択的に第２の導電型の第１及び第２の半導体領域を
    それぞれ形成するステップをさらに備え、前記第１及び
    第２の半導体領域は前記第１のチャネル領域を挟んで、
    前記ゲート電極の一部高さと一部重複する深さにそれぞ
    れ形成され、前記第１の半導体領域は第１の部分半導体
    領域と第２の部分半導体領域とを有し、前記第２の半導
    体領域は第３の部分半導体領域と第４の部分半導体領域
    とを有し、 (e) 前記ゲート電極上に第２のゲート絶縁膜を形成する
    ステップと、 (f) 前記第１の絶縁膜及び前記第２のゲート絶縁膜上に
    半導体層を形成するステップとをさらに備え、前記第２
    のゲート絶縁膜上に位置する前記半導体層の下層部が第
    ２のチャネル領域として規定され、 (g) 前記第１の半導体領域の前記第１の部分半導体領域
    の上方に前記第１の絶縁膜を介して位置し、前記第２の
    チャネル領域に隣接して、前記半導体層に第２の導電型
    の第３の半導体領域を形成するステップをさらに備え、
    前記第３の半導体領域は前記ゲート電極の他の一部高さ
    と一部重複する高さに形成され、 (h) 前記第２の半導体領域の前記第３の部分半導体領域
    の上方に前記第１の絶縁膜を介して前記ゲート電極の前
    記他の一部高さと形成高さが重複するように位置し、前
    記第２のチャネル領域に隣接して、前記半導体層に第２
    の導電型の第４の半導体領域を形成するステップをさら
    に備え、前記第４の半導体領域は前記ゲート電極の前記
    他の一部高さと一部重複する高さに形成され、 (i) 少なくとも一部が前記第１の半導体領域の前記第２
    の部分半導体領域上から前記第３の半導体領域上にかけ
    て設けられ、前記第２の部分半導体領域と前記第３の半
    導体領域とを電気的に接続する第１の配線層を形成する
    ステップと、 (j) 少なくとも一部が前記第２の半導体領域の前記第４
    の部分半導体領域上から前記第４の半導体領域上にかけ
    て設けられ、前記第４の部分半導体領域と前記第４の半
    導体領域とを電気的に接続する第２の配線層を形成する
    ステップと、 をさらに備える半導体装置の製造方法。
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