JP3428124B2 - MIS transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

MIS transistor and method of manufacturing the same

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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、MIS(Metal Insu
lator Semiconductor )型トランジスタおよびその製造
方法に関し、特に、高集積化および高性能化が可能とな
るMIS型トランジスタおよびその製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is applied to MIS (Metal Insu
The present invention relates to a MIS transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a MIS transistor and a method for manufacturing the same, which enables high integration and high performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、VLSIは様々な電子機器に用い
られるようになってきている。そして、この電子機器に
対して高性能化,小型化が要求されている。それに伴
い、VLSIにも高性能化と高集積化とが要求されてき
ている。このような要求を満すため、従来から種々のト
ランジスタの構造が考案されてきている。
2. Description of the Related Art In recent years, VLSI has come to be used in various electronic devices. Further, there is a demand for higher performance and smaller size of this electronic device. Along with this, VLSI is also required to have higher performance and higher integration. In order to meet such requirements, various transistor structures have been devised conventionally.

【0003】以下、上記の高性能化あるいは高集積化の
要求を満たすべく考案された従来の手法について、DR
AMに組込まれたトランジスタを一例として挙げ、図
および図44を用いて説明する。図43は、トランジ
スタの高性能化を実現すべく考案されたSOI(Semico
nductor On Insulator)構造を有するトランジスタが組
込まれたDRAM(Dynamic Random Access Memory)を
示す部分断面図である。図44は、高集積化を実現すべ
く縦方向に立体的に形成されたトランジスタを有するD
RAMを示す部分断面図である。なお、図43および図
44に示されるDRAMは、Proc.IEEE IE
DM(1985)P.694〜P.697に開示されて
いる。
The following is a description of a conventional method devised to satisfy the above demands for high performance or high integration.
One example of transistors incorporated in AM, 4
3 and FIG. 44 . Figure 43 shows the SOI (Semico
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a DRAM (Dynamic Random Access Memory) in which a transistor having an nductor on insulator structure is incorporated. FIG. 44 shows a D having transistors formed three-dimensionally in the vertical direction to achieve high integration.
It is a fragmentary sectional view showing RAM. 43 and FIG.
The DRAM shown in FIG. IEEE IE
DM (1985) P.M. 694-P. 697.

【0004】まず、上記の図43を用いて、高性能化を
実現し得る従来の手法について説明する。図43を参照
して、p型半導体基板101の主表面には、p型半導体
層102と、n型半導体層103とがそれぞれ形成され
ている。また、p型半導体基板101の主表面には、p
型半導体層102にまで達するトレンチ105が所定位
置に形成されている。このトレンチ105の内表面には
絶縁層104が形成されている。この絶縁層104表面
上にはセルプレート電極106が形成されている。セル
プレート電極106表面を覆うように絶縁層107が形
成されている。
[0004] First, with reference to FIG. 43 described above, it will be explained a conventional method capable of realizing high performance. Referring to FIG. 43, on the main surface of p-type semiconductor substrate 101, p-type semiconductor layer 102 and n-type semiconductor layer 103 are formed, respectively. In addition, on the main surface of the p-type semiconductor substrate 101, p
A trench 105 reaching the type semiconductor layer 102 is formed at a predetermined position. An insulating layer 104 is formed on the inner surface of the trench 105. A cell plate electrode 106 is formed on the surface of the insulating layer 104. An insulating layer 107 is formed so as to cover the surface of the cell plate electrode 106.

【0005】この絶縁層107上には、n型半導体層1
08,110と、p型半導体層109とが形成されてい
る。このp型半導体層109上には、絶縁層114を介
在してゲート電極(ワード線)111が形成されてい
る。このゲート電極111と、n型半導体層108,1
10と、p型半導体層109とで上記のSOI構造のト
ランジスタが構成されることになる。
An n-type semiconductor layer 1 is formed on the insulating layer 107.
08 and 110 and the p-type semiconductor layer 109 are formed. A gate electrode (word line) 111 is formed on the p-type semiconductor layer 109 with an insulating layer 114 interposed. The gate electrode 111 and the n-type semiconductor layers 108 and 1
10 and the p-type semiconductor layer 109 constitute the transistor having the above SOI structure.

【0006】上記のSOI構造のトランジスタに関して
は、古くから研究が行なわれており、ラッチアップ防
止,サブスレッショルド特性の向上などといった高性能
化が可能となることは周知の事実とされている。
[0006] The SOI structure transistor has been studied for a long time, and it is a well-known fact that high performance such as prevention of latch-up and improvement of subthreshold characteristics can be achieved.

【0007】なお、ゲート電極111を覆うように層間
絶縁層112が形成され、この層間絶縁層112には所
定位置にコンタクトホール115が設けられる。このコ
ンタクトホール115内および層間絶縁層112上には
ビット線113が形成されることになる。
An interlayer insulating layer 112 is formed so as to cover the gate electrode 111, and a contact hole 115 is provided at a predetermined position in the interlayer insulating layer 112. Bit line 113 will be formed in contact hole 115 and on interlayer insulating layer 112.

【0008】次に、上記の高集積化を実現する従来の手
法について、図44を用いて説明する。図44を参照し
て、この図に示されるDRAMにおいては、n型半導体
層108,110と、p型半導体層109とが縦方向に
積層されている。そして、p型半導体層111の側面と
対向する位置にゲート電極111が設けられている。そ
れ以外の構造に関しては図43に示されるDRAMと同
様である。このような構造を有することによって、トラ
ンジスタを縦方向に立体的に形成することが可能とな
る。そのため、図43に示される場合のように、横方向
にトランジスタを形成する場合に比べて、半導体基板1
01の主表面におけるトランジスタの占有面積を減少さ
せることが可能となる。それにより、デバイスの高集積
化を実現することが可能となる。
[0008] Next, the conventional method of realizing the above-mentioned high integration, is described with reference to FIG. 44. Referring to FIG. 44 , in the DRAM shown in this figure, n-type semiconductor layers 108 and 110 and p-type semiconductor layer 109 are vertically stacked. The gate electrode 111 is provided at a position facing the side surface of the p-type semiconductor layer 111. It is similar to the DRAM shown in FIG. 43 with respect to the other structure. With such a structure, the transistor can be three-dimensionally formed in the vertical direction. Therefore, as in the case shown in FIG. 43, as compared to the transverse direction in the case of forming a transistor, the semiconductor substrate 1
It is possible to reduce the area occupied by the transistor on the main surface 01. As a result, high integration of the device can be realized.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例には、次に説明するような問題点があった。その
問題点について、再び図43および図44を用いて説明
する。まず図43を参照して、従来のSOI構造のトラ
ンジスタにおいては、n型半導体層108,110と、
p型半導体層109とが横方向に隣接するように設けら
れている。
However, the above-mentioned conventional example has the following problems. The problem will be described again with reference to FIGS. 43 and 44 . First, referring to FIG. 43 , in a conventional SOI structure transistor, n-type semiconductor layers 108 and 110,
The p-type semiconductor layer 109 is provided so as to be laterally adjacent to it.

【0010】一方、このSOI構造のトランジスタにお
いても、所望のトランジスタ特性を得るためには、n型
半導体層108の平面幅W1,チャネル領域となるp型
半導体層109の平面幅W2,n型半導体層110の平
面幅W3として所定の大きさが必要となる。具体的に
は、平面幅W1,W3は、約1μm程度は必要である。
また、平面幅W2は、0.5μm程度必要となる。それ
により、上記の従来のSOI構造のトランジスタは、少
なくとも2.5μm程度の平面幅W4を必要とすること
となる。したがって、性能を劣化させることなくトラン
ジスタの平面幅をさらに縮小すること、すなわち高集積
化が困難となるといった問題点が生じる。
On the other hand, also in this SOI structure transistor, in order to obtain desired transistor characteristics, the plane width W1 of the n-type semiconductor layer 108, the plane width W2 of the p-type semiconductor layer 109 serving as a channel region, and the n-type semiconductor are obtained. A predetermined size is required as the plane width W3 of the layer 110. Specifically, the plane widths W1 and W3 need to be about 1 μm.
Further, the plane width W2 needs to be about 0.5 μm. As a result, the conventional SOI structure transistor described above requires a plane width W4 of at least about 2.5 μm. Therefore, there arises a problem that it is difficult to further reduce the planar width of the transistor without deteriorating the performance, that is, it is difficult to achieve high integration.

【0011】次に、図44を用いて、従来の手法によっ
て高集積化されたトランジスタの問題点について説明す
る。図44に示されるように、n型半導体層108,1
10と、p型半導体層109とを縦方向に積層すること
によって、図43に示される場合よりもトランジスタを
高集積化することが可能となる。より具体的には、n型
半導体層108,110と、p型半導体層109の平面
幅W6を、約1μm程度以下にすることが可能となる。
したがって、ゲート電極111の平面幅を考慮したとし
ても、図43に示される場合よりもトランジスタを高集
積化することが可能となる。
Next, with reference to FIG. 44 , the problem of the transistor highly integrated by the conventional method will be described. As shown in FIG. 44 , the n-type semiconductor layers 108, 1
10, by stacking the p-type semiconductor layer 109 in the vertical direction, it is possible to highly integrated transistors than the case shown in FIG. 43. More specifically, the planar width W6 of the n-type semiconductor layers 108 and 110 and the p-type semiconductor layer 109 can be reduced to about 1 μm or less.
Therefore, even when considering the plane width of the gate electrode 111, it is possible to highly integrated transistors than the case shown in FIG. 43.

【0012】しかし、n型半導体層108,110と、
p型半導体層109とを上記のような平面幅W6を有す
るように形成することによって、次のような問題点が生
じる。すなわち、図44に示される縦型のトランジスタ
においては、図43に示されるSOI構造のトランジス
タの場合に比べて、p型半導体層109においてゲート
電極111に電圧を印加した場合に、ゲート電極111
近傍に形成される反転層と残りのp型半導体層109と
の間に接合が形成される。この接合部に容量が発生す
る。それにより、サブスレッショルド特性などのトラン
ジスタの特性が劣化するといった問題が生じることとな
る。
However, the n-type semiconductor layers 108 and 110,
By forming the p-type semiconductor layer 109 and the plane width W6 as described above, the following problems occur. That is, in the vertical transistor shown in FIG. 44 , compared to the case of the SOI structure transistor shown in FIG. 43 , when a voltage is applied to the gate electrode 111 in the p-type semiconductor layer 109, the gate electrode 111
A junction is formed between the inversion layer formed in the vicinity and the remaining p-type semiconductor layer 109. Capacitance is generated at this junction. This causes a problem that the characteristics of the transistor such as the subthreshold characteristics are deteriorated.

【0013】これは、p型半導体層109が上記のよう
な平面幅W6を有することに起因して生じる問題点であ
るが、現状の技術ではビット線113とn型半導体層1
10とを電気的に接続するためのコンタクトホール11
5の開口幅W5は0.5μm以下とすることは困難であ
るため必然的にn型半導体層108,110とp型半導
体層111との平面幅W6は上記のように1μm程度は
必要となる。そのため、必然的に、上記のようなトラン
ジスタの特性の劣化といった問題が生じることとなる。
This is a problem caused by the p-type semiconductor layer 109 having the plane width W6 as described above. However, in the current technology, the bit line 113 and the n-type semiconductor layer 1 are formed.
Contact hole 11 for electrically connecting with 10
Since it is difficult to set the opening width W5 of No. 5 to 0.5 μm or less, the plane width W6 between the n-type semiconductor layers 108 and 110 and the p-type semiconductor layer 111 is necessarily about 1 μm as described above. . Therefore, the problem of deterioration of the characteristics of the transistor as described above is inevitably caused.

【0014】以上説明したように、従来の手法において
は、高性能化を追求した場合には高集積化が困難とな
り、高集積化を追求した場合には高性能化が困難となっ
ていた。つまり、従来の手法においては、高集積化と高
性能化との2つの要求を同時に満足させることは困難で
あるといった問題点があった。
As described above, in the conventional method, it has been difficult to achieve high integration when pursuing high performance, and it has been difficult to achieve high performance when pursuing high integration. That is, the conventional method has a problem that it is difficult to simultaneously satisfy the two requirements of high integration and high performance.

【0015】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、高集積
化と高性能化との2つの要求を同時に満足させることが
可能となるMIS型トランジスタおよびその製造方法を
提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a MIS transistor and a manufacturing method thereof that can simultaneously satisfy two requirements of high integration and high performance.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明に基づくMIS
型トランジスタは、主表面を有する第1導電型の半導体
基板と、第2導電型の不純物拡散層と、第1の絶縁層
と、第2導電型の第1半導体層と、第1導電型の第2半
導体層と、第2導電型の第3半導体層と、第2の絶縁層
と、ゲート電極と、導電層とを備える。第2導電型の不
純物拡散層は半導体基板の主表面に形成される。第1の
絶縁層は半導体基板の主表面上に形成され不純物拡散層
の一部表面にまで達する開口を有する。第1半導体層は
不純物拡散層の一部表面上に形成される。第2半導体層
は第1半導体層上面上に形成される。第3半導体層は第
2半導体層上面上に形成される。第2半導体層内部には
開口の深さ方向に第2半導体層を貫通する孔が設けられ
る。この孔内に第2の絶縁層は埋込まれる。ゲート電極
は、第2半導体層側面と対向する位置に第3の絶縁層を
介在して形成される。導電層は第3半導体層に接続され
る。上記孔は、第3半導体層をも開口の深さ方向に貫通
し、第3半導体層の上面と一部側面とは、第2の絶縁層
上面から突出し、導電層は、第3の半導体層の上面と一
部側面とを覆うように形成される
MIS according to the present invention
The type transistor includes a first conductive type semiconductor substrate having a main surface, a second conductive type impurity diffusion layer, a first insulating layer, a second conductive type first semiconductor layer, and a first conductive type semiconductor substrate. The semiconductor device includes a second semiconductor layer, a second conductivity type third semiconductor layer, a second insulating layer, a gate electrode, and a conductive layer. The second conductivity type impurity diffusion layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate. The first insulating layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate and has an opening reaching part of the surface of the impurity diffusion layer. The first semiconductor layer is formed on a part of the surface of the impurity diffusion layer. The second semiconductor layer is formed on the upper surface of the first semiconductor layer. The third semiconductor layer is formed on the upper surface of the second semiconductor layer. A hole penetrating the second semiconductor layer is provided inside the second semiconductor layer in the depth direction of the opening. The second insulating layer is embedded in this hole. The gate electrode is formed at a position facing the side surface of the second semiconductor layer with a third insulating layer interposed. The conductive layer is connected to the third semiconductor layer. Above Kiana is penetrating in the depth direction of the opening also a third semiconductor layer
The upper surface and a part of the side surface of the third semiconductor layer are the second insulating layer.
The conductive layer projects from the top surface and is flush with the top surface of the third semiconductor layer.
It is formed so as to cover the side surface of the part .

【0018】この発明に基づくMIS型トランジスタの
製造方法によれば、一つの局面では、まず第1導電型の
半導体基板の主表面の所定領域に第2導電型の不純物拡
散層を形成する。この不純物拡散層表面上に、第1の絶
縁層,所定形状にパターニングされた第1の導電層およ
び第2の絶縁層を順次形成する。第1の絶縁層,第1の
導電層および第2の絶縁層を部分的に貫通し不純物拡散
層の一部表面を露出させる第1の開口部を形成する。こ
の第1の開口部内に露出する第1の導電層の表面上に第
3の絶縁層を構成する。露出した不純物拡散層の一部表
面上に、第2導電型の第1半導体層,第1導電型の第2
半導体層および第2導電型の第3半導体層を順次形成す
る。このとき、第3半導体層は、その上面が第2の絶縁
層の上面よりも低くなるように形成される。第3半導体
層上に位置する第1の開口部の側壁に第1のサイドウォ
ール絶縁層を形成する。この第1のサイドウォール絶縁
層をマスクとして用いて第2および第3の半導体層を部
分的に貫通する第2の開口部を形成する。この第2の開
口部内を充填しかつ第2の絶縁層を覆うように第4の絶
縁層を形成する。第4の絶縁層および第1のサイドウォ
ール絶縁層の厚みを減じることによって、第3半導体層
の上面を露出させかつ第2の開口部内に第4の絶縁層を
残余させる。第3の半導体層上面上に第2の導電層を形
成する。
According to the method of manufacturing a MIS transistor according to the present invention, in one aspect, first, a second conductivity type impurity diffusion layer is formed in a predetermined region of the main surface of a first conductivity type semiconductor substrate. A first insulating layer, a first conductive layer patterned into a predetermined shape, and a second insulating layer are sequentially formed on the surface of the impurity diffusion layer. A first opening is formed that partially penetrates the first insulating layer, the first conductive layer, and the second insulating layer to expose a part of the surface of the impurity diffusion layer. A third insulating layer is formed on the surface of the first conductive layer exposed in the first opening. A second conductive type first semiconductor layer and a first conductive type second semiconductor layer are formed on a part of the exposed surface of the impurity diffusion layer.
A semiconductor layer and a second conductivity type third semiconductor layer are sequentially formed. At this time, the third semiconductor layer is formed so that its upper surface is lower than the upper surface of the second insulating layer. A first sidewall insulating layer is formed on the sidewall of the first opening located on the third semiconductor layer. A second opening is formed partially penetrating the second and third semiconductor layers using the first sidewall insulating layer as a mask. A fourth insulating layer is formed so as to fill the inside of the second opening and cover the second insulating layer. By reducing the thickness of the fourth insulating layer and the first sidewall insulating layer, the upper surface of the third semiconductor layer is exposed and the fourth insulating layer is left in the second opening. A second conductive layer is formed on the upper surface of the third semiconductor layer.

【0019】この発明に基づくMIS型トランジスタの
製造方法によれば、他の局面では、まず第1導電型の半
導体基板の主表面上に所定形状にパターニングされた第
1の絶縁層を形成する。この第1の絶縁層をマスクとし
て用いて半導体基板の主表面に異方性エッチング処理を
施すことによって、第1の溝部を形成する。この第1の
溝部の側壁に第1のサイドウォール絶縁層を形成する。
第1の絶縁層および第1のサイドウォール絶縁層をマス
クとして用いて、第1の溝部底面に異方性エッチング処
理を施すことによって、第1の溝部と連なる第2の溝部
を形成する。第1の絶縁層および第1のサイドウォール
絶縁層をマスクとして用いて第2の溝部表面に第2導電
型の不純物を導入することによって、第1の不純物拡散
層を形成する。第2の溝部および第1のサイドウォール
絶縁層を覆うように第2の絶縁層を形成し、この第2の
絶縁層をエッチバックすることによって第2の溝部内に
第2の絶縁層を残余させるとともに第1のサイドウォー
ル絶縁層をも同時に除去する。第2の絶縁層を覆い第1
の絶縁層上面を露出させる第4の絶縁層を形成する。第
1の絶縁層を除去することによって、半導体基板の主表
面を選択的に露出させる第3の溝部を形成する。露出し
た半導体基板の主表面に第2導電型の不純物を導入する
ことによって第2の不純物拡散層を形成する。第3の溝
部側壁に第2のサイドウォール絶縁層を形成し、この第
2のサイドウォール絶縁層および第4の絶縁層をマスク
として用いて半導体基板の主表面をエッチングすること
によって第1の不純物拡散層に達する第4の溝部を形成
する。第4の溝部内を充填しかつ第2のサイドウォール
絶縁層を覆うように第5の絶縁層を形成する。第5の絶
縁層および第2のサイドウォール絶縁層の厚みを減じる
ことによって、第3半導体層上面を露出させかつ第4の
溝部内に第5の絶縁層を残余させる。第3の半導体層上
面上に第2の導電層を形成する。
According to the method of manufacturing a MIS transistor according to the present invention, in another aspect, first, a first insulating layer patterned into a predetermined shape is formed on the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type. Using the first insulating layer as a mask, the main surface of the semiconductor substrate is subjected to anisotropic etching to form a first groove. A first sidewall insulating layer is formed on the sidewall of the first groove.
Using the first insulating layer and the first sidewall insulating layer as a mask, the bottom surface of the first groove portion is subjected to anisotropic etching treatment to form a second groove portion continuous with the first groove portion. Using the first insulating layer and the first sidewall insulating layer as a mask, impurities of the second conductivity type are introduced into the surface of the second groove portion to form a first impurity diffusion layer. A second insulating layer is formed so as to cover the second groove portion and the first sidewall insulating layer, and the second insulating layer is etched back to leave the second insulating layer in the second groove portion. At the same time, the first sidewall insulating layer is removed at the same time. First covering the second insulating layer
Forming a fourth insulating layer exposing the upper surface of the insulating layer. By removing the first insulating layer, a third groove portion that selectively exposes the main surface of the semiconductor substrate is formed. A second impurity diffusion layer is formed by introducing an impurity of the second conductivity type into the exposed main surface of the semiconductor substrate. A second sidewall insulating layer is formed on the side wall of the third groove portion, and the main surface of the semiconductor substrate is etched by using the second sidewall insulating layer and the fourth insulating layer as a mask to etch the first impurity. A fourth groove portion reaching the diffusion layer is formed. A fifth insulating layer is formed so as to fill the inside of the fourth groove portion and cover the second sidewall insulating layer. By reducing the thickness of the fifth insulating layer and the second sidewall insulating layer, the upper surface of the third semiconductor layer is exposed and the fifth insulating layer is left in the fourth groove portion. A second conductive layer is formed on the upper surface of the third semiconductor layer.

【0020】この発明に基づくMIS型トランジスタの
製造方法によれば、さらに他の局面では、まず第1導電
型の半導体基板の主表面の所定領域に第2導電型の不純
物拡散層を形成する。この不純物拡散層表面上に第1の
絶縁層,所定形状にパターニングされた第1の導電層お
よび第2の絶縁層を順次形成する。第1の絶縁層,第1
の導電層および第2の絶縁層を部分的に貫通し不純物拡
散層の一部表面を露出させる第1の開口部を形成する。
この第1の開口部の側壁表面上に第3と第4の絶縁層を
順次形成する。この第3と第4の絶縁層によって取囲ま
れた第1の開口部内に第5の絶縁層を埋込む。第4の絶
縁層を除去することによって不純物拡散層の一部表面を
露出させる。露出した不純物拡散層の一部表面上に、第
2導電型の第1半導体層,第1導電型の第2半導体層お
よび第2の導電型の第3半導体層を順次形成する。第3
半導体層上面上に第2の導電層を形成する。また、この
発明に基づくMIS型トランジスタの製造方法は、さら
に他の局面では、次の各工程を備える。第1導電型の半
導体基板の主表面の所定領域に第2導電型の不純物拡散
層を形成する。不純物拡散層表面上に金属シリサイド層
を形成する。金属シリサイド層上に第1の絶縁層,所定
形状にパターニングされた第1の導電層および第2の絶
縁層を順次形成する。第1の絶縁層,第1の導電層およ
び第2の絶縁層を部分的に貫通し不純物拡散層の一部表
面を露出させる第1の開口部を形成する。第1の開口部
内に露出する第1の導電層の表面上に第3の絶縁層を構
成する。露出した不純物拡散層の一部表面上に、第2導
電型の第1半導体層,第1導電型の第2半導体層および
第2導電型の第3半導体層を、第3半導体層の上面が前
記第2の絶縁層の上面よりも低くなるように、順次形成
する。第3半導体層上に位置する第1の開口部の側壁に
第1のサイドウォール絶縁層を形成する。第1のサイド
ウォール絶縁層をマスクとして用いて第2および第3の
半導体層を部分的に貫通する第2の開口部を形成する。
第2の開口部内を充填しかつ第2の絶縁層を覆うように
第4の絶縁層を形成する。第4の絶縁層および第1のサ
イドウォール絶縁層の厚みを減じることによって、第3
半導体層の上面を露出させかつ第2の開口部内に第4の
絶縁層を残余させる。第3の半導体層上面上に第2の導
電層を形成する。
According to the method of manufacturing a MIS transistor according to the present invention, in yet another aspect, first, a second conductivity type impurity diffusion layer is formed in a predetermined region of the main surface of a first conductivity type semiconductor substrate. A first insulating layer, a first conductive layer patterned into a predetermined shape, and a second insulating layer are sequentially formed on the surface of the impurity diffusion layer. First insulating layer, first
Forming a first opening that partially penetrates the conductive layer and the second insulating layer to expose a part of the surface of the impurity diffusion layer.
Third and fourth insulating layers are sequentially formed on the side wall surface of the first opening. A fifth insulating layer is embedded in the first opening surrounded by the third and fourth insulating layers. By removing the fourth insulating layer, a part of the surface of the impurity diffusion layer is exposed. A second conductivity type first semiconductor layer, a first conductivity type second semiconductor layer, and a second conductivity type third semiconductor layer are sequentially formed on a part of the exposed surface of the impurity diffusion layer. Third
A second conductive layer is formed on the upper surface of the semiconductor layer. Also this
A method of manufacturing a MIS type transistor according to the invention is further provided.
In another aspect, the following steps are provided. Half of the first conductivity type
Impurity diffusion of the second conductivity type in a predetermined area on the main surface of the conductor substrate
Form the layers. Metal silicide layer on the surface of impurity diffusion layer
To form. A first insulating layer on the metal silicide layer, a predetermined
A first conductive layer patterned into a shape and a second insulating layer
Edge layers are sequentially formed. A first insulating layer, a first conductive layer and
And part of the impurity diffusion layer partially penetrating the second insulating layer.
A first opening is formed that exposes the surface. First opening
A third insulating layer is formed on the surface of the first conductive layer exposed inside.
To achieve. A second conductive layer is formed on a part of the exposed surface of the impurity diffusion layer.
An electrically conductive first semiconductor layer, a first conductive type second semiconductor layer, and
The upper surface of the third semiconductor layer is in front of the third semiconductor layer of the second conductivity type.
Sequentially formed so as to be lower than the upper surface of the second insulating layer
To do. On the sidewall of the first opening located on the third semiconductor layer,
A first sidewall insulating layer is formed. First side
The second and third layers are formed by using the wall insulating layer as a mask.
A second opening is formed that partially penetrates the semiconductor layer.
So as to fill the second opening and cover the second insulating layer.
A fourth insulating layer is formed. The fourth insulating layer and the first support
By reducing the thickness of the sidewall insulation layer, the third
The upper surface of the semiconductor layer is exposed and the fourth opening is formed in the second opening.
Retain the insulating layer. A second conductive layer is formed on the upper surface of the third semiconductor layer.
Forming an electrode layer.

【0021】[0021]

【作用】この発明に基づくMIS型トランジスタによれ
ば、第2半導体層内部に絶縁層が形成される。それによ
り、この絶縁層とゲート絶縁層とによって狭まれる第2
半導体層の厚み、すなわち、MIS型トランジスタのチ
ャネル形成領域の深さ方向の厚みを調整できる。具体的
には、上記の第2半導体層の厚みを200nm以下程度
に調整できる。それにより、ゲート電極に所定の電位を
印加することによって、第2半導体層内の全領域を反転
させることが可能となる。そのため、チャネル領域下で
の接合形成による容量の発生を阻止できる。それによ
り、サブスレッショルド特性などのトランジスタ特性が
向上されたMIS型トランジスタが得られる。また、半
導体基板の主表面と垂直方向、すなわち縦方向に第1〜
第3の半導体層を積層することによってMIS型トラン
ジスタが形成されているので、半導体基板の主表面にお
ける1つのMIS型トランジスタの占有面積を小さく抑
えることが可能となる。それにより、MIS型トランジ
スタの高集積化も可能となる。
According to the MIS transistor of the present invention, the insulating layer is formed inside the second semiconductor layer. As a result, the second narrowed by the insulating layer and the gate insulating layer
The thickness of the semiconductor layer, that is, the thickness of the channel formation region of the MIS transistor in the depth direction can be adjusted. Specifically, the thickness of the second semiconductor layer can be adjusted to about 200 nm or less. Thereby, by applying a predetermined potential to the gate electrode, it becomes possible to invert the entire region in the second semiconductor layer. Therefore, it is possible to prevent the generation of capacitance due to the formation of a junction under the channel region. As a result, a MIS transistor having improved transistor characteristics such as subthreshold characteristics can be obtained. In addition, the first to the vertical directions of the main surface of the semiconductor substrate
Since the MIS type transistor is formed by stacking the third semiconductor layers, the area occupied by one MIS type transistor on the main surface of the semiconductor substrate can be reduced. Thereby, high integration of the MIS type transistor is possible.

【0022】この発明に基づくMIS型トランジスタの
製造方法によれば、少なくとも第2半導体層を貫通する
孔内に絶縁層が埋込まれたMIS型トランジスタを形成
することが可能となる。それにより、トランジスタ特性
が向上しかつ高集積化されたMIS型トランジスタを形
成することが可能となる。
According to the method for manufacturing a MIS transistor according to the present invention, it is possible to form a MIS transistor having an insulating layer buried in at least a hole penetrating the second semiconductor layer. This makes it possible to form a highly integrated MIS transistor with improved transistor characteristics.

【0023】[0023]

【実施例】以下、この発明に基づく実施例について、図
1〜図42を用いて説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 42.

【0024】(第1実施例) まず、図1〜図11を用いて、この発明に基づく第1の
実施例について説明する。図1は、この発明に基づく第
1の実施例の製造方法によって製造されたMIS型トラ
ンジスタを示す断面図である
[0024] (First Embodiment) First, with reference to FIGS. 1 to 11, a description will be given of a first embodiment according to the present invention. 1 is a sectional view showing a MIS type transistor manufactured by a manufacturing method of a first embodiment according to the present invention .

【0025】図1を参照して、p型半導体基板(p型シ
リコン基板)1の主表面には、n型不純物拡散層3が形
成されている。また、p型半導体基板1の主表面上に
は、n型不純物拡散層3と部分的に重なるシリコン酸化
膜などからなる素子分離絶縁層2が形成されている。こ
の素子分離絶縁層2を覆うようにシリコン酸化膜などか
らなる第1の層間絶縁層4が形成されている。この第1
の層間絶縁層4上には所定形状にパターニングされた多
結晶シリコンなどからなるゲート電極5が形成される。
このゲート電極5および第1の層間絶縁層4を覆うよう
にシリコン酸化膜などからなる第2の層間絶縁層6が形
成されている。
Referring to FIG. 1, an n-type impurity diffusion layer 3 is formed on the main surface of a p-type semiconductor substrate (p-type silicon substrate) 1. Further, on the main surface of p type semiconductor substrate 1, element isolation insulating layer 2 made of a silicon oxide film or the like partially overlapping n type impurity diffusion layer 3 is formed. A first interlayer insulating layer 4 made of a silicon oxide film or the like is formed so as to cover the element isolation insulating layer 2. This first
A gate electrode 5 made of polycrystalline silicon or the like patterned into a predetermined shape is formed on the interlayer insulating layer 4.
A second interlayer insulating layer 6 made of a silicon oxide film or the like is formed so as to cover the gate electrode 5 and the first interlayer insulating layer 4.

【0026】上記の第1および第2の層間絶縁層4,6
と、ゲート電極5とを部分的に貫通しn型不純物拡散層
3表面にまで達するように第1の開口部7が形成されて
いる。第1の開口部7の側壁上には、絶縁層8が形成さ
れている。この絶縁層8の表面上には、n型シリコンエ
ピタキシャル層9,11と、p型シリコンエピタキシャ
ル層10とが形成されている。
The above-mentioned first and second interlayer insulating layers 4, 6
And a first opening 7 is formed so as to partially penetrate the gate electrode 5 and reach the surface of the n-type impurity diffusion layer 3. An insulating layer 8 is formed on the side wall of the first opening 7. On the surface of this insulating layer 8, n-type silicon epitaxial layers 9 and 11 and a p-type silicon epitaxial layer 10 are formed.

【0027】上記のn型シリコンエピタキシャル層11
とp型シリコンエピタキシャル層10とを部分的に貫通
し、n型シリコンエピタキシャル層9内にまで達するよ
うに第2の開口部16が形成されている。この第2の開
口部16内にシリコン酸化膜などからなる埋込絶縁層1
4が形成される。この埋込絶縁層14上およびn型シリ
コンエピタキシャル層11上には、配線層15が形成さ
れる。
The above n-type silicon epitaxial layer 11
And the p-type silicon epitaxial layer 10 are partially penetrated, and the second opening 16 is formed so as to reach the inside of the n-type silicon epitaxial layer 9. The buried insulating layer 1 made of a silicon oxide film or the like is formed in the second opening 16.
4 is formed. A wiring layer 15 is formed on the buried insulating layer 14 and the n-type silicon epitaxial layer 11.

【0028】上記の構成において、MIS型トランジス
タは、ゲート電極5と、ゲート絶縁層として機能する絶
縁層8と、ソース/ドレイン領域となるn型シリコンエ
ピタキシャル層9,11と、チャネル領域となるp型シ
リコンエピタキシャル層10とで構成される。このと
き、図1に示されるように、少なくともp型シリコンエ
ピタキシャル層10内部に埋込絶縁層14を設けること
によって、ゲート電極5から離れた位置にpn接合が形
成されることを効果的に阻止することが可能となる。そ
れにより、ゲート電極5から離れた位置にpn接合が形
成されることによる寄生容量の発生を効果的に阻止する
ことが可能となる。その結果、サブスレッショルド特性
などのトランジスタ特性の向上したMIS型トランジス
タが得られる。
In the above structure, the MIS transistor has the gate electrode 5, the insulating layer 8 functioning as a gate insulating layer, the n-type silicon epitaxial layers 9 and 11 serving as the source / drain regions, and the p region serving as the channel region. Type silicon epitaxial layer 10. At this time, as shown in FIG. 1, by providing the buried insulating layer 14 at least inside the p-type silicon epitaxial layer 10, it is possible to effectively prevent a pn junction from being formed at a position away from the gate electrode 5. It becomes possible to do. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of parasitic capacitance due to the formation of the pn junction at a position away from the gate electrode 5. As a result, a MIS transistor having improved transistor characteristics such as subthreshold characteristics can be obtained.

【0029】したがって、上記の埋込絶縁層14は、少
なくともp型シリコンエピタキシャル層10の上面の中
央部近傍を貫通するように設けられることが好ましい。
それにより、ゲート電極5から離れた位置に存在するp
n接合の形成を効果的に阻止することが可能となる。
Therefore, the buried insulating layer 14 is preferably provided so as to penetrate at least in the vicinity of the central portion of the upper surface of the p-type silicon epitaxial layer 10.
As a result, p existing at a position away from the gate electrode 5
It is possible to effectively prevent the formation of the n-junction.

【0030】なお、図1に示される態様においては、埋
込絶縁層14は、n型シリコンエピタキシャル層11と
p型シリコンエピタキシャル10とを部分的に貫通する
ように設けられているが、この埋込絶縁層14は、ゲー
ト電極5から離れた位置にあるp型シリコンエピタキシ
ャル層10の内部に設けられ、p型シリコンエピタキシ
ャル層10の厚みを実質的に薄くできればよい。それに
より、ゲート電極5から離れた位置にpn接合が形成さ
れることによる容量の発生を効果的に阻止することが可
能となる。
Although the buried insulating layer 14 is provided so as to partially penetrate the n-type silicon epitaxial layer 11 and the p-type silicon epitaxial layer 10 in the embodiment shown in FIG. The embedded insulating layer 14 is provided inside the p-type silicon epitaxial layer 10 at a position away from the gate electrode 5 as long as the thickness of the p-type silicon epitaxial layer 10 can be substantially reduced. As a result, it is possible to effectively prevent the generation of capacitance due to the formation of the pn junction at a position away from the gate electrode 5.

【0031】また、埋込絶縁層14の平面幅W′を適切
に調整することによって、MIS型トランジスタとして
機能するn型シリコンエピタキシャル層9,11と、p
型シリコンエピタキシャル層10との平面幅Wを所望の
値に調整することが可能となる。より具体的には、図
に示される従来例のように、n型シリコンエピタキシ
ャル層9,11とp型シリコンエピタキシャル層10と
の積層構造の平面幅が約1μm程度必要であった場合に
おいても、埋込絶縁層14の平面幅W′を0.8μmと
することによって上記の平面幅Wを0.1μm程度とす
ることが可能となる。それにより、MISトランジスタ
の性能を向上させることが可能となる。
Further, by appropriately adjusting the plane width W'of the buried insulating layer 14, the n-type silicon epitaxial layers 9 and 11 functioning as a MIS transistor and p.
The plane width W with respect to the type silicon epitaxial layer 10 can be adjusted to a desired value. More specifically, FIG. 4
Even when the planar structure of the laminated structure of the n-type silicon epitaxial layers 9 and 11 and the p-type silicon epitaxial layer 10 needs to be about 1 μm as in the conventional example shown in FIG. By setting the plane width W ′ to 0.8 μm, the plane width W can be set to about 0.1 μm. This makes it possible to improve the performance of the MIS transistor.

【0032】なお、図1に示されるように、n型シリコ
ンエピタキシャル層9と、p型シリコンエピタキシャル
層10と、n型シリコンエピタキシャル層11とを、p
型半導体基板1の主表面と垂直方向、すなわち縦方向に
積層することによって、図44に示される従来例の場合
と同様に、図43に示される従来例の場合よりもMIS
型トランジスタを高集積化することが可能となる。以上
のことより、高集積化が可能となりかつトランジスタ特
性が向上したMIS型トランジスタが得られることにな
る。
As shown in FIG. 1, the n-type silicon epitaxial layer 9, the p-type silicon epitaxial layer 10, and the n-type silicon epitaxial layer 11 are connected to p
Major surface and vertical type semiconductor substrate 1, i.e., by vertically stacked, as in the conventional example shown in FIG. 44, MIS than the conventional case shown in FIG. 43
It becomes possible to highly integrate the type transistor. As described above, it is possible to obtain a MIS transistor that can be highly integrated and has improved transistor characteristics.

【0033】次に、図2〜図10を用いて、本実施例に
おけるMIS型トランジスタの製造方法について説明す
る。図2〜図10は、この発明に基づく第1の実施例に
おけるMIS型トランジスタの製造工程の第1工程〜第
9工程を示す断面図である。
Next, a method of manufacturing the MIS type transistor according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 10 are sectional views showing the first to ninth steps of the manufacturing process of the MIS transistor according to the first embodiment of the present invention.

【0034】まず図2を参照して、p型半導体基板1の
主表面上に、CVD(Chemical Vapor Deposition )法
あるいは熱酸化法を用いて、100nm程度の厚みのシ
リコン酸化膜を形成する。そして、写真製版技術および
エッチング技術を用いて、このシリコン酸化膜をパター
ニングする。それにより、素子分離絶縁層2を形成す
る。次に、このp型半導体基板1の主表面に、Asなど
のn型不純物をイオン注入する。そして、熱拡散処理を
施すことによって不純物拡散層3を形成する。この不純
物拡散層3の濃度は、好ましくは、1019〜1020cm
-3程度である。また、p型半導体基板1の比抵抗は、8
〜11Ωcm程度である。
First, referring to FIG. 2, a silicon oxide film having a thickness of about 100 nm is formed on the main surface of p type semiconductor substrate 1 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a thermal oxidation method. Then, this silicon oxide film is patterned by using the photoengraving technique and the etching technique. Thereby, the element isolation insulating layer 2 is formed. Next, an n-type impurity such as As is ion-implanted into the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. Then, a thermal diffusion process is performed to form the impurity diffusion layer 3. The concentration of the impurity diffusion layer 3 is preferably 10 19 to 10 20 cm
-It is about -3 . The specific resistance of the p-type semiconductor substrate 1 is 8
It is about 11 Ωcm.

【0035】次に、図3を参照して、p型半導体基板1
の主表面上全面に、CVD法などを用いて、たとえば2
00nm程度の厚みのシリコン酸化膜などからなる第1
の層間絶縁層4を形成する。この第1の層間絶縁層4上
に、CVD法などを用いて、たとえば400nm程度の
厚みを有する多結晶シリコン層を形成する。そして、こ
の多結晶シリコン層を所定形状にパターニングすること
によってゲート電極5を形成する。
Next, referring to FIG. 3, p-type semiconductor substrate 1
Of the entire main surface of the
First made of a silicon oxide film having a thickness of about 00 nm
The inter-layer insulating layer 4 is formed. A polycrystalline silicon layer having a thickness of, for example, about 400 nm is formed on this first interlayer insulating layer 4 by the CVD method or the like. Then, the polycrystalline silicon layer is patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 5.

【0036】このとき、このゲート電極5の厚みが、M
IS型トランジスタのゲート長を決定する。すなちわ、
この場合であれば、MIS型トランジスタのゲート長は
400nm程度となる。また、ゲート電極5の材質とし
ては、遷移金属のシリサイド層,金属窒化物層,高融点
金属層および多結晶シリコン層から選ばれる少なくとも
1種以上の材質からなるものであれば単層構造であって
も多層構造であってもよい。次に、CVD法などを用い
て、たとえば400nm程度の厚みを有するシリコン酸
化膜などからなる第2の層間絶縁層6を形成する。
At this time, the thickness of the gate electrode 5 is M
Determine the gate length of the IS transistor. Sunachiwa,
In this case, the gate length of the MIS type transistor is about 400 nm. The material of the gate electrode 5 has a single layer structure as long as it is made of at least one material selected from a silicide layer of transition metal, a metal nitride layer, a refractory metal layer and a polycrystalline silicon layer. Alternatively, it may have a multilayer structure. Next, the second interlayer insulating layer 6 made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 400 nm is formed by using the CVD method or the like.

【0037】次に、図4を参照して、写真製版技術およ
びエッチング技術を用いて、トランジスタを形成する領
域に、第1および第2の層間絶縁層4,6と、ゲート電
極5とを部分的に貫通しn型不純物拡散層3の表面にま
で達する第1の開口部7を形成する。この第1の開口部
7の平面形状は、好ましくは、直径1μm程度の円であ
る。しかし、この第1の開口部7の平面形状は、楕円,
多角形(三角形,四角形,五角形,六角形等),多角形
の角部を丸めた形状などいかなる形状でもよい。
Next, referring to FIG. 4, the first and second interlayer insulating layers 4 and 6 and the gate electrode 5 are partially formed in a region where a transistor is to be formed by using a photolithography technique and an etching technique. First opening 7 is formed that penetrates through and reaches the surface of n-type impurity diffusion layer 3. The planar shape of the first opening 7 is preferably a circle having a diameter of about 1 μm. However, the plane shape of the first opening 7 is an ellipse,
Any shape such as a polygon (triangle, quadrangle, pentagon, hexagon, etc.) or a shape in which the corners of the polygon are rounded may be used.

【0038】次に、図5を参照して、CVD法などを用
いて、たとえば20nm程度の厚みのシリコン酸化膜を
全面に形成する。RIE(Reactive Ion Etching)法な
どを用いて、このシリコン酸化膜に異方性エッチング処
理を施す。それにより、絶縁層8を形成する。なお、こ
の絶縁層8の材質としては、シリコン酸化膜のほか、シ
リコン窒化膜,シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との多
層膜などを挙げることができる。
Then, referring to FIG. 5, a silicon oxide film having a thickness of, for example, about 20 nm is formed on the entire surface by CVD or the like. Anisotropic etching is applied to the silicon oxide film by using the RIE (Reactive Ion Etching) method or the like. Thereby, the insulating layer 8 is formed. The material of the insulating layer 8 may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, a multilayer film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, or the like.

【0039】次に、図6を参照して、選択エピタキシャ
ル成長法を用いて、n型シリコンエピタキシャル層9,
p型シリコンエピタキシャル層10,n型シリコンエピ
タキシャル層11を順次形成する。選択エピタキシャル
成長法に関しては、J. O. Borland & I.Beinglass, Sol
id State Technology, January, 1990, P.73などに開示
されているため詳細な説明は省略するが、たとえば、S
iH2Cl2,H2,HCl,ドーピング用としてAsH3
やB26などのガスを用いた熱CVD法によってシリコ
ンをエピタキシャル成長させることができる。
Next, referring to FIG. 6, the n-type silicon epitaxial layer 9 is formed by the selective epitaxial growth method.
The p-type silicon epitaxial layer 10 and the n-type silicon epitaxial layer 11 are sequentially formed. Regarding the selective epitaxial growth method, JO Borland & I. Beinglass, Sol
Since it is disclosed in id State Technology, January, 1990, P.73, etc., detailed description will be omitted.
iH 2 Cl 2 , H 2 , HCl, AsH 3 for doping
Silicon can be epitaxially grown by a thermal CVD method using a gas such as B 2 H 6 or B 2 .

【0040】より詳しくは、本実施例の場合には、As
あるいはPが1019〜1020cm-3程度ドープされたn
型シリコンエピタキシャル層9を第1の層間絶縁層4と
同じ厚みに形成する。そして、Bなどのp型不純物が1
16〜1017cm-3程度ドープされたp型シリコンエピ
タキシャル層10をゲート電極5と同じ厚みに形成す
る。次に、AsあるいはPなどのn型不純物を1019
1020cm-3程度ドープしたn型シリコンエピタキシャ
ル層11を第2の層間絶縁層6の上面よりも低い位置に
その上面が位置するように形成する。
More specifically, in the case of this embodiment, As
Alternatively, n doped with P of about 10 19 to 10 20 cm -3
The type silicon epitaxial layer 9 is formed to the same thickness as the first interlayer insulating layer 4. Then, p-type impurities such as B are 1
A p-type silicon epitaxial layer 10 doped with about 0 16 to 10 17 cm −3 is formed in the same thickness as the gate electrode 5. Next, an n-type impurity such as As or P is added to 10 19-
The n-type silicon epitaxial layer 11 doped with about 10 20 cm −3 is formed so that its upper surface is located at a position lower than the upper surface of the second interlayer insulating layer 6.

【0041】なお、上記のn型シリコンエピタキシャル
層9,11のうち少なくとも一方とp型シリコンエピタ
キシャル層10との間に、Asなどのn型不純物が10
17〜1018cm-3程度ドープされた濃度の低い層を形成
しLDD(Lightly Doped Drain )構造としてもよい。
また、n型シリコンエピタキシャル層8,11とp型シ
リコンエピタキシャル層10との厚みを適切に調整する
ことによって、上記の濃度の低い層とゲート電極5とを
オーバーラップさせるようにしもてよい。この場合、い
わゆるGOLD(Gate-Drain overlapped Device)構造
のトランジスタが形成される。このGOLD構造のトラ
ンジスタに関しては、 R. IZAWA 他 IEEE Transactions
On Electron Devices, Vol. 35, 1988, P. 2088に開示
されている。
An n-type impurity such as As is contained between at least one of the n-type silicon epitaxial layers 9 and 11 and the p-type silicon epitaxial layer 10.
An LDD (Lightly Doped Drain) structure may be formed by forming a low-concentration layer doped at about 17 to 10 18 cm -3 .
Further, by appropriately adjusting the thicknesses of the n-type silicon epitaxial layers 8 and 11 and the p-type silicon epitaxial layer 10, the above-mentioned low concentration layer and the gate electrode 5 may be overlapped. In this case, a transistor having a so-called GOLD (Gate-Drain overlapped Device) structure is formed. Regarding this GOLD structure transistor, R. IZAWA et al. IEEE Transactions
On Electron Devices, Vol. 35, 1988, P. 2088.

【0042】さらに、第1の層間絶縁層4の厚みは、ゲ
ート電極5とp型半導体基板1との間の絶縁性が保たれ
ていればよく、20nmの薄いものであってもよい。こ
の場合には、シリコンエピタキシャル層9の厚みもそれ
に伴い薄くすることができる。
Further, the thickness of the first interlayer insulating layer 4 may be as thin as 20 nm as long as the insulating property between the gate electrode 5 and the p-type semiconductor substrate 1 is maintained. In this case, the thickness of the silicon epitaxial layer 9 can be reduced accordingly.

【0043】次に、図7を参照して、CVD法などを用
いて、たとえば100nm程度の厚みのシリコン酸化膜
を全面に形成する。そして、RIE法などを用いて、こ
のシリコン酸化膜に異方性エッチング処理を施す。それ
により、サイドウォール絶縁層12を形成する。したが
って、このサイドウォール絶縁層12の平面幅Wは、こ
の場合であれば100nm程度となる。なお、サイドウ
ォール絶縁層12の材質としてシリコン窒化膜を用いて
もよい。
Then, referring to FIG. 7, a silicon oxide film having a thickness of, for example, about 100 nm is formed on the entire surface by CVD or the like. Then, an anisotropic etching process is applied to the silicon oxide film by using the RIE method or the like. Thereby, the sidewall insulating layer 12 is formed. Therefore, the plane width W of the sidewall insulating layer 12 is about 100 nm in this case. A silicon nitride film may be used as the material of the sidewall insulating layer 12.

【0044】次に、図8を参照して、上記のサイドウォ
ール絶縁層12をマスクとして用いて、n型シリコンエ
ピタキシャル層11,p型シリコンエピタキシャル層1
0,n型シリコンエピタキシャル層9に順次RIE法に
よって異方性エッチング処理を施す。それにより、n型
シリコンエピタキシャル層11とp型シリコンエピタキ
シャル層10とを部分的に貫通しn型シリコンエピタキ
シャル層9内に底面を有するように第2の開口部16を
形成する。
Next, referring to FIG. 8, using the sidewall insulating layer 12 as a mask, the n-type silicon epitaxial layer 11 and the p-type silicon epitaxial layer 1 are formed.
Anisotropic etching is sequentially performed on the 0, n-type silicon epitaxial layer 9 by the RIE method. Thereby, the second opening 16 is formed so as to partially penetrate the n-type silicon epitaxial layer 11 and the p-type silicon epitaxial layer 10 and have the bottom surface in the n-type silicon epitaxial layer 9.

【0045】このとき、第1の開口部7内に残余するM
IS型トランジスタのソース/ドレイン領域として機能
するn型シリコンエピタキシャル層9,11およびp型
シリコンエピタキシャル層10の平面幅は、サイドウォ
ール絶縁層12の平面幅Wとほぼ等しいものとなる。よ
り具体的には、上記の平面幅Wは、この場合であれば、
100nm程度と薄くなる。それにより、トランジスタ
特性の優れたMIS型トランジスタが得られる。なお、
n型シリコンエピタキシャル層11とp型シリコンエピ
タキシャル層10の平面幅Wは、サイドウォール絶縁層
12の平面幅Wによって適宜決定される。
At this time, M remaining in the first opening 7
The plane widths of the n-type silicon epitaxial layers 9 and 11 and the p-type silicon epitaxial layer 10 functioning as the source / drain regions of the IS-type transistor are substantially equal to the plane width W of the sidewall insulating layer 12. More specifically, the plane width W is, in this case,
It becomes as thin as about 100 nm. As a result, a MIS transistor having excellent transistor characteristics can be obtained. In addition,
The plane width W of the n-type silicon epitaxial layer 11 and the p-type silicon epitaxial layer 10 is appropriately determined by the plane width W of the sidewall insulating layer 12.

【0046】次に、図9を参照して、CVD法などを用
いて、たとえばシリコン酸化膜などからなる絶縁層13
を全面に形成する。このとき、第2の開口部16内をこ
の絶縁層13で充填するようにする。
Next, referring to FIG. 9, insulating layer 13 made of, for example, a silicon oxide film is formed by the CVD method or the like.
Are formed on the entire surface. At this time, the inside of the second opening 16 is filled with the insulating layer 13.

【0047】次に、レジストエッチバック法あるいは研
磨法(CMP(Chemical Mechanical polishing )法)
などを用いて、絶縁層13,サイドウォール絶縁層12
および第2の層間絶縁層6の厚みを減じる。それによ
り、図10に示されるように、第2の開口部16内に埋
込絶縁層14を形成するとともに、n型シリコンエピタ
キシャル層11の上面を露出させる。なお、上記の研磨
法に関しては、D. Webb他 VMIC Conference, 1992, P.
141などに開示されている。
Next, a resist etch back method or a polishing method (CMP (Chemical Mechanical Polishing) method)
And the like, the insulating layer 13, the sidewall insulating layer 12
And the thickness of the second interlayer insulating layer 6 is reduced. Thereby, as shown in FIG. 10, the buried insulating layer 14 is formed in the second opening 16 and the upper surface of the n-type silicon epitaxial layer 11 is exposed. Regarding the above polishing method, see D. Webb et al., VMIC Conference, 1992, P.
141 and the like.

【0048】次に、WSi2層や多結晶シリコン層など
からなる導電層を、スパッタリング法あるいはCVD法
などを用いて、n型シリコンエピタキシャル層11上お
よび埋込絶縁層14上に形成する。そして、写真製版技
術およびエッチング技術を用いてこの導電層をパターニ
ングする。それにより、配線層15が形成される。
Next, a conductive layer made of a WSi 2 layer, a polycrystalline silicon layer or the like is formed on the n-type silicon epitaxial layer 11 and the buried insulating layer 14 by using a sputtering method or a CVD method. Then, the conductive layer is patterned by using the photolithography technique and the etching technique. Thereby, the wiring layer 15 is formed.

【0049】なお、上記の第2の層間絶縁層6の厚み
は、この配線層15とゲート電極5との間の絶縁性が保
たれていればよく、20nm程度の薄い厚みでもよい場
合がある。この場合には、n型シリコンエピタキシャル
層11の厚みも20nm程度と薄くすることが可能とな
る。以上の工程を経て、図1に示される第1の実施例に
おけるMIS型トランジスタが形成されることになる。
The second interlayer insulating layer 6 may have a thickness as long as the insulating property between the wiring layer 15 and the gate electrode 5 is maintained, and may be as thin as about 20 nm. . In this case, the thickness of the n-type silicon epitaxial layer 11 can be reduced to about 20 nm. Through the above steps, the MIS transistor according to the first embodiment shown in FIG. 1 is formed.

【0050】以降、必要に応じて、さらなる層間絶縁層
の形成,金属配線などの形成,他のトランジスタやコン
デンサなどの素子との接続,パッシベーション膜の形
成,アセンブリ工程などを経て様々なVLSIチップ
(図示せず)が完成する。
Thereafter, various VLSI chips (such as formation of further interlayer insulating layers, formation of metal wirings, connection with elements such as other transistors and capacitors, formation of passivation films, and assembly process) are carried out as necessary. (Not shown) is completed.

【0051】なお、上記の製造方法においては、サイド
ウォール絶縁層12を自己整合的に形成し、それを第2
の開口部16形成のためのマスクとして用いたが、サイ
ドウォール絶縁層12の代わりに写真製版技術によって
レジストパターンを形成し、このレジストパターンをマ
スクとして用いてエッチング処理を行なうことによって
第2の開口部16を形成してもよい。
In the above manufacturing method, the sidewall insulating layer 12 is formed in a self-aligned manner, and the
Was used as a mask for forming the opening 16 of the second opening. Instead of the sidewall insulating layer 12, a resist pattern was formed by a photolithography technique, and the resist pattern was used as a mask to perform an etching process to form the second opening. The part 16 may be formed.

【0052】また、配線層15の材質は、金属(W,T
i,Mo,Co,Ni,Fe,Al,Cu,Ag,T
a,Auなど)や金属窒化物など導電性の材質であれば
よい。さらに、シリコンエピタキシャル層へのドーピン
グ方法としては、各々のシリコンエピタキシャル層を形
成した後にイオン注入法を用いてドーピングしてもよ
い。
The material of the wiring layer 15 is metal (W, T
i, Mo, Co, Ni, Fe, Al, Cu, Ag, T
a, Au, etc.) or a conductive material such as metal nitride. Further, as a method of doping the silicon epitaxial layer, ion doping may be used after forming each silicon epitaxial layer.

【0053】さらに、シリコンエピタキシャル層の代わ
りに、Si1-xGex(0≦x≦1)をCVD法によって
エピタキシャル成長させてもよい。特に、上記のp型シ
リコンエピタキシャル層10の代わり(チャネル形成領
域)にSi1-xGexを用いることによって、PMOSに
対してより高速なデバイスが得られる。このことに関し
ては、S. Subbanna 他Symposium on VLSI Technology,
1991, P.103 などに開示されている。
Further, instead of the silicon epitaxial layer, Si 1-x Ge x (0 ≦ x ≦ 1) may be epitaxially grown by the CVD method. In particular, by using Si 1-x Ge x instead of the above-mentioned p-type silicon epitaxial layer 10 (channel forming region), a device faster than PMOS can be obtained. Regarding this, S. Subbanna et al., Symposium on VLSI Technology,
1991, P.103, etc.

【0054】さらに、本実施例においては、エンハンス
メント型NMOSの例を示したが、ディプリション型の
NMOSを形成することも可能である。その場合は、p
型シリコンエピタキシャル層10を、n型シリコンエピ
タキシャル層とすればよい。さらに、上記の第1の実施
例においては、NMOSを形成する場合について説明し
たが、導電形式を変更することによってPMOSも形成
可能である。
Further, although the example of the enhancement type NMOS is shown in this embodiment, it is also possible to form a depletion type NMOS. In that case, p
The type silicon epitaxial layer 10 may be an n type silicon epitaxial layer. Furthermore, in the above-described first embodiment, the case of forming the NMOS has been described, but the PMOS can also be formed by changing the conductivity type.

【0055】次に、図11を用いて、本実施例の製造方
法により得られたMIS型トランジスタの変形例につい
て説明する。図11を参照して、上記の図1に示される
MIS型トランジスタと異なる点は、ゲート電極5がp
型シリコンエピタキシャル層10の側面全面を取囲むよ
うに形成されているか否かである。
Next, referring to FIG. 11, the manufacturing method of this embodiment will be described.
A modified example of the MIS transistor obtained by the method will be described . Referring to FIG. 11, the difference from the MIS transistor shown in FIG.
It is whether or not it is formed so as to surround the entire side surface of the type silicon epitaxial layer 10.

【0056】より詳しくは、図1に示されるMIS型ト
ランジスタにおいては、ゲート電極5はp型シリコンエ
ピタキシャル層10の側面を取囲むように、このp型シ
リコンエピタキシャル層10の側面上に絶縁層8を介在
して形成されている。それに対し、本変形例におけるM
IS型トランジスタにおいては、ゲート電極5が、p型
シリコンエピタキシャル層10の側面の一部のみと対向
するように形成されている。具体的には、たとえば第1
の開口部7の平面形状が円形である場合に、半円部分の
みゲート電極5によって取囲むようにする。それ以外の
構造に関しては、上記の図1に示されるMIS型トラン
ジスタと同様である。
More specifically, in the MIS transistor shown in FIG. 1, the insulating layer 8 is formed on the side surface of the p-type silicon epitaxial layer 10 so that the gate electrode 5 surrounds the side surface of the p-type silicon epitaxial layer 10. Are formed by interposing. On the other hand, M in this modification
In the IS transistor, the gate electrode 5 is formed so as to face only part of the side surface of the p-type silicon epitaxial layer 10. Specifically, for example, the first
When the planar shape of the opening 7 is circular, only the semicircular portion is surrounded by the gate electrode 5. The other structure is the same as that of the MIS type transistor shown in FIG.

【0057】[0057]

【0058】[0058]

【0059】[0059]

【0060】[0060]

【0061】[0061]

【0062】(第2実施例) 次に、図12〜図16を用いて、この発明に基づく第2
の実施例について説明する。図12は、この発明に基づ
く第2の実施例の製造方法によって製造されたMIS型
トランジスタを示す断面図である。
(Second Embodiment) Next, referring to FIGS. 12 to 16 , a second embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. FIG. 12 is a sectional view showing a MIS type transistor manufactured by the manufacturing method of the second embodiment according to the present invention.

【0063】図12を参照して、上記の第1の実施例
製造方法によって製造されたMIS型トランジスタと本
実施例の製造方法によって製造されたMISトランジス
タとの構造における差異は、n型不純物拡散層3の一部
表面に金属シリサイド層17aが形成されているか否か
である。それ以外の構造に関しては上記の第1の実施例
の製造方法によって製造されたMIS型トランジスタと
同様である。
[0063] With reference to FIG. 12, the first embodiment of the
Whether differences in structure between the MIS transistor manufactured by the manufacturing method of the MIS-type transistor and the present embodiment produced by the production method, the metal silicide layer 17a is formed on part of the surface of the n-type impurity diffusion layer 3 It is. The other structures are the same as those in the first embodiment.
This is similar to the MIS type transistor manufactured by the manufacturing method of 1 .

【0064】上記のように、n型不純物拡散層3の表面
に金属シリサイド層17aが形成されることによって、
n型不純物拡散層3のシート抵抗を低減することが可能
となる。図12に示される構造においては、n型不純物
拡散層3がそのまま配線層として使用される。したがっ
て、このn型不純物拡散層3のシート抵抗が低減するこ
とによって、配線抵抗が低減することになる。それによ
り、本実施例におけるMIS型トランジスタが組込まれ
るデバイスの性能を向上させることが可能となる。
By forming the metal silicide layer 17a on the surface of the n-type impurity diffusion layer 3 as described above,
The sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 3 can be reduced. In the structure shown in FIG. 12 , the n-type impurity diffusion layer 3 is used as it is as a wiring layer. Therefore, the sheet resistance of the n-type impurity diffusion layer 3 is reduced, so that the wiring resistance is reduced. As a result, it becomes possible to improve the performance of the device in which the MIS transistor according to the present embodiment is incorporated.

【0065】次に、図13〜図15を用いて、図12
示されるMIS型トランジスタの製造方法について説明
する。図13〜図15は、本実施例におけるMIS型ト
ランジスタの製造工程の特徴的な第1工程〜第3工程を
示す断面図である。
Next, with reference to FIGS. 13 to 15, a method for producing the M IS transistors Ru shown in FIG. 13 to 15 are cross-sectional views showing characteristic first to third steps of the manufacturing process of the MIS type transistor according to the present embodiment.

【0066】まず図13を参照して、上記の第1の実施
例と同様の工程を経て、素子分離絶縁層2とn型不純物
拡散層3までを形成する。次に、スパッタリング法など
を用いて、Tiなどの金属層17を全面に形成する。こ
の金属層17の厚みは、好ましくは、30nm程度であ
る。次に、N2雰囲気内で800℃,30秒程度の熱処
理を行なう。そして、H2SO4/H22などの薬剤によ
って未反応のTi(金属)層17を除去する。その後、
さらに、N2雰囲気内で850℃,30秒程度の熱処理
を施す。それにより、金属シリサイド層(この場合であ
ればTiSi2層)17aを、n型不純物拡散層3の表
面上に形成する。
First, referring to FIG. 13 , the element isolation insulating layer 2 and the n-type impurity diffusion layer 3 are formed through the same steps as those in the first embodiment. Next, a metal layer 17 such as Ti is formed on the entire surface by using a sputtering method or the like. The thickness of this metal layer 17 is preferably about 30 nm. Next, heat treatment is performed in an N 2 atmosphere at 800 ° C. for about 30 seconds. Then, the unreacted Ti (metal) layer 17 is removed by a chemical such as H 2 SO 4 / H 2 O 2 . afterwards,
Further, heat treatment is performed in an N 2 atmosphere at 850 ° C. for about 30 seconds. Thereby, the metal silicide layer (TiSi 2 layer in this case) 17a is formed on the surface of the n-type impurity diffusion layer 3.

【0067】次に、図15を参照して、上記の第1の実
施例の場合と同様の方法で、第1の層間絶縁層4,ゲー
ト電極5,第2の層間絶縁層6を順次形成する。その
後、写真製版技術およびエッチング技術を用いて、第1
の開口部7を形成する。このとき、第1の開口部7下に
位置する金属シリサイド層17aをも除去し、n型不純
物拡散層3の一部表面を露出させる。その後は、上記の
第1の実施例と同様の工程を経て、図12に示されるM
IS型トランジスタが形成される。このように金属シリ
サイド層7aを除去し、不純物拡散層3の一部表面を露
出させるのは、結晶構造の異なる金属シリサイド層上に
シリコンをエピタキシャル成長させることができないた
めである。なお、CoSi2のようなシリコンに近い結
晶構造を有する金属シリサイドの場合、金属シリサイド
上にシリコンをエピタキシャル成長させることは原理的
には可能である。しかし、より良い結晶を得るには、本
例のように、シリコンを露出させ、エピタキシャル成長
を行なう方が良い。
Next, referring to FIG. 15 , the first interlayer insulating layer 4, the gate electrode 5, and the second interlayer insulating layer 6 are sequentially formed by the same method as in the case of the first embodiment. To do. After that, using photoengraving technology and etching technology, the first
The opening 7 is formed. At this time, the metal silicide layer 17a located under the first opening 7 is also removed to expose a part of the surface of the n-type impurity diffusion layer 3. M Then, through the same steps as the first embodiment described above, as shown in FIG. 12
An IS type transistor is formed. The reason why the metal silicide layer 7a is removed and a part of the surface of the impurity diffusion layer 3 is exposed is that silicon cannot be epitaxially grown on the metal silicide layers having different crystal structures. In the case of a metal silicide such as CoSi 2 having a crystal structure similar to silicon, it is theoretically possible to epitaxially grow silicon on the metal silicide. However, in order to obtain a better crystal, it is better to expose silicon and perform epitaxial growth as in this example.

【0068】次に、図16を用いて、上記の製造方法の
変形例について説明する。この変形例は、図15に示さ
れる第1の開口部7の形成の際に懸念される問題点を解
消すべく考案されたものである。
Next, with reference to FIG. 16, a description will be given of modifications of the above-described manufacturing method. This modification was devised to solve the first problem of concern during the formation of the opening 7 shown in FIG. 15.

【0069】図15において第1の開口部7を形成する
際には、オーバーエッチングによってn型不純物拡散層
3とp型半導体基板1の接合が破壊される場合が考えら
れる。この場合に、図16に示されるように、第1の開
口部7を形成した後に、再度Asなどのn型不純物をp
型半導体基板1の主表面に注入することによって、n型
不純物拡散層3cが形成される。それにより、上記のオ
ーバーエッチングによってn型不純物拡散層3とp型半
導体基板1との接合が破壊されたとしても、再度N型不
純物拡散層3cとp型半導体基板1との接合を形成する
ことが可能となる。それにより、MIS型トランジスタ
の信頼性を確保することが可能となる。
In forming the first opening 7 in FIG. 15 , it is conceivable that the junction between the n-type impurity diffusion layer 3 and the p-type semiconductor substrate 1 may be destroyed by overetching. In this case, as shown in FIG. 16 , after forming the first opening 7, an n-type impurity such as As is added to the p-type again.
By implanting into the main surface of type semiconductor substrate 1, n type impurity diffusion layer 3c is formed. Thereby, even if the junction between the n-type impurity diffusion layer 3 and the p-type semiconductor substrate 1 is destroyed by the above-described overetching, the junction between the N-type impurity diffusion layer 3c and the p-type semiconductor substrate 1 is formed again. Is possible. This makes it possible to ensure the reliability of the MIS transistor.

【0070】なお、上記の本実施例においては、金属シ
リサイド層17aの形成前にn型不純物拡散層3を形成
したが、金属シリサイド層17aの形成の後にイオン注
入法および熱拡散法を用いてn型不純物拡散層3を形成
してもよい。
Although the n-type impurity diffusion layer 3 is formed before the formation of the metal silicide layer 17a in the present embodiment, the ion implantation method and the thermal diffusion method are used after the formation of the metal silicide layer 17a. The n-type impurity diffusion layer 3 may be formed.

【0071】また、上記の本実施例においては、金属シ
リサイド層17aをサリサイド法を用いて形成したが、
金属シリサイド層自体をスパッタリング法などによって
全面に形成し、写真製版技術およびエッチング技術を用
いて所定形状にパターニングすることによって、金属シ
リサイド層17aを形成してもよい。この場合には、素
子分離絶縁層2上にも金属シリサイド層17aを形成す
ることが可能となる。それにより、金属シリサイド層1
7aの平面形状を種々の形状にすることが可能となる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the metal silicide layer 17a is formed by the salicide method.
The metal silicide layer 17a may be formed by forming the metal silicide layer itself on the entire surface by a sputtering method or the like and patterning it into a predetermined shape by using a photoengraving technique and an etching technique. In this case, the metal silicide layer 17a can be formed also on the element isolation insulating layer 2. Thereby, the metal silicide layer 1
The planar shape of 7a can be made various shapes.

【0072】また、図15に示される工程において、第
1の開口部7の形成の際に金属シリサイド層17aをn
型不純物拡散層3の表面全面に残余させておき、後の工
程で形成される絶縁層8の形成の後にこの絶縁層8と第
2の層間絶縁層6とをマスクとして用いて金属シリサイ
ド層17aをパターニングしてもよい。
Further, in the process shown in FIG. 15 , the metal silicide layer 17a is n-typed when the first opening 7 is formed.
The metal silicide layer 17a is left on the entire surface of the type impurity diffusion layer 3, and after the insulating layer 8 formed in a later step is formed, the insulating layer 8 and the second interlayer insulating layer 6 are used as a mask. May be patterned.

【0073】(第3実施例) 次に、図17および図18を用いて、この発明に基づく
第3の実施例について説明する。図17および図18
は、本実施例におけるMIS型トランジスタの製造工程
の特徴的な第1工程および第2工程を示す断面図であ
る。
(Third Embodiment) Next, the figure17And figure18Based on this invention
A third embodiment will be described. Figure17And figure18
Is a manufacturing process of the MIS transistor in this embodiment.
FIG. 6 is a sectional view showing a characteristic first step and a second step of FIG.
It

【0074】上記の第1の実施例においては、ゲート絶
縁層として機能する絶縁層8をCVD法を用いて形成し
ていた。しかし、ゲート絶縁層は、熱酸化法によって形
成してもよい。図17を参照して、上記の第1の実施例
と同様の工程を経て第1の開口部7までを形成する。次
に、O2雰囲気内で900℃程度の熱処理を第1の開口
部7内表面に施す。それにより、第1の開口部7内に露
出するゲート電極5の表面に熱酸化膜18を形成する。
このとき、同時に、第1の開口部7内に露出するn型不
純物拡散層3の表面にも熱酸化膜19が形成される。
In the above-mentioned first embodiment, the insulating layer 8 functioning as the gate insulating layer is formed by the CVD method. However, the gate insulating layer may be formed by a thermal oxidation method. Referring to FIG. 17 , the steps up to the first opening 7 are formed through the same steps as those in the first embodiment. Next, heat treatment at about 900 ° C. is applied to the inner surface of the first opening 7 in an O 2 atmosphere. As a result, the thermal oxide film 18 is formed on the surface of the gate electrode 5 exposed in the first opening 7.
At this time, at the same time, the thermal oxide film 19 is also formed on the surface of the n-type impurity diffusion layer 3 exposed in the first opening 7.

【0075】次に、図18を参照して、RIE法を用い
て異方性エッチング処理を施すことによって、n型不純
物拡散層3表面に形成された熱酸化膜19を除去する。
このとき、RIE法によるエッチングは異方性エッチン
グであるため、第1の開口部7の側壁に形成された熱酸
化膜18はエッチングされない。それ以降は上記の第1
の実施例と同様の工程を経て本実施例におけるMIS型
トランジスタが形成されることになる。
Then, referring to FIG. 18 , the thermal oxide film 19 formed on the surface of the n-type impurity diffusion layer 3 is removed by performing anisotropic etching treatment using the RIE method.
At this time, since the etching by the RIE method is anisotropic etching, the thermal oxide film 18 formed on the side wall of the first opening 7 is not etched. After that, the above 1st
The MIS transistor of this embodiment is formed through the same steps as those of the above embodiment.

【0076】なお、本実施例においては、ゲート電極5
の材質としては、シリコンを過剰に含む材質を選択する
ことが好ましい。たとえば、TiSi2.3などのシリコ
ンを過剰に含むシリサイド層あるはこのようなシリサイ
ド層と多結晶シリコン層との積層構造などをゲート電極
5の材質として挙げることができる。この場合には、金
属シリサイド層に含まれる過剰なシリコンあるいは多結
晶シリコンから供給されるシリコンが酸化することによ
って、良質のシリコン酸化膜が形成される。それによ
り、トランジスタの特性を向上させることが可能とな
る。
In this embodiment, the gate electrode 5
It is preferable to select a material containing excessive silicon as the material. For example, the material of the gate electrode 5 may be a silicide layer containing excess silicon such as TiSi 2.3 or a laminated structure of such a silicide layer and a polycrystalline silicon layer. In this case, excess silicon contained in the metal silicide layer or silicon supplied from polycrystalline silicon is oxidized to form a high-quality silicon oxide film. As a result, the characteristics of the transistor can be improved.

【0077】(第4実施例) 次に、図19〜図23を用いて、この発明に基づく第4
の実施例について説明する。図19は、この発明に基づ
く第4の実施例の製造方法によって製造されたMIS型
トランジスタを示す断面図である。
(Fourth Embodiment) Next, referring to FIGS. 19 to 23 , a fourth embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. FIG. 19 is a sectional view showing a MIS transistor manufactured by the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【0078】図19を参照して、本実施例の製造方法に
よって製造されたMIS型トランジスタにおいては、n
型シリコンエピタキシャル層9をも貫通するように埋込
絶縁層14が形成されている。それ以外の構造に関して
は図1に示される第1の実施例の場合と同様である。
With reference to FIG. 19 , the manufacturing method of this embodiment will be described.
Therefore, in the manufactured MIS type transistor , n
A buried insulating layer 14 is formed so as to penetrate through the silicon epitaxial layer 9. The other structure is similar to that of the first embodiment shown in FIG.

【0079】次に、図20〜図23を用いて、本実施例
におけるMIS型トランジスタの製造方法について説明
する。図20〜図23は、本実施例におけるMIS型ト
ランジスタの製造工程の特徴的な第1工程〜第4工程を
示す断面図である。
Next, with reference to FIGS. 20 to 23 , a method of manufacturing the MIS type transistor in this embodiment will be described. 20 to 23 are cross-sectional views showing characteristic first to fourth steps of the manufacturing process of the MIS transistor according to the present embodiment.

【0080】まず図20を参照して、上記の第1の実施
例と同様の工程を経て、絶縁層8までを形成する。次
に、CVD法などを用いて、全面にシリコン窒化膜37
を形成する。このシリコン窒化膜37に、RIE法など
を用いて異方性エッチング処理を施す。それにより、第
1の開口部7の側壁にシリコン窒化膜37を残余させ
る。
First, referring to FIG. 20 , the insulating layer 8 is formed through the same steps as those in the first embodiment. Next, the silicon nitride film 37 is formed on the entire surface by using the CVD method or the like.
To form. This silicon nitride film 37 is subjected to anisotropic etching treatment using the RIE method or the like. As a result, the silicon nitride film 37 is left on the sidewall of the first opening 7.

【0081】次に、CVD法などを用いて、全面にシリ
コン酸化膜を形成する。そして、前述の研磨法などによ
って、表面を平坦化する。それにより、図21に示され
るように、埋込絶縁層14を形成する。
Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface by using the CVD method or the like. Then, the surface is flattened by the above-mentioned polishing method or the like. Thereby, as shown in FIG. 21, to form the buried insulating layer 14.

【0082】次に、図22を参照して、熱リン酸などを
用いて、シリコン窒化膜37を除去する。それにより、
n型不純物拡散層3の一部表面を露出させる第2の開口
部38が形成される。
Then, referring to FIG. 22 , the silicon nitride film 37 is removed using hot phosphoric acid or the like. Thereby,
A second opening 38 that exposes a part of the surface of the n-type impurity diffusion layer 3 is formed.

【0083】次に、図23を参照して、上記の第1の実
施例と同様の方法で、n型不純物拡散層3の表面上に、
選択的に、n型シリコンエピタキシャル層9,p型シリ
コンエピタキシャル層10,n型シリコンエピタキシャ
ル層11を順次形成する。それ以降は上記の第1の実施
例と同様の工程を経て図19に示されるMIS型トラン
ジスタが形成されることになる。
Next, referring to FIG. 23 , in the same manner as in the above-mentioned first embodiment, on the surface of n-type impurity diffusion layer 3,
Selectively, the n-type silicon epitaxial layer 9, the p-type silicon epitaxial layer 10, and the n-type silicon epitaxial layer 11 are sequentially formed. After that, the MIS transistor shown in FIG. 19 is formed through the same steps as those in the first embodiment.

【0084】なお、上記の本実施例においても、上記の
第3の実施例の場合と同様に、熱酸化法によって絶縁層
8を形成してもよい。
In this embodiment, the insulating layer 8 may be formed by the thermal oxidation method as in the case of the third embodiment.

【0085】(第5実施例) 次に、図24〜図34を用いて、この発明に基づく第5
の実施例について説明する。図24は、この発明に基づ
く第5の実施例の製造方法によって製造されたMIS型
トランジスタを示す断面図である。
(Fifth Embodiment) Next, referring to FIGS. 24 to 34 , a fifth embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. FIG. 24 is a cross-sectional view showing a MIS type transistor manufactured by the manufacturing method of the fifth embodiment according to the present invention.

【0086】図24を参照して、p型半導体基板1の主
表面には溝部が形成され、この溝部内に第1および第2
の層間絶縁層21,22が充填される。また、p型半導
体基板1の主表面には、第2の開口部36が設けられ、
この第2の開口部36内には埋込絶縁層27が形成され
る。そして、この埋込絶縁層27に沿うp型半導体基板
1の主表面に、MIS型トランジスタのソース/ドレイ
ン領域となるn型不純物拡散層26,20とMIS型ト
ランジスタのチャネル領域となるp型不純物拡散層25
とが形成される。そして、p型不純物拡散層25の側面
と対向する位置に、p型不純物拡散層25を取囲むよう
に、ゲート電極24が形成される。n型不純物拡散層2
6および埋込絶縁層27上には、配線層28が形成され
る。本実施例における構造においても、上記の第1の実
施例の場合と同様の効果が得られる。
Referring to FIG. 24 , a groove is formed in the main surface of p type semiconductor substrate 1, and the first and second grooves are formed in the groove.
Are filled with the interlayer insulating layers 21 and 22. A second opening 36 is provided on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1,
A buried insulating layer 27 is formed in the second opening 36. Then, on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 along the buried insulating layer 27, the n-type impurity diffusion layers 26 and 20 to be the source / drain regions of the MIS transistor and the p-type impurities to be the channel region of the MIS transistor are formed. Diffusion layer 25
And are formed. Then, the gate electrode 24 is formed at a position facing the side surface of the p-type impurity diffusion layer 25 so as to surround the p-type impurity diffusion layer 25. n-type impurity diffusion layer 2
A wiring layer 28 is formed on 6 and the embedded insulating layer 27. Also in the structure of this embodiment, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained.

【0087】次に、図25〜図34を用いて、本実施例
におけるMIS型トランジスタの製造方法について説明
する。図25〜図34は、本実施例におけるMIS型ト
ランジスタの製造工程の第1工程〜第10工程を示す断
面図である。
Next, with reference to FIGS. 25 to 34 , a method of manufacturing the MIS transistor of this embodiment will be described. 25 to 34 are cross-sectional views showing the first to tenth steps of the manufacturing process of the MIS transistor in this example.

【0088】まず図25を参照して、主表面にボロン
(B)などのp型不純物が1016〜1017cm-3程度導
入されたp型半導体基板1を準備する。そして、このp
型半導体基板1の主表面上に、CVD法およびエッチン
グ技術を用いて、所定形状にパターニングされたシリコ
ン窒化膜30を形成する。このシリコン窒化膜30をマ
スクとして用いて、p型半導体基板1の主表面をたとえ
ば0.6μm程度エッチングする。それにより、p型半
導体基板1の主表面に第1の溝部31を形成する。
First, referring to FIG. 25 , a p-type semiconductor substrate 1 having a main surface doped with about 10 16 to 10 17 cm −3 of p-type impurities such as boron (B) is prepared. And this p
A silicon nitride film 30 patterned into a predetermined shape is formed on the main surface of mold semiconductor substrate 1 by using a CVD method and an etching technique. Using silicon nitride film 30 as a mask, the main surface of p-type semiconductor substrate 1 is etched by about 0.6 μm, for example. Thereby, the first groove portion 31 is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1.

【0089】次に、図26を参照して、CVD法などを
用いて、0.1μm程度の厚みのシリコン酸化膜を全面
に形成する。このシリコン酸化膜にRIE法などによっ
て異方性エッチング処理を施す。それにより、第1の溝
部31の側壁にサイドウォール絶縁層32を形成する。
Then, referring to FIG. 26 , a silicon oxide film having a thickness of about 0.1 μm is formed on the entire surface by CVD or the like. This silicon oxide film is anisotropically etched by the RIE method or the like. Thereby, the sidewall insulating layer 32 is formed on the sidewall of the first groove portion 31.

【0090】次に、図27を参照して、シリコン窒化膜
30およびサイドウォール絶縁層32をマスクとして用
いて、p型半導体基板1の主表面をさらに0.3μm程
度エッチングする。それにより、第1の溝部30と連な
る第2の溝部33を形成する。次に、イオン注入法およ
び熱拡散法を用いて、p型半導体基板1の主表面におけ
る第2の溝部33表面にn型不純物拡散層20を形成す
る。このn型不純物拡散層20の濃度は、好ましくは、
1019〜1020cm-3程度である。なお、このときシリ
コン窒化膜30およびシリコン酸化膜32で覆われてい
る部分には不純物拡散層は形成されない。
Then, referring to FIG. 27 , main surface of p type semiconductor substrate 1 is further etched by about 0.3 μm using silicon nitride film 30 and sidewall insulating layer 32 as a mask. Thereby, the second groove portion 33 that is continuous with the first groove portion 30 is formed. Next, the n-type impurity diffusion layer 20 is formed on the surface of the second groove 33 in the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 by using the ion implantation method and the thermal diffusion method. The concentration of the n-type impurity diffusion layer 20 is preferably
It is about 10 19 to 10 20 cm -3 . At this time, the impurity diffusion layer is not formed in the portion covered with the silicon nitride film 30 and the silicon oxide film 32.

【0091】次に、図28を参照して、CVD法などを
用いて、p型半導体基板1の主表面上全面に、シリコン
酸化膜を形成する。このシリコン酸化膜にエッチバック
処理を施すこにとよって、第2の溝部33を充填する第
1の層間絶縁層21を形成する。
Then, referring to FIG. 28 , a silicon oxide film is formed on the entire main surface of p type semiconductor substrate 1 by the CVD method or the like. By etching back the silicon oxide film, the first interlayer insulating layer 21 filling the second groove 33 is formed.

【0092】次に、図29を参照して、O2雰囲気内で
900℃の熱処理を施すことによって、第1の溝部31
の側壁に絶縁層(熱酸化膜)23を形成する。この熱酸
化膜23がゲート絶縁層となる。次に、CVD法などを
用いて、たとえば不純物の導入された多結晶シリコンな
どからなる導電層を全面に形成する。そして、この導電
層24にRIE法などを用いて異方性エッチング処理を
施す。それにより、絶縁層23表面上にゲート電極24
を形成する。
Next, referring to FIG. 29 , a heat treatment is performed at 900 ° C. in an O 2 atmosphere to form first groove 31.
An insulating layer (thermal oxide film) 23 is formed on the side wall of the. This thermal oxide film 23 becomes a gate insulating layer. Next, a conductive layer made of, for example, polycrystalline silicon doped with impurities is formed on the entire surface by using the CVD method or the like. Then, the conductive layer 24 is subjected to anisotropic etching treatment by using the RIE method or the like. As a result, the gate electrode 24 is formed on the surface of the insulating layer 23.
To form.

【0093】このとき、上記のRIEの条件を適切に調
整することによって、ゲート電極24の上面の高さを適
度に調整する。それにより、後の工程で形成される配線
層28とゲート電極24との間の絶縁性を確保する。
At this time, the height of the upper surface of the gate electrode 24 is appropriately adjusted by appropriately adjusting the above RIE conditions. This ensures the insulation between the wiring layer 28 and the gate electrode 24 which will be formed in a later step.

【0094】次に、図30を参照して、CVD法などを
用いて、全面にシリコン酸化膜22を形成する。そし
て、エッチバック法あるいは研磨法などによって、シリ
コン酸化膜22の厚みを減じる。それにより、シリコン
窒化膜30の表面を露出させる。
Then, referring to FIG. 30 , a silicon oxide film 22 is formed on the entire surface by the CVD method or the like. Then, the thickness of the silicon oxide film 22 is reduced by an etch back method or a polishing method. Thereby, the surface of the silicon nitride film 30 is exposed.

【0095】次に、熱リン酸などを用いてエッチングす
ることによって、シリコン窒化膜30を除去する。それ
により、図31に示されるように、p型半導体基板主表
面を部分的に露出させる第3の溝部34を形成する。そ
して、Asなどのn型不純物を、第3の溝部34底部に
おいて露出するp型半導体基板1の主表面にイオン注入
する。そして、熱拡散処理を施すことによって、1019
〜1020cm-3程度の濃度のn型不純物拡散層26を形
成する。
Next, the silicon nitride film 30 is removed by etching using hot phosphoric acid or the like. Thereby, as shown in FIG. 31 , a third groove 34 is formed to partially expose the main surface of the p-type semiconductor substrate. Then, an n-type impurity such as As is ion-implanted into the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 exposed at the bottom of the third groove 34. Then, a thermal diffusion process is performed to obtain 10 19
An n-type impurity diffusion layer 26 having a concentration of about 10 20 cm -3 is formed.

【0096】次に、図32を参照して、CVD法および
RIE法を用いて、第3の溝部34の側壁にサイドウォ
ール絶縁層35を形成する。このサイドウォール絶縁層
35の材質は、好ましくは、シリコン酸化膜である。ま
た、このサイドウォール絶縁層35の平面幅は、好まし
くは、上記の第1の実施例におけるサイドウォール12
の平面幅と等しいものである。
Then, referring to FIG. 32 , the sidewall insulating layer 35 is formed on the sidewall of the third groove 34 by the CVD method and the RIE method. The material of the sidewall insulating layer 35 is preferably a silicon oxide film. The plane width of the side wall insulating layer 35 is preferably the side wall 12 in the first embodiment.
Is equal to the width of the plane.

【0097】次に、図33を参照して、上記のサイドウ
ォール絶縁層35および第2の層間絶縁層22をマスク
として用いて、p型半導体基板1の主表面をエッチング
する。それにより、p型半導体基板1の主表面に、n型
不純物拡散層20にまで達する第4の溝部36を形成す
る。
Then, referring to FIG. 33 , main surface of p type semiconductor substrate 1 is etched using sidewall insulating layer 35 and second interlayer insulating layer 22 as a mask. Thereby, a fourth groove portion 36 reaching the n-type impurity diffusion layer 20 is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1.

【0098】次に、図34を参照して、上記の第1の実
施例の場合と同様の方法で、n型不純物拡散層26上面
を露出させかつ第4の溝部36内に埋込絶縁層27を形
成する。この埋込絶縁層27の材質は、好ましくは、シ
リコン酸化膜である。
Referring to FIG. 34 , the upper surface of n-type impurity diffusion layer 26 is exposed and the buried insulating layer is buried in fourth groove 36 in the same manner as in the first embodiment. 27 is formed. The material of the buried insulating layer 27 is preferably a silicon oxide film.

【0099】その後は、上記の第1の実施例と同様の方
法で、WSi2などからなる配線層28を形成する。そ
れにより、図24に示されるMIS型トランジスタが形
成されることになる。
After that, the wiring layer 28 made of WSi 2 or the like is formed by the same method as in the first embodiment. Thereby, so that the M IS transistors Ru shown in Figure 24 is formed.

【0100】なお、図33に示される工程においては、
サイドウォール絶縁層35をマスクとして用いて第4の
溝部36を形成した。しかし、上記の第1の実施例の場
合と同様に、レジストパターンを形成し、このレジスト
パターンをマスクとして用いて第4の溝部36を形成し
てもよい。また、本実施例の製造方法によって製造され
MIS型トランジスタの各構成要素の材質は、上記の
第1の実施例と対応するものは、上記の第1の実施例の
場合と同様の材質を用いることが可能である。
In the step shown in FIG. 33 ,
The fourth groove 36 was formed by using the sidewall insulating layer 35 as a mask. However, as in the case of the first embodiment described above, a resist pattern may be formed and the fourth groove 36 may be formed using this resist pattern as a mask. Also, manufactured by the manufacturing method of this embodiment.
As for the material of each constituent element of the MIS transistor, the material corresponding to that of the above-described first embodiment can be the same as that of the above-described first embodiment.

【0101】(第6実施例) 次に、図35〜図37を用いて、この発明に基づく第6
の実施例について説明する。図35は、この発明に基づ
く第6の実施例におけるMIS型トランジスタを示す断
面図である。
(Sixth Embodiment) Next, referring to FIGS. 35 to 37 , a sixth embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. FIG. 35 is a sectional view showing a MIS type transistor according to the sixth embodiment of the present invention.

【0102】図35を参照して、本実施例においては、
第2の層間絶縁層6上に第3の層間絶縁層39が形成さ
れ、この第3の層間絶縁層39には、第1の開口部7上
に位置する部分にビアホール40が設けられている。こ
のビアホール40の開口幅は、好ましくは、第1の開口
部7の開口幅以上の大きさである。
Referring to FIG. 35 , in the present embodiment,
A third interlayer insulating layer 39 is formed on the second interlayer insulating layer 6, and a via hole 40 is provided in a portion of the third interlayer insulating layer 39 located on the first opening 7. . The opening width of the via hole 40 is preferably larger than the opening width of the first opening 7.

【0103】また、n型シリコンエピタキシャル層11
の上面と一部側面とが、ビアホール40の底面に突出す
るようにビアホール40が設けられることが好ましい。
すなわち、ビアホール40の底面はn型シリコンエピタ
キシャル層11の上面よりも下方に位置することが好ま
しい。そして、このようにビアホール40の底面に突出
したn型シリコンエピタキシャル層11の表面を覆うよ
うに配線層15が形成される。それにより、配線層15
とn型シリコンエピタキシャル層11との接触面積を増
大させることが可能となる。その結果、配線層15とシ
リコンエピタキシャル層11とのコンタクト抵抗を低減
することが可能となる。それ以外の構造に関しては図1
に示されるMIS型トランジスタと同様である。
In addition, the n-type silicon epitaxial layer 11
It is preferable that the via hole 40 be provided so that the upper surface and a part of the side surface thereof protrude from the bottom surface of the via hole 40.
That is, the bottom surface of the via hole 40 is preferably located below the top surface of the n-type silicon epitaxial layer 11. Then, the wiring layer 15 is formed so as to cover the surface of the n-type silicon epitaxial layer 11 protruding on the bottom surface of the via hole 40 in this manner. Thereby, the wiring layer 15
It is possible to increase the contact area between the n-type silicon epitaxial layer 11 and. As a result, the contact resistance between the wiring layer 15 and the silicon epitaxial layer 11 can be reduced. Figure 1 for other structures
It is the same as the M IS-type transistor is Ru shown.

【0104】次に、図36および図37を用いて、図
に示されるMIS型トランジスタの製造方法について
説明する。図36および図37は、本実施例におけるM
IS型トランジスタの製造工程の特徴的な第1工程およ
び第2工程を示す断面図である。
[0104] Next, with reference to FIGS. 36 and 37, FIG. 3
A method of manufacturing the MIS type transistor shown in 5 will be described. 36 and 37 show M in this embodiment.
It is sectional drawing which shows the characteristic 1st process and 2nd process of the manufacturing process of IS type transistor.

【0105】まず図36を参照して、上記の第1の実施
例と同様の工程を経て、埋込絶縁層14までを形成す
る。そして、CVD法などを用いて、シリコン酸化膜な
どからなる第3の層間絶縁層39を全面に形成する。
First, referring to FIG. 36 , the buried insulating layer 14 is formed through the same steps as those in the first embodiment. Then, a third interlayer insulating layer 39 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface by using the CVD method or the like.

【0106】次に、図37を参照して、第1の開口部7
上に位置する第3の層間絶縁層39にエッチング処理を
施すことによってビアホール40を形成する。このと
き、ビアホール40の形成位置は、図37に示されるよ
うに、第1の開口部7の形成位置と多少ずれても構わな
い。それは、上述のように、ビアホール40の底面がn
型シリコンエピタキシャル層11の上面よりも下方に位
置するように形成されるため、後の工程で形成される配
線層15とn型シリコンエピタキシャル層11の表面と
の接触面積が多く確保できるからである。また、ビアホ
ール40の開口幅は第1の開口部7の開口幅よりも大き
いものであってもよい。以上のことより、ビアホール4
0の形成は容易なものとなる。
Next, referring to FIG. 37 , the first opening 7
A via hole 40 is formed by etching the third interlayer insulating layer 39 located above. At this time, the formation position of the via hole 40, as shown in FIG. 37, may be slightly shifted with the formation position of the first opening 7. As described above, the bottom surface of the via hole 40 is n
Since it is formed so as to be located below the upper surface of the n-type silicon epitaxial layer 11, a large contact area can be secured between the wiring layer 15 formed in a later step and the surface of the n-type silicon epitaxial layer 11. . The opening width of the via hole 40 may be larger than the opening width of the first opening 7. From the above, via hole 4
The formation of 0 becomes easy.

【0107】それ以降は、上記の第1の実施例と同様の
方法で、WSi2などの導電性材料からなる配線層15
を形成する。以上の工程を経て、図35に示されるMI
S型トランジスタが形成されることになる。
After that, the wiring layer 15 made of a conductive material such as WSi 2 is formed by the same method as in the first embodiment.
To form. Through the above steps, MI shown in FIG. 35
An S-type transistor will be formed.

【0108】(第7実施例) 次に、図38〜図42を用いて、この発明に基づく第7
の実施例について説明する。図38は、この発明に基づ
く第7の実施例の製造方法によって製造されたMIS型
トランジスタを示す断面図である。
(Seventh Embodiment) Next, referring to FIGS. 38 to 42 , a seventh embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. FIG. 38 is a cross-sectional view showing a MIS type transistor manufactured by the manufacturing method according to the seventh embodiment of the present invention.

【0109】まず図38を参照して、本実施例の製造方
法によって製造されたMIS型トランジスタにおいて
は、1つの第1の開口部7c内に、n型シリコンエピタ
キシャル層9,11と、p型シリコンエピタキシャル層
10と、配線層15とが形成されている。それにより、
結果として、n型シリコンエピタキシャル層11の厚み
が、ゲート電極5上に位置する第2の層間絶縁層6の厚
みよりも小さくなる。このn型シリコンエピタキシャル
層11の比抵抗は、金属シリサイド層や金属層などの比
抵抗よりも著しく大きい。したがって、n型シリコンエ
ピタキシャル層11の厚みを小さくすることによって、
MIS型トランジスタの寄生抵抗を低減することが可能
となる。すなわち、高性能なMIS型トランジスタが得
られることになる。好ましくは、n型シリコンエピタキ
シャル層11の厚みは、0.2μm程度である。それ以
外の構造に関しては図1に示される第1の実施例におけ
るMIS型トランジスタと同様である。
First, with reference to FIG. 38 , a manufacturing method of this embodiment.
In the MIS type transistor manufactured by the method , the n-type silicon epitaxial layers 9 and 11, the p-type silicon epitaxial layer 10 and the wiring layer 15 are formed in one first opening 7c. Thereby,
As a result, the thickness of the n-type silicon epitaxial layer 11 becomes smaller than the thickness of the second interlayer insulating layer 6 located on the gate electrode 5. The specific resistance of the n-type silicon epitaxial layer 11 is significantly higher than the specific resistance of the metal silicide layer or the metal layer. Therefore, by reducing the thickness of the n-type silicon epitaxial layer 11,
It is possible to reduce the parasitic resistance of the MIS transistor. That is, a high-performance MIS type transistor can be obtained. Preferably, the n-type silicon epitaxial layer 11 has a thickness of about 0.2 μm. The other structure is the same as that of the MIS type transistor in the first embodiment shown in FIG.

【0110】次に、図39〜図42を用いて、本実施例
におけるMIS型トランジスタの製造方法について説明
する。図39〜図42は、本実施例におけるMIS型ト
ランジスタの製造方法の特徴的な第1工程〜第4工程を
示す断面図である。
Next, with reference to FIGS. 39 to 42 , a method of manufacturing the MIS transistor of this embodiment will be described. 39 to 42 are cross-sectional views showing characteristic first to fourth steps of the method of manufacturing the MIS transistor in this example.

【0111】まず図39を参照して、上記の第1の実施
例と同様の工程を経て第2の層間絶縁層6までを形成す
る。そして、この第2の層間絶縁層6上に、CVD法な
どを用いて、シリコン窒化膜41を形成する。
First, referring to FIG. 39 , the steps up to the second interlayer insulating layer 6 are formed through the same steps as those in the first embodiment. Then, a silicon nitride film 41 is formed on the second interlayer insulating layer 6 by using the CVD method or the like.

【0112】次に、図40を参照して、上記の第1の実
施例と同様にエッチング技術を用いて、n型不純物拡散
層3の表面にまで達する第1の開口部7cを形成する。
次に、上記の第1の実施例と同様の方法で、第1の開口
部7cの側壁に絶縁層8を形成し、n型不純物拡散層3
表面上にn型シリコンエピタキシャル層9,p型シリコ
ンエピタキシャル層10,n型シリコンエピタキシャル
層11を順次形成する。
Then, referring to FIG. 40 , the first opening 7c reaching the surface of the n-type impurity diffusion layer 3 is formed by using the etching technique as in the first embodiment.
Next, the insulating layer 8 is formed on the side wall of the first opening 7c by the same method as in the first embodiment, and the n-type impurity diffusion layer 3 is formed.
An n-type silicon epitaxial layer 9, a p-type silicon epitaxial layer 10, and an n-type silicon epitaxial layer 11 are sequentially formed on the surface.

【0113】このとき、n型シリコンエピタキシャル層
11の上面が、第2の層間絶縁層6の表面よりも十分に
低くなるようにする。たとえば、n型シリコンエピタキ
シャル層11の上面が、第2の層間絶縁層6の上面より
も約1μm程度低くなるように、第2の層間絶縁層6お
よびn型シリコンエピタキシャル層11の厚みを決定す
ることが好ましい。
At this time, the upper surface of the n-type silicon epitaxial layer 11 is made sufficiently lower than the surface of the second interlayer insulating layer 6. For example, the thicknesses of the second interlayer insulating layer 6 and the n-type silicon epitaxial layer 11 are determined such that the upper surface of the n-type silicon epitaxial layer 11 is lower than the upper surface of the second interlayer insulating layer 6 by about 1 μm. It is preferable.

【0114】そして、上記の第1の実施例と同様の方法
で、n型シリコンエピタキシャル層11上面上にサイド
ウォール絶縁層12を形成する。そして、第1の開口部
7c内を充填しかつシリコン窒化膜41を覆うように、
CVD法などを用いて、シリコン酸化膜などからなる絶
縁層42を形成する。
Then, the sidewall insulating layer 12 is formed on the upper surface of the n-type silicon epitaxial layer 11 by the same method as in the first embodiment. Then, so as to fill the inside of the first opening 7c and cover the silicon nitride film 41,
The insulating layer 42 made of a silicon oxide film or the like is formed by using the CVD method or the like.

【0115】次に、図41を参照して、絶縁層44にエ
ッチバック処理を施すことによって、シリコン窒化膜4
1の表面を露出させる。このとき、第1の開口部7cは
絶縁層42によって充填されている。
Then, referring to FIG. 41 , the insulating layer 44 is subjected to an etch back process to form the silicon nitride film 4
Exposing the surface of 1. At this time, the first opening 7c is filled with the insulating layer 42.

【0116】次に、図42を参照して、シリコン窒化膜
41をマスクとして用いて、さらに絶縁層42にエッチ
ング処理を施す。それにより、n型シリコンエピタキシ
ャル層11の上面を露出させる。その結果、埋込絶縁層
14が形成される。このとき、シリコン窒化膜41を有
することによって、第2の層間絶縁層6の厚みが減じら
れない。それにより、後の工程で形成される配線層15
とゲート電極5との間の絶縁性を確実に確保することが
可能となる。
Next, referring to FIG. 42 , the insulating layer 42 is further subjected to etching treatment using the silicon nitride film 41 as a mask. Thereby, the upper surface of the n-type silicon epitaxial layer 11 is exposed. As a result, the buried insulating layer 14 is formed. At this time, by having the silicon nitride film 41, the thickness of the second interlayer insulating layer 6 cannot be reduced. As a result, the wiring layer 15 formed in a later step
It is possible to reliably ensure the insulation between the gate electrode 5 and the gate electrode 5.

【0117】その後、熱リン酸などを用いて、シリコン
窒化膜41を除去する。そして、CVD法あるいはスパ
ッタリング法と、写真製版技術と、エッチング技術とを
用いて、上記の第1の実施例の場合と同様の材質からな
る配線層15を形成する。以上の工程を経て図38に示
されるMIS型トランジスタが形成されることになる。
After that, the silicon nitride film 41 is removed by using hot phosphoric acid or the like. Then, the wiring layer 15 made of the same material as in the case of the first embodiment is formed by using the CVD method or the sputtering method, the photoengraving technique, and the etching technique. So that the M IS-type transistor is Ru shown in Figure 38 is formed through the above steps.

【0118】[0118]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、MIS型トランジスタのソース/ドレイン領域とな
る第1および第3の半導体層と、MIS型トランジスタ
のチャネル領域となる第2半導体層とを半導体基板の主
表面と垂直方向、すなわち縦方向に積層している。それ
により、MIS型トランジスタの高集積化が可能とな
る。それに加え、ゲート電極から所定間隔をあけた位置
における第2半導体層内部に絶縁層が形成される。それ
により、MIS型トランジスタのゲート電極から離れた
位置にpn接合が形成され容量が発生することを効果的
に阻止することが可能となる。それにより、サブスレッ
ショルド特性などのトランジスタ特性が向上した高性能
なMIS型トランジスタが得られる。以上のことより、
この発明によれば、高集積化かつ高性能化が可能となる
MIS型トランジスタが得られることになる。
As described above, according to the present invention, the first and third semiconductor layers serving as the source / drain regions of the MIS transistor and the second semiconductor layer serving as the channel region of the MIS transistor are provided. Are stacked in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, that is, in the vertical direction. Thereby, high integration of the MIS type transistor is possible. In addition, an insulating layer is formed inside the second semiconductor layer at a position spaced apart from the gate electrode by a predetermined distance. As a result, it is possible to effectively prevent a pn junction from being formed at a position apart from the gate electrode of the MIS type transistor and generating a capacitance. As a result, a high-performance MIS transistor with improved transistor characteristics such as subthreshold characteristics can be obtained. From the above,
According to the present invention, it is possible to obtain a MIS transistor which can be highly integrated and have high performance.

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

【図1】この発明の第1の実施例の製造方法によって製
造されたMIS型トランジスタを示す断面図である。
[1] manufactured by the manufacturing method of the first embodiment of the inventions
It is sectional drawing which shows the produced MIS type transistor.

【図2】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第1工程を示す断面図である。
2 is a sectional view showing the first embodiment first step that you <br/> only to the production method of which is based on the present invention.

【図3】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第2工程を示す断面図である。
3 is a cross-sectional view showing a contact <br/> only that second step in the production method of the first embodiment according to the present invention.

【図4】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第3工程を示す断面図である。
4 is a cross-sectional view showing a third step that you <br/> only to the manufacturing method of the first embodiment according to the present invention.

【図5】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第4工程を示す断面図である。
5 is a sectional view showing a fourth step that you <br/> only to the manufacturing method of the first embodiment according to the present invention.

【図6】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第5工程を示す断面図である。
6 is a sectional view showing a first embodiment fifth step that you <br/> only to the production method of which is based on the present invention.

【図7】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第6工程を示す断面図である。
7 is a sectional view showing a sixth step that you <br/> only to the manufacturing method of the first embodiment according to the present invention.

【図8】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第7工程を示す断面図である。
8 is a sectional view showing a seventh step that you <br/> only to the manufacturing method of the first embodiment according to the present invention.

【図9】この発明に基づく第1の実施例の製造方法にお
る第8工程を示す断面図である。
9 is a sectional view showing an eighth step that you <br/> only to the manufacturing method of the first embodiment according to the present invention.

【図10】この発明に基づく第1の実施例の製造方法
おける第9工程を示す断面図である。
10 is a cross-sectional view showing a ninth step that put <br/> to the manufacturing method of the first embodiment according to the present invention.

【図11】図1に示されるMIS型トランジスタの変形
例を示す断面図である。
11 is a sectional view showing a modification of the M IS transistors Ru shown in Figure 1.

【図12】この発明に基づく第2の実施例の製造方法に
よって製造されたMIS型トランジスタを示す断面図で
ある。
FIG. 12 shows a manufacturing method of a second embodiment according to the present invention .
Therefore, it is a cross-sectional view showing the MIS type transistor manufactured.
is there.

【図13】この発明の第2の実施例の製造方法における
特徴的な第1工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a view showing a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 1st process.

【図14】この発明の第2の実施例の製造方法における
特徴的な第2工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a view showing a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 2nd process.

【図15】この発明の第2の実施例の製造方法における
特徴的な第3工程を示す断面図である。
FIG. 15 is a view showing a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 3rd process.

【図16】この発明に基づく第2の実施例の製造方法の
変形例を示す断面図である。
FIG. 16 shows a manufacturing method of a second embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows a modification.

【図17】この発明に基づく第3の実施例の製造方法に
おける特徴的な第1工程を示す断面図である。
FIG. 17 shows a manufacturing method of a third embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 1st process in.

【図18】この発明に基づく第3の実施例の製造方法に
おける特徴的な第2工程を示す断面図である。
FIG. 18 shows a method for manufacturing a third embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 2nd process in.

【図19】この発明に基づく第4の実施例の製造方法に
よって製造されたMIS型トランジスタを示す断面図で
ある。
FIG. 19 shows a manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention .
Therefore, it is a cross-sectional view showing the MIS type transistor manufactured.
is there.

【図20】この発明に基づく第4の実施例の製造方法に
おける特徴的な第1工程を示す断面図である。
FIG. 20 shows a manufacturing method of a fourth embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 1st process in.

【図21】この発明に基づく第4の実施例の製造方法に
おける特徴的な第2工程を示す断面図である。
FIG. 21 shows a manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 2nd process in.

【図22】この発明に基づく第4の実施例の製造方法に
おける特徴的な第3工程を示す断面図である。
FIG. 22 shows a fourth embodiment of the manufacturing method according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 3rd process in.

【図23】この発明に基づく第4の実施例の製造方法に
おける特徴的な第4工程を示す断面図である。
FIG. 23 shows a manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 4th process in.

【図24】この発明に基づく第5の実施例の製造方法に
よって製造されたMIS型トランジスタを示す断面図で
ある。
FIG. 24 shows a manufacturing method of a fifth embodiment according to the present invention .
Therefore, it is a cross-sectional view showing the MIS type transistor manufactured.
is there.

【図25】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第1工程を示す断面図である。
FIG. 25 shows a manufacturing method of a fifth embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows a 1st process.

【図26】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第2工程を示す断面図である。
FIG. 26 shows a manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows a 2nd process.

【図27】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第3工程を示す断面図である。
FIG. 27 shows a manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows a 3rd process.

【図28】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第4工程を示す断面図である。
FIG. 28 shows a manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows a 4th process.

【図29】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第5工程を示す断面図である。
FIG. 29 shows a manufacturing method of a fifth embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows a 5th process.

【図30】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第6工程を示す断面図である。
FIG. 30 shows a manufacturing method of a fifth embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows a 6th process.

【図31】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第7工程を示す断面図である。
FIG. 31 shows a manufacturing method of a fifth embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows a 7th process.

【図32】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第8工程を示す断面図である。
FIG. 32 shows a fifth embodiment of the manufacturing method according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the 8th process.

【図33】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第9工程を示す断面図である。
FIG. 33 shows a manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention .
It is sectional drawing which shows a 9th process.

【図34】この発明に基づく第5の実施例の製造方法の
第10工程を示す断面図である。
FIG. 34 shows a manufacturing method of a fifth embodiment according to the present invention .
It is sectional drawing which shows 10th process.

【図35】この発明に基づく第6の実施例におけるMI
S型トランジスタを示す断面図である。
FIG. 35: MI in the sixth embodiment according to the present invention
It is sectional drawing which shows an S-type transistor.

【図36】この発明に基づく第6の実施例におけるMI
S型トランジスタの製造方法の特徴的な第1工程を示す
断面図である。
FIG. 36 shows an MI in the sixth embodiment according to the present invention .
The characteristic first step of the manufacturing method of the S-type transistor is shown.
FIG.

【図37】この発明に基づく第6の実施例におけるMI
S型トランジスタの製造方法の特徴的な第2工程を示す
断面図である。
FIG. 37 shows an MI in the sixth embodiment according to the present invention .
The characteristic second step of the manufacturing method of the S-type transistor is shown.
FIG.

【図38】この発明に基づく第7の実施例の製造方法に
よって製造されたMIS型トランジスタを示す断面図で
ある。
FIG. 38 shows a seventh embodiment of the manufacturing method according to the present invention .
Therefore, it is a cross-sectional view showing the MIS type transistor manufactured.
is there.

【図39】この発明に基づく第7の実施例の製造方法の
特徴的な第1工程を示す断面図である。
FIG. 39 is a view showing a seventh embodiment of the manufacturing method according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 1st process.

【図40】この発明に基づく第7の実施例の製造方法の
特徴的な第2工程を示す断面図である。
FIG. 40 shows a seventh embodiment of the manufacturing method according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 2nd process.

【図41】この発明に基づく第7の実施例の製造方法の
特徴的な第3工程を示す断面図である。
FIG. 41 shows a seventh embodiment of a manufacturing method according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 3rd process.

【図42】この発明に基づく第7の実施例の製造方法の
特徴的な第4工程を示す断面図である。
FIG. 42 shows a seventh embodiment of manufacturing method according to the present invention .
It is sectional drawing which shows the characteristic 4th process.

【図43】トランジスタを高性能化するための従来の一
手法を示す断面図である。
FIG. 43 is a conventional example for improving the performance of a transistor .
It is sectional drawing which shows a method.

【図44】トランジスタを高集積化するための従来の一
手法を示す断面図である。
FIG. 44 is a conventional example for highly integrating transistors .
It is sectional drawing which shows a method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型半導体基板 2 素子分離絶縁層 3,20,26 n型不純物拡散層 4,21 第1の層間絶縁層 5,24 ゲート電極 6,22 第2の層間絶縁層 7,7a,7b,7c 第1の開口部 8,13,23,42 絶縁層 9,11 n型シリコンエピタキシャル層 10 p型シリコンエピタキシャル層 12,32,35 サイドウォール絶縁層 14,27 埋込絶縁層 15,28 配線層 16 第2の開口部 1 p-type semiconductor substrate 2 element isolation insulation layer 3,20,26 n-type impurity diffusion layer 4,21 First interlayer insulating layer 5,24 Gate electrode 6,22 Second interlayer insulating layer 7, 7a, 7b, 7c First opening 8,13,23,42 Insulation layer 9,11 n-type silicon epitaxial layer 10 p-type silicon epitaxial layer 12, 32, 35 Sidewall insulation layer 14,27 Embedded insulation layer 15,28 Wiring layer 16 Second opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−88860(JP,A) 特開 昭62−45058(JP,A) 特開 昭61−292371(JP,A) 特開 昭59−218776(JP,A) 特開 昭55−148438(JP,A) 特開 平6−77432(JP,A) 特開 平5−259449(JP,A) 特開 平3−280437(JP,A) 特開 平3−274762(JP,A) 特開 平2−100358(JP,A) 特開 平2−94477(JP,A) 特開 平2−26066(JP,A) 特開 平1−298760(JP,A) 特開 平1−241171(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 27/108 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-88860 (JP, A) JP-A-62-45058 (JP, A) JP-A-61-292371 (JP, A) JP-A-59- 218776 (JP, A) JP 55-148438 (JP, A) JP 6-77432 (JP, A) JP 5-259449 (JP, A) JP 3-280437 (JP, A) JP-A-3-274762 (JP, A) JP-A-2-100358 (JP, A) JP-A-2-94477 (JP, A) JP-A-2-26066 (JP, A) JP-A-1-298760 (JP, A) JP-A-1-241171 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 27/108

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主表面を有する第1導電型の半導体基板
と、 前記半導体基板の主表面に形成された第2導電型の不純
物拡散層と、 前記半導体基板の主表面上に形成され、前記不純物拡散
層の一部表面にまで達する開口を有する第1の絶縁層
と、 前記不純物拡散層の一部表面上に形成された第2導電型
の第1半導体層と、 前記第1半導体層上面上に形成された第1導電型の第2
半導体層と、 前記第2半導体層上面上に形成された第2導電型の第3
半導体層と、を備え、 前記第2半導体層内部には、前記開口の深さ方向に前記
第2半導体層を貫通する孔が設けられ、 前記孔内に埋込まれた第2の絶縁層と、 前記第2半導体層側面と対向する位置に第3の絶縁層を
介在して形成されたゲート電極と、 前記第3半導体層に接続された導電層とをさらに備え、 前記孔は、前記第3半導体層をも前記開口の深さ方向に
貫通し、 前記第3半導体層の上面と一部側面とは、前記第2の絶
縁層上面から突出し、 前記導電層は、前記第3の半導体層の上面と一部側面と
を覆うように形成される、 MIS型トランジスタ。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type having a main surface.
And a second conductivity type impurity formed on the main surface of the semiconductor substrate.
A substance diffusion layer and the impurity diffusion layer formed on the main surface of the semiconductor substrate.
First insulating layer having an opening reaching part of the surface of the layer
And a second conductivity type formed on a part of the surface of the impurity diffusion layer
First semiconductor layer and a second conductive type second layer formed on the upper surface of the first semiconductor layer.
A semiconductor layer, and a second conductive type third formed on the upper surface of the second semiconductor layer.
A semiconductor layer, and the semiconductor layer is provided inside the second semiconductor layer in the depth direction of the opening.
A hole penetrating the second semiconductor layer is provided, and a second insulating layer embedded in the hole and a third insulating layer at a position facing the side surface of the second semiconductor layer.
The semiconductor device further includes an intervening gate electrode and a conductive layer connected to the third semiconductor layer, and the hole includes the third semiconductor layer in the depth direction of the opening.
The second upper surface and a part of the side surface of the third semiconductor layer penetrate through the second insulating layer.
The conductive layer protrudes from an upper surface of the edge layer, and the conductive layer has an upper surface and a partial side surface of the third semiconductor layer.
A MIS transistor formed so as to cover the MIS transistor.
【請求項2】 前記第2半導体層は、Si1-xGex(0
≦x≦1)からなる、請求項1に記載のMIS型トラン
ジスタ。
2. The second semiconductor layer comprises Si 1-x Ge x (0
The MIS transistor according to claim 1, wherein ≦ x ≦ 1).
【請求項3】 前記第1半導体層と前記不純物拡散層と
のコンタクト部を除く前記不純物拡散層表面には、金属
シリサイド層が形成された、請求項に記載のMIS型
トランジスタ。
3. The MIS transistor according to claim 1 , wherein a metal silicide layer is formed on a surface of the impurity diffusion layer excluding a contact portion between the first semiconductor layer and the impurity diffusion layer.
【請求項4】 第1導電型の半導体基板の主表面の所定
領域に第2導電型の不純物拡散層を形成する工程と、 前記不純物拡散層表面上に第1の絶縁層,所定形状にパ
ターニングされた第1の導電層および第2の絶縁層を順
次形成する工程と、 前記第1の絶縁層,前記第1の導電層および前記第2の
絶縁層を部分的に貫通し前記不純物拡散層の一部表面を
露出させる第1の開口部を形成する工程と、 前記第1の開口部内に露出する前記第1の導電層の表面
上に第3の絶縁層を構成する工程と、 露出した前記不純物拡散層の一部表面上に、第2導電型
の第1半導体層,第1導電型の第2半導体層および第2
導電型の第3半導体層を、前記第3半導体層の上面が前
記第2の絶縁層の上面よりも低くなるように、順次形成
する工程と、 前記第3半導体層上に位置する前記第1の開口部の側壁
に第1のサイドウォール絶縁層を形成する工程と、 前記第1のサイドウォール絶縁層をマスクとして用いて
前記第2および第3の半導体層を部分的に貫通する第2
の開口部を形成する工程と、 前記第2の開口部内を充填しかつ前記第2の絶縁層を覆
うように第4の絶縁層を形成する工程と、 前記第4の絶縁層および前記第1のサイドウォール絶縁
層の厚みを減じることによって、前記第3半導体層の上
面を露出させかつ前記第2の開口部内に前記第4の絶縁
層を残余させる工程と、 前記第3の半導体層上面上に第2の導電層を形成する工
程と、を備えたMIS型トランジスタの製造方法。
4. A step of forming a second conductivity type impurity diffusion layer in a predetermined region of a main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, and a first insulating layer on the surface of the impurity diffusion layer, and patterning into a predetermined shape. Sequentially forming the first conductive layer and the second insulating layer, and the impurity diffusion layer partially penetrating the first insulating layer, the first conductive layer and the second insulating layer Forming a first opening exposing a part of the surface of the first conductive layer, and forming a third insulating layer on the surface of the first conductive layer exposed in the first opening. A second conductivity type first semiconductor layer, a first conductivity type second semiconductor layer, and a second conductivity type second semiconductor layer on a part of the surface of the impurity diffusion layer.
A step of sequentially forming a conductive-type third semiconductor layer such that an upper surface of the third semiconductor layer is lower than an upper surface of the second insulating layer; and the first semiconductor layer located on the third semiconductor layer. Forming a first side wall insulating layer on the side wall of the opening of the first side wall insulating layer, and a second step of partially penetrating the second and third semiconductor layers using the first side wall insulating layer as a mask.
Forming an opening of the second insulating layer, forming a fourth insulating layer so as to fill the inside of the second opening and cover the second insulating layer, the fourth insulating layer and the first insulating layer. Exposing the upper surface of the third semiconductor layer and leaving the fourth insulating layer in the second opening by reducing the thickness of the sidewall insulating layer on the upper surface of the third semiconductor layer. And a step of forming a second conductive layer on the MIS transistor.
【請求項5】 前記第3の絶縁層の形成工程は、 前記第1の開口部内表面を熱酸化することによって前記
第1の導電層の表面に酸化膜を形成する工程と、 前記熱酸化によって前記不純物拡散層表面に形成された
酸化膜を除去する工程と、を含む、請求項に記載のM
IS型トランジスタの製造方法。
5. The step of forming the third insulating layer, the step of forming an oxide film on the surface of the first conductive layer by thermally oxidizing the inner surface of the first opening, and the step of forming the third insulating layer by the thermal oxidation. The step of removing an oxide film formed on the surface of the impurity diffusion layer, the M according to claim 4.
Method for manufacturing IS type transistor.
【請求項6】 前記第2の導電層の形成工程は、 前記第3半導体層,前記第4の絶縁層および前記第2の
絶縁層を覆うように第5の絶縁層を形成する工程と、 前記第1の開口部上に位置する前記第5の絶縁層にビア
ホールを形成し、前記第3の半導体層上面と一部側面と
を前記ビアホール内に露出させる工程と、 前記ビアホール内に露出した前記第3の半導体層の上面
と一部側面とを覆うように前記第2の導電層を形成する
工程と、を含む、請求項に記載のMIS型トランジス
タの製造方法。
6. The step of forming the second conductive layer, the step of forming a fifth insulating layer so as to cover the third semiconductor layer, the fourth insulating layer and the second insulating layer, Forming a via hole in the fifth insulating layer located on the first opening and exposing the upper surface and a part of the side surface of the third semiconductor layer in the via hole; and exposing the via hole in the via hole. Forming the second conductive layer so as to cover the upper surface and a part of the side surface of the third semiconductor layer, the method for manufacturing the MIS transistor according to claim 4 .
【請求項7】 前記第2の絶縁層と前記第4の絶縁層と
の間には前記第4の絶縁層と材質の異なる第5の絶縁層
が形成され、 前記第1の絶縁層,前記第1の導電層および前記第2の
絶縁層の形成工程は、前記第2の絶縁層上に前記第5の
絶縁層を形成する工程を含み、 前記第1の開口部形成工程は、前記第5の絶縁層をも部
分的に貫通するように前記第1の開口部を形成する工程
を含み、 前記第4の絶縁層および前記第1のサイドウォール絶縁
層の厚みを減じる工程は、 前記第4の絶縁層にエッチング処理を施すことによって
前記第5の絶縁層表面を露出させる工程と、 前記第5の絶縁層をマスクとして用いて前記第4の絶縁
層にエッチング処理を施すことによって、前記第3半導
体層の上面を露出させかつ前記第2の開口部内に前記第
4の絶縁層を残余させる工程と、を含む、請求項に記
載のMIS型トランジスタの製造方法。
7. A fifth insulating layer made of a material different from that of the fourth insulating layer is formed between the second insulating layer and the fourth insulating layer, and the first insulating layer, The step of forming the first conductive layer and the second insulating layer includes the step of forming the fifth insulating layer on the second insulating layer, and the step of forming the first opening includes the step of forming the first opening. No. 5, including the step of forming the first opening so as to partially penetrate the insulating layer as well, and the step of reducing the thickness of the fourth insulating layer and the first sidewall insulating layer includes: The step of exposing the surface of the fifth insulating layer by performing an etching process on the fourth insulating layer; and performing the etching process on the fourth insulating layer by using the fifth insulating layer as a mask, The top surface of the third semiconductor layer is exposed and the fourth opening is formed in the second opening. Comprising a step of residual insulating layer, a method for producing a MIS transistor according to claim 4.
【請求項8】 第1導電型の半導体基板の主表面上に所
定形状にパターニングされた第1の絶縁層を形成する工
程と、 前記第1の絶縁層をマスクとして用いて前記半導体基板
の主表面に異方性エッチング処理を施すことによって、
第1の溝部を形成する工程と、 前記第1の溝部の側壁に第1のサイドウォール絶縁層を
形成する工程と、 前記第1の絶縁層および前記第1のサイドウォール絶縁
層をマスクとして用いて前記第1の溝部底面に異方性エ
ッチング処理を施すことによって、前記第1の溝部と連
なる第2の溝部を形成する工程と、 前記第1の絶縁層および前記第1のサイドウォール絶縁
層をマスクとして用いて前記第2の溝部表面に第2導電
型の不純物を導入することによって、第1の不純物拡散
層を形成する工程と、 前記第2の溝部および前記第1のサイドウォール絶縁層
を覆うように第2の絶縁層を形成し、前記第2の絶縁層
をエッチバックすることによって前記第1のサイドウォ
ール絶縁層をも除去するとともに前記第2の溝部内に前
記第2の絶縁層を残余させる工程と、 前記第1の溝部側壁表面上に第3の絶縁層と第1の導電
層とを順次形成する工程と、 前記第2の絶縁層を覆い前記第1の絶縁層上面を露出さ
せるように第4の絶縁層を形成する工程と、 前記第1の絶縁層を除去することによって、前記半導体
基板の主表面を選択的に露出させる第3の溝部を形成す
る工程と、 露出した前記半導体基板の主表面に第2導電型の不純物
を導入することによって第2の不純物拡散層を形成する
工程と、 前記第3の溝部側壁に第2のサイドウォール絶縁層を形
成し、前記第2のサイドウォール絶縁層および前記第4
の絶縁層をマスクとして用いて前記半導体基板の主表面
をエッチングすることによって前記第1の不純物拡散層
に達する第4の溝部を形成する工程と、 前記第4の溝部内を充填しかつ前記第2のサイドウォー
ル絶縁層を覆うように第5の絶縁層を形成する工程と、 前記第5の絶縁層および前記第2のサイドウォール絶縁
層の厚みを減じることによって、前記第3半導体層上面
を露出させかつ前記第4の溝部内に前記第5の絶縁層を
残余させる工程と、 前記第3の半導体層上面上に第2の導電層を形成する工
程と、を備えたMIS型トランジスタの製造方法。
8. A step of forming a first insulating layer patterned in a predetermined shape on a main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, and a main surface of the semiconductor substrate using the first insulating layer as a mask. By subjecting the surface to anisotropic etching,
Forming a first groove, forming a first sidewall insulating layer on a side wall of the first groove, using the first insulating layer and the first sidewall insulating layer as a mask Anisotropically etching the bottom surface of the first groove to form a second groove connected to the first groove, and the first insulating layer and the first sidewall insulating layer. Forming a first impurity diffusion layer by introducing impurities of the second conductivity type into the surface of the second groove portion by using as a mask, and the second groove portion and the first sidewall insulating layer. A second insulating layer is formed so as to cover the second insulating layer, and the second insulating layer is etched back to remove the first sidewall insulating layer as well, and the second insulating layer is formed in the second groove portion. Leave layers A step of leaving it, a step of sequentially forming a third insulating layer and a first conductive layer on the surface of the side wall of the first groove, and a step of covering the second insulating layer and exposing the upper surface of the first insulating layer. Forming a fourth insulating layer, and removing the first insulating layer to form a third groove that selectively exposes the main surface of the semiconductor substrate. Forming a second impurity diffusion layer by introducing an impurity of the second conductivity type into the main surface of the semiconductor substrate; forming a second sidewall insulating layer on the side wall of the third groove; 2 side wall insulating layers and the fourth
Forming a fourth groove portion reaching the first impurity diffusion layer by etching the main surface of the semiconductor substrate using the insulating layer as a mask, and filling the inside of the fourth groove portion with the fourth groove portion. Forming a fifth insulating layer so as to cover the second sidewall insulating layer, and reducing the thicknesses of the fifth insulating layer and the second sidewall insulating layer so that the upper surface of the third semiconductor layer is formed. Manufacture of a MIS transistor including: exposing and leaving the fifth insulating layer in the fourth groove; and forming a second conductive layer on the upper surface of the third semiconductor layer. Method.
【請求項9】 第1導電型の半導体基板の主表面の所定
領域に第2導電型の不純物拡散層を形成する工程と、 前記不純物拡散層表面上に第1の絶縁層,所定形状にパ
ターニングされた第1の導電層および第2の絶縁層を順
次形成する工程と、 前記第1の絶縁層,前記第1の導電層および前記第2の
絶縁層を部分的に貫通し前記不純物拡散層の一部表面を
露出させる第1の開口部を形成する工程と、 前記第1の開口部の側壁表面上に第3と第4の絶縁層を
順次形成する工程と、 前記第3と第4の絶縁層によって取囲まれた前記第1の
開口部内に第5の絶縁層を埋込む工程と、 前記第4の絶縁層を除去することによって前記不純物拡
散層の一部表面を露出させる工程と、 露出した前記不純物拡散層の一部表面上に、第2導電型
の第1半導体層,第1導電型の第2半導体層および第2
の導電型の第3半導体層を順次形成する工程と、 前記第3半導体層上面上に第2の導電層を形成する工程
と、を備えたMIS型トランジスタの製造方法。
9. A step of forming a second conductivity type impurity diffusion layer in a predetermined region of a main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, and a first insulating layer on the surface of the impurity diffusion layer, and patterning into a predetermined shape. Sequentially forming the first conductive layer and the second insulating layer, and the impurity diffusion layer partially penetrating the first insulating layer, the first conductive layer and the second insulating layer Forming a first opening that exposes a partial surface of the first opening, forming a third and a fourth insulating layer sequentially on the side wall surface of the first opening, and the third and the fourth Embedding a fifth insulating layer in the first opening surrounded by the insulating layer, and exposing a part of the surface of the impurity diffusion layer by removing the fourth insulating layer. A second conductive type first semiconductor layer on the exposed partial surface of the impurity diffusion layer, Second semiconductor layer of first conductivity type and second
And a step of forming a second conductive layer on the upper surface of the third semiconductor layer, and a method of manufacturing a MIS-type transistor.
【請求項10】 第1導電型の半導体基板の主表面の所
定領域に第2導電型の不純物拡散層を形成する工程と、 前記不純物拡散層表面上に金属シリサイド層を形成する
工程と、 前記金属シリサイド層上に第1の絶縁層,所定形状にパ
ターニングされた第1の導電層および第2の絶縁層を順
次形成する工程と、 前記第1の絶縁層,前記第1の導電層および前記第2の
絶縁層を部分的に貫通し前記不純物拡散層の一部表面を
露出させる第1の開口部を形成する工程と、 前記第1の開口部内に露出する前記第1の導電層の表面
上に第3の絶縁層を構成する工程と、 露出した前記不純物拡散層の一部表面上に、第2導電型
の第1半導体層,第1導電型の第2半導体層および第2
導電型の第3半導体層を、前記第3半導体層の上面が前
記第2の絶縁層の上面よりも低くなるように、順次形成
する工程と、 前記第3半導体層上に位置する前記第1の開口部の側壁
に第1のサイドウォール絶縁層を形成する工程と、 前記第1のサイドウォール絶縁層をマスクとして用いて
前記第2および第3の半導体層を部分的に貫通する第2
の開口部を形成する工程と、 前記第2の開口部内を充填しかつ前記第2の絶縁層を覆
うように第4の絶縁層を形成する工程と、 前記第4の絶縁層および前記第1のサイドウォール絶縁
層の厚みを減じること によって、前記第3半導体層の上
面を露出させかつ前記第2の開口部内に前記第4の絶縁
層を残余させる工程と、 前記第3の半導体層上面上に第2の導電層を形成する工
程と、を備えたMIS型トランジスタの製造方法。
10. A main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type.
Forming a second conductivity type impurity diffusion layer in a constant region, and forming a metal silicide layer on the surface of the impurity diffusion layer
A step of forming a first insulating layer on the metal silicide layer, and
Turn the first conductive layer and the second insulating layer in order
The step of forming next, the first insulating layer, the first conductive layer and the second
Partially penetrate the insulating layer and partially cover the surface of the impurity diffusion layer.
Forming a first opening to be exposed, and the surface of the first conductive layer exposed in the first opening
A step of forming a third insulating layer on the upper surface, and a second conductivity type on the exposed partial surface of the impurity diffusion layer.
First semiconductor layer, second semiconductor layer of first conductivity type and second
The upper surface of the third semiconductor layer is in front of the conductive third semiconductor layer.
Sequentially formed so as to be lower than the upper surface of the second insulating layer
And a sidewall of the first opening located on the third semiconductor layer
Forming a first sidewall insulating layer on the substrate, and using the first sidewall insulating layer as a mask
A second portion partially penetrating the second and third semiconductor layers
Forming an opening of the second insulating layer, filling the inside of the second opening and covering the second insulating layer.
Forming a fourth insulating layer, and the fourth insulating layer and the first sidewall insulation.
On the third semiconductor layer by reducing the layer thickness.
And exposing the surface and within the second opening, the fourth insulation.
And a step of forming a second conductive layer on the upper surface of the third semiconductor layer.
And a method of manufacturing a MIS transistor including:
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