JP3793808B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSI(large scale integrated circuit)の基本素子であるMOS(metal oxide semiconductor)トランジスタやMIS(metal insulator semiconductor)トランジスタのような電界効果トランジスタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような電界効果トランジスタとしては、例えば、図1に断面図として示すようなダブルゲートnMOSトランジスタが提案されている。この電界効果トランジスタは、基板1と、その上に設けられた絶縁層2と、その上に設けられたゲート電極3及びゲート絶縁膜4と、これらゲート電極3及びゲート絶縁膜4を包囲する絶縁膜5と、ゲート絶縁膜4の上に設けたp形領域6と、p形領域6の両側にそれぞれ設けたN+形ソース7及びN+形ドレイン8と、p形領域6の上に設けたゲート絶縁膜9及びゲート電極10と、N+形ソース7、ゲート電極10及びN+形ドレイン8にそれぞれ電気的に接続するシリサイド部11,12,13と、シリサイド部11,12間及びシリサイド部12,13間の絶縁部14とを具える。なお、シリサイド部11及び13はそれぞれ、ソース電極及びドレイン電極を構成する。
【0003】
この場合、ゲート電極3及び10は同電位となっており、これらゲート電極3及び10に正電圧を印加することによって、ゲート絶縁膜4とp形領域6との界面及びゲート絶縁膜9とp形領域6との界面にチャネルが形成され、ドレイン電極13とソース電極11との間にドレイン電流が流れる。電界効果トランジスタをオン状態にしたときに流れるドレイン電流は、オン電流と称されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電界効果トランジスタでは、所望のオン電流を得るために、ゲート電極の幅を所定の値以上に設定し、又は複数のゲート電極を同一平面上に形成する必要があるので、電界効果トランジスタの占有面積が増大し、回路の集積密度の向上に障害が生じる。
【0005】
また、ゲート電極と基板との間の寄生容量は、ゲート電極の幅が大きくなるに従って増大する。その結果、ゲート電極の幅を所定の値以上に設定する従来の電界効果トランジスタでは、寄生容量が増大し、これによってスイッング動作の高速化に障害が生じる。
【0006】
さらに、複数のゲート電極を同一平面上に形成することによって、ドレイン電極の幅を増大する必要があるが、ドレイン電極と基板との間の寄生容量は、ドレイン電極の幅が大きくなるに従って増大する。その結果、複数のゲート電極を同一平面上に形成した従来の電界効果トランジスタでも、寄生容量が増大し、これによってスイッング動作の高速化に障害が生じる。
【0007】
本発明の目的は、回路の集積密度を向上させることができるとともにスイッチング動作を高速に行うことができる電界効果トランジスタの製造方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による電界効果トランジスタの製造方法は、
電気的に互いに接続される互いに平行な三つ以上積層化されたゲート領域と、チャネルを形成するためにこれらゲート領域の間にそれぞれ介在するゲート絶縁膜を有し、互いに幅の等しい二つ以上の単結晶シリコン領域とを、半導体基板上に設けられた絶縁膜上に設ける第1ステップと、
前記単結晶シリコン領域の両端にそれぞれ接続され、単結晶シリコンから構成されたソース領域及びドレイン領域を前記絶縁膜上に設けるとともに、前記ソース領域に接続したソース電極と、前記ドレイン領域に接続したドレイン電極と、前記ゲート領域の最上層に設けられたゲート電極とを設ける第2ステップとを具え、
前記第1ステップが、
SiとSiGeを、交互に積層するようにエピタキシャル成長させる工程と、
Siに比べてSiGeのエッチング速度が速いエッチング液を用いて選択的にSiGeを除去する工程とを有することを特徴とする。
【0009】
本発明によって製造される電界効果トランジスタによれば、互いに平行な三つ以上のゲート領域及びこれらゲート領域の間にそれぞれ介在する二つ以上の半導体領域によって、ゲート領域及び半導体領域が同一断面上すなわち縦方向に交互に形成される。なお、半導体領域の数はゲート領域の数より一つ少なくなり、半導体領域は、電界効果トランジスタをnMOSトランジスタとした場合にはp形領域となり、pMOSトランジスタとした場合にはn形領域となる。
【0010】
これによって、チャネルが縦方向に四つ以上形成され、最大でも二つのチャネルを有する従来の電界効果トランジスタに比べて、平面的な単位ゲート幅(1μm)当たりのオン電流が大きくなる。その結果、所望のオン電流を得るために、ゲート電極の幅を所定の値以上に設定し又は複数のゲート電極を同一平面上に形成する必要がなくなるので、電界効果トランジスタの占有面積を増大する必要がなくなり、回路の集積密度を向上させることができる。
【0011】
また、ゲート電極の幅又はドレイン電極の幅の増大に起因する寄生容量の増大をまねかないので、スイッチング動作を高速に行うことができるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明による電界効果トランジスタ及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は寸法通りではなく、一部を誇張している。
図2は、本発明による電界効果トランジスタの斜視図である。図2に示すnMOSトランジスタとしての電界効果トランジスタは、シリコン基板20、その上に形成された埋め込みSiO2層21と、その上に形成された絶縁層22,23、ソース部24、ゲート部25及びドレイン部26とを具える。ソース部24、ゲート部25及びドレイン部26はそれぞれ、n+多結晶Si表面にシリサイド形成される。
【0013】
図3Aは、図2のI−I’断面を示す図であり、図3Bは、図2のII−II’断面を示す図である。図3Bにおいて、ゲート部25には、互いに平行な同電位の4個のゲート電極31,32,33,34が電気的に互いに接続され、これら4個のゲート電極31,32,33,34の間には、3個のp形領域35,36,37がそれぞれ介在し、p形領域35,36,37にはゲート酸化膜38,39,40が形成されている。また、後に説明するように、p形領域35,36,37の両側にはそれぞれ、N+形ソース35a,36a,37a及びN+形ドレイン35b,36b,37bが配置されている。。
【0014】
ソース部24及びドレイン部26はそれぞれ、p形領域35,36,37と絶縁層38,39,40との界面に形成される六つのチャネルを結ぶソース電極41及びドレイン電極42を有する。
【0015】
本実施の形態の動作を説明する。
ゲート電極31,32,33,34に正電圧を印加すると、上記六つのチャネルが形成され、これらのチャネルを通じてドレイン部26とソース部24との間にドレイン電流が流れる。これによって、電界効果トランジスタのオン電流は、これら六つのチャネルを流れる電流の和として得られる。
【0016】
図1に示すような従来の電界効果トランジスタと比べた場合、平面的なゲート電極の幅が同一である場合には、ドレイン電流が例えば2−3倍程度となり、その結果、オン電流として必要なドレイン電流を得るために、ゲート電極の幅を所定の値以上に設定し又は複数のゲート電極を同一平面上に形成する必要がなくなるので、電界効果トランジスタの占有面積を増大する必要がなくなり、回路の集積密度を向上させることができる。
【0017】
また、ゲート電極の幅又はドレイン電極の幅の増大に起因する寄生容量の増大がないので、スイッチング動作を高速に行うことができるようになる。この場合、寄生容量を、図1に示すような従来の電界効果トランジスタに比べて例えば1/2−1/3程度となる。
【0018】
図4は、本発明による他の電界効果トランジスタの断面図である。この断面は、図2のII-II’断面に対応する断面であり、断面においてゲート電極41,42,43,44を片側のみで電気的に接続している。これによって、ゲート電極41,42,43,44と基板45との間の寄生容量が一層低減される。
【0019】
次に、図2に示す電界効果トランジスタの製造方法を説明するが、後に説明するように、製造工程の一部は、図5に示すCVD(chemical vapor deposition)装置を用いて行われるが、図5において、後に説明するCVDが行われるウェハ46も示す。
【0020】
製造プロセスを図6−17を用いて説明するに当たり、図6,7,8A,9A,10A,11A,12A,13A,14A,15A,16A,17Aは、図2のI−I’断面に対応し、図8B,9B,10B,11B,12B,13B,14B,15B,16B,17Bは、図2のII−II’断面に対応する。
【0021】
先ず、シリコン基板51の上に埋め込みSiO2層52が形成されるとともに埋め込みSiO2層52の上に極薄Si単結晶層53が形成されたSOI(silicon on Insulator)を用意する(図6)。極薄Si単結晶層53を、例えば10nmとする。
【0022】
次いで、SiGe層55、Si層56、SiGe層57、Si層58、SiGe層59及びSi層60を、交互に積層するようエピタキシャル成長させる(図7)。これらSiGe層55、Si層56、SiGe層57、Si層58、SiGe層59及びSi層60の各々の厚さを、例えば30−50nmとする。
【0023】
例えば、Ge18%のSiGe層を形成するに際し、Ge2H2(ゲルマン)0.2Pa、SiH4(シラン)6Pa,H2(水素)30Pa、温度550℃の条件下で、成長速度が70×10−10m/分となる。したがって、35nmの厚さのSiGe層の形成時間は5分となる。
【0024】
また、Si層を形成するに際し、SiH4(シラン)6Pa,H2(水素)30Pa、温度550℃の条件下で、成長速度が10×10−10m/分となる。したがって、35nmの厚さのSi層の形成時間は35分となる。
【0025】
次いで、SiGe層55、Si層56、SiGe層57、Si層58、SiGe層59及びSi層60を、RIE(reactive ion etching)によって加工して一部を除去する(図8)。この際、極薄SiO2膜61及びSi3N4膜62を順に形成し、レジストとともにRIE時のマスクとして使用する。
【0026】
次いで、図8に示すウェハは、図5に示す炉63に収容され、CVD法を用いてSiO2膜64を500nm程度堆積し、その後、CMP技術を用いてSiO2膜64を平坦化する(図9)。
【0027】
次いで、Si3N4膜62を熱リン酸液でエッチングして除去した後、リソグラフィ技術を用いてレジストパターンを形成し、形成されたレジストパターンをマスクにしたウェットエッチング(希フッ酸など)によって、SiO2膜64の一部を除去して、SiO2膜64を、SiGe層55、Si層56、SiGe層57、Si層58、SiGe層59及びSi層60の側面から離間する(図10)。なお、ウェットエッチングとともにRIEを行ってもよい。
【0028】
次いで、例えばHNO3:H2O:HF=60:60:1のようなSiGeのエッチング速度がSiに比べて著しく速いエッチング液を用いた異方性エッチングを行って、SiGe層55,57,59を除去する。この際、Si層53,56,58,60はほとんどエッチングされない。
【0029】
次いで、熱酸化によってSi層53,56,58,60にSiO2膜を形成する。この際、例えば、700℃のウェットO2によって、20nmの厚さのSiO2膜を形成する。この際、Si層53は完全に酸化される。その後、希フッ酸エッチング液によって、形成された20nmの厚さのSiO2膜を除去する(図11)。
【0030】
次いで、熱酸化を行い、ゲート絶縁膜としてSiO2膜61,62,63を形成する。例えば、SiO2膜61,62,63は、1−15nm程度の同一の厚さを有する(図12)。ゲート絶縁膜としては、SiO2の他にSiON膜や、プラズマ窒化等による窒化シリコン膜を用いてもよい。
【0031】
次いで、図12に示すウェハは、図5に示す炉63に収容され、CVD法を用いてリン添加アモルファスSi64を堆積し、その後、CMP技術を用いてSi膜64を平坦化する(図13)。リン添加量を、例えば1×1020cm−3以上とする。
【0032】
次いで、ECRスパッタ法、CVD法等により、窒化シリコン膜65を、例えば10−100nm程度形成する。その後、リソグラフィ技術を用いて、図2のゲート部25に対応するレジストパターンを形成する。その後、このレジストパターンをマスクとしたRIEによって、窒化シリコン膜65、リン添加アモルファスSi64、Si層56,58,60及び薄いSiO2膜61,62,63をそれぞれ加工する(図14)。
【0033】
次いで、熱酸化を行う。この際、リン添加アモルファスSi64の酸化速度がSi層56,58,60の酸化速度に比べて著しく速いため、リン添加アモルファスSi64の表面に形成されるSiO2膜66−73は、Si層56,58,60に形成されるSiO2膜に比べて厚くなる。その後、Si層56,58,60に形成されたSiO2膜はプラズマエッチングによって除去される(図15)。その後、必要に応じて、リンを斜方向からイオン注入し、アニールを行い、注入したイオンを活性化させる。例えば、30keVでドーズ量2×1015cm−2リンをイオン注入する。
【0034】
次いで、リン添加アモルファスSiを堆積し、CMPによって平坦化する。リン添加量を、例えば1×1020cm−3以上とする。その後、窒化シリコン膜65を、熱リン酸などで除去する。次いで、リソグラフィ技術を用いて、図2のソース部24、ゲート部25及びドレイン部26に対応するレジストパターンを形成する。その後、このレジストパターンをマスクとしたRIEにより、リン添加アモルファスSiを加工する。その後、CVD法を用いて、図2のSiO2膜23に対応するSiO2膜を形成し、その後、CMPによって平坦化する。その後、熱処理を行い、リンをSi層56,58,60に拡散させ、N+形ソース74,75,76及びN+形ドレイン77,78,79を形成する(図16)。この段階までにおいて、リン添加アモルファスSiは多結晶シリコンとなる。
【0035】
次いで、図2に示す電界効果トランジスタのソース電極の一部を構成するシリサイド部80、ゲート電極に電気的に接続するシリサイド部81及びドレイン電極の一部を構成するシリサイド部82を、従来の方法によって形成し、図2に示す電界効果トランジスタが完成する。
【0036】
次に、図2に示す電界効果トランジスタの他の製造方法を説明するが、この場合も、製造工程の一部は、図5に示すCVD(chemical vapor deposition)装置を用いて行われる。
【0037】
製造プロセスを図18−22を用いて説明するに当たり、図18,19A,20A,21A,22Aは、図2のI−I’断面に対応し、図19B,20B,21B,22Bは、図2のII−II’断面に対応する。
【0038】
先ず、2枚のSOI基板をウェハボンディングし、一方のSOI基板のシリコン基板のみをエッチングなどによって除去する。その後、2層の極薄Si層が埋め込みSiO2層と交互に積層された基板に他のSOI基板をウェハボンディングし、他のSOI基板のシリコン基板を除去する。これによって、極薄Si層91,92,93がSiO2層94,95,96と交互に積層された基板が形成される(図18)。
【0039】
次いで、薄いSiO2膜97の形成後にSi3N4膜98を更に形成した後、リソグラフィ技術及びRIEによって、極薄Si層91,92,93及びSiO2層94,95,96の一部を除去する(図19)。
【0040】
次いで、図19に示すウェハは、図5に示す炉63に収容され、CVD法を用いてSiO2層99を堆積し、その後、CMP技術を用いてSiO2膜99を研磨し、平坦化する(図20)。
【0041】
次いで、リソグラフィ技術及びRIEを用いて、SiO2膜99の一部を除去して、SiO2膜99を、極薄Si層91,92,93、SiO2層95,96及びSi3N4膜98の側面から離間する(図21)。
【0042】
次いで、希薄フッ酸などのエッチング液を用いて、SiO2層95,96及び極薄Si層91の下部のSiO2層94の一部をエッチングする。その後、Si3N4膜98を熱リン酸などでエッチングする(図22)。
【0043】
以後の工程は、上記熱酸化によるSi層53,56,58,60へのSiO2膜の形成の工程以降の工程と同一であるが、ゲート酸化膜としてSiO2膜61,62,63を形成する前のSi層53を完全に酸化するための熱酸化は必須ではなく、熱酸化を行ったとしても、薄くてもよい。
【0044】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、nMOSトランジスタの場合について説明したが、pMOSトランジスタの場合や、MISトランジスタのような他のタイプのトランジスタについても本発明を適用することができる。
【0045】
また、図2,3,4に示した構造以外の電界効果トランジスタを構成するとこができ、例えば、ゲート電極を3個以上の任意の個数とするとともに、半導体領域を2個以上すなわちゲート電極の個数より一つ少ない数とすることができる。
【0046】
さらに、上記実施の形態で説明した電界効果トランジスタの製造方法以外の製造方法を用いることもでき、例えば、図10に示すウェハを得る工程において、SiGe層55、Si層56、SiGe層57、Si層58、SiGe層59及びSi層60の一方の側の一部をエッチングして除去することによって、図4に示す構造の電界効果トランジスタを製造することができる。また、図21に示すウェハを得る工程において、極薄Si層91,92,93、SiO2層95,96及びSi3N4膜98の一方の側の一部をエッチングして除去することによって、図4に示す構造の電界効果トランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の電界効果トランジスタの断面図である。
【図2】 本発明による電界効果トランジスタの斜視図である。
【図3】 図2の電界効果トランジスタの断面図である。
【図4】 本発明による他の電界効果トランジスタの断面図である。
【図5】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法で用いられるCVD装置を示す図である。
【図6】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第1工程を示す図である。
【図7】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第2工程を示す図である。
【図8】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第3工程を示す図である。
【図9】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第4工程を示す図である。
【図10】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第5工程を示す図である。
【図11】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第6工程を示す図である。
【図12】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第7工程を示す図である。
【図13】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第8工程を示す図である。
【図14】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第9工程を示す図である。
【図15】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第10工程を示す図である。
【図16】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第11工程を示す図である。
【図17】 本発明による電界効果トランジスタの製造方法の第12工程を示す図である。
【図18】 本発明による電界効果トランジスタの他の製造方法の第1工程を示す図である。
【図19】 本発明による電界効果トランジスタの他の製造方法の第2工程を示す図である。
【図20】 本発明による電界効果トランジスタの他の製造方法の第3工程を示す図である。
【図21】 本発明による電界効果トランジスタの他の製造方法の第4工程を示す図である。
【図22】 本発明による電界効果トランジスタの他の製造方法の第5工程を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a field effect transistor such as a metal oxide semiconductor (MOS) transistor or a metal insulator semiconductor (MIS) transistor, which is a basic element of an LSI (large scale integrated circuit).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as such a field effect transistor, for example, a double gate nMOS transistor as shown in a sectional view in FIG. 1 has been proposed. This field effect transistor includes a
[0003]
In this case, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional field effect transistor, in order to obtain a desired on-current, it is necessary to set the width of the gate electrode to a predetermined value or more, or to form a plurality of gate electrodes on the same plane. The area occupied by the transistors increases, which hinders improvement in circuit integration density.
[0005]
Further, the parasitic capacitance between the gate electrode and the substrate increases as the width of the gate electrode increases. As a result, in the conventional field effect transistor in which the width of the gate electrode is set to a predetermined value or more, the parasitic capacitance increases, which causes an obstacle to speeding up the switching operation.
[0006]
Furthermore, it is necessary to increase the width of the drain electrode by forming a plurality of gate electrodes on the same plane, but the parasitic capacitance between the drain electrode and the substrate increases as the width of the drain electrode increases. . As a result, even in a conventional field effect transistor in which a plurality of gate electrodes are formed on the same plane, the parasitic capacitance increases, which causes an obstacle to speeding up the switching operation.
[0007]
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a field effect transistor capable of improving the integration density of a circuit and performing a switching operation at a high speed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention includes:
Three or more stacked gate regions that are electrically connected to each other, and two or more gate insulating films that are interposed between these gate regions to form a channel, and have the same width. A first step of providing a single crystal silicon region on an insulating film provided on a semiconductor substrate;
A source region and a drain region, each of which is connected to both ends of the single crystal silicon region and is made of single crystal silicon, are provided on the insulating film, a source electrode connected to the source region, and a drain connected to the drain region A second step of providing an electrode and a gate electrode provided on the uppermost layer of the gate region,
The first step includes
A step of epitaxially growing Si and SiGe so as to be alternately stacked;
And a step of selectively removing SiGe using an etching solution having a higher SiGe etching rate than Si .
[0009]
According to the field effect transistor manufactured according to the present invention , the gate region and the semiconductor region are on the same cross section by three or more gate regions parallel to each other and two or more semiconductor regions interposed between the gate regions. They are alternately formed in the vertical direction. The number of semiconductor regions is one less than the number of gate regions, and the semiconductor region becomes a p-type region when the field effect transistor is an nMOS transistor, and becomes an n-type region when the field effect transistor is a pMOS transistor.
[0010]
As a result, four or more channels are formed in the vertical direction, and the on-current per unit gate width (1 μm) is larger than that of a conventional field effect transistor having two channels at the maximum. As a result, it is not necessary to set the width of the gate electrode to a predetermined value or more or to form a plurality of gate electrodes on the same plane in order to obtain a desired on-current, thereby increasing the area occupied by the field effect transistor. This eliminates the necessity and improves the integration density of the circuit.
[0011]
Further, since the parasitic capacitance is not increased due to the increase in the width of the gate electrode or the drain electrode, the switching operation can be performed at high speed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a field effect transistor and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the drawings are not exactly as shown in the drawings, and some of the drawings are exaggerated.
FIG. 2 is a perspective view of a field effect transistor according to the present invention. The field effect transistor as an nMOS transistor shown in FIG. 2 includes a
[0013]
3A is a diagram showing a cross section taken along line II ′ of FIG. 2, and FIG. 3B is a diagram showing a cross section taken along line II-II ′ of FIG. In FIG. 3B, four
[0014]
The
[0015]
The operation of this embodiment will be described.
When a positive voltage is applied to the
[0016]
Compared with the conventional field effect transistor as shown in FIG. 1, when the width of the planar gate electrode is the same, the drain current is, for example, about 2 to 3 times, which is necessary as an on-current. In order to obtain the drain current, it is not necessary to set the width of the gate electrode to a predetermined value or more or to form a plurality of gate electrodes on the same plane, so it is not necessary to increase the occupied area of the field effect transistor, and the circuit The integration density can be improved.
[0017]
In addition, since there is no increase in parasitic capacitance due to an increase in the width of the gate electrode or the drain electrode, the switching operation can be performed at high speed. In this case, the parasitic capacitance is, for example, about 1 / 2-1 / 3 as compared with the conventional field effect transistor as shown in FIG.
[0018]
FIG. 4 is a cross-sectional view of another field effect transistor according to the present invention. This cross section is a cross section corresponding to the II-II ′ cross section of FIG. 2, and the
[0019]
Next, a method for manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 2 will be described. As will be described later, a part of the manufacturing process is performed using a CVD (chemical vapor deposition) apparatus shown in FIG. 5 also shows a
[0020]
In describing the manufacturing process with reference to FIG. 6-17, FIGS. 6, 7, 8A, 9A, 10A, 11A, 12A, 13A, 14A, 15A, 16A, and 17A correspond to the II ′ cross section of FIG. 8B, 9B, 10B, 11B, 12B, 13B, 14B, 15B, 16B, and 17B correspond to the II-II ′ cross section of FIG.
[0021]
First, an SOI (silicon on insulator) having a buried SiO 2 layer 52 formed on a
[0022]
Next, the
[0023]
For example, in forming a SiGe layer of 18% Ge, the growth rate is 70 × under conditions of Ge 2 H 2 (germane) 0.2 Pa, SiH 4 (silane) 6 Pa, H 2 (hydrogen) 30 Pa, and a temperature of 550 ° C. 10 −10 m / min. Therefore, the formation time of the 35 nm thick SiGe layer is 5 minutes.
[0024]
In forming the Si layer, the growth rate is 10 × 10 −10 m / min under the conditions of SiH 4 (silane) 6 Pa, H 2 (hydrogen) 30 Pa, and temperature 550 ° C. Therefore, the formation time of the 35 nm thick Si layer is 35 minutes.
[0025]
Next, the
[0026]
Next, the wafer shown in FIG. 8 is accommodated in the
[0027]
Next, after removing the Si 3 N 4 film 62 by etching with a hot phosphoric acid solution, a resist pattern is formed using a lithography technique, and wet etching (dilute hydrofluoric acid or the like) is performed using the formed resist pattern as a mask. The SiO 2 film 64 is partially removed, and the SiO 2 film 64 is separated from the side surfaces of the
[0028]
Next, for example, anisotropic etching using an etchant in which the etching rate of SiGe such as HNO 3 : H 2 O: HF = 60: 60: 1 is remarkably faster than Si is performed, and the SiGe layers 55, 57, 59 is removed. At this time, the Si layers 53, 56, 58 and 60 are hardly etched.
[0029]
Next, SiO 2 films are formed on the Si layers 53, 56, 58 and 60 by thermal oxidation. At this time, a SiO 2 film having a thickness of 20 nm is formed by wet O 2 at 700 ° C., for example. At this time, the
[0030]
Next, thermal oxidation is performed to form SiO 2 films 61, 62, and 63 as gate insulating films. For example, the SiO 2 films 61, 62, 63 have the same thickness of about 1-15 nm (FIG. 12). As the gate insulating film, in addition to SiO 2 , a SiON film or a silicon nitride film by plasma nitridation or the like may be used.
[0031]
Next, the wafer shown in FIG. 12 is accommodated in the
[0032]
Next, a
[0033]
Next, thermal oxidation is performed. At this time, since the oxidation rate of the phosphorus-added
[0034]
Next, phosphorus-doped amorphous Si is deposited and planarized by CMP. The amount of phosphorus added is, for example, 1 × 10 20 cm −3 or more. Thereafter, the
[0035]
Next, a
[0036]
Next, another method for manufacturing the field effect transistor shown in FIG. 2 will be described. In this case as well, part of the manufacturing process is performed using a CVD (chemical vapor deposition) apparatus shown in FIG.
[0037]
In describing the manufacturing process with reference to FIGS. 18-22, FIGS. 18, 19A, 20A, 21A, and 22A correspond to the II ′ cross section of FIG. 2, and FIGS. 19B, 20B, 21B, and 22B correspond to FIG. This corresponds to the II-II ′ cross section.
[0038]
First, two SOI substrates are wafer bonded, and only the silicon substrate of one SOI substrate is removed by etching or the like. Thereafter, another SOI substrate is wafer-bonded to a substrate in which two ultra-thin Si layers are alternately laminated with embedded SiO 2 layers, and the silicon substrate of the other SOI substrate is removed. As a result, a substrate is formed in which ultrathin Si layers 91, 92, 93 are alternately laminated with SiO 2 layers 94, 95, 96 (FIG. 18).
[0039]
Next, after the Si 3 N 4 film 98 is further formed after the formation of the thin SiO 2 film 97, a part of the ultra-thin Si layers 91, 92, 93 and the SiO 2 layers 94, 95, 96 are formed by lithography and RIE. It is removed (FIG. 19).
[0040]
Next, the wafer shown in FIG. 19 is accommodated in the
[0041]
Next, a part of the SiO 2 film 99 is removed by using a lithography technique and RIE, and the SiO 2 film 99 is converted into ultra-thin Si layers 91, 92, 93, SiO 2 layers 95, 96, and an Si 3 N 4 film. It separates from the side surface of 98 (FIG. 21).
[0042]
Next, the SiO 2 layers 95 and 96 and a part of the SiO 2 layer 94 below the
[0043]
The subsequent steps are the same as the steps after the step of forming the SiO 2 film on the Si layers 53, 56, 58, 60 by the thermal oxidation, but the SiO 2 films 61, 62, 63 are formed as the gate oxide films. Thermal oxidation to completely oxidize the
[0044]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many changes and modifications can be made.
For example, in the above embodiment, the case of an nMOS transistor has been described. However, the present invention can also be applied to a case of a pMOS transistor or other types of transistors such as a MIS transistor.
[0045]
In addition, a field effect transistor having a structure other than the structure shown in FIGS. 2, 3 and 4 can be formed. For example, the number of gate electrodes can be any number of three or more, and two or more semiconductor regions, that is, the gate electrode can be formed. The number can be one less than the number.
[0046]
Furthermore, a manufacturing method other than the manufacturing method of the field effect transistor described in the above embodiment can be used. For example, in the process of obtaining the wafer shown in FIG. 10, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional field effect transistor.
FIG. 2 is a perspective view of a field effect transistor according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of the field effect transistor of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of another field effect transistor according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing a CVD apparatus used in the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a first step of a method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a second step of the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a third step in the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a fourth step in the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a fifth step in the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a sixth step of the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a seventh step of the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an eighth step of the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a ninth step of the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a tenth step of the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an eleventh step of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 17 is a drawing showing a twelfth step of the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a first step in another method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a second step of another method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a third step in another method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a fourth step in another method of manufacturing the field effect transistor according to the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a fifth step of another method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention.
Claims (1)
前記単結晶シリコン領域の両端にそれぞれ接続され、単結晶シリコンから構成されたソース領域及びドレイン領域を前記絶縁膜上に設けるとともに、前記ソース領域に接続したソース電極と、前記ドレイン領域に接続したドレイン電極と、前記ゲート領域の最上層に設けられたゲート電極とを設ける第2ステップとを具え、A source region and a drain region, each of which is connected to both ends of the single crystal silicon region and is made of single crystal silicon, are provided on the insulating film, a source electrode connected to the source region, and a drain connected to the drain region A second step of providing an electrode and a gate electrode provided on the uppermost layer of the gate region,
前記第1ステップが、The first step includes
SiとSiGeを、交互に積層するようにエピタキシャル成長させる工程と、A step of epitaxially growing Si and SiGe alternately stacked;
Siに比べてSiGeのエッチング速度が速いエッチング液を用いて選択的にSiGeを除去する工程とを有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。And a step of selectively removing SiGe using an etchant having a higher etching rate of SiGe than that of Si.
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