JP5258120B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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図177(a)、(b)を参照して、Si基板1301上にNウェル1302およびPウェル1303が形成され、Si基板表面にはNウェル領域にPMOSを形成する柱状シリコン層1305が形成され、Pウェル領域にNMOSを形成する柱状シリコン層1306が形成され、それぞれの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート1308が形成される。PMOSを形成する柱状半導体の下部に形成されるP+ドレイン拡散層1310およびNMOSを形成する柱状半導体の下部に形成されるN+ドレイン拡散層1312は出力端子Vout7に接続され、PMOSを形成する柱状シリコン層上部に形成されるソース拡散層1309は電源電位Vcc7に接続され、NMOSを形成する柱状シリコン層上部に形成されるソース拡散層1311は接地電位Vss7に接続され、PMOSとNMOSの共通のゲート1308は入力端子Vin7に接続され、柱状シリコン層下部の拡散層(1310、1312)は出力端子Vout7に接続されることによりCMOSインバーターを形成する。
しかし、上記プロセスフローにおいては、図178(d)においてレジスト1404を柱状シリコン層の側壁のゲート導電膜とちょうど接するように形成しなくてはいけないので、ゲート配線形成のリソグラフィー工程においてプロセスマージンが小さく、安定してゲート配線を製造することは困難である。この点について以下に説明する。
続いて、図180に図178(d)においてゲート配線レジスト1404が左にズレた場合の工程図を示す。図180(a)は露光のアライメント時にゲート配線パターンのレジスト1424が左にズレた場合である。このとき、レジスト1424と柱状シリコン層1421上部のゲート電極の間で重なり部1426が生じる。図180(b)において、ゲートエッチを行う。図180(c)において、レジストを剥離する。この場合、SGTのゲート電極1423はレジストが形成される側で形状異常1427が生じてしまう。
上記のような、アライメント起因のレジストの位置ズレはウェハー上の位置やチップ内の位置によっても値が異なるため、ウェハー上のすべてのパターンにおいて上記の問題が発生しない範囲に位置ズレを小さく抑えることは不可能である。このため、このSGT形成方法においてはゲート配線形成のプロセスマージンが極端に小さくなり、集積回路を高歩留まりで製造することは不可能である。
上記プロセスフローにおいては、特許文献1の場合に比べてゲート配線を形成するリソグラフィー工程のプロセスマージンは広くなるが、柱状シリコン層の周囲に形成されるゲート電極は柱状シリコン層に対して自己整合的に形成されない。このため、ゲート電極は柱状シリコン層の周囲に広く形成されることになり、レジストパターンのアライメントのズレやレジストパターンの寸法の誤差によっても柱状シリコン層の周囲に形成されるゲート電極の膜厚は変動することになる。したがって、異電位のゲート電極を持つの柱状シリコン層同士の間隔を狭くすると互いのゲート電極同士がショートしてしまうため、SGTを用いた回路の占有面積は大きくなってしまう。
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたもので、上記の問題点を解決することができるSGTの製造方法を提案することを目的とする。
シリコン基板101上に柱状シリコン層102が形成され、柱状シリコン層102の周囲にゲート絶縁膜105およびゲート電極106aが形成されている。柱状シリコン層102の下部にはN+ドレイン拡散層103が形成され、柱状シリコン層102の上部にはN+ソース拡散層104が形成されている。N+ドレイン拡散層103上にはコンタクト107が形成され、N+ソース拡散層108上にはコンタクト108が形成され、ゲート電極106aより延在するゲート配線106b上にはコンタクト109が形成されている。
N+ソース拡散層104をGND電位に接続し、N+ドレイン拡散層103をVcc電位に接続し、ゲート電極106aに0〜Vccの電位を与えることにより上記SGTはトランジスタ動作を行う。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
本実施例においては、ゲート電極206aとゲート配線206bが同一の高さで形成されている。すなわち、ゲート電極とゲート配線が一体的に形成され、その一体的に形成されたゲート電極およびゲート配線の上面全面が基板に平行な面に形成されている。
N+ソース拡散層204をGND電位に接続し、N+ドレイン拡散層203をVcc電位に接続し、ゲート電極206aに0〜Vccの電位を与えることにより上記SGTはトランジスタ動作を行う。
なお、本実施例においては、ゲート絶縁膜の成膜工程までは実施例1と同一の製造工程であるため、ゲート導電膜の成膜工程より以下に示す。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
シリコン基板301上に柱状シリコン層302が形成され、柱状シリコン層302の周囲にゲート絶縁膜305およびゲート電極が形成されている。ゲート電極は1nm〜10nm程度の薄い金属膜314と上記金属膜を覆うポリシリコン膜306aの積層構造である。柱状シリコン層302の下部にはN+ドレイン拡散層303が形成され、柱状シリコン層の上部にはN+ソース拡散層304が形成されている。N+ドレイン拡散層303上にはコンタクト307が形成され、N+ソース拡散層308上にはコンタクト308が形成され、ゲート電極306aより延在するゲート配線306b上にはコンタクト309が形成されている。
本実施例においては、実施例2と同様にゲート電極306aとゲート配線306bが同一の高さで形成されている。すなわち、ゲート電極とゲート配線が一体的に形成され、その一体的に形成されたゲート電極およびゲート配線の上面全面が基板に平行な面に形成されている。
N+ソース拡散層304をGND電位に接続し、N+ドレイン拡散層303をVcc電位に接続し、ゲート電極306aに0〜Vccの電位を与えることにより上記SGTはトランジスタ動作を行う。
なお、本実施例においては、ゲート絶縁膜の成膜工程までは実施例2と同一の製造工程であるため、ゲート導電膜の成膜工程より以下に示す。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
本実施例においては、ゲート構造を薄い金属膜とポリシリコンとの積層構造にすることにより、ゲートの空乏化が抑制され、また、従来のポリシリコンゲートを持つトランジスタと同一の製造ラインで製造することが可能である。
シリコン基板401上にPウェル402およびNウェル403が形成され、シリコン基板表面にはPウェル領域にNMOSを形成する柱状シリコン層407が形成され、Nウェル領域にPMOSを形成する柱状シリコン層408が形成され、それぞれの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート絶縁膜409およびゲート電極(410a、410b)が形成される。また、ゲート電極410aと410bはそれぞれのゲート電極より延在するゲート配線410cにより接続される。
NMOSを形成する柱状シリコン層407の下部にはN+ドレイン拡散層404が形成され、柱状シリコン層407の上部にはN+ソース拡散層411が形成される。PMOSを形成する柱状シリコン層408の下部にはP+ドレイン拡散層405が形成され、柱状シリコン層408の上部にはP+ソース拡散層412が形成される。
柱状シリコン層の下部に形成されるN+ドレイン拡散層404およびP+ドレイン拡散層405はコンタクト(416a、416b)を経由して出力端子Vout1に接続され、NMOSを構成する柱状シリコン層407上部に形成されるN+ソース拡散層411はコンタクト414を経由して接地電位Vss1に接続され、PMOSを構成する柱状シリコン層408上部に形成されるP+ソース拡散層412はコンタクト415を経由して電源電位Vcc1に接続され、PMOSとNMOSのゲート電極を接続するゲート配線410cはコンタクト413を経由して入力端子Vin1に接続されることによりCMOSインバーターを形成する。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
シリコン基板501上にPウェル502およびNウェル503が形成され、シリコン基板表面にはPウェル領域にNMOSを形成する柱状シリコン層507が形成され、Nウェル領域にPMOSを形成する柱状シリコン層508が形成され、それぞれの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート絶縁膜509およびゲート電極(510a、510b)が形成される。また、ゲート電極510aと510bはそれぞれのゲート電極より延在するゲート配線510cにより接続され、ゲート電極(510a、510b)とゲート配線510cは同一の高さで形成されている。NMOSを形成する柱状シリコン層507の下部にはN+ドレイン拡散層504が形成され、柱状シリコン層507の上部にはN+ソース拡散層511が形成される。PMOSを形成する柱状シリコン層508の下部にはP+ドレイン拡散層505が形成され、柱状シリコン層508の上部にはP+ソース拡散層512が形成される。
柱状シリコン層の下部に形成されるN+ドレイン拡散層504およびP+ドレイン拡散層505はコンタクト(516a、516b)を経由して出力端子Vout2に接続され、NMOSを構成する柱状シリコン層507上部に形成されるN+ソース拡散層511はコンタクト514を経由して接地電位Vss2に接続され、PMOSを構成する柱状シリコン層508上部に形成されるP+ソース拡散層512はコンタクト515を経由して電源電位Vcc2に接続され、PMOSとNMOSのゲート電極を接続するゲート配線510cはコンタクト513を経由して入力端子Vin2に接続されることによりCMOSインバーターを形成する。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
シリコン基板601上にPウェル602およびNウェル603が形成され、シリコン基板表面にはPウェル領域にNMOSを形成する柱状シリコン層607が形成され、Nウェル領域にPMOSを形成する柱状シリコン層608が形成され、それぞれの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート絶縁膜609およびゲート電極(610a、610b)が形成される。ゲート電極は表面側のポリシリコンとゲート絶縁膜と接している薄い金属膜623の積層構造よりなっている。また、ゲート電極610aと610bはそれぞれのゲート電極より延在するゲート配線610cにより接続され、ゲート電極(610a、610b)とゲート配線610cは同一の高さで形成されている。NMOSを形成する柱状シリコン層607の下部にはN+ドレイン拡散層604が形成され、柱状シリコン層607の上部にはN+ソース拡散層611が形成される。PMOSを形成する柱状シリコン層608の下部にはP+ドレイン拡散層605が形成され、柱状シリコン層608の上部にはP+ソース拡散層612が形成される。
柱状シリコン層の下部に形成されるN+ドレイン拡散層604およびP+ドレイン拡散層605はコンタクト(616a、616b)を経由して出力端子Vout3に接続され、NMOSを構成する柱状シリコン層607上部に形成されるN+ソース拡散層611はコンタクト614を経由して接地電位Vss3に接続され、PMOSを構成する柱状シリコン層608上部に形成されるP+ソース拡散層612はコンタクト615を経由して電源電位Vcc3に接続され、PMOSとNMOSのゲート電極を接続するゲート配線610cはコンタクト613を経由して入力端子Vin3に接続されることによりCMOSインバーターを形成する。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
本実施例においては、ゲート構造を薄い金属膜とポリシリコンとの積層構造にすることにより、ゲートの空乏化が抑制され、また、従来のポリシリコンゲートを持つトランジスタと同一の製造ラインで製造することが可能である。
埋め込み酸化膜層700上に平面状シリコン層701が形成され、平面状シリコン層701上にに柱状シリコン層702が形成され、柱状シリコン層702の周囲にゲート絶縁膜705およびゲート電極706aが形成されている。柱状シリコン層702の下部の平面状シリコン層701には、N+ドレイン拡散層703が形成され、柱状シリコン層の上部にはN+ソース拡散層704が形成されている。N+ドレイン拡散層703上にはコンタクト707が形成され、N+ソース拡散層704上にはコンタクト708が形成され、ゲート電極706aより延在するゲート配線706b上にはコンタクト709が形成されている。
N+ソース拡散層をGND電位に接続し、N+ドレイン拡散層をVcc電位に接続し、ゲート電極に0〜Vccの電位を与えることにより上記SGTはトランジスタ動作を行う。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
本実施例のゲート形成方法は、実施例7のゲート形成方法より工程数を削減することができ、さらにプロセスマージンの大きいゲート形成方法である。
埋め込み酸化膜層800上に平面状シリコン層801が形成され、平面状シリコン層801上に柱状シリコン層802が形成され、柱状シリコン層802の周囲にゲート絶縁膜805およびゲート電極806が形成されている。柱状シリコン層802の下部の平面状シリコン層801には、N+ドレイン拡散層803が形成され、柱状シリコン層の上部にはN+ソース拡散層804が形成されている。N+ドレイン拡散層803上にはコンタクト807が形成され、N+ソース拡散層804上にはコンタクト808が形成され、ゲート電極806aより延在するゲート配線806b上にはコンタクト809が形成されている。本実施例においては、ゲート電極806aとゲート配線806bが同一の高さで形成されている。
N+ソース拡散層をGND電位に接続し、N+ドレイン拡散層をVcc電位に接続し、ゲート電極に0〜Vccの電位を与えることにより上記SGTはトランジスタ動作を行う。
なお、本実施例においては、ゲート絶縁膜の成膜工程までは実施例7と同一の製造工程であるため、ゲート絶縁膜の成膜工程より以下に示す。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
本実施例においては、ゲート電極およびゲート電極より延在するゲート配線が薄い金属膜とポリシリコンの積層構造になっている点において実施例8と異なる。本実施例のゲート形成方法においては、ゲート絶縁膜と接している薄い金属膜によりゲート電極の空乏化が抑制され、また、ゲート電極およびゲート配線の表面がポリシリコンであるため、従来のポリシリコンゲートを持つトランジスタと同一の製造ラインで製造することが可能である。
埋め込み酸化膜層900上に平面状シリコン層901が形成され、平面状シリコン層901上に柱状シリコン層902が形成され、柱状シリコン層902の周囲にゲート絶縁膜905およびゲート電極906aが形成されている。柱状シリコン層902の下部の平面状シリコン層901には、N+ドレイン拡散層903が形成され、柱状シリコン層の上部にはN+ソース拡散層904が形成されている。N+ドレイン拡散層903上にはコンタクト907が形成され、N+ソース拡散層908上にはコンタクト908が形成され、ゲート電極906aより延在するゲート配線906b上にはコンタクト909が形成されている。本実施例においては、ゲート電極906aとゲート配線906bが同一の高さで形成されている。
N+ソース拡散層をGND電位に接続し、N+ドレイン拡散層をVcc電位に接続し、ゲート電極に0〜Vccの電位を与えることにより上記SGTはトランジスタ動作を行う。
なお、本実施例においては、ゲート絶縁膜の成膜工程までは実施例7と同一の製造工程であるため、ゲート絶縁膜の成膜工程より以下に示す。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
本実施例においては、ゲート構造を薄い金属膜とポリシリコンとの積層構造にすることにより、ゲートの空乏化が抑制され、また、従来のポリシリコンゲートを持つトランジスタと同一の製造ラインで製造することが可能である。
埋め込み酸化膜層1000上に平面状シリコン層(1002、1003)が形成され、平面状シリコン層1002上に柱状シリコン層1007が形成され、平面状シリコン層1003上に柱状シリコン層1008が形成される。それぞれの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート絶縁膜1009およびゲート電極(1010a、1010b)が形成される。また、ゲート電極1010aと1010bはそれぞれのゲート電極より延在するゲート配線1010cにより接続される。NMOSを形成する柱状シリコン層1007の下部の平面状シリコン層1002にはN+ドレイン拡散層1004が形成され、柱状シリコン層1007の上部にはN+ソース拡散層1011が形成される。PMOSを形成する柱状シリコン層1008の下部の平面状シリコン層1003にはP+ドレイン拡散層1005が形成され、柱状シリコン層1008の上部にはN+ソース拡散層1012が形成される。
柱状シリコン層の下部に形成されるP+ドレイン拡散層1004およびP+ドレイン拡散層1005はそれぞれコンタクト1016a、1016bを経由して出力端子Vout4に接続され、NMOSを構成する柱状シリコン層1007上部に形成されるN+ソース拡散層1011はコンタクト1014を経由して接地電位Vss4に接続され、PMOSを構成する柱状シリコン層1008上部に形成されるP+ソース拡散層1012はコンタクト1015を経由して電源電位Vcc4に接続され、PMOSとNMOSのゲート電極を接続するゲート配線1010cはコンタクト1013を経由して入力端子Vin4に接続されることによりCMOSインバーターを形成する。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を解決することが可能である。
埋め込み酸化膜層1100上に平面状シリコン層(1102、1103)が形成され、平面状シリコン層1102上に柱状シリコン層1107が形成され、平面状シリコン層1103上に柱状シリコン層1108が形成される。それぞれの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート絶縁膜1109およびゲート電極(1110a、1110b)が形成される。また、ゲート電極1110aと1110bはそれぞれのゲート電極より延在するゲート配線1110cにより接続され、ゲート電極(1110a、1110b)とゲート配線1106cは同一の高さで形成されている。NMOSを形成する柱状シリコン層1107の下部の平面状シリコン層1102にはN+ドレイン拡散層1104が形成され、柱状シリコン層1107の上部にはN+ソース拡散層1111が形成される。PMOSを形成する柱状シリコン層1108の下部の平面状シリコン層1103にはP+ドレイン拡散層1105が形成され、柱状シリコン層1108の上部にはP+ソース拡散層1112が形成される。
柱状シリコン層の下部に形成されるN+ドレイン拡散層1104およびP+ドレイン拡散層1105はそれぞれコンタクト1116a、1116bを経由して出力端子Vout5に接続され、NMOSを構成する柱状シリコン層1107上部に形成されるN+ソース拡散層1111はコンタクト1114を経由して接地電位Vss5に接続され、PMOSを構成する柱状シリコン層1108上部に形成されるP+ソース拡散層1112はコンタクト1115を経由して電源電位Vcc5に接続され、PMOSとNMOSのゲート電極を接続するゲート配線1110cはコンタクト1113を経由して入力端子Vin5に接続されることによりCMOSインバーターを形成する。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
埋め込み酸化膜層1200上に平面状シリコン層(1202、1203)が形成され、平面状シリコン層1202上に柱状シリコン層1207が形成され、平面状シリコン層1203上に柱状シリコン層1208が形成される。それぞれの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート絶縁膜1209およびゲート電極(1210a、1210b)が形成される。ゲート電極は表面側のポリシリコンとゲート絶縁膜と接している薄い金属膜1221の積層構造よりなっている。また、ゲート電極1210aと1210bはそれぞれのゲート電極より延在するゲート配線1210cにより接続され、ゲート電極(1210a、1210b)とゲート配線1210cは同一の高さで形成されている。NMOSを形成する柱状シリコン層1207の下部の平面状シリコン層1202にはN+ドレイン拡散層1204が形成され、柱状シリコン層1207の上部にはN+ソース拡散層1211が形成される。PMOSを形成する柱状シリコン層1208の下部の平面状シリコン層1203にはP+ドレイン拡散層1205が形成され、柱状シリコン層1208の上部にはP+ソース拡散層1212が形成される。
柱状シリコン層の下部に形成されるN+ドレイン拡散層1204およびP+ドレイン拡散層1205はそれぞれコンタクト1216a、1216bを経由して出力端子Vout6に接続され、NMOSを構成する柱状シリコン層1207上部に形成されるN+ソース拡散層1211はコンタクト1214を経由して接地電位Vss6に接続され、PMOSを構成する柱状シリコン層1208上部に形成されるP+ソース拡散層1212はコンタクト1215を経由して電源電位Vcc6に接続され、PMOSとNMOSのゲート電極を接続するゲート配線1210cはコンタクト1213を経由して入力端子Vin6に接続されることによりCMOSインバーターを形成する。
第1に、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に所望の膜厚にて形成できる。第2に、ゲート配線形成時の露光アラインメントのずれに強い。したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンや、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
さらに、ゲート長を決めるためのエッチング工程の前に、柱状シリコン層の上部にハードマスクであるシリコン窒化膜を形成した構造を用いて、ゲート上面をCMPによって平坦化する工程を用意することにより、その後にゲート電極保護用のシリコン窒化膜サイドウォールの形成工程と、ゲート配線のパターニング工程と、ゲート配線を形成するためのエッチング工程を順次行うことにより、ゲート長を正確に制御することができて、ゲート長のバラつきが小さく、プロセスマージンが大きいプロセスが得られる。
したがって、本発明を用いれば、特許文献1において問題であった、ゲート配線を形成するリソグラフィー工程に起因するゲート配線のオープンやゲート長の変動や、非特許文献1において問題であった、ゲート電極が柱状シリコン層の周囲に自己整合的に形成できない点を一挙に解決することが可能である。
本実施例においては、ゲート構造を薄い金属膜とポリシリコンとの積層構造にすることにより、ゲートの空乏化が抑制され、また、従来のポリシリコンゲートを持つトランジスタと同一の製造ラインで製造することが可能である。
102:柱状シリコン層
103:N+ドレイン拡散層
104:N+ソース拡散層
105:ゲート絶縁膜
106a:ゲート電極
106b:ゲート配線
107〜109:コンタクト
110:シリコン窒化膜
111:シリコン酸化膜
112a:シリコン窒化膜
112:シリコン窒化膜サイドウォール
113:レジスト
201:シリコン基板
202:柱状シリコン層
203:N+ドレイン拡散層
204:N+ソース拡散層
205:ゲート絶縁膜
206a:ゲート電極
206b:ゲート配線
207〜209:コンタクト
210:シリコン窒化膜
211:シリコン酸化膜
212a:シリコン窒化膜
212:シリコン窒化膜サイドウォール
213:レジスト
301:シリコン基板
302:柱状シリコン層
303:N+ドレイン拡散層
304:N+ソース拡散層
305:ゲート絶縁膜
306a:ゲート電極
306b:ゲート配線
307〜309:コンタクト
310:シリコン窒化膜
311:シリコン酸化膜
312a:シリコン窒化膜
312:シリコン窒化膜サイドウォール
313:レジスト
314:薄い金属膜
315:シリコン窒化膜
401:シリコン基板
402:Pウェル
403:Nウェル
404:N+ドレイン拡散層
405:P+ドレイン拡散層
406:素子分離
407:NMOS柱状シリコン層
408:PMOS柱状シリコン層
409:ゲート絶縁膜
410:ゲート導電膜
410a、410b:ゲート電極
410c:ゲート配線
411:N+ソース拡散層
412:P+ソース拡散層
413、414、415、416a、416b:コンタクト
417:シリコン窒化膜
418:シリコン酸化膜
419a:シリコン窒化膜
419:シリコン窒化膜サイドウォール
420:レジスト
421:シリコン酸化膜
422:素子分離領域
501:シリコン基板
502:Pウェル
503:Nウェル
504:N+ドレイン拡散層
505:P+ドレイン拡散層
506:素子分離
507:NMOS柱状シリコン層
508:PMOS柱状シリコン層
509:ゲート絶縁膜
510:ゲート導電膜
510a、510b:ゲート電極
510c:ゲート配線
511:N+ソース拡散層
512:P+ソース拡散層
513、514、515、516a、516b:コンタクト
517:シリコン窒化膜
518:シリコン酸化膜
519a:シリコン窒化膜
519:シリコン窒化膜サイドウォール
520:レジスト
521:シリコン酸化膜
522:素子分離領域
601:シリコン基板
602:Pウェル
603:Nウェル
604:N+ドレイン拡散層
605:P+ドレイン拡散層
606:素子分離
607:NMOS柱状シリコン層
608:PMOS柱状シリコン層
609:ゲート絶縁膜
610:ゲート導電膜
610a、610b:ゲート電極
610c:ゲート配線
611:N+ソース拡散層
612:P+ソース拡散層
613、614、615、616a、616b:コンタクト
617:シリコン窒化膜
618:シリコン酸化膜
619a:シリコン窒化膜
619:シリコン窒化膜サイドウォール
620:レジスト
621:シリコン酸化膜
622:素子分離領域
623:薄い金属膜
624:シリコン窒化膜
700:埋め込み酸化膜層
701:平面状シリコン層
701a:シリコン層
702:柱状シリコン層
703:N+ドレイン拡散層
704:N+ソース拡散層
705:ゲート絶縁膜
706a:ゲート電極
706b:ゲート配線
707〜109:コンタクト
710:シリコン窒化膜
711:シリコン酸化膜
712a:シリコン窒化膜
712:シリコン窒化膜サイドウォール
713:レジスト
800:埋め込み酸化膜層
801:平面状シリコン層
801a:シリコン層
802:柱状シリコン層
803:N+ドレイン拡散層
804:N+ソース拡散層
805:ゲート絶縁膜
806a:ゲート電極
806b:ゲート配線
807〜809:コンタクト
810:シリコン窒化膜
812a:シリコン窒化膜
812:シリコン窒化膜サイドウォール
813:レジスト
900:埋め込み酸化膜層
901:平面状シリコン層
901a:シリコン層
902:柱状シリコン層
903:N+ドレイン拡散層
904:N+ソース拡散層
905:ゲート絶縁膜
906a:ゲート電極
906b:ゲート配線
907〜309:コンタクト
910:シリコン窒化膜
912a:シリコン窒化膜
912:シリコン窒化膜サイドウォール
913:レジスト
914:薄い金属膜
915:シリコン窒化膜
1000:埋め込み酸化膜層
1001:平面状シリコン層
1001a:シリコン層
1002、1003:平面状シリコン層
1004:N+ドレイン拡散層
1005:P+ドレイン拡散層
1007:NMOS柱状シリコン層
1008:PMOS柱状シリコン層
1009:ゲート絶縁膜
1010:ゲート導電膜
1010a、1010b:ゲート電極
1010c:ゲート配線
1011:N+ソース拡散層
1012:P+ソース拡散層
1013、1014、1015、1016a、1016b:コンタクト
1017:シリコン窒化膜
1018:シリコン酸化膜
1019a:シリコン窒化膜
1019:シリコン窒化膜サイドウォール
1020:レジスト
1100:埋め込み酸化膜層
1101:平面状シリコン層
1101a:シリコン層
1102、1103:平面状シリコン層
1104:N+ドレイン拡散層
1105:P+ドレイン拡散層
1107:NMOS柱状シリコン層
1108:PMOS柱状シリコン層
1109:ゲート絶縁膜
1110:ゲート導電膜
1110a、1110b:ゲート電極
1110c:ゲート配線
1111:N+ソース拡散層
1112:P+ソース拡散層
1113、1114、1115、1116a、1116b:コンタクト
1117:シリコン窒化膜
1119a:シリコン窒化膜
1119:シリコン窒化膜サイドウォール
1120:レジスト
1200:埋め込み酸化膜層
1201:平面状シリコン層
1201a:シリコン層
1202、1203:平面状シリコン層
1204:N+ドレイン拡散層
1205:P+ドレイン拡散層
1207:NMOS柱状シリコン層
1208:PMOS柱状シリコン層
1209:ゲート絶縁膜
1210:ゲート導電膜
1210a、1210b:ゲート電極
1210c:ゲート配線
1211:N+ソース拡散層
1212:P+ソース拡散層
1213、1214、1215、1216a、1216b:コンタクト
1217:シリコン窒化膜
1219a:シリコン窒化膜
1219:シリコン窒化膜サイドウォール
1220:レジスト
1221:薄い金属膜
1222:シリコン窒化膜
1301:シリコン基板
1302:Nウェル
1303:Pウェル
1305:PMOS柱状シリコン層
1306:NMOS柱状シリコン層
1308:ゲート
1309:P+ソース拡散層
1310:P+ドレイン拡散層
1311:N+ソース拡散層
1312:N+ドレイン拡散層
1401:柱状シリコン層
1402:ゲート絶縁膜
1403:ゲート導電膜
1404:レジスト
1405:ゲート配線
1502:シリコン基板
1503:柱状シリコン層
1504:ゲート絶縁膜
1505:ゲート導電膜
1506:レジスト
Claims (29)
- 上方の少なくとも一部に、少なくとも1つの柱状半導体層が形成された基板を用意する工程と、
前記少なくとも1つの柱状半導体層の表面の少なくとも一部、及び前記基板の上方の少なくとも一部に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記柱状半導体層の上面及び側面上部の前記導電膜をエッチングにより除去する工程と、
その後に、前記柱状半導体層の上方及び側面上部の側方の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチバックすることにより、前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜の上面に所望の膜厚の保護膜サイドウォールを形成する工程と、
前記保護膜サイドウォールによって前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜を保護しつつ、前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極及び該ゲート電極から延在するゲート配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線を形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線を形成する工程は、前記保護膜サイドウォールによって前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜を保護しつつ、前記レジストパターンをマスクとして、前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極及び該ゲート電極から延在するゲート配線を形成する工程であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線を形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記保護膜サイドウォールの上面、又は前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線を形成する工程は、前記保護膜サイドウォールによって前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜を保護しつつ、前記レジストパターンをマスクとして、前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極及び該ゲート電極から延在するゲート配線を形成する工程であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記柱状半導体層の上面及び側面上部の前記導電膜をエッチングにより除去する工程は、
前記導電膜上に、前記少なくとも1つの柱状半導体層が埋没するように第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上面を平坦化する工程と、
前記導電膜及び前記第2の絶縁膜の上部をエッチングにより除去し、前記導電膜と前記第2絶縁膜の高さをほぼ同じ高さに形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記基板は、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域をさらに有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の上部に、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域と同じ導電型の拡散領域を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 上方の少なくとも一部に、少なくとも1つの柱状半導体層が形成され、該少なくとも1つの柱状半導体層の上面にストッパー膜が形成された基板を用意する工程と、
前記少なくとも1つの柱状半導体層の表面の少なくとも一部、及び前記基板の上方の少なくとも一部に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上に、前記柱状半導体層が埋没するように第2の絶縁膜を形成する工程と、 その後に上面を、前記ストッパー膜をストッパーとしてCMPにより平坦化する工程と、
前記第2の絶縁膜及び前記導電膜の上部をエッチングにより除去し、前記導電膜と前記第2絶縁膜の高さをほぼ同じ高さに形成する工程と、
その後に、前記柱状半導体層の上方及び側面上部の側方の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチバックすることにより、前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜の上面に所望の膜厚の保護膜サイドウォールを形成する工程と、
前記第2の絶縁膜を除去する工程と、
前記保護膜サイドウォールによって前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜を保護しつつ、前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極及び該ゲート電極から延在するゲート配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2の絶縁膜を除去する工程と前記ゲート配線を形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線を形成する工程は、前記保護膜サイドウォールによって前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜を保護しつつ、前記レジストパターンをマスクとして、前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極及び該ゲート電極から延在するゲート配線を形成する工程であることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の絶縁膜を除去する工程と前記ゲート配線を形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記保護膜サイドウォールの上面、又は前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線を形成する工程は、前記保護膜サイドウォールによって前記柱状半導体層側面の導電膜及び第1の絶縁膜を保護しつつ、前記レジストパターンをマスクとして、前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極及び該ゲート電極から延在するゲート配線を形成する工程であることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
- 上方の少なくとも一部に、少なくとも1つの柱状半導体層が形成された基板を用意する工程と、
前記少なくとも1つの柱状半導体層の表面の少なくとも一部、及び前記基板の上方の少なくとも一部に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に、前記柱状半導体層が埋没するように導電膜を形成する工程と、 前記導電膜の上部をエッチングし、前記柱状半導体層の上面及び側面上部の前記導電膜を除去する工程と、
その後に、前記柱状半導体層の上方及び側面上部の側方の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチバックすることにより、前記柱状半導体層側面の前記導電膜及び前記第1の絶縁膜の上面に所望の膜厚の保護膜サイドウォールを形成する工程と、
前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記保護膜サイドウォールの上面、又は前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電膜の上部をエッチングし、前記柱状半導体層の上面及び側面上部の前記導電膜を除去する工程の前処理工程として、前記導電膜上面を平坦化する工程を更に含むことを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基板は、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域をさらに有することを特徴とする請求項10ないし13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の上部に、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域と同じ導電型の拡散領域を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
- 上方の少なくとも一部に、少なくとも1つの柱状半導体層が形成され、該少なくとも1つの柱状半導体層の上面にストッパー膜が形成された基板を用意する工程と、
前記少なくとも1つの柱状半導体層の表面の少なくとも一部、及び前記基板の上方の少なくとも一部に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に、前記柱状半導体層が埋没するように導電膜を形成する工程と、 その後に、上面を、前記ストッパー膜をストッパーとしてCMPにより平坦化する工程と、
前記導電膜の上部をエッチングし、前記柱状半導体層の上面及び側面上部の前記導電膜を除去する工程と、
その後に、前記柱状半導体層の上方及び側面上部の側方の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチバックすることにより、前記柱状半導体層側面の前記導電膜及び前記第1の絶縁膜の上面に所望の膜厚の保護膜サイドウォールを形成する工程と、
前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記保護膜サイドウォールの上面、又は前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
- 上方の少なくとも一部に、少なくとも1つの柱状半導体層が形成された基板を用意する工程と、
前記少なくとも1つの柱状半導体層の表面の少なくとも一部、及び前記基板の上方の少なくとも一部に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に薄い導電膜を形成する工程と、
前記薄い導電膜上に、前記柱状半導体層が埋没するようにポリシリコン層を形成する工程と、
前記薄い導電膜及びポリシリコン層を、前記柱状半導体層の上面及び側面上部の前記薄い導電膜及びポリシリコン層が除去され、前記薄い導電膜とポリシリコン層の高さがほぼ同じに高さに形成されるように、エッチングにより除去する工程と、
その後に、前記柱状半導体層の上方及び側面上部の側方の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチバックすることにより、前記柱状半導体層側面の前記第1の絶縁膜、薄い導電膜及びポリシリコン層の上面に所望の膜厚の保護膜サイドウォールを形成する工程と、
前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記保護膜サイドウォールの上面、又は前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記薄い導電膜及びポリシリコン層を、前記柱状半導体層の上面及び側面上部の前記薄い導電膜及びポリシリコン層が除去され、前記薄い導電膜とポリシリコン層の高さがほぼ同じに高さに形成されるように、エッチングにより除去する工程の前処理工程として、前記ポリシリコン層上面を平坦化する工程を更に含むことを特徴とする請求項19ないし21のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基板は、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域をさらに有することを特徴とする請求項19ないし22のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の上部に、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域と同じ導電型の拡散領域を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の製造方法。
- 上方の少なくとも一部に、少なくとも1つの柱状半導体層が形成され、該少なくとも1つの柱状半導体層の上面にストッパー膜が形成された基板を用意する工程と、
前記少なくとも1つの柱状半導体層の表面の少なくとも一部、及び前記基板の上方の少なくとも一部に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に薄い導電膜を形成する工程と、
前記薄い導電膜上に、前記柱状半導体層が埋没するようにポリシリコン層を形成する工程と、
その後に、上面を、前記ストッパー膜をストッパーとしてCMPにより平坦化する工程と、
前記薄い導電膜及びポリシリコン層を、前記柱状半導体層の上面及び側面上部の薄い導電膜及びポリシリコン層が除去され、前記薄い導電膜とポリシリコン層の高さがほぼ同じに高さに形成されるように、エッチングにより除去する工程と、
その後に、前記柱状半導体層の上方及び側面上部の側方の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチバックすることにより、前記柱状半導体層側面の前記第1の絶縁膜、薄い導電膜及びポリシリコン層の上面に所望の膜厚の保護膜サイドウォールを形成する工程と、
前記ポリシリコン層、前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項25に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜サイドウォールを形成する工程と前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程との間に、レジストを塗布し、リソグラフィーを用いてゲート配線を形成するためのレジストパターンを、その少なくとも一部が前記保護膜サイドウォールの上面、又は前記柱状半導体層の上方に形成されるように形成する工程を更に含み、前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共にゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることにより前記ゲート配線の少なくとも一部を形成すると共に、前記保護膜サイドウォールをマスクとして前記ポリシリコン層及び前記薄い導電膜を選択的にエッチングすることによりゲート電極の少なくとも一部を所望の膜厚に形成する工程であることを特徴とする請求項25に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基板は、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域をさらに有することを特徴とする請求項7、8、9、16、17、18、25、26、27のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の上部に、前記少なくとも1つの柱状半導体層の各々の下部に形成された拡散領域と同じ導電型の拡散領域を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項28に記載の半導体装置の製造方法。
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