JP5833214B2 - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5833214B2
JP5833214B2 JP2014234914A JP2014234914A JP5833214B2 JP 5833214 B2 JP5833214 B2 JP 5833214B2 JP 2014234914 A JP2014234914 A JP 2014234914A JP 2014234914 A JP2014234914 A JP 2014234914A JP 5833214 B2 JP5833214 B2 JP 5833214B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
concerns
wire
sectional drawing
semiconductor layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014234914A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015057852A (en
Inventor
舛岡 富士雄
富士雄 舛岡
広記 中村
広記 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Original Assignee
Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd filed Critical Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Priority to JP2014234914A priority Critical patent/JP5833214B2/en
Publication of JP2015057852A publication Critical patent/JP2015057852A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5833214B2 publication Critical patent/JP5833214B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は半導体装置の製造方法、及び、半導体装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device.

半導体集積回路、特にMOSトランジスタを用いた集積回路は、高集積化の一途を辿っている。この高集積化に伴って、その中で用いられているMOSトランジスタはナノ領域まで微細化が進んでいる。このようなMOSトランジスタの微細化が進むと、リーク電流の抑制が困難であり、必要な電流量確保の要請から回路の占有面積をなかなか小さくできない、といった問題があった。このような問題を解決するために、基板に対してソース、ゲート、ドレインが垂直方向に配置され、ゲート電極が柱状半導体層を取り囲む構造のSurrounding Gate Transistor(以下、「SGT」という。)が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3を参照)。   Semiconductor integrated circuits, in particular integrated circuits using MOS transistors, are becoming increasingly highly integrated. Along with this high integration, the MOS transistors used therein have been miniaturized to the nano region. When the miniaturization of such a MOS transistor progresses, it is difficult to suppress the leakage current, and there is a problem that the occupied area of the circuit cannot be easily reduced due to a request for securing a necessary amount of current. In order to solve such a problem, a Surrounding Gate Transistor (hereinafter referred to as “SGT”) having a structure in which a source, a gate, and a drain are arranged in a vertical direction with respect to a substrate and a gate electrode surrounds a columnar semiconductor layer is proposed. (For example, see Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

シリコン柱が細くなると、シリコンの密度は5×1022個/cm3であるから、シリコン柱内に不純物を存在させることが難しくなってくる。 When the silicon pillar is thinned, the density of silicon is 5 × 10 22 pieces / cm 3 , so that it becomes difficult for impurities to exist in the silicon pillar.

従来のSGTでは、チャネル濃度を1017cm-3以下と低不純物濃度とし、ゲート材料の仕事関数を変えることによってしきい値電圧を決定することが提案されている(例えば、特許文献4を参照)。 In the conventional SGT, it is proposed to determine the threshold voltage by changing the work function of the gate material by setting the channel concentration to a low impurity concentration of 10 17 cm −3 or less (see, for example, Patent Document 4). ).

平面型MOSトランジスタにおいて、LDD領域のサイドウォールが低濃度層と同一の導電型を有する多結晶シリコンにより形成され、LDD領域の表面キャリアがその仕事関数差によって誘起され、酸化膜サイドウォールLDD型MOSトランジスタに比してLDD領域のインピーダンスが低減できることが示されている(例えば、特許文献5を参照)。その多結晶シリコンサイドウォールは電気的にゲート電極と絶縁されていることが示されている。また図中には多結晶シリコンサイドウォールとソース・ドレインとは層間絶縁膜により絶縁していることが示されている。   In the planar MOS transistor, the sidewall of the LDD region is formed of polycrystalline silicon having the same conductivity type as that of the low concentration layer, and the surface carrier of the LDD region is induced by the work function difference, so that the oxide film sidewall LDD type MOS It has been shown that the impedance of the LDD region can be reduced as compared with a transistor (see, for example, Patent Document 5). The polycrystalline silicon sidewall is shown to be electrically insulated from the gate electrode. In the figure, it is shown that the polysilicon side wall and the source / drain are insulated by an interlayer insulating film.

特開平2−71556号公報JP-A-2-71556 特開平2−188966号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-188966 特開平3−145761号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-145761 特開2004−356314号公報JP 2004-356314 A 特開平11−297984号公報JP 11-297984 A

そこで、本発明は、トランジスタを金属と半導体との仕事関数差によって形成する構造を持つSGTを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an SGT having a structure in which a transistor is formed by a work function difference between a metal and a semiconductor.

本発明の半導体装置は、基板上に形成されたフィン状半導体層と、前記フィン状半導体層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜の周囲に形成された第1の金属膜と、前記フィン状半導体層上に形成された柱状半導体層と、前記柱状半導体層の周囲に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の周囲に形成された第3の金属からなるゲート電極と、前記ゲート電極に接続されたゲート配線と、前記柱状半導体層の上部側壁の周囲に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜の周囲に形成された第2の金属膜と、を有し、前記柱状半導体層上部と前記第2の金属膜とが接続され、前記フィン状半導体層上部と前記第1の金属膜とが接続されることを特徴とする。   The semiconductor device of the present invention includes a fin-like semiconductor layer formed on a substrate, a first insulating film formed around the fin-like semiconductor layer, and a first insulating film formed around the first insulating film. 1 metal film, a columnar semiconductor layer formed on the fin-shaped semiconductor layer, a gate insulating film formed around the columnar semiconductor layer, and a third metal formed around the gate insulating film A gate electrode connected to the gate electrode, a second insulating film formed around the upper sidewall of the columnar semiconductor layer, and a second insulating film formed around the second insulating film. 2, wherein the upper part of the columnar semiconductor layer and the second metal film are connected, and the upper part of the fin-like semiconductor layer and the first metal film are connected. .

また、前記半導体層は、シリコンとすることができる。   The semiconductor layer may be silicon.

また、前記第1の金属膜と第2の金属膜の仕事関数は、4.0eVから4.2eVの間であることを特徴とする。   The work functions of the first metal film and the second metal film are between 4.0 eV and 4.2 eV.

また、前記第1の金属膜と第2の金属膜の仕事関数は、5.0eVから5.2eVの間であることを特徴とする。   The work function of the first metal film and the second metal film is between 5.0 eV and 5.2 eV.

また、前記柱状半導体層の幅は前記フィン状半導体層の短い方の幅と同じであることを特徴とする。   Further, the width of the columnar semiconductor layer is the same as the shorter width of the fin-shaped semiconductor layer.

また、本発明の装置の製造方法は、基板上にフィン状半導体層を形成し、前記フィン状半導体層の周囲に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜の周囲に第1の金属膜を形成する第1の工程と、前記第1の工程の後、前記フィン状半導体層上に柱状半導体層を形成する第2の工程と、前記第2の工程の後、前記柱状半導体層の周囲にゲート絶縁膜を形成し、 前記ゲート絶縁膜の周囲に第3の金属からなるゲート電極と前記ゲート電極に接続されたゲート配線とを形成する第3の工程と、前記第3の工程の後、前記柱状半導体層の上部側壁の周囲に第2の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜の周囲に第2の金属膜を形成する第4の工程と、を有することを特徴とする。   In the method for manufacturing the device of the present invention, a fin-like semiconductor layer is formed on a substrate, a first insulating film is formed around the fin-like semiconductor layer, and a first insulating film is formed around the first insulating film. A first step of forming a metal film, a second step of forming a columnar semiconductor layer on the fin-shaped semiconductor layer after the first step, and a columnar semiconductor after the second step. Forming a gate insulating film around the layer; forming a third metal gate electrode around the gate insulating film; and a gate wiring connected to the gate electrode; And a fourth step of forming a second insulating film around the upper side wall of the columnar semiconductor layer and forming a second metal film around the second insulating film after the step. Features.

また、前記第1の工程には、例えば、半導体基板上にフィン状半導体層を形成するための第1のレジストを形成し、半導体基板をエッチングし、前記フィン状半導体層を形成し、前記第1のレジストを除去し、前記フィン状半導体層の周囲に第4の絶縁膜を堆積し、前記第4の絶縁膜をエッチバックし、前記フィン状半導体層の上部を露出し、前記フィン状半導体層の周囲と前記第4の絶縁膜の上部に前記第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜の周囲に前記第1の金属膜を堆積し、前記第1の金属膜をエッチングし、前記フィン状半導体層の周囲にサイドウォール状に残存させ、第5の絶縁膜を堆積し、エッチバックを行い、前記第1の金属膜の上部を露出し、露出した前記第1の金属膜を除去することが含まれる。   In the first step, for example, a first resist for forming a fin-like semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate, the semiconductor substrate is etched, the fin-like semiconductor layer is formed, and the first step is performed. 1 resist is removed, a fourth insulating film is deposited around the fin-like semiconductor layer, the fourth insulating film is etched back, and an upper portion of the fin-like semiconductor layer is exposed, and the fin-like semiconductor is exposed. Forming the first insulating film on the periphery of the layer and on the fourth insulating film; depositing the first metal film on the periphery of the first insulating film; and etching the first metal film Then, it is left in the shape of a sidewall around the fin-like semiconductor layer, a fifth insulating film is deposited, etch back is performed, the upper part of the first metal film is exposed, and the exposed first metal is exposed. Removing the film is included.

また、前記第2の工程には、例えば、前記フィン状半導体層の周囲に第6の絶縁膜を堆積し、前記第6の絶縁膜をエッチバックし、前記フィン状半導体層の上部を露出し、前記フィン状半導体層に直交するように第2のレジストを形成し、前記フィン状半導体層をエッチングし、前記第2のレジストを除去することにより、前記フィン状半導体層と前記第2のレジストとが直交する部分が前記柱状半導体層となるよう前記柱状半導体層を形成することが含まれる。   In the second step, for example, a sixth insulating film is deposited around the fin-shaped semiconductor layer, the sixth insulating film is etched back, and an upper portion of the fin-shaped semiconductor layer is exposed. Forming a second resist so as to be orthogonal to the fin-like semiconductor layer, etching the fin-like semiconductor layer, and removing the second resist, whereby the fin-like semiconductor layer and the second resist are removed. Forming the columnar semiconductor layer so that a portion perpendicular to the columnar semiconductor layer becomes the columnar semiconductor layer.

また、前記第3の工程には、例えば、前記柱状半導体層の周囲と前記フィン状半導体層の上部に前記ゲート絶縁膜を堆積し、前記ゲート絶縁膜を覆うように前記第3の金属膜を堆積し、前記ゲート配線を形成するための第3のレジストを形成し、前記第3の金属膜をエッチングすることにより前記ゲート配線を形成し、第7の絶縁膜を堆積し、前記第7の絶縁膜をエッチバックし、前記第3の金属膜の上部を露出し、露出した前記第3の金属膜を除去することが含まれる。   In the third step, for example, the gate insulating film is deposited on the periphery of the columnar semiconductor layer and on the fin-shaped semiconductor layer, and the third metal film is formed so as to cover the gate insulating film. Depositing, forming a third resist for forming the gate wiring, etching the third metal film to form the gate wiring, depositing a seventh insulating film, Etching back the insulating film, exposing the upper portion of the third metal film, and removing the exposed third metal film.

また、前記第4の工程には、例えば、前記柱状半導体層の上部に第8の絶縁膜を堆積し、前記第8の絶縁膜をエッチバックし、前記柱状半導体層の上部を露出し、前記柱状半導体層上部に前記第2の絶縁膜を堆積し、前記第2の絶縁膜を覆うように前記第2の金属膜を堆積し、前記第2の金属膜をエッチングし、前記柱状半導体層上部の周囲にサイドウォール状に残存させることが含まれる   In the fourth step, for example, an eighth insulating film is deposited on the columnar semiconductor layer, the eighth insulating film is etched back, and the upper portion of the columnar semiconductor layer is exposed. Depositing the second insulating film on the top of the columnar semiconductor layer; depositing the second metal film to cover the second insulating film; etching the second metal film; Including remaining in the form of sidewalls around

本発明によれば、トランジスタを金属と半導体との仕事関数差によって形成する構造を持つSGTを提供することができる。   According to the present invention, an SGT having a structure in which a transistor is formed by a work function difference between a metal and a semiconductor can be provided.

基板上に形成されたフィン状半導体層と、前記フィン状半導体層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜の周囲に形成された第1の金属膜と、によって、半導体層と第1の金属との仕事関数差によってフィン状半導体層を、n型半導体層もしくはp型半導体層として機能させる。例えば、半導体層がシリコン層であり、第1の金属膜の仕事関数が4.0eVから4.2eVの間であれば、フィン状半導体層はn型半導体層として機能する。一方、第1の金属膜の仕事関数が5.0eVから5.2eVの間であれば、フィン状半導体層はp型半導体層として機能する。   A fin-like semiconductor layer formed on the substrate; a first insulating film formed around the fin-like semiconductor layer; and a first metal film formed around the first insulating film. The fin-like semiconductor layer functions as an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer by a work function difference between the semiconductor layer and the first metal. For example, if the semiconductor layer is a silicon layer and the work function of the first metal film is between 4.0 eV and 4.2 eV, the fin-like semiconductor layer functions as an n-type semiconductor layer. On the other hand, when the work function of the first metal film is between 5.0 eV and 5.2 eV, the fin-like semiconductor layer functions as a p-type semiconductor layer.

また、前記柱状半導体層の上部側壁の周囲に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜の周囲に形成された第2の金属膜と、によって、半導体層と第2の金属との仕事関数差によって柱状半導体層の上部を、n型半導体層もしくはp型半導体層として機能させる。例えば、半導体層がシリコン層であり、第2の金属膜の仕事関数が4.0eVから4.2eVの間であれば、柱状半導体層上部はn型半導体層として機能する。一方、第2の金属膜の仕事関数が5.0eVから5.2eVの間であれば、柱状半導体層上部はp型半導体層として機能する。   The second insulating film formed around the upper sidewall of the columnar semiconductor layer and the second metal film formed around the second insulating film include the semiconductor layer and the second metal. Thus, the upper part of the columnar semiconductor layer is caused to function as an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer. For example, when the semiconductor layer is a silicon layer and the work function of the second metal film is between 4.0 eV and 4.2 eV, the upper part of the columnar semiconductor layer functions as an n-type semiconductor layer. On the other hand, if the work function of the second metal film is between 5.0 eV and 5.2 eV, the upper part of the columnar semiconductor layer functions as a p-type semiconductor layer.

不純物が柱状シリコン内に存在しない状態でトランジスタ動作が可能となる。従って、拡散層を形成するための不純物注入及び高温の熱工程が不要となる。   Transistor operation can be performed in a state where impurities are not present in the columnar silicon. Therefore, impurity implantation and high-temperature heat process for forming the diffusion layer are not necessary.

(a)は本発明に係る半導体装置の平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view of the semiconductor device based on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a).

以下、本発明の実施形態に係る、SGTの構造を有する半導体装置を、図1を参照しながら説明する。   Hereinafter, a semiconductor device having an SGT structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

基板101上に形成されたフィン状シリコン層103と、前記フィン状シリコン層103の周囲に形成された第1の絶縁膜105と、前記第1の絶縁膜105の周囲に形成された第1の金属膜106と、前記フィン状シリコン層103上に形成された柱状シリコン層110と、前記柱状シリコン層110の周囲に形成されたゲート絶縁膜111と、前記ゲート絶縁膜111の周囲に形成された第3の金属112からなるゲート電極112aと、前記ゲート電極112aに接続されたゲート配線112bと、前記柱状シリコン層110の上部側壁の周囲に形成された第2の絶縁膜116と、前記第2の絶縁膜116の周囲に形成された第2の金属膜117と、を有し、前記柱状シリコン層110上部と前記第2の金属膜117とが金属配線129により接続され、前記フィン状シリコン層上部と前記第1の金属膜106とがコンタクト122により接続される。   A fin-like silicon layer 103 formed on the substrate 101; a first insulating film 105 formed around the fin-like silicon layer 103; and a first insulating film 105 formed around the first insulating film 105. Metal film 106, columnar silicon layer 110 formed on fin-like silicon layer 103, gate insulating film 111 formed around columnar silicon layer 110, and formed around gate insulating film 111 A gate electrode 112a made of a third metal 112; a gate wiring 112b connected to the gate electrode 112a; a second insulating film 116 formed around an upper sidewall of the columnar silicon layer 110; A second metal film 117 formed around the insulating film 116, and the upper part of the columnar silicon layer 110 and the second metal film 117 are connected to the metal wiring 12. It is connected by a said fin shaped silicon layer top and the first metal film 106 is connected by a contact 122.

従って、前記柱状シリコン層110上部と前記第2の金属膜117には同電位が印加される。柱状シリコン層110上部は、第2の金属膜117とシリコンとの仕事関数差によってキャリアが誘起されることとなる。   Accordingly, the same potential is applied to the upper part of the columnar silicon layer 110 and the second metal film 117. In the upper part of the columnar silicon layer 110, carriers are induced by the work function difference between the second metal film 117 and silicon.

また、前記フィン状シリコン層103上部と前記第1の金属膜106には同電位が印加される。フィン状シリコン層103上部は、第1の金属膜106とシリコンとの仕事関数差によってキャリアが誘起されることとなる。   The same potential is applied to the upper part of the fin-like silicon layer 103 and the first metal film 106. In the upper portion of the fin-like silicon layer 103, carriers are induced by the work function difference between the first metal film 106 and silicon.

前記第1の金属膜106と前記第2の金属膜117の仕事関数が4.0eVから4.2eVの間であるとき、n型シリコンの仕事関数4.05eVの近傍であるため、柱状シリコン層110上部とフィン状シリコン層103上部は、n型シリコンとして機能する。前記第1の金属膜106と前記第2の金属膜117は、例えば、タンタルとチタンの化合物(TaTi)や窒化タンタル(TaN)が好ましい。   When the work function of the first metal film 106 and the second metal film 117 is between 4.0 eV and 4.2 eV, it is in the vicinity of the work function of n-type silicon of 4.05 eV. The upper part of 110 and the upper part of the fin-like silicon layer 103 function as n-type silicon. The first metal film 106 and the second metal film 117 are preferably made of a compound of tantalum and titanium (TaTi) or tantalum nitride (TaN), for example.

前記第1の金属膜106と前記第2の金属膜117の仕事関数が5.0eVから5.2eVの間であるとき、p型シリコンの仕事関数5.15eVの近傍であるため、柱状シリコン層110上部とフィン状シリコン層103上部は、p型シリコンとして機能する。前記第1の金属膜106と前記第2の金属膜117は、例えば、ルテニウム(Ru)や窒化チタン(TiN)が好ましい。   When the work functions of the first metal film 106 and the second metal film 117 are between 5.0 eV and 5.2 eV, the work function of p-type silicon is in the vicinity of 5.15 eV. The upper part of 110 and the upper part of the fin-like silicon layer 103 function as p-type silicon. The first metal film 106 and the second metal film 117 are preferably, for example, ruthenium (Ru) or titanium nitride (TiN).

このとき、前記第3の金属112の仕事関数は4.2eVから5.0eVの間であると、エンハンスメント型として動作することができる。   At this time, when the work function of the third metal 112 is between 4.2 eV and 5.0 eV, the third metal 112 can operate as an enhancement type.

上記により、不純物が柱状シリコン内に存在しない状態でトランジスタ動作が可能となる。従って、拡散層を形成するための不純物注入及び高温の熱工程が不要となる。   As described above, transistor operation can be performed in a state where impurities are not present in the columnar silicon. Therefore, impurity implantation and high-temperature heat process for forming the diffusion layer are not necessary.

以下に、本発明の実施形態に係るSGTの構造を形成するための製造工程を、図2〜図33を参照して説明する。   Below, the manufacturing process for forming the structure of SGT which concerns on embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS.

まず、半導体基板上にフィン状半導体層を形成するための第1のレジストを形成し、半導体基板をエッチングし、前記フィン状半導体層を形成し、前記第1のレジストを除去し、前記フィン状半導体層の周囲に第4の絶縁膜を堆積し、前記第4の絶縁膜をエッチバックし、前記フィン状半導体層の上部を露出し、前記フィン状半導体層の周囲と前記第4の絶縁膜の上部に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜の周囲に第1の金属膜を堆積し、前記第1の金属膜をエッチングし、前記フィン状半導体層の周囲にサイドウォール状に残存させ、第5の絶縁膜を堆積し、エッチバックを行い、前記第1の金属膜の上部を露出し、露出した前記第1の金属膜を除去する第1工程を示す。   First, a first resist for forming a fin-shaped semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate, the semiconductor substrate is etched, the fin-shaped semiconductor layer is formed, the first resist is removed, and the fin-shaped semiconductor layer is removed. Depositing a fourth insulating film around the semiconductor layer; etching back the fourth insulating film; exposing an upper portion of the fin-like semiconductor layer; and surrounding the fin-like semiconductor layer and the fourth insulating film. A first insulating film is formed on the first insulating film, a first metal film is deposited around the first insulating film, the first metal film is etched, and a sidewall is formed around the fin-like semiconductor layer. A first step of depositing a fifth insulating film, performing etch back, exposing the upper portion of the first metal film, and removing the exposed first metal film.

図2に示すように、シリコン基板101上にフィン状シリコン層103を形成するための第1のレジスト102を形成する。この例ではシリコン基板を用いたが、半導体であればシリコン以外の基板でもよい。   As shown in FIG. 2, a first resist 102 for forming a fin-like silicon layer 103 is formed on a silicon substrate 101. In this example, a silicon substrate is used, but a substrate other than silicon may be used as long as it is a semiconductor.

図3に示すように、シリコン基板101をエッチングし、フィン状シリコン層103を形成する。今回はレジストをマスクとしてフィン状シリコン層を形成したが、酸化膜や窒化膜といったハードマスクを用いてもよい。   As shown in FIG. 3, the silicon substrate 101 is etched to form a fin-like silicon layer 103. Although the fin-like silicon layer is formed using a resist as a mask this time, a hard mask such as an oxide film or a nitride film may be used.

図4に示すように、第1のレジスト102を除去する。   As shown in FIG. 4, the first resist 102 is removed.

図5に示すように、前記フィン状シリコン層103の周囲に第4の絶縁膜104を堆積する。第4の絶縁膜として高密度プラズマによる酸化膜や低圧化学気相堆積による酸化膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 5, a fourth insulating film 104 is deposited around the fin-like silicon layer 103. An oxide film formed by high-density plasma or an oxide film formed by low-pressure chemical vapor deposition may be used as the fourth insulating film.

図6に示すように、第4の絶縁膜104をエッチバックし、フィン状シリコン層103の上部を露出する。   As shown in FIG. 6, the 4th insulating film 104 is etched back and the upper part of the fin-like silicon layer 103 is exposed.

図7に示すように、前記フィン状シリコン層103の周囲と前記第4の絶縁膜104の上部に前記第1の絶縁膜105を形成する。第1の絶縁膜として熱酸化膜や低圧化学気相堆積による酸化膜を用いてもよい。また、窒化膜、高誘電体膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 7, the first insulating film 105 is formed around the fin-like silicon layer 103 and on the fourth insulating film 104. A thermal oxide film or an oxide film formed by low pressure chemical vapor deposition may be used as the first insulating film. A nitride film or a high dielectric film may be used.

図8に示すように、前記第1の絶縁膜105の周囲に前記第1の金属膜106を堆積する。   As shown in FIG. 8, the first metal film 106 is deposited around the first insulating film 105.

図9に示すように、前記第1の金属膜106をエッチングし、前記フィン状シリコン層103の周囲にサイドウォール状に残存させる。   As shown in FIG. 9, the first metal film 106 is etched and left in a sidewall shape around the fin-like silicon layer 103.

図10に示すように、第5の絶縁膜107を堆積する。第5の絶縁膜として高密度プラズマによる酸化膜や低圧化学気相堆積による酸化膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 10, a fifth insulating film 107 is deposited. An oxide film formed by high density plasma or an oxide film formed by low pressure chemical vapor deposition may be used as the fifth insulating film.

図11に示すように、第5の絶縁膜107をエッチバックし、前記第1の金属膜106の上部を露出する。   As shown in FIG. 11, the fifth insulating film 107 is etched back to expose the upper portion of the first metal film 106.

図12に示すように、露出した前記第1の金属膜106を除去する。   As shown in FIG. 12, the exposed first metal film 106 is removed.

以上により、基板101上にフィン状シリコン層103を形成し、前記フィン状シリコン層103の周囲に第1の絶縁膜105を形成し、前記第1の絶縁膜105の周囲に第1の金属膜106を形成する第1の工程が示された。   Thus, the fin-like silicon layer 103 is formed on the substrate 101, the first insulating film 105 is formed around the fin-like silicon layer 103, and the first metal film is formed around the first insulating film 105. A first step of forming 106 was shown.

次に、フィン状半導体層の周囲に第6の絶縁膜を堆積し、前記第6の絶縁膜をエッチバックし、前記フィン状半導体層の上部を露出し、前記フィン状半導体層に直交するように第2のレジストを形成し、前記フィン状半導体層をエッチングし、前記第2のレジストを除去することにより、前記フィン状半導体層と前記第2のレジストとが直交する部分が柱状半導体層となるよう前記柱状半導体層を形成する第2の工程を示す。   Next, a sixth insulating film is deposited around the fin-shaped semiconductor layer, the sixth insulating film is etched back, an upper portion of the fin-shaped semiconductor layer is exposed, and is orthogonal to the fin-shaped semiconductor layer. Forming a second resist, etching the fin-like semiconductor layer, and removing the second resist, so that a portion where the fin-like semiconductor layer and the second resist are orthogonal to each other is formed as a columnar semiconductor layer A second step of forming the columnar semiconductor layer will be described.

図13に示すように、前記フィン状シリコン層103の周囲に第6の絶縁膜108を堆積する。第6の絶縁膜として高密度プラズマによる酸化膜や低圧化学気相堆積による酸化膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 13, a sixth insulating film 108 is deposited around the fin-like silicon layer 103. An oxide film formed by high-density plasma or an oxide film formed by low-pressure chemical vapor deposition may be used as the sixth insulating film.

図14に示すように、前記第6の絶縁膜108をエッチバックし、前記フィン状シリコン層103の上部を露出する。   As shown in FIG. 14, the sixth insulating film 108 is etched back to expose the upper portion of the fin-like silicon layer 103.

図15に示すように、前記フィン状シリコン層103に直交するように第2のレジスト109を形成する。   As shown in FIG. 15, a second resist 109 is formed so as to be orthogonal to the fin-like silicon layer 103.

図16に示すように、前記フィン状シリコン層103をエッチングし、柱状シリコン層110を形成する。前記フィン状シリコン層103と前記第2のレジスト109とが直交する部分が前記柱状シリコン層110となる。従って、前記柱状シリコン層110の幅は前記フィン状シリコン層103の幅と同じとなる。   As shown in FIG. 16, the fin-like silicon layer 103 is etched to form a columnar silicon layer 110. A portion where the fin-shaped silicon layer 103 and the second resist 109 are orthogonal to each other becomes the columnar silicon layer 110. Accordingly, the width of the columnar silicon layer 110 is the same as the width of the fin-shaped silicon layer 103.

図17に示すように、第2のレジスト109を除去する。   As shown in FIG. 17, the second resist 109 is removed.

以上により、前記フィン状シリコン層103上に柱状シリコン層110を形成する第2の工程が示された。   Thus, the second step of forming the columnar silicon layer 110 on the fin-like silicon layer 103 has been shown.

次に、前記柱状半導体層の周囲と前記フィン状半導体層の上部にゲート絶縁膜を堆積し、前記ゲート絶縁膜を覆うように第3の金属膜を堆積し、ゲート配線を形成するための第3のレジストを形成し、前記第3の金属膜をエッチングすることにより前記ゲート配線を形成し、第7の絶縁膜を堆積し、前記第7の絶縁膜をエッチバックし、前記第3の金属膜の上部を露出し、露出した前記第3の金属膜を除去する第3の工程を示す。   Next, a gate insulating film is deposited around the columnar semiconductor layer and on the fin-shaped semiconductor layer, a third metal film is deposited so as to cover the gate insulating film, and a gate wiring is formed. 3 resist is formed, the third metal film is etched to form the gate wiring, a seventh insulating film is deposited, the seventh insulating film is etched back, and the third metal film is etched. A third step of exposing the upper part of the film and removing the exposed third metal film is shown.

図18に示すように、第6の絶縁膜108をエッチングし、第1の金属膜106の上部を露出する。第1の金属膜106と第3の金属112とを近づけるためである。この工程を省いてもよい。   As shown in FIG. 18, the sixth insulating film 108 is etched to expose the upper portion of the first metal film 106. This is because the first metal film 106 and the third metal 112 are brought close to each other. This step may be omitted.

図19に示すように、前記柱状シリコン層110の周囲と前記フィン状シリコン層103の上部にゲート絶縁膜111を堆積する。ゲート絶縁膜111は、酸化膜、酸窒化膜、高誘電体膜といった、半導体工程に用いられるものであればよい。   As shown in FIG. 19, a gate insulating film 111 is deposited around the pillar-shaped silicon layer 110 and on the fin-shaped silicon layer 103. The gate insulating film 111 may be any film used in a semiconductor process, such as an oxide film, an oxynitride film, or a high dielectric film.

図20に示すように、前記ゲート絶縁膜111を覆うように第3の金属膜112を堆積する。第3の金属膜112は、半導体工程に用いられ、トランジスタのしきい値電圧を設定する金属であればよい。このとき、前記第3の金属112の仕事関数は4.2eVから5.0eVの間であると、エンハンスメント型として動作することができる。   As shown in FIG. 20, a third metal film 112 is deposited so as to cover the gate insulating film 111. The third metal film 112 may be any metal that is used in a semiconductor process and sets a threshold voltage of a transistor. At this time, when the work function of the third metal 112 is between 4.2 eV and 5.0 eV, the third metal 112 can operate as an enhancement type.

図21に示すように、ゲート配線112bを形成するための第3のレジスト113を形成する。   As shown in FIG. 21, a third resist 113 for forming the gate wiring 112b is formed.

図22に示すように、前記第3の金属膜112をエッチングすることによりゲート配線112bを形成する。   As shown in FIG. 22, the third metal film 112 is etched to form a gate wiring 112b.

図23に示すように、第3のレジスト113を除去する。   As shown in FIG. 23, the third resist 113 is removed.

図24に示すように、第7の絶縁膜114を堆積する。第7の絶縁膜として高密度プラズマによる酸化膜や低圧化学気相堆積による酸化膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 24, the 7th insulating film 114 is deposited. An oxide film formed by high-density plasma or an oxide film formed by low-pressure chemical vapor deposition may be used as the seventh insulating film.

図25に示すように、前記第7の絶縁膜114をエッチバックし、前記第3の金属膜112の上部を露出する。   As shown in FIG. 25, the seventh insulating film 114 is etched back to expose the upper portion of the third metal film 112.

図26に示すように、露出した前記第3の金属膜112を除去し、ゲート電極112aを形成する。   As shown in FIG. 26, the exposed third metal film 112 is removed to form a gate electrode 112a.

以上により、柱状シリコン層110の周囲にゲート絶縁膜111を形成し、ゲート絶縁膜111の周囲に第3の金属112からなるゲート電極112aとゲート電極112aに接続されたゲート配線112bとを形成する第3の工程が示された。   Thus, the gate insulating film 111 is formed around the columnar silicon layer 110, and the gate electrode 112a made of the third metal 112 and the gate wiring 112b connected to the gate electrode 112a are formed around the gate insulating film 111. A third step was shown.

次に、前記柱状半導体層の上部に第8の絶縁膜を堆積し、前記第8の絶縁膜をエッチバックし、前記柱状半導体層の上部を露出し、前記柱状半導体層上部に第2の絶縁膜を堆積し、前記第2の絶縁膜を覆うように第2の金属膜を堆積し、前記第2の金属膜をエッチングし、前記柱状半導体層上部の周囲にサイドウォール状に残存させる第4の工程を示す。   Next, an eighth insulating film is deposited on the columnar semiconductor layer, the eighth insulating film is etched back, the upper portion of the columnar semiconductor layer is exposed, and a second insulating film is formed on the columnar semiconductor layer. A film is deposited, a second metal film is deposited so as to cover the second insulating film, the second metal film is etched, and a fourth sidewall is left around the top of the columnar semiconductor layer. The process of is shown.

図27に示すように、前記柱状シリコン層の上部に第8の絶縁膜115を堆積する。第8の絶縁膜として高密度プラズマによる酸化膜や低圧化学気相堆積による酸化膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 27, an eighth insulating film 115 is deposited on the columnar silicon layer. An oxide film formed by high-density plasma or an oxide film formed by low-pressure chemical vapor deposition may be used as the eighth insulating film.

図28に示すように、前記第8の絶縁膜115をエッチバックし、前記柱状シリコン層110の上部を露出する。ゲート絶縁膜111が十分薄い場合には、図27、図28の工程を省いてもよい。   As shown in FIG. 28, the eighth insulating film 115 is etched back to expose the upper portion of the columnar silicon layer 110. If the gate insulating film 111 is sufficiently thin, the steps of FIGS. 27 and 28 may be omitted.

図29に示すように、前記柱状シリコン層110上部に第2の絶縁膜116を堆積する。第2の絶縁膜は堆積により形成される膜が好ましい。第2の金属膜117とゲート電極112aとが絶縁されるからである。   As shown in FIG. 29, a second insulating film 116 is deposited on the columnar silicon layer 110. The second insulating film is preferably a film formed by deposition. This is because the second metal film 117 and the gate electrode 112a are insulated.

図30に示すように、前記第2の絶縁膜116を覆うように第2の金属膜117を堆積する。   As shown in FIG. 30, a second metal film 117 is deposited so as to cover the second insulating film 116.

図31に示すように、前記第2の金属膜117をエッチングし、柱状シリコン層110上部の周囲にサイドウォール状に残存させる。   As shown in FIG. 31, the second metal film 117 is etched and left in a sidewall shape around the top of the columnar silicon layer 110.

以上により、前記柱状シリコン層110の上部側壁の周囲に第2の絶縁膜116を形成し、第2の絶縁膜116の周囲に第2の金属膜117を形成する第4の工程が示された。   As described above, the fourth step of forming the second insulating film 116 around the upper side wall of the columnar silicon layer 110 and forming the second metal film 117 around the second insulating film 116 is shown. .

次に、図32に示すように、第9の絶縁膜118を堆積する。   Next, as shown in FIG. 32, a ninth insulating film 118 is deposited.

図33に示すように、コンタクト孔120、121を形成するための第4のレジスト119を形成する。   As shown in FIG. 33, the 4th resist 119 for forming the contact holes 120 and 121 is formed.

図34に示すように、絶縁膜をエッチングし、コンタクト孔120、121を形成する。   As shown in FIG. 34, the insulating film is etched to form contact holes 120 and 121.

図35に示すように、第4のレジスト119を除去する。   As shown in FIG. 35, the 4th resist 119 is removed.

図36に示すように、金属124を堆積する。このとき、コンタクト122、123が形成される。前記柱状シリコン層110上部と前記第2の金属膜117とが金属配線124により接続され、前記フィン状シリコン層上部と前記第1の金属膜106とがコンタクト122により接続される。   As shown in FIG. 36, metal 124 is deposited. At this time, contacts 122 and 123 are formed. The upper part of the columnar silicon layer 110 and the second metal film 117 are connected by a metal wiring 124, and the upper part of the fin-like silicon layer and the first metal film 106 are connected by a contact 122.

図37に示すように、金属配線128、129、130を形成するための第5のレジスト125、126、127を形成する。   As shown in FIG. 37, the 5th resist 125, 126, 127 for forming metal wiring 128,129,130 is formed.

図38に示すように、金属124をエッチングし、金属配線128、129、130を形成する。   As shown in FIG. 38, the metal 124 is etched to form metal wirings 128, 129, and 130.

図39に示すように、第5のレジスト125、126、127を除去する。   As shown in FIG. 39, the fifth resists 125, 126, 127 are removed.

以上により、本発明の実施形態に係るSGTの構造を形成するための製造工程が示された。   The manufacturing process for forming the structure of the SGT according to the embodiment of the present invention has been described above.

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明の一実施例を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。   It should be noted that the present invention can be variously modified and modified without departing from the broad spirit and scope of the present invention. Further, the above-described embodiment is for explaining an example of the present invention, and does not limit the scope of the present invention.

101.シリコン基板
102.第1のレジスト
103.フィン状シリコン層
104.第4の絶縁膜
105.第1の絶縁膜
106.第1の金属膜
107.第5の絶縁膜
108.第6の絶縁膜
109.第2のレジスト
110.柱状シリコン層
111.ゲート絶縁膜
112.第3の金属
112a.ゲート電極
112b.ゲート配線
113.第3のレジスト
114.第7の絶縁膜
115.第8の絶縁膜
116.第2の絶縁膜
117.第2の金属膜
118.第9の絶縁膜
119.第4のレジスト
120.コンタクト孔
121.コンタクト孔
122.コンタクト
123.コンタクト
124.金属
125.第5のレジスト
126.第5のレジスト
127.第5のレジスト
128.金属配線
129.金属配線
130.金属配線
101. Silicon substrate 102. First resist 103. Fin-like silicon layer 104. Fourth insulating film 105. First insulating film 106. First metal film 107. Fifth insulating film 108. Sixth insulating film 109. Second resist 110. Columnar silicon layer 111. Gate insulating film 112. Third metal 112a. Gate electrode 112b. Gate wiring 113. Third resist 114. Seventh insulating film 115. Eighth insulating film 116. Second insulating film 117. Second metal film 118. Ninth insulating film 119. Fourth resist 120. Contact hole 121. Contact hole 122. Contact 123. Contact 124. Metal 125. Fifth resist 126. Fifth resist 127. Fifth resist 128. Metal wiring 129. Metal wiring 130. Metal wiring

Claims (5)

基板上に形成されたフィン状半導体層と、
前記フィン状半導体層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜の周囲に形成された第1の金属膜と、
前記フィン状半導体層上に形成された柱状半導体層と、
を有し、
前記フィン状半導体層上部と前記第1の金属膜とが接続されることを特徴とする半導体装置。
A fin-like semiconductor layer formed on a substrate;
A first insulating film formed around the fin-like semiconductor layer;
A first metal film formed around the first insulating film;
A columnar semiconductor layer formed on the fin-shaped semiconductor layer;
Have
An upper part of the fin-like semiconductor layer and the first metal film are connected to each other.
前記半導体層がシリコンであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is silicon. 前記第1の金属膜の仕事関数は、4.0eVから4.2eVの間であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a work function of the first metal film is between 4.0 eV and 4.2 eV. 前記第1の金属膜の仕事関数は、5.0eVから5.2eVの間であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a work function of the first metal film is between 5.0 eV and 5.2 eV. 前記柱状半導体層の幅は前記フィン状半導体層の短い方の幅と同じであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the columnar semiconductor layer is the same as the shorter width of the fin-shaped semiconductor layer.
JP2014234914A 2014-11-19 2014-11-19 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device Active JP5833214B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014234914A JP5833214B2 (en) 2014-11-19 2014-11-19 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014234914A JP5833214B2 (en) 2014-11-19 2014-11-19 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014521765A Division JP5654184B1 (en) 2013-04-16 2013-04-16 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015212315A Division JP6159777B2 (en) 2015-10-28 2015-10-28 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015057852A JP2015057852A (en) 2015-03-26
JP5833214B2 true JP5833214B2 (en) 2015-12-16

Family

ID=52815812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014234914A Active JP5833214B2 (en) 2014-11-19 2014-11-19 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5833214B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017085788A1 (en) 2015-11-17 2017-05-26 ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015057852A (en) 2015-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5731073B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5990843B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
WO2015019444A1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5654184B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5902868B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5596245B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5833214B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5740535B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5670603B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6368836B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6159777B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
WO2015193939A1 (en) Semiconductor-device manufacturing method and semiconductor device
JP5646116B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6080989B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5869166B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6326437B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6211637B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5890053B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6285393B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5926423B2 (en) Semiconductor device
JP5917673B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5936653B2 (en) Semiconductor device
JP5869079B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP2016146503A (en) Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150918

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151028

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5833214

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250