JPH01241854A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH01241854A
JPH01241854A JP6818688A JP6818688A JPH01241854A JP H01241854 A JPH01241854 A JP H01241854A JP 6818688 A JP6818688 A JP 6818688A JP 6818688 A JP6818688 A JP 6818688A JP H01241854 A JPH01241854 A JP H01241854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
channel
insulating layer
region
transistor
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.)
Pending
Application number
JP6818688A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Funahashi
舟橋 知弘
Akira Kuroyanagi
晃 黒柳
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.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co 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 NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP6818688A priority Critical patent/JPH01241854A/en
Publication of JPH01241854A publication Critical patent/JPH01241854A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

PURPOSE:To set the mobility of electrons in a higher state by forming an insulating layer on a silicon substrate, recrystallizing a polysilicon layer formed thereon, and forming a gate electrode layer across a channel direction on a transistor region formed with the channel in a direction of [100]. CONSTITUTION:An insulating layer 12 is formed on a substrate 11 in a plane (100). A transistor region 31 partitioned by a LOCOS layer 14 of recrystallized polysilicon is formed on the layer 12. The direction of a facet [110] of the layer 12 is set to a parallel state to one edge of the substrate 11, and the direction of the channel of the region 13 is so set as to coincide with the direction [100] inclined at 45 deg. with respect to the direction of the facet. An insulating layer 15 is formed on the region 13, and a gate electrode layer 16 is laminated on the layer 15. The mobility of electrons and holes can be both enhanced as compared with a conventional one in which a channel is formed in a direction of a plane [110].

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、特に溶融再結晶化膜の膜内応力による異方
性を利用した、3次元ICとされる半導体装置およびそ
の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention particularly relates to a semiconductor device, which is a three-dimensional IC, and a method for manufacturing the same, which utilizes anisotropy caused by stress within a molten recrystallized film.

[従来の技術] 単結晶シリコン基板に対してトランジスタを構成する場
合には、通常ファセットが[110]に設定されている
関係上、チャンネルがこのファセット[1101方向に
沿って形成されるようになっている。したかって、チャ
ンネルを流れる電流は、はとんと[110]方向とされ
るようになっている。これがバルクトランジスタである
場合には、電流の流れる方向か[110]方向あるいは
[1001方向のいずれであっても、電子の移動度は変
わらないものであるため問題にならない。
[Prior Art] When a transistor is formed on a single crystal silicon substrate, the facet is usually set to [110], so a channel is formed along the [1101 direction] of this facet. ing. Therefore, the current flowing through the channel is directed in the [110] direction. If this is a bulk transistor, it does not matter whether the current flows in the [110] direction or the [1001 direction, since the mobility of electrons does not change.

しかし、S OI  (Silicon On In5
ulator)膜上にトランジスタが形成されるような
場合には、電子の移動度の異方性が観察される。
However, SOI (Silicon On In5
When a transistor is formed on a ulator film, anisotropy in electron mobility is observed.

すなわち、絶縁膜上に例えばポリシリコンによる溶融再
結晶化層を形成した場合、絶縁膜とポリシリコン層との
熱膨張特性の差によって、溶融再結晶化層に応力が内在
するようになるものであり、例えばS OS (Sil
icon On 5apphire)膜の場合はその膜
内に圧縮応力が存在するようになり、SOI膜の場合に
はその逆に引張り応力が内在するものであり、この応力
か電子の移動度に異方性を与える要因と考えられる。実
際にSO8膜にあっては圧縮応力が内在するものであり
、この圧縮応力によって電子の移動度が低下し、正孔の
移動度は高くなることが知られている。
In other words, when a fused recrystallized layer of polysilicon, for example, is formed on an insulating film, stress will be inherent in the fused recrystallized layer due to the difference in thermal expansion characteristics between the insulating film and the polysilicon layer. Yes, for example S OS (Sil
In the case of a film (icon on 5apphire), there is a compressive stress within the film, and in the case of an SOI film, on the contrary, there is a tensile stress, and this stress causes anisotropy in the electron mobility. This is considered to be a factor that gives rise to In fact, compressive stress is inherent in the SO8 film, and it is known that this compressive stress lowers the mobility of electrons and increases the mobility of holes.

[発明か解決しようとする課題] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、電子
の移動度かより高い状態に設定することができるように
した、3次元ICが構成されるようにする半導体装置お
よびその製造方法を提供しようとするものである。
[Invention or problem to be solved] This invention was made in view of the above points, and it is a three-dimensional IC that can be configured to have a higher electron mobility. The present invention aims to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

[課題を解決するための手段] すなわち、この発明に係る半導体装置にあっては、単結
晶シリコン基板の表面に絶縁層を形成し、この絶縁層上
にポリシリコン層を形成するようにしているもので、こ
のポリシリコン層を再結晶化し、そのファセット[10
0]の方向に沿ってチャンネルが形成されるようにトラ
ンジスタ領域を設定する。そして、上記チャンネルの方
向に交差するようにしてゲート電極層を形成するように
しているものである。
[Means for Solving the Problems] That is, in the semiconductor device according to the present invention, an insulating layer is formed on the surface of a single crystal silicon substrate, and a polysilicon layer is formed on the insulating layer. This polysilicon layer is recrystallized and its facets [10
The transistor region is set so that a channel is formed along the direction [0]. A gate electrode layer is formed so as to intersect with the direction of the channel.

[作用コ 上記のようにして構成される半導体装置にあっては、[
100]の方向に沿ってソースおよびドレインが形成さ
れるようになるものであり、[1001の方向に沿って
チャンネルか形成されるようになる。このようにすれば
、ファセット[1,10]の方向にチャンネルの形成さ
れる従来に比較して、電子さらに正孔の移動度か共に3
0%程度高くすることかでき、良好な動作特性が得られ
るようになるものである。
[Function] In a semiconductor device configured as described above, [
The source and drain are formed along the [100] direction, and the channel is formed along the [1001] direction. In this way, compared to the conventional method in which channels are formed in the direction of facets [1, 10], the mobility of electrons and holes can be reduced by 3.
It can be increased by about 0%, and good operating characteristics can be obtained.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図および第2図はその構成の状態を示しているもの
で、(100)シリコン基板11の表面上には、例えば
5j02による絶縁層12が形成されている。そして、
この絶縁層12上には、再結晶化されたポリシリコンに
よるトランジスタ領域13が形成されるもので、このト
ランジスタ領域13はLOCO3層14に主14区画さ
れている。
1 and 2 show the state of the structure, in which an insulating layer 12 made of, for example, 5j02 is formed on the surface of a (100) silicon substrate 11. and,
A transistor region 13 made of recrystallized polysilicon is formed on this insulating layer 12, and this transistor region 13 is divided into 14 main sections by LOCO3 layers 14.

この場合、上記絶縁層12のファセット[110]の方
向が、シリコン基板11の1つの縁に平行な状態に設定
されているものであり、これに対してトランジスタ領域
13のチャンネルの方向が、上記ファセット[110]
の方向に対して45°傾斜した[100]の方向に一致
するように設定する。
In this case, the direction of the facet [110] of the insulating layer 12 is set parallel to one edge of the silicon substrate 11, whereas the direction of the channel of the transistor region 13 is set parallel to the one edge of the silicon substrate 11. Facet [110]
It is set to match the [100] direction which is inclined at 45 degrees with respect to the direction of .

そして、このトランジスタ領域13上には絶縁層15を
形成し、さらにこの絶縁層15上にゲート電極層16を
積層形成させるようにする。この場合、このゲート電極
16は、トランジスタ領域13を構成するポリシリコン
層に形成したn−領域に重なるようにして、トランジス
タ領域13のチャンネル方向に直行するように形成され
るもので、上記n−領域の両側には、それぞれソース領
域およびドレイン領域とされるp+領領域設定されてい
る。
Then, an insulating layer 15 is formed on this transistor region 13, and a gate electrode layer 16 is further laminated on this insulating layer 15. In this case, the gate electrode 16 is formed so as to overlap the n- region formed in the polysilicon layer constituting the transistor region 13 and to extend perpendicularly to the channel direction of the transistor region 13. On both sides of the region, p+ regions are set as a source region and a drain region, respectively.

すなわち、このように構成される半導体装置にあっては
、トランジスタ領域13のpn接合が[1001の方向
に一致する状態で形成されるようになっているもので、
この[100]方向の電子の移動度は、他の方向特に通
常の半導体装置においてチャンネル方向か設定される[
1.10]方向に比較して、充分に高く設定される。
That is, in the semiconductor device configured in this manner, the pn junction of the transistor region 13 is formed in a state aligned with the [1001 direction,
The electron mobility in the [100] direction is set in other directions, especially in the channel direction in normal semiconductor devices.
1.10] direction is set sufficiently high.

具体的には、チャンネル方向を[110]とした場合(
通常のファセット方向と平行)には、pチャンネルで1
50cJ/ Vs 、 nチャンネルで4500♂/V
sであるのに対して、ファセット[100]方向にチャ
ンネルを持たせるようにした場合には、pチャンネルで
195c♂/VsXnチヤンネルで550c♂/ V 
sとなる。
Specifically, when the channel direction is [110] (
(parallel to the normal facet direction), 1 in the p-channel
50cJ/Vs, 4500♂/V for n channel
s, but if you have a channel in the facet [100] direction, the p channel is 195c♂/VsXn channel is 550c♂/V
It becomes s.

第3図A乃至第3図Fは、上記のような半導体装置の製
造過程を順次示しているもので、まず第3図Aで示すよ
うに(100)シリコン基板11の表面上に、例えば1
μmの厚さてシリコン酸化膜による絶縁層12を形成す
る。この場合適宜エツチングによってシード部121が
形成される。
3A to 3F sequentially show the manufacturing process of the semiconductor device as described above. First, as shown in FIG. 3A, for example, a
An insulating layer 12 made of a silicon oxide film is formed to a thickness of μm. In this case, the seed portion 121 is formed by appropriate etching.

この絶縁層12上には、例えば0.4μmの厚さでポリ
シリコン膜21を堆積形成するもので、このポリシリコ
ン膜21は、例えばハロゲンランプ、レーザビーム等に
よって溶融再結晶化させ、第3図Cで示すようにトラン
ジスタを形成するための801層22を形成する。この
ようなSOI層22を形成する際には、シリコン基板1
1とポリシリコンとの熱膨脹率の差によって、SOI層
22の内部に応力が発生する。そして、例えば基板11
の1の縁に平行な状態でファセット[110]方向が設
定されるようになる。
On this insulating layer 12, a polysilicon film 21 is deposited to a thickness of, for example, 0.4 μm. This polysilicon film 21 is melted and recrystallized using, for example, a halogen lamp or a laser beam, and As shown in Figure C, an 801 layer 22 for forming a transistor is formed. When forming such an SOI layer 22, the silicon substrate 1
Due to the difference in coefficient of thermal expansion between SOI layer 22 and polysilicon, stress is generated inside SOI layer 22. For example, the substrate 11
The facet [110] direction is set parallel to the edge of 1 of the facet.

次に、このポリシリコンの801層22部分に例えばp
チャンネルのトランジスタを形成するもので、第3図り
で示すように上記801層22に、150KeVで10
15リンイオンを打ち込み、このSOI層22を0人型
にする。
Next, for example, p
This is to form a channel transistor, and as shown in the third diagram, the 801 layer 22 is heated at 150 KeV with 10
15 phosphorus ions are implanted to make this SOI layer 22 into a 0-person shape.

このようにしてn−型の801層22が形成されたなら
ば、第3図Eに示すようにトランジスタ形成領域以外の
部分をLOGO8酸化し、このLOCO8酸化層14に
よって、所定のトランジスタ領域13が区画されるよう
にする。この場合、第4図Aで示すようにトランジスタ
のチャンネルが、[110]方向に対して45°傾斜し
た[100コ方向に一致するように設定されるようにす
る。
Once the n-type 801 layer 22 is formed in this way, the portions other than the transistor formation region are oxidized with LOGO8 as shown in FIG. Be compartmentalized. In this case, as shown in FIG. 4A, the channel of the transistor is set to coincide with the [100 direction] which is inclined by 45 degrees with respect to the [110] direction.

この場合、ファセットの方向か、[]OO]に平行とさ
れるように設定されるようにしてもよいものであり、こ
の場合には通常のトランジスタを形成する場合と同様に
、トランジスタ領域のチャンネル方向が、基板11の1
つの縁と平行になるように、通常の通りにしてトランジ
スタ領域を設定すればよい。
In this case, it may be set so that it is parallel to the facet direction or []OO], and in this case, as in the case of forming a normal transistor, the channel of the transistor region The direction is 1 of the substrate 11
The transistor regions can be set up in the usual way so that they are parallel to the two edges.

このようにして、[100]方向にチャンネルの方向が
設定されるようにしてトランジスタ領域13が設定され
たならば、第3図Fに示すようにこのトランジスタ領域
13の801層22のゲート酸化を行ない、ゲート酸化
膜15を形成する。そして、このゲート酸化膜15上に
、例えばポリシリコンによってゲート電極層16を形成
するもので、このゲート電極層16は、第4図Bで示す
ように、トランジスタ領域13のチャンネル方向と直角
の方向に延びるようにして形成される。
In this way, once the transistor region 13 is set so that the channel direction is set in the [100] direction, the gate oxidation of the 801 layer 22 of this transistor region 13 is performed as shown in FIG. 3F. Then, a gate oxide film 15 is formed. Then, on this gate oxide film 15, a gate electrode layer 16 is formed of polysilicon, for example, and this gate electrode layer 16 is formed in a direction perpendicular to the channel direction of the transistor region 13, as shown in FIG. It is formed so as to extend to.

このようにしてゲート電極層16が形成されたならば、
60 K e V % 10 ”ドースホロンノイオン
を打ち込み、ゲート電極層16の両側に位置して、それ
ぞれp+型のソース領域131およびドレイン領域13
2を形成する。
Once the gate electrode layer 16 is formed in this way,
60 K e V % 10'' dose holonno ions are implanted to form p+ type source region 131 and drain region 13 located on both sides of gate electrode layer 16, respectively.
form 2.

このようにしてトランジスタ部が構成されたならば、例
えば9000人のBPSGにより層間絶縁層23を形成
し、ソース領域131およびドレイン領域132に対応
してコンタクトホールをエツチングにより形成し、この
コンタクトホール部にアルミニウム配線24.25を形
成することによって、この半導体装置が完成される。
Once the transistor section is constructed in this way, an interlayer insulating layer 23 is formed using 9,000 BPSG, for example, and contact holes are formed by etching corresponding to the source region 131 and drain region 132, and the contact hole portions are formed by etching. This semiconductor device is completed by forming aluminum interconnections 24 and 25.

尚上記実施例においては、単結晶シリコン基板上に絶縁
層を形成し、この絶縁層上にポリシリコン層を形成する
ようにして示したか、単なる絶縁性基板上にポリシリコ
ン層を形成するようにした場合でも同様に実施できるも
のである。
In the above embodiments, an insulating layer is formed on a single crystal silicon substrate and a polysilicon layer is formed on this insulating layer, or a polysilicon layer is formed on a simple insulating substrate. It can be implemented in the same way even if

[発明の効果] 以上のようにこの発明に係る半導体装置にあっては、形
成される5OI)ランジスタのチャンネルの方向か、[
100]の方向に設定されている。
[Effects of the Invention] As described above, in the semiconductor device according to the present invention, the direction of the channel of the 5OI) transistor to be formed, or [
100] direction.

このようにすれば、通常の[110]の方向にチャンネ
ルを設定した場合に比較して、電子の移動度が約30%
程度高くなるものであることが、実験等によって確認さ
れた。したかって、このようにして構成された半導体装
置にあっては、溶融再結晶化膜の膜内に存在する応力の
異方性が効果的に利用された状態でトランジスタか構成
されるようになるものであり、動作特性の良好な3次元
ICが容易且つ確実に得られるようになる。
In this way, the electron mobility is approximately 30% higher than when the channel is set in the normal [110] direction.
It has been confirmed through experiments, etc. that the degree of Therefore, in a semiconductor device constructed in this way, a transistor is constructed in a state where the stress anisotropy existing in the molten recrystallized film is effectively utilized. This makes it possible to easily and reliably obtain a three-dimensional IC with good operating characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の平面的
な構成を示す図、第2図は第1図の■−■線に対応する
部分の断面構成図、第3図A乃至第3図Fはそれぞれ上
記半導体装置の製造工程を順次説明する断面構成図、第
4図Aおよび第4図Bはそれぞれ上記半導体装置のトラ
ンジスタ領域におけるチャンネル方向、さらにゲート電
極の状態を説明する図である。 11・・・シリコン基板、12・・・絶縁層、13・・
・トランジスタ領域、15・・・ゲート絶縁層、16・
・・ゲート電極、21・・・ポリシリコン膜、22・・
・801層、24.25・・・アルミニウム配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第3図A 第3図B 第3図C 第3図E 第3図F ピ+A’− 第3図D 第4図A      @t、図B
FIG. 1 is a diagram showing a planar configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of a portion corresponding to the line ■-■ in FIG. 1, and FIGS. 3F is a cross-sectional configuration diagram sequentially illustrating the manufacturing process of the semiconductor device, and FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating the channel direction and the state of the gate electrode in the transistor region of the semiconductor device, respectively. be. 11... Silicon substrate, 12... Insulating layer, 13...
- Transistor region, 15... Gate insulating layer, 16.
...Gate electrode, 21...Polysilicon film, 22...
・801 layer, 24.25...aluminum wiring. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 3A Figure 3B Figure 3C Figure 3E Figure 3F P+A'- Figure 3D Figure 4A @t, Figure B

Claims (1)

【特許請求の範囲】  少なくとも表面に絶縁された層を有する基板と、 上記絶縁層上に形成され再結晶化された半導体層により
構成され、この半導体層の[100]方向に沿ってチャ
ンネルが形成されるようにしたトランジスタ領域と、 上記トランジスタ領域上に絶縁層を介して形成され、上
記チャンネル方向に交差するように設定されたゲート電
極層とを具備し、 このゲート電極層の両側に、上記[100]方向に沿っ
てソースおよびドレインが形成されるようにしたことを
特徴とする半導体装置。
[Claims] Consisting of a substrate having an insulating layer on at least the surface thereof, and a semiconductor layer formed on the insulating layer and recrystallized, a channel is formed along the [100] direction of the semiconductor layer. and a gate electrode layer formed on the transistor region via an insulating layer and set to cross the channel direction, and on both sides of the gate electrode layer, the A semiconductor device characterized in that a source and a drain are formed along the [100] direction.
JP6818688A 1988-03-24 1988-03-24 Semiconductor device Pending JPH01241854A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6818688A JPH01241854A (en) 1988-03-24 1988-03-24 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6818688A JPH01241854A (en) 1988-03-24 1988-03-24 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01241854A true JPH01241854A (en) 1989-09-26

Family

ID=13366500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6818688A Pending JPH01241854A (en) 1988-03-24 1988-03-24 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01241854A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508555A (en) * 1989-07-12 1996-04-16 U.S. Philips Corporation Thin film field effect transistor having a doped sub-channel region
FR2815772A1 (en) * 2000-10-25 2002-04-26 Mitsubishi Electric Corp Integrated circuit semiconductor slice manufacture/method apparatus having support substitute/slice crystalline structure having structure orientation window assembled with viewing sections separated.
US7291542B2 (en) 2002-09-30 2007-11-06 Renesas Technology Corp. Semiconductor wafer and manufacturing method thereof
JP2014187375A (en) * 2014-05-13 2014-10-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
US9362273B2 (en) 2001-04-27 2016-06-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508555A (en) * 1989-07-12 1996-04-16 U.S. Philips Corporation Thin film field effect transistor having a doped sub-channel region
FR2815772A1 (en) * 2000-10-25 2002-04-26 Mitsubishi Electric Corp Integrated circuit semiconductor slice manufacture/method apparatus having support substitute/slice crystalline structure having structure orientation window assembled with viewing sections separated.
US6864534B2 (en) 2000-10-25 2005-03-08 Renesas Technology Corp. Semiconductor wafer
US9362273B2 (en) 2001-04-27 2016-06-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US9997543B2 (en) 2001-04-27 2018-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7291542B2 (en) 2002-09-30 2007-11-06 Renesas Technology Corp. Semiconductor wafer and manufacturing method thereof
JP2014187375A (en) * 2014-05-13 2014-10-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06252359A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS5965481A (en) Semiconductor device
JPS62126675A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH01241854A (en) Semiconductor device
JPS6143477A (en) Manufacture of mos transistor
JPS59224165A (en) Semiconductor device
JPS6251216A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS61174666A (en) Semiconductor device
JPS6247151A (en) Formation of mutual connection on substrate
JPS63126262A (en) Manufacture of 3-dimensional semiconductor integrated circuit
JPH09107038A (en) Manufacture of cmos transistor
JPH0319370A (en) Semiconductor device
JPH01181468A (en) Semiconductor device
JPS61278164A (en) Bilateral type thin film semiconductor device
JP3264402B2 (en) Semiconductor device
JPS63117470A (en) Mos-type semiconductor device and manufacture thereof
JPH03276727A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPS59154072A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPS60245176A (en) Manufacture of mis type field effect transistor
JPS6235569A (en) Mis type transistor and manufacture thereof
JPH0223652A (en) Manufacture of semiconductor element
JPS63102355A (en) Complementary field effect transistor device
JPH11111868A (en) Semiconductor integrated circuit device and its manufacture
JPH02197173A (en) Semiconductor device
JPS60170977A (en) Manufacture of semiconductor device