JPH03283669A - field effect transistor - Google Patents
field effect transistorInfo
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- JPH03283669A JPH03283669A JP2084216A JP8421690A JPH03283669A JP H03283669 A JPH03283669 A JP H03283669A JP 2084216 A JP2084216 A JP 2084216A JP 8421690 A JP8421690 A JP 8421690A JP H03283669 A JPH03283669 A JP H03283669A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/026—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having laterally-coplanar source and drain regions, a gate at the sides of the bulk channel, and both horizontal and vertical current flow
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置、特に集積回路に組込まれた、あ
るいは単体の電界効果トランジスタの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and in particular to the structure of a field effect transistor incorporated in an integrated circuit or as a standalone device.
従来の、電界効果トランジスタ(以下、FETと略称)
は、例えば第5図(a)の平面図、(b)のA−A断面
図に示す構造を有している。この例では、P型のシリコ
ン基板11の表面に、ゲート酸化膜13を介してゲート
電極17が形成され、ゲート電極17およびフィールド
酸化1模12に対して、自己整合的に、N+ダ!のソー
ス拳ドレイン層20.21が形成されている。Conventional field effect transistor (hereinafter abbreviated as FET)
has a structure shown, for example, in the plan view of FIG. 5(a) and the AA cross-sectional view of FIG. 5(b). In this example, a gate electrode 17 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 11 with a gate oxide film 13 interposed therebetween. Source and drain layers 20 and 21 are formed.
素子寸法の微細化拳高隼積化のためには。 In order to miniaturize element dimensions and increase stacking.
FETの場合、従来の平面的構造ではそのチャネル幅を
減少することが効果的である。しかしFETの駆動能力
は主としてチャネル幅に依存するので、駆動能力をおと
さず、高東積化を図ることは難しい。For FETs, conventional planar structures benefit from reducing their channel width. However, since the driving ability of an FET depends mainly on the channel width, it is difficult to achieve a high TOE product without reducing the driving ability.
本発明の目的は、上記欠点を除去し、平面的構造でない
新規な構造のFETを提供することにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and provide an FET with a novel structure that is not a planar structure.
未発り1の電界効果トランジスタ(FET)は、半導体
基板の所定領域に形成された凹部の側壁部のみをチャネ
ルとし、ソース・ドレイン拡散層が前記凹部の深さ方向
に対し、基板表面から少なくとも該凹部の底面に接する
範囲に形成されている構造となっている。The first undeveloped field effect transistor (FET) uses only the side wall of a recess formed in a predetermined region of a semiconductor substrate as a channel, and the source/drain diffusion layer extends at least from the substrate surface in the depth direction of the recess. It has a structure in which it is formed in a range in contact with the bottom surface of the recess.
本発明のFETは、チャネルが凹部の側壁部に形成され
ているので、チャネル幅は、その凹部の深さできまる。In the FET of the present invention, the channel is formed in the side wall of the recess, so the channel width is determined by the depth of the recess.
したがって、投影平面的に見たチャネルの幅は狭くして
、実体的なチャネル幅を増大できる。これにより、微小
化と駆動能力の維持とが両立可能となる。Therefore, the width of the channel seen in the projection plane can be narrowed, and the actual channel width can be increased. This makes it possible to achieve both miniaturization and maintenance of driving capability.
以下1図面を参照して1本発明の実施例につき説明する
。第1図(a)〜(C)は1本発明の第1実施例を示し
、第1図(a)は平面図。An embodiment of the present invention will be described below with reference to a drawing. FIGS. 1(a) to 1(C) show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1(a) is a plan view.
第1図(b)は、第1図(a)のA−A縦断面図、第1
図(C)は、B−B縦断面図である。FIG. 1(b) is a longitudinal sectional view taken along the line A-A in FIG. 1(a).
Figure (C) is a BB vertical cross-sectional view.
シリコン基板11はP+シリコン基板11A上にP−シ
リコン層11Bを成長させたものでP+シリコン基板1
1Aに達する凹部が形成され、この凹部の側壁にゲート
酸化膜13を介して、ゲート電極17が形成されている
。20゜21はN十型のソース・ドレイン層である。ソ
ース・ドレインのいずれかに用いられる。18はII−
’? tfB内の酸化膜で製造工程中に形成され、最終
には絶縁膜22により凹部は充填され、また表面がおお
われる。この構造は三次元構造であって、チャネル幅は
側壁の深さによってきまり、平面的には寸法が同一であ
ってもチャネル幅を増大することができる。したがって
、寸法の微細化と駆動能力の確保とを両立することがで
きる。The silicon substrate 11 is made by growing a P− silicon layer 11B on a P+ silicon substrate 11A.
A recess reaching 1A is formed, and a gate electrode 17 is formed on the side wall of this recess with a gate oxide film 13 interposed therebetween. 20.degree. 21 is an N0 type source/drain layer. Used for either source or drain. 18 is II-
'? An oxide film within the tfB is formed during the manufacturing process, and finally the recess is filled with an insulating film 22 and the surface is covered. This structure is a three-dimensional structure in which the channel width is determined by the depth of the sidewalls, and the channel width can be increased even if the two-dimensional dimensions remain the same. Therefore, it is possible to achieve both miniaturization of dimensions and securing of driving capability.
次に、上記第1実施例の製造工程を、第2図(a)〜(
j)により順に説明する。(a)〜(d)はA−A断面
図である。まず、第2図(a)に示すようにP−シリコ
ン層iin上に、素子分離のためのフィールド酸化膜1
2を選択酸化法により8000〜100OOA成長する
。素子形成予定部上には、 20OA −100OAの
比較的薄い酸化#&!26を形成し、さらに、例えばC
VD法により酸化膜14を500〜5000A堆積する
。そして、通常のホトリソグラ2イエ程によりレジスト
パターン15を形成する0次に第2図(b)に示すよう
に、このレジストパターン15をマスクに酸化膜26.
14をエツチングしてから、エツチングされていない酸
化膜をマスクとしてP−シリコン層11BをP+シIJ
mlン基板11Aに達するまで1反応性イオンエツチ
ングによりエツチングし、凹部16を形成する。そして
、この凹部16の側壁部を含む基板表面を熱酸化し、ゲ
ート酸化l113を凹fl16の側壁部に形成する。な
お、トランジスタのしきい値電圧を制御するためチャネ
ルドープ層24.25を形成してもよい、これには、例
えばイオンビームを基板に対して斜めにしたイオン注入
などによって行なう0次に、第2図(C)に示すように
全面に1例えばリン−ドープされた多結晶シリコン膜1
7’を気相成長状により2000〜8000A形成し、
さらに凹部16を埋めるように酸化膜18を堆積する。Next, the manufacturing process of the first embodiment is shown in FIGS.
j) will be explained in order. (a)-(d) are AA sectional views. First, as shown in FIG. 2(a), a field oxide film 1 for element isolation is formed on the P-silicon layer iin.
2 is grown to 8000 to 100 OOA by selective oxidation method. On the area where the element is to be formed, there is a relatively thin layer of oxidation #&! of 20OA to 100OA. 26 and further, e.g.
An oxide film 14 is deposited to a thickness of 500 to 5000 Å using the VD method. Then, a resist pattern 15 is formed by a normal photolithography process.As shown in FIG. 2(b), an oxide film 26 is formed using this resist pattern 15 as a mask.
After etching the P- silicon layer 11B using the unetched oxide film as a mask,
Etching is performed by one reactive ion etching process until the substrate 11A is reached, thereby forming a recess 16. Then, the surface of the substrate including the sidewalls of the recesses 16 is thermally oxidized to form gate oxide l113 on the sidewalls of the recesses fl16. Note that channel doped layers 24 and 25 may be formed in order to control the threshold voltage of the transistor. 2. As shown in FIG.
7' of 2000 to 8000A is formed by vapor phase growth,
Further, an oxide film 18 is deposited to fill the recess 16.
続いて、第2図(d)に示すように、酸化膜18をエッ
チバックし、凹部16内にのみ酸化1模18が残存し、
かつ凹部領域の基板表面上は、はぼ平坦になるよう条件
を設定する。その後、第2図(e)および第2図(f)
に示すように、通常のホトリソグラフィにより、ゲート
′−ト梯用のレジストパターン19を形成する。第21
54(e)tよ平面図を、 ffg21N (f)はB
−Bに沿った断面図を示す、以下、第2図(j)までは
B−B方向の断面図である。このレジストパターン19
をマスクに多結晶シリコン膜17’を選択的にエツチン
グし、第2図(g)を4’Jる。このエツチングには1
例えば異方性の反応性イオンエッチと等方性のエツチン
グを組合せて行なう、その後、$2図(h)に示すよう
に、多結晶シリコンを除去した凹部側面の酸化膜13を
希釈フッ酸液により除去し、第2図(i)に示すように
、ソース・ドレイン拡散層20.21を形成する。この
場合、ソース・ドレイン拡散層の形成には、創めイオン
注入を用いてもよいし、不純物添加のスピンオンガラス
からの拡散によっても可能である0次に、第2図(i)
に示すように、凹部側面にバッファ酸化膜14’を形成
する。さらに、第2図(j)に示すように、凹部内及び
基板表面上に絶縁膜22を形成し、以下通常の工程によ
り、配線層を形成する(図示せず)。Subsequently, as shown in FIG. 2(d), the oxide film 18 is etched back so that the oxide 1 pattern 18 remains only in the recess 16.
Conditions are also set so that the surface of the substrate in the recessed region is approximately flat. Then, Fig. 2(e) and Fig. 2(f)
As shown in FIG. 2, a resist pattern 19 for the gate step is formed by ordinary photolithography. 21st
54(e) t, the plan view, ffg21N (f) is B
2(j) are sectional views taken along the line B-B. This resist pattern 19
The polycrystalline silicon film 17' is selectively etched using the mask as shown in FIG. 2(g). This etching has 1
For example, a combination of anisotropic reactive ion etching and isotropic etching is performed, and then, as shown in Figure 2 (h), the oxide film 13 on the side surface of the recess from which the polycrystalline silicon has been removed is treated with diluted hydrofluoric acid solution. As shown in FIG. 2(i), source/drain diffusion layers 20 and 21 are formed. In this case, source/drain diffusion layers may be formed by ion implantation or by diffusion from impurity-doped spin-on glass.
As shown in FIG. 2, a buffer oxide film 14' is formed on the side surface of the recess. Furthermore, as shown in FIG. 2(j), an insulating film 22 is formed in the recess and on the surface of the substrate, and a wiring layer is then formed by normal steps (not shown).
次に本発明の第2実施例につき説明する。この例は凹部
内をゲート電極間のリンドープ多結晶シリコン膜で埋め
たもので、第3図がその断面図で、第1図(a)のA−
A断面を示す0図示のように、シリコン基板11上に凹
部が形成され、この凹部の側壁にゲート酸化[13が形
成されている。第1実施例で述べた凹部内を埋めた酸化
膜18のエッチバックが不用であり。Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this example, the inside of the recess is filled with a phosphorus-doped polycrystalline silicon film between the gate electrodes, and FIG. 3 is a cross-sectional view of it, and A-
As shown in Figure 0, which shows cross-section A, a recess is formed on the silicon substrate 11, and gate oxide [13] is formed on the sidewall of this recess. Etching back of the oxide film 18 filling the recesses described in the first embodiment is unnecessary.
工程が簡略化される。なお、凹部底面にはチャネルをス
トップするためのP型不純物層23が形成されている。The process is simplified. Note that a P-type impurity layer 23 for stopping the channel is formed at the bottom of the recess.
次に、第3実施例として、半導体基板として、SOI
(シリコン番オン・インシュレータ)基板を用いた例を
第4図に示す、この断面方向は第1図(a)のA−A方
向である。半導体基板中に酸化膜27が含まれ、この酸
化膜27まで、凹部が形成されている。Next, as a third example, SOI is used as a semiconductor substrate.
An example using a (silicon-on-insulator) substrate is shown in FIG. 4, and the cross-sectional direction is the AA direction in FIG. 1(a). An oxide film 27 is included in the semiconductor substrate, and a recess is formed up to this oxide film 27.
以上説明したように1本発明は、半導体基板上に形成さ
れた凹部の側壁部のみにチャネルを有し、かつソース番
ドレイン拡散層を、この凹部の深さ方向に、基板表面か
ら凹部の底面に至る領域に形成することにより、平面に
おける面積を縮小しても、駆動能力の大きな電界効果ト
ランジスタを得ることができ、また、チャネルを側壁部
のみに限定することにより、同一トランジスタ内のしき
い値電圧は単一の値になることから、良好な電流−電圧
特性が得られる。As explained above, one aspect of the present invention is to have a channel only on the side wall of a recess formed on a semiconductor substrate, and to extend a source and drain diffusion layer from the substrate surface to the bottom of the recess in the depth direction of the recess. By forming the field effect transistor in a region extending up to Since the value voltage is a single value, good current-voltage characteristics can be obtained.
第1図(a)は本発明の第1の実施例を示す平面図、第
1図(b)は、第1図(a)のA−A断面図、第1図(
C)は、第1図(a)のB−B断面図、第2図(a)〜
(j)は、第1実施例の製造工程を示す断面図、第3図
は本発明の第2実施例の断面図、第4図は本発明の第3
実施例の断面図、第5図(a)は、従来例の平面図、第
5図(b)は、第5図(a)のA−A断面図である。
11・・・シリコン基板、
11A・・・P+シリコン基板、
11B・・・P−シリコン層、
12・・・フィールド酸化膜。
13・・・ゲート酸化膜。
17・・・ゲート電極、
17′・・・多結晶シリコン膜、
18・・・酸化膜。
20.21・・・ソース・ドレイン拡散層。
22・・・絶縁膜。FIG. 1(a) is a plan view showing the first embodiment of the present invention, FIG. 1(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1(a), and FIG.
C) is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 1(a), and FIG. 2(a) to
(j) is a sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment, FIG. 3 is a sectional view of the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of the third embodiment of the present invention.
FIG. 5(a) is a sectional view of the embodiment, FIG. 5(a) is a plan view of the conventional example, and FIG. 5(b) is a sectional view taken along line AA in FIG. 5(a). 11... Silicon substrate, 11A... P+ silicon substrate, 11B... P- silicon layer, 12... Field oxide film. 13...Gate oxide film. 17... Gate electrode, 17'... Polycrystalline silicon film, 18... Oxide film. 20.21... Source/drain diffusion layer. 22...Insulating film.
Claims (1)
をチャネルとし、ソース・ドレイン拡散層が前記凹部の
深さ方向に対し、基板表面から少なくとも該凹部の底面
に接する範囲に形成されている構造となっていることを
特徴とする電界効果トランジスタ。A structure in which only the side wall of a recess formed in a predetermined region of a semiconductor substrate is used as a channel, and a source/drain diffusion layer is formed in a range from the substrate surface to at least contact with the bottom surface of the recess in the depth direction of the recess. A field effect transistor characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2084216A JPH03283669A (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2084216A JPH03283669A (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | field effect transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283669A true JPH03283669A (en) | 1991-12-13 |
Family
ID=13824284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2084216A Pending JPH03283669A (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | field effect transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03283669A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6525375B1 (en) | 1999-10-19 | 2003-02-25 | Denso Corporation | Semiconductor device having trench filled up with gate electrode |
| US6670673B2 (en) | 2001-04-18 | 2003-12-30 | Denso Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2084216A patent/JPH03283669A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6525375B1 (en) | 1999-10-19 | 2003-02-25 | Denso Corporation | Semiconductor device having trench filled up with gate electrode |
| US6696323B2 (en) | 1999-10-19 | 2004-02-24 | Denso Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having trench filled up with gate electrode |
| US6670673B2 (en) | 2001-04-18 | 2003-12-30 | Denso Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
| US6867456B2 (en) | 2001-04-18 | 2005-03-15 | Denso Corporation | Semiconductor device having high breakdown voltage without increased on resistance |
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