JPH04276662A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04276662A JPH04276662A JP3853191A JP3853191A JPH04276662A JP H04276662 A JPH04276662 A JP H04276662A JP 3853191 A JP3853191 A JP 3853191A JP 3853191 A JP3853191 A JP 3853191A JP H04276662 A JPH04276662 A JP H04276662A
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- semiconductor device
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/785—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に短チャネル効果の抑制,サブスレッショル
ド特性の改善に有効な構造を有する半導体装置の製造工
程の簡略化、平坦化の向上に関する。
に係り、特に短チャネル効果の抑制,サブスレッショル
ド特性の改善に有効な構造を有する半導体装置の製造工
程の簡略化、平坦化の向上に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、短チャネル効果の抑制,及びサブ
スレッショルド特性の改善に有効な構造として、XMO
S構造を有するトランジスタが知られている。このXM
OSトランジスタは、図2に示すように、チャネル30
の上下にゲート電極(上部ゲート電極10及び下部ゲー
ト電極12)を有している。このチャネル30は、上下
のゲート電極に挟まれた構造をしており、チャネル幅を
狭くすることができる。このため、空乏層を一度に空乏
化することができ短チャネル効果の抑制及びサブスレッ
ショルド特性の改善を行うことができる。
スレッショルド特性の改善に有効な構造として、XMO
S構造を有するトランジスタが知られている。このXM
OSトランジスタは、図2に示すように、チャネル30
の上下にゲート電極(上部ゲート電極10及び下部ゲー
ト電極12)を有している。このチャネル30は、上下
のゲート電極に挟まれた構造をしており、チャネル幅を
狭くすることができる。このため、空乏層を一度に空乏
化することができ短チャネル効果の抑制及びサブスレッ
ショルド特性の改善を行うことができる。
【0003】しかしながら、前記従来例は、絶縁膜9上
にソース15,ドレイン14及びチャネル30となるS
i単結晶(SOI;Silicon on Ins
ulator)を成膜することが著しく困難であり、そ
の製造が現実的でないという問題があった。
にソース15,ドレイン14及びチャネル30となるS
i単結晶(SOI;Silicon on Ins
ulator)を成膜することが著しく困難であり、そ
の製造が現実的でないという問題があった。
【0004】そこで、このような問題を解決するため、
IEDM89、834頁、(1989 Intern
ational Electron Device
s Meeting)に開示されているようにDEL
TA(a fully Depleted Le
an−channel Transistor)構造
を有するトランジスタが知られている。このDELTA
構造の模式図を図3に示す。
IEDM89、834頁、(1989 Intern
ational Electron Device
s Meeting)に開示されているようにDEL
TA(a fully Depleted Le
an−channel Transistor)構造
を有するトランジスタが知られている。このDELTA
構造の模式図を図3に示す。
【0005】DELTA構造は図3に示すように、Si
基板16上にフィールド酸化膜17を介してSOIが凸
状態で形成されている。そして、前記SOIは、ソース
15、ドレイン14を形成しており、ゲート電極18を
有している。このように、ソース15,ゲート電極18
,ドレイン14が凸状態で形成されている。ソース15
とドレイン14との間に位置するチャネルは、ゲート電
極18に両側から挟まれた構造をしている。このため、
チャネル幅を狭くすることができ、前記XMOS構造と
同じように、空乏層を一度に空乏化することができ短チ
ャネル効果の抑制及びサブスレッショルド特性の改善を
行うことができる。しかも、前記XMOS構造のように
、絶縁膜上にソース15,ドレイン14及びチャネル3
0となるSOIを成膜する必要がないため、比較的簡単
に製造することができる。なお、20は、ソース15及
びドレイン14の幅(Wg)、21は、ソース15及び
ドレイン14の凸部の高さ(Wt)を示す。
基板16上にフィールド酸化膜17を介してSOIが凸
状態で形成されている。そして、前記SOIは、ソース
15、ドレイン14を形成しており、ゲート電極18を
有している。このように、ソース15,ゲート電極18
,ドレイン14が凸状態で形成されている。ソース15
とドレイン14との間に位置するチャネルは、ゲート電
極18に両側から挟まれた構造をしている。このため、
チャネル幅を狭くすることができ、前記XMOS構造と
同じように、空乏層を一度に空乏化することができ短チ
ャネル効果の抑制及びサブスレッショルド特性の改善を
行うことができる。しかも、前記XMOS構造のように
、絶縁膜上にソース15,ドレイン14及びチャネル3
0となるSOIを成膜する必要がないため、比較的簡単
に製造することができる。なお、20は、ソース15及
びドレイン14の幅(Wg)、21は、ソース15及び
ドレイン14の凸部の高さ(Wt)を示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記D
ELTA構造は、空乏層を一度に空乏化するために、ト
ランジスタの幅を長くとることが必要であった。このた
め、Wtを高くしなければならず、デバイス表面の平坦
化を図るのが困難であるという課題があった。また、S
OIを形成する工程についても十分に簡略化されておら
ず、工程が未だ複雑であるという課題があった。
ELTA構造は、空乏層を一度に空乏化するために、ト
ランジスタの幅を長くとることが必要であった。このた
め、Wtを高くしなければならず、デバイス表面の平坦
化を図るのが困難であるという課題があった。また、S
OIを形成する工程についても十分に簡略化されておら
ず、工程が未だ複雑であるという課題があった。
【0007】このような課題を解決するために本発明は
、短チャネル効果の抑制,サブスレッショルド特性の改
善に有効な構造を有し、かつ、デバイス表面が平坦で製
造工程が簡略化した半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
、短チャネル効果の抑制,サブスレッショルド特性の改
善に有効な構造を有し、かつ、デバイス表面が平坦で製
造工程が簡略化した半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、半導体基板上に素子領域を形成する工程と
、前記素子領域を形成した半導体基板の全面に第1絶縁
膜を形成する工程と、当該素子領域を選択的にエッチン
グして複数の溝を形成する工程と、前記エッチング後前
記溝の底部に選択的にN型又はP型の不純物元素を導入
する工程と、当該半導体基板に第2絶縁膜を形成する工
程と、前記第2絶縁膜形成後当該半導体基板全面に多結
晶シリコン膜を形成する工程と、を有する半導体装置の
製造方法であることを特徴とするものである。
に本発明は、半導体基板上に素子領域を形成する工程と
、前記素子領域を形成した半導体基板の全面に第1絶縁
膜を形成する工程と、当該素子領域を選択的にエッチン
グして複数の溝を形成する工程と、前記エッチング後前
記溝の底部に選択的にN型又はP型の不純物元素を導入
する工程と、当該半導体基板に第2絶縁膜を形成する工
程と、前記第2絶縁膜形成後当該半導体基板全面に多結
晶シリコン膜を形成する工程と、を有する半導体装置の
製造方法であることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】この発明に係わる半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体基板にエッチングにより選択的に複数(例え
ば、n本)の溝を形成し、その間に形成された凸部(n
−1本)全体をトランジスタにすることで、トランジス
タの幅(W)は、W=(n−1)×Wtとなるため、前
記溝の深さ(Wt)(凸部の高さ=溝の深さ)をDEL
TA構造のように深くしなくても、トランジスタの幅を
長くとることができる。このため、当該溝の深さ(Wt
)をDELTA構造より大幅に浅くすることができるの
で、デバイス表面を平坦化することができる。
ば、半導体基板にエッチングにより選択的に複数(例え
ば、n本)の溝を形成し、その間に形成された凸部(n
−1本)全体をトランジスタにすることで、トランジス
タの幅(W)は、W=(n−1)×Wtとなるため、前
記溝の深さ(Wt)(凸部の高さ=溝の深さ)をDEL
TA構造のように深くしなくても、トランジスタの幅を
長くとることができる。このため、当該溝の深さ(Wt
)をDELTA構造より大幅に浅くすることができるの
で、デバイス表面を平坦化することができる。
【0010】さらに、溝部をゲート電極とすることがで
きるため、トランジスタの幅を長くとることができ、空
乏層を一度に空乏化することができる。このため、短チ
ャネル効果の抑制,サブスレッショルド特性の改善を行
うことができる。
きるため、トランジスタの幅を長くとることができ、空
乏層を一度に空乏化することができる。このため、短チ
ャネル効果の抑制,サブスレッショルド特性の改善を行
うことができる。
【0011】また、前記溝の底部に、N型又はP型の不
純物元素を導入することで、しきい値電圧(Vth)を
高くすることができるため、実動作電圧でチャネルが形
成されることがない。このため、誤動作を起こすことが
なく、信頼性の高い半導体装置を提供することができる
。
純物元素を導入することで、しきい値電圧(Vth)を
高くすることができるため、実動作電圧でチャネルが形
成されることがない。このため、誤動作を起こすことが
なく、信頼性の高い半導体装置を提供することができる
。
【0012】また、ゲート,ドレイン及びチャネルはS
OI構造をとらないため、製造工程を簡略化することが
できる。
OI構造をとらないため、製造工程を簡略化することが
できる。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例について、図面に基づい
て説明する。図1は、本実施例に係る半導体装置の工程
断面図を示す。
て説明する。図1は、本実施例に係る半導体装置の工程
断面図を示す。
【0014】図1(1)の工程では、P型Si基板1に
素子分離SiO2 膜2を6000Åの厚さに形成し、
素子分離して素子領域を形成する。その後、素子分離し
たP型Si基板1上全面にSiO2 膜3を形成する。 次いで、しきい値電圧(Vth)を調整する目的で、前
記P型Si基板1の素子領域に不純物元素としてBを1
011〜1012cm−2の範囲で、エネルギー100
KeVでSiO2 膜3を貫通してイオン注入し、N2
ガスを用いて950℃で60分間アニールする。
素子分離SiO2 膜2を6000Åの厚さに形成し、
素子分離して素子領域を形成する。その後、素子分離し
たP型Si基板1上全面にSiO2 膜3を形成する。 次いで、しきい値電圧(Vth)を調整する目的で、前
記P型Si基板1の素子領域に不純物元素としてBを1
011〜1012cm−2の範囲で、エネルギー100
KeVでSiO2 膜3を貫通してイオン注入し、N2
ガスを用いて950℃で60分間アニールする。
【0015】次に、図1(2)の工程では、図1(1)
の工程で得た基板上全面にCVD法によりSiO2 膜
4を1000Åの厚さに成膜する。その後、前記SiO
2 膜4上全面にレジスト膜5(OFPR800)を1
.2μmの厚さに塗布する。次いで、素子領域上のレジ
スト膜5の幅(マスクの幅=凸部の幅:Wg20)を0
.2μm,レジスト膜5とレジスト膜5との間隔Ws2
2を0.4μmとし、凸部が3個できるようにパターニ
ングし、レジスト膜5をマスクとし、マスク領域以外の
SiO2 膜4をエッチングする。
の工程で得た基板上全面にCVD法によりSiO2 膜
4を1000Åの厚さに成膜する。その後、前記SiO
2 膜4上全面にレジスト膜5(OFPR800)を1
.2μmの厚さに塗布する。次いで、素子領域上のレジ
スト膜5の幅(マスクの幅=凸部の幅:Wg20)を0
.2μm,レジスト膜5とレジスト膜5との間隔Ws2
2を0.4μmとし、凸部が3個できるようにパターニ
ングし、レジスト膜5をマスクとし、マスク領域以外の
SiO2 膜4をエッチングする。
【0016】次に、図1(3)の工程では、図1(2)
の工程で得た基板上のマスク(レジスト膜5)を利用し
て、さらにRIEにより0.5μmの深さ(Wt21=
0.5μm)までエッチングし、溝部を形成する。その
後、前記溝の底部に不純物元素としてBイオンを101
3〜1014cm−2の範囲で、エネルギー40KeV
でイオン注入する。この時、Bをチャネル部の濃度より
高濃度となるようにイオン注入することで、Vthを高
くすることができる。このため、実動作電圧でチャネル
が形成されることがなく、誤動作のない半導体装置が得
られる。次いで、N2 ガスを用いて950℃で30分
間アニールする。
の工程で得た基板上のマスク(レジスト膜5)を利用し
て、さらにRIEにより0.5μmの深さ(Wt21=
0.5μm)までエッチングし、溝部を形成する。その
後、前記溝の底部に不純物元素としてBイオンを101
3〜1014cm−2の範囲で、エネルギー40KeV
でイオン注入する。この時、Bをチャネル部の濃度より
高濃度となるようにイオン注入することで、Vthを高
くすることができる。このため、実動作電圧でチャネル
が形成されることがなく、誤動作のない半導体装置が得
られる。次いで、N2 ガスを用いて950℃で30分
間アニールする。
【0017】次に、図1(4)の工程では、図1(3)
の工程で得た基板上のレジスト膜5を除去する。次いで
、900℃で熱酸化し、前記溝の側壁及び底にゲートS
iO2 7を100Åの厚さに形成する。
の工程で得た基板上のレジスト膜5を除去する。次いで
、900℃で熱酸化し、前記溝の側壁及び底にゲートS
iO2 7を100Åの厚さに形成する。
【0018】次に、図1(5)の工程では、図1(4)
の工程で得た基板上にCVD法によりゲート多結晶シリ
コン膜8を形成する。その後、必要に応じて配線等の素
子を形成し、所望の半導体装置を得ることができる。
の工程で得た基板上にCVD法によりゲート多結晶シリ
コン膜8を形成する。その後、必要に応じて配線等の素
子を形成し、所望の半導体装置を得ることができる。
【0019】以上の工程により形成した半導体装置は、
溝の底部には高濃度不純物が存在するため、チャネルが
できない。また、凸部の上部には厚いSiO2 膜4が
存在するため、チャネルができない。この結果、チャネ
ルを凸部側壁のみに形成することができる。このため、
SOI構造を用いなくても短チャネル効果の抑制及びサ
ブスレッショルド特性が改善された半導体装置を得るこ
とができる。
溝の底部には高濃度不純物が存在するため、チャネルが
できない。また、凸部の上部には厚いSiO2 膜4が
存在するため、チャネルができない。この結果、チャネ
ルを凸部側壁のみに形成することができる。このため、
SOI構造を用いなくても短チャネル効果の抑制及びサ
ブスレッショルド特性が改善された半導体装置を得るこ
とができる。
【0020】本実施例では、レジスト膜5の幅(凸部の
幅:Wg)を0.2μmとしたが、0<Wg≦0.2μ
mを満たす値であれば良い。また、レジスト膜5とレジ
スト膜5との間隔(Ws)を0.4μmとしたが、Wg
>0.2μmを満たす値であれば良い。
幅:Wg)を0.2μmとしたが、0<Wg≦0.2μ
mを満たす値であれば良い。また、レジスト膜5とレジ
スト膜5との間隔(Ws)を0.4μmとしたが、Wg
>0.2μmを満たす値であれば良い。
【0021】そして、凸部を3個形成したが、これに限
らずWg値,Ws値及び素子領域の幅により、任意に決
めて良い。また、溝の深さ(Wt)を0.5μmとした
が、これに限らずWg値,Ws値及び凸部の数により、
任意に決めて良いが、デバイスの平坦化のためには、W
t値を5μm以下とすることが望ましい。
らずWg値,Ws値及び素子領域の幅により、任意に決
めて良い。また、溝の深さ(Wt)を0.5μmとした
が、これに限らずWg値,Ws値及び凸部の数により、
任意に決めて良いが、デバイスの平坦化のためには、W
t値を5μm以下とすることが望ましい。
【0022】なお、本実施例では、図1(1)の工程で
、素子領域にBを1011〜1012cm−2の範囲で
イオン注入したが、注入量はしきい値電圧の調整状態に
より任意に決めて良い。
、素子領域にBを1011〜1012cm−2の範囲で
イオン注入したが、注入量はしきい値電圧の調整状態に
より任意に決めて良い。
【0023】そして、図1(3)の工程では、P型Si
基板をRIEを用いてエッチングしたが、これに限らず
、異方性のエッチングであれば良い。また、溝の底部に
Bを1013〜1014cm−2の範囲でイオン注入し
たが、これに限らず、注入量はチャネル部に注入したイ
オンの量(濃度)より高濃度になるように任意に決めて
良い。
基板をRIEを用いてエッチングしたが、これに限らず
、異方性のエッチングであれば良い。また、溝の底部に
Bを1013〜1014cm−2の範囲でイオン注入し
たが、これに限らず、注入量はチャネル部に注入したイ
オンの量(濃度)より高濃度になるように任意に決めて
良い。
【0024】そして、不純物元素としてBを用いたが、
As,P,Al,In等他のN型又はP型不純物元素を
導入しても良い。また、不純物元素の導入方法として、
イオン注入を行ったが、拡散法により導入しても良い。
As,P,Al,In等他のN型又はP型不純物元素を
導入しても良い。また、不純物元素の導入方法として、
イオン注入を行ったが、拡散法により導入しても良い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる半導
体装置の製造方法によれば、半導体基板に複数の溝を形
成し、その間に形成された凸部全体をトランジスタにす
ることで、トランジスタの幅(W)は、前記溝の深さ(
Wt)をDELTA構造のように深くしなくても、長く
とることができる。このためデバイス表面を平坦化する
ことができる。
体装置の製造方法によれば、半導体基板に複数の溝を形
成し、その間に形成された凸部全体をトランジスタにす
ることで、トランジスタの幅(W)は、前記溝の深さ(
Wt)をDELTA構造のように深くしなくても、長く
とることができる。このためデバイス表面を平坦化する
ことができる。
【0026】また、トランジスタの幅を長くとることが
できるため、空乏層を一度に空乏化することができる。 この結果、短チャネル効果の抑制及びサブスレッショル
ド特性の改善を行うことができる。
できるため、空乏層を一度に空乏化することができる。 この結果、短チャネル効果の抑制及びサブスレッショル
ド特性の改善を行うことができる。
【0027】さらに、前記溝の底部に、N型又はP型の
不純物元素を導入することで、しきい値電圧を高くする
ことができるため、実動作電圧でチャネルが形成される
ことがない。このため、誤動作を起こすことがなく、信
頼性の高い半導体装置を提供することができる。
不純物元素を導入することで、しきい値電圧を高くする
ことができるため、実動作電圧でチャネルが形成される
ことがない。このため、誤動作を起こすことがなく、信
頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【0028】また、ゲート,ドレイン及びチャネルはS
OI構造をとらないため、製造工程を簡略化することが
できる。
OI構造をとらないため、製造工程を簡略化することが
できる。
【図1】本実施例に係る半導体装置の製造工程断面図で
ある。
ある。
【図2】XMOS構造のトランジスタの断面図である。
【図3】DELTA構造のトランジスタの模式図である
。
。
1 P型Si基板
4 DVD−SiO2 膜
6 B
7 ゲートSiO2 膜
8 ゲート多結シリコン膜
10 上部ゲート電極
11 上部ゲートSiO2 膜
12 下部ゲート電極
13 上部ゲートSiO2 膜
14 ドレイン
15 ソース
18 ゲート電極
20 Wg
21 Wt
22 Ws
30 チャネル
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体基板上に素子領域を形成する工
程と、前記素子領域を形成した前記半導体基板の全面に
第1絶縁膜を形成する工程と、当該素子領域を選択的に
エッチングして複数の溝を形成する工程と、前記エッチ
ング後前記溝の底部に選択的にN型又はP型の不純物元
素を導入する工程と、当該半導体基板に第2絶縁膜を形
成する工程と、前記第2絶縁膜形成後当該半導体基板全
面に多結晶シリコン膜を形成する工程と、を有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3853191A JPH04276662A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3853191A JPH04276662A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04276662A true JPH04276662A (ja) | 1992-10-01 |
Family
ID=12527866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3853191A Pending JPH04276662A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04276662A (ja) |
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- 1991-03-05 JP JP3853191A patent/JPH04276662A/ja active Pending
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