JPH04286128A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04286128A
JPH04286128A JP3049608A JP4960891A JPH04286128A JP H04286128 A JPH04286128 A JP H04286128A JP 3049608 A JP3049608 A JP 3049608A JP 4960891 A JP4960891 A JP 4960891A JP H04286128 A JPH04286128 A JP H04286128A
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JP
Japan
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region
conductivity type
insulating film
type
forming
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Withdrawn
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JP3049608A
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English (en)
Inventor
Katsuo Oikawa
及川 勝夫
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOS構造を有する半
導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のMOS型FETは、半導体基板上
に形成されたゲート絶縁膜下部のチャネル領域の両側に
ソース領域とドレイン領域が形成された構造をしている
。このMOS型FETを微細化するには、チャネル長を
短くする方法がある。しかし、チャネル長を短くすると
ショートチャネル効果が増大するので、これを抑制する
必要があり、このためソース/ドレイン領域の接合深さ
は浅くしなければならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ソース/ドレ
イン領域の接合深さを100nm以下に形成することは
困難であり、また、ゲート長が100nm以下のゲート
電極を形成することも困難である。本発明の目的は、チ
ャネル長を十分短く形成することができ、ソース/ドレ
イン領域の接合深さを浅くすることなくショートチャネ
ル効果を抑制することのできるMOS構造の半導体装置
及びその製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的は、第1導電型
の半導体基板と、前記第1導電型の半導体基板に形成さ
れた第2導電型のドレイン領域と、前記第2導電型のド
レイン領域上部の第1導電型のチャネル形成領域を介し
て形成されたゲート絶縁膜と、前記第1導電型の半導体
基板上に前記第1導電型のチャネル形成領域に接して形
成され、所定の膜厚を有する絶縁膜と、前記絶縁膜上に
前記第1導電型のチャネル形成領域に接して形成された
第2導電型のソース領域とを有することを特徴とする半
導体装置によって達成される。
【0005】また、上記目的は、第1導電型の半導体基
板内に不純物を添加して第2導電型のドレイン領域を形
成する工程と、前記半導体基板上に所定の膜厚の絶縁膜
を形成する工程と、前記絶縁膜上に第2導電型のソース
領域を形成する工程と、前記第2導電型のドレイン領域
上部に前記絶縁膜及び前記第2導電型のソース領域と接
する第1導電型のチャネル領域を形成し、前記第1導電
型のチャネル領域上にゲート絶縁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によって
達成される。
【0006】
【作用】本発明によれば、チャネル長を十分短く形成す
ることができ、ソース/ドレイン領域の接合深さを浅く
することなくショートチャネル効果を抑制することので
きるMOS構造を実現できる。
【0007】
【実施例】本発明の第1の実施例による半導体装置を図
1を用いて説明する。本実施例による半導体装置は、ソ
ース領域とドレイン領域を有するMOS型の半導体装置
であって、その構造においてソース領域とドレイン領域
とが同一基板面に形成されていないことに特徴を有し、
さらにソース領域又はドレイン領域を画するために形成
された成長精度の優れた絶縁膜の膜厚により、チャネル
長を決定できることにも特長を有する。
【0008】本実施例においては、半導体装置としてn
チャネル型MOSFETを用いた。まず、p型シリコン
基板1上面に不純物としてAs又はPがドープされたn
型ドレイン領域4が形成されている。基板1のn型ドレ
イン領域4上部に、必要なチャネル長に等しい厚さの熱
酸化膜又は窒化膜等の絶縁膜5が形成されている。図中
左側の絶縁膜5、及びその上部の酸化膜9にはコンタク
トホールが開口されており、例えばAlのドレイン電極
21が形成され、ドレイン領域4と接続されている。図
中中央の絶縁膜5に設けられた開口部には、チャネル形
成領域であるp型シリコン層14を介してゲート酸化膜
15が形成され、さらにその上部に、例えばAlのゲー
ト電極22が形成されている。
【0009】図中右側の絶縁膜5上に不純物としてAs
又はPがドープされたn型ソース領域10が形成されて
おり、その上部の酸化膜9にコンタクトホールが開口し
、例えばAlのソース電極20が形成されている。絶縁
膜5及びn型ソース領域10の端部はp型シリコン層1
4と接している。従って、ソース領域10下部の絶縁膜
5とチャネル形成領域であるp型シリコン層14の界面
近傍にチャネルが形成され(図中矢印で示されLeff
と記された部分)、絶縁膜5の厚さがそのままチャネル
長となる。
【0010】同図に示すように、本実施例のMOSFE
Tは、ソース領域とドレイン領域とが絶縁膜を隔てて縦
型に形成され、絶縁膜の膜厚がチャネル長になるように
している。絶縁膜の膜厚を制御することは容易であり、
従ってチャネル長を十分短く形成することが可能である
。こうすることにより、ソース/ドレイン領域の接合深
さを浅くすることなく、ショートチャネル効果を抑制す
ることのできるMOS構造を実現できる。また、実質の
チャネル長は、ソース/ドレイン領域間の絶縁膜の厚さ
で決まるため、MOS構造の微細化に適している。
【0011】本発明の第1の実施例による半導体装置の
製造方法を図2及び図3を用いて説明する。本実施例に
おいては、半導体装置としてnチャネル型MOSFET
を用いた。まず、p型シリコン基板1を熱酸化して基板
1上に酸化膜2を形成する。酸化膜2上にレジストを塗
布しパターニングしてマスク3を形成する。次に、マス
ク3を用いてイオン注入法により、不純物としてAs又
はPをシリコン基板1内に打ち込んだ後、熱処理してn
型ドレイン領域4を形成する(図2(a))。
【0012】次に、マスク3及び酸化膜2をエッチング
により除去した後、基板1上に必要なチャネル長に等し
い厚さの絶縁膜5を形成し、その上に多結晶シリコン層
6を堆積する。次に、不純物としてAs又はPを多結晶
シリコン層6にイオン注入した後、熱処理を行うことに
より、将来ソース領域となるべき部分を活性化しておく
(同図(b))。
【0013】次に、多結晶シリコン層6上に窒化膜7を
形成する。窒化膜7上にレジストを塗布しパターニング
してマスク8を形成する(同図(c))。次に、マスク
8を用いて不要な窒化膜7をエッチング除去し、窒化膜
11を残す。次に、マスク8を除去し、多結晶シリコン
を熱酸化して絶縁膜5と一体となった酸化膜9を形成し
、この酸化膜9と窒化膜11に挟まれた領域にn型ソー
ス領域10が形成される(同図(d))。
【0014】次に、マスク12を形成し、窒化膜11、
多結晶シリコンのソース領域10、絶縁膜9をエッチン
グし、基板1のドレイン領域4が露出する開口部13を
開口する。この場合、シリコン基板1を数十nmエッチ
ングしてもよい(図3(a))。次に、マスク12をエ
ッチング除去し、p型シリコン層14をエピタキシャル
成長させる。その後、ゲート絶縁膜15を形成し、n型
或いはp型の多結晶シリコン層16を形成する。
【0015】次に、マスク17を形成し、多結晶シリコ
ン層16、ゲート絶縁膜15、エピタキシャル膜である
p型シリコン層14をエッチングする(同図(b))。 次に、酸化膜18を形成する(同図(c))。次に、ソ
ース、ドレイン、ゲート電極用の各コンタクトホールを
形成した後、例えば、Alのソース電極20、ドレイン
電極21、及びゲート電極22を形成し、本実施例によ
る半導体装置を完成する(図4)。
【0016】本発明の第2の実施例による半導体装置の
製造方法を図5を用いて説明する。本実施例も、p型基
板上にnチャネルMOS構造の半導体装置を形成する方
法について説明する。まず、第1の実施例と同様にして
p型シリコン基板1を熱酸化し、基板1上に酸化膜2を
形成する。酸化膜2上にレジストを塗布しパターニング
してマスク3を形成する。次に、マスク3を用いてイオ
ン注入法により、不純物としてAs又はPをシリコン基
板1内に打ち込んだ後、熱処理してn型不純物領域41
を形成する(図2(a)参照)。
【0017】次に、マスク3を除去した後、新たにマス
ク31を形成し、マスク31を用いてイオン注入法によ
り、不純物のB又はBF2 をシリコン基板1内に打ち
込んだ後、熱処理してp型不純物領域32を形成する(
図5(a))。以下、第1の実施例における図2(b)
、(c)、(d)、及び図3(a)と同様にして、酸化
膜9と窒化膜11に挟まれた領域にソース領域10を形
成し、次に、基板1のp型不純物領域32が露出する開
口部13を開口させる。
【0018】次に、マスク12を用いてイオン注入法に
より、不純物としてAs又はPを基板1全面に打ち込ん
だ後、熱処理して、開口部13の基板1内にp型不純物
領域32より深い位置までn型ドレイン領域33を形成
する。このn型ドレイン領域33はn型不純物領域41
と結合して全体でn型ドレイン領域を形成し、また、こ
のn型ドレイン領域33により分断されて、p型不純物
領域32のソース領域10下部にキャパシタ領域34が
形成される。
【0019】以降の工程は第1の実施例と同様である。 こうすることにより、第1の実施例と同様に縦型のMO
SFETを形成することができ、また絶縁膜5の膜厚で
チャネル長を決定することができる。さらに、絶縁膜5
は、n型ソース領域10とn型ソース領域10下部のp
型のキャパシタ領域34間の誘電体として作用するので
、本実施例により製造される半導体装置は、ワントラン
ジスタ・ワンキャパシタの半導体記憶装置(DRAM)
に応用することができる。
【0020】本発明の第3の実施例による半導体装置の
製造方法を図6を用いて説明する。本実施例は、第2の
実施例と同様にキャパシタ領域を形成した後、エピタキ
シャル成長によるp型シリコン層14の形成を行った後
、p型シリコン層14をエッチングし、開口部13の側
壁にのみp型シリコン層14を残したことに特徴を有し
ている。このp型シリコン層14はチャネル領域として
機能する。
【0021】p型シリコン層14を形成後、p型シリコ
ン層14及びドレイン領域33に接するゲート絶縁膜1
5を形成し、ゲート絶縁膜15上に多結晶シリコン層1
6を形成する。これ以降の電極等の形成工程は第1の実
施例と同様であるので、本実施例の説明では省略する。
【0022】本実施例も第2の実施例と同様に縦型のM
OSFETを形成することができ、また絶縁膜5の膜厚
でチャネル長を決定することができる。さらに、絶縁膜
5は、n型ソース領域10とn型ソース領域10下部の
p型のキャパシタ領域34間の誘電体として作用するの
で、本実施例により製造される半導体装置は、ワントラ
ンジスタ・ワンキャパシタの半導体記憶装置(DRAM
)に応用することができる。
【0023】本発明は、上記実施例に限らず種々の変形
が可能である。例えば、上記実施例においては、nチャ
ネルMOSFETを用いたが、pチャネルMOSFET
に応用することも、もちろん可能である。
【0024】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、チャネル
長を十分短く形成することができ、ソース/ドレイン領
域の接合深さを浅くすることなくショートチャネル効果
を抑制することのできるMOS構造の半導体装置を実現
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置を示す
図である。
【図2】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施例による半導体装置の製造
方法を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施例による半導体装置の製造
方法を示す図である。
【符号の説明】
1…p型シリコン基板 2…酸化膜 3…マスク 4…ドレイン領域 5…絶縁膜 6…多結晶シリコン層 7…窒化膜 8…マスク 9…酸化膜 10…ソース領域 11…窒化膜 12…マスク 13…開口部 14…p型シリコン層 15…ゲート絶縁膜 16…多結晶シリコン層 17…マスク 18…酸化膜 20…ソース電極 21…ドレイン電極 22…ゲート電極 31…マスク 32…p型不純物領域 33…n型不純物領域 34…キャパシタ領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  第1導電型の半導体基板と、前記第1
    導電型の半導体基板に形成された第2導電型のドレイン
    領域と、前記第2導電型のドレイン領域上部の第1導電
    型のチャネル形成領域を介して形成されたゲート絶縁膜
    と、前記第1導電型の半導体基板上に前記第1導電型の
    チャネル形成領域に接して形成され、所定の膜厚を有す
    る絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記第1導電型のチャネル
    形成領域に接して形成された第2導電型のソース領域と
    を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】  第1導電型の半導体基板内に不純物を
    添加して第2導電型のドレイン領域を形成する工程と、
    前記半導体基板上に所定の膜厚の絶縁膜を形成する工程
    と、前記絶縁膜上に第2導電型のソース領域を形成する
    工程と、前記第2導電型のドレイン領域上部に前記絶縁
    膜及び前記第2導電型のソース領域と接する第1導電型
    のチャネル領域を形成し、前記第1導電型のチャネル領
    域上にゲート絶縁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。
  3. 【請求項3】  第1導電型の半導体基板内に不純物を
    添加して第2導電型のドレイン領域を形成する工程と、
    前記第2導電型のドレイン領域内の一部に不純物を添加
    して第1導電型のキャパシタ領域を形成する工程と、前
    記第1導電型のキャパシタ領域上に所定の膜厚の絶縁膜
    を形成する工程と、前記絶縁膜上に第2導電型のソース
    領域を形成する工程と、前記第2導電型のドレイン領域
    上部に前記絶縁膜及び前記第2導電型のソース領域と接
    する第1導電型のチャネル領域を形成し、前記第1導電
    型のチャネル領域上にゲート絶縁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。
JP3049608A 1991-03-14 1991-03-14 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH04286128A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09116112A (ja) * 1995-10-14 1997-05-02 Nec Corp 半導体記憶装置とその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09116112A (ja) * 1995-10-14 1997-05-02 Nec Corp 半導体記憶装置とその製造方法

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Effective date: 19980514