JPH0492473A - Manufacture of vertical channel insulated gate type field effect semiconductor device - Google Patents
Manufacture of vertical channel insulated gate type field effect semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業の利用分野J
本発明は、半導体集積回路、特に16M〜16Gヒツト
レベルの超高密度化された集積回路(LILSIという
)の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法を提供
することに関する。Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field J The present invention relates to a method for manufacturing an insulated gate field effect semiconductor device for a semiconductor integrated circuit, particularly a 16M to 16G human level ultra-high density integrated circuit (referred to as LILSI). related to providing.
本発明は、半導体装置、特に縦方向に電流が流れるマイ
クロチャネル型を有する縦チャネル型MIS型(絶縁ゲ
イト型)電界効果半導体装置(FET) C以下チャネ
ル長が1μm以下の0.03〜工μmであるためμチャ
ネルMIS FETという)の作製方法であって、前記
した如きマイクロチャネルであってもセルファライン(
自己整合)プロセスを適用するとともに、それに例えば
キャパシタを連結し複合化した半導体装置の作製方法を
提案するにある。The present invention relates to a semiconductor device, particularly a vertical channel MIS type (insulated gate type) field effect semiconductor device (FET) having a microchannel type in which current flows in the vertical direction, and a channel length of 0.03 μm to 1 μm or less. This is why it is called a μ channel MIS FET).
The purpose of the present invention is to propose a method for manufacturing a composite semiconductor device by applying a self-alignment process and, for example, connecting a capacitor to the process.
本発明は、矩形状の凸状の領域を異方性エツチングを行
うことによって設け、この凸状の領域の側面に斜め方向
または横方向より例えばイオン注入法による不純物を添
加し、チャネル形成領域はゲイト電極をマスクとしてソ
ースまたはドレインとトレインまたはソースとを構成す
る一対の不純物領域を作製する方法に関する。In the present invention, a rectangular convex region is formed by anisotropic etching, and impurities are added to the sides of the convex region obliquely or laterally by, for example, ion implantation, and the channel forming region is formed. The present invention relates to a method of manufacturing a pair of impurity regions forming a source or drain and a train or source using a gate electrode as a mask.
本発明はさらに、このゲイト電極を作製する前に、チャ
ネル形成領域において、スレッシュホールド電圧の制御
を行う作製方法に関する。The present invention further relates to a manufacturing method for controlling a threshold voltage in a channel formation region before manufacturing this gate electrode.
本発明はさらにゲイト電極を作製する前または後に他の
凸状の領域の側面での寄生チャネルの発生の防止を行う
縦チャネル型のMIS FETの作製方法に関する。The present invention further relates to a method for manufacturing a vertical channel MIS FET in which the generation of parasitic channels on the side surfaces of other convex regions is prevented before or after the gate electrode is manufactured.
「従来技術」
従来、Mis FETまたはそれに直列に連結したキャ
パシタの作製方法構造は、第1図に示される如く、フィ
ールド絶縁物(2)か選択的に設けられた半導体基板(
1)の−表面上に、ゲイト絶縁物(2)。``Prior Art'' Conventionally, the structure of a manufacturing method for a MisFET or a capacitor connected in series thereto is as shown in FIG.
1) - On the surface, gate insulator (2).
ゲイト電極(18)およびソースまたはトルイン(4)
。Gate electrode (18) and source or toluin (4)
.
ドルインまたはソース(5)をゲイト電極(18)をマ
スクとして上方よりの垂直方向のイオン注入により不純
物をドープするセルファライン構成をさせつつの形成、
いわゆるLDD(不純物濃度が比較的低いドレイン即ち
ライト・ドープド・トレイン)として形成した。このゲ
イト電極(18)の側周辺には、絶縁物の矩形または三
角形状の部分(38)、 (38’ )を形成し、この
端部をマスクとしてその外側に高不純物濃度の第1の不
純物領域(15)、第2の不純物領域(14)を平面的
に形成し、Mis FET(10)を構成させた。また
この第1の不純物領域(15)に連結して、キャパシタ
(20)として下側電極(2+)、誘電体(22)、上
側電極(23)を設けていた。かくの如く、MIS F
ET(10)、キャパシタ(20)を半導体基板に同一
平面を構成して形成していた。そしてlTr/Ce1l
(1つのMis FETと1つのキャパシタを直列に連
結して1ビツトを構成するメモリとする)の場合、この
平面構成のためセル面積が大となり、高密度集積化に限
界かあった。Formation while forming a self-line configuration in which impurities are doped by vertical ion implantation from above using the drain or source (5) as a mask with the gate electrode (18);
It was formed as a so-called LDD (a drain with a relatively low impurity concentration, that is, a lightly doped train). A rectangular or triangular portion (38), (38') of insulator is formed around the side of this gate electrode (18), and using this end as a mask, a first impurity with a high impurity concentration is formed on the outside. A region (15) and a second impurity region (14) were formed two-dimensionally to constitute a Mis FET (10). Further, connected to this first impurity region (15), a lower electrode (2+), a dielectric (22), and an upper electrode (23) were provided as a capacitor (20). Like this, MIS F
The ET (10) and the capacitor (20) were formed on the same plane on a semiconductor substrate. and lTr/Ce1l
In the case of (a memory in which one MisFET and one capacitor are connected in series to form one bit), the cell area becomes large due to this planar configuration, and there is a limit to high-density integration.
またゲイト電極(18)の左右には、LDD(4)、
(5)を作るための補助手段として、矩形または三角形
状の部分(38)、 (38°)を絶縁物により構成し
ている。Furthermore, on the left and right sides of the gate electrode (18), there are LDDs (4),
As an auxiliary means for making (5), rectangular or triangular portions (38), (38°) are constructed of an insulating material.
本発明は、この矩形または三角形状の部分を絶縁物とし
てではなく、積極的に導体または半導体のゲイト電極自
体として設けた構造の作製方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a structure in which this rectangular or triangular portion is not provided as an insulator but as a conductor or semiconductor gate electrode itself.
「本発明の目的」
本発明は、矩形の凸状の領域を設け、この領域の1つま
たは2つの側面をチャネル形成領域とした。即ち、縦方
向に電流が流れるようにし、そのチャネル長は0,03
〜1μmときわめて小さくするとともに、1つのMis
FETの大きさは1μmロ〜10μロ程度にまで小さ
くすることにより、16M〜16Gビットまで作り得る
(J[、S r用の素子構造を提供することにある。さ
らにこのMis PETを複合化してインバータ構造、
また他の素子例えばキャパシタと連結したメモリセル構
造を提供することにある。"Objective of the Present Invention" In the present invention, a rectangular convex region is provided, and one or two side surfaces of this region are used as channel forming regions. That is, the current is made to flow in the vertical direction, and the channel length is 0.03
In addition to extremely small size of ~1μm, one Mis
By reducing the size of the FET to about 1 μm to 10 μm, it is possible to make up to 16M to 16G bits (to provide an element structure for J[, Sr. Furthermore, by compounding this MisPET, inverter structure,
Another object of the present invention is to provide a memory cell structure that is connected to other elements such as capacitors.
「発明の構成」
本発明は単結晶の半導体基板に対し、矩形の凸状の領域
を設けた。この凸状の(100)面またはその近傍((
100)面またはその近傍即ち(100)面よりも±2
0’20’ずれを以下単に(100)面という)を有す
るそれぞれの4つの側面を同時に(100)面とし、こ
の側面の2つをチャネル形成領域とし、電流を縦方向に
流す、即ち縦チャネル型とした。"Structure of the Invention" In the present invention, a rectangular convex region is provided on a single crystal semiconductor substrate. This convex (100) plane or its vicinity ((
100) plane or its vicinity, i.e. ±2 from the (100) plane
The four side surfaces with a 0'20' deviation (hereinafter simply referred to as (100) plane) are simultaneously treated as (100) planes, two of these side surfaces are used as channel forming regions, and a current is passed in the vertical direction, that is, a vertical channel is formed. It was made into a mold.
本発明において、MIS FETにおけるソース、ドレ
インはその後工程で電極形成をしやすくするため、横方
向に形成することにより、非対称のMlsFETを提供
することにある。即ち、半導体基板の一生面に矩形の凸
状の単結晶半導体の領域を設ける。この凸状の領域に作
られた矩形または三角形状のゲイト電極をマスクとして
、セルファライン(自己整合)方式により即ちゲイト電
極の端部をソースまたはドレインおよびドレインまたは
ソースの端部(チャネル形成領域と接する部分)の製造
の基準とした。即ち、その上部にはMIS FETの一
方のソースまたはドレインを構成せしめ、この凸状領域
のゲイト電極の下方向の側部は縦型のチャネル形成領域
とせしめ、半導体基板の底部にはドレインまたはソース
を作製する。これらソースまたはドレインおよびドレイ
ンまたはソースは、例えばイオン注入法等により、不純
物濃度を3×1017〜5 X 102102O’とし
つつも、斜め方向または横方向より添加をする。すると
不純物のより高濃度の領域は凸状の領域の斜め表面また
は半導体基板の底部ではなく、それよりも深い半導体内
部とナル。その結果、ホットキャリアのゲイト絶縁物中
への注入の防止を図ることかできる。In the present invention, the source and drain of the MIS FET are formed laterally in order to facilitate electrode formation in subsequent steps, thereby providing an asymmetrical MlsFET. That is, a rectangular convex single-crystal semiconductor region is provided on the entire surface of a semiconductor substrate. Using the rectangular or triangular gate electrode formed in this convex region as a mask, the end of the gate electrode is connected to the source or drain and the end of the drain or source (channel forming region) using the self-alignment method. This was used as the manufacturing standard for the contacting parts). That is, one source or drain of the MIS FET is formed on the upper part, the lower side of the gate electrode of this convex region is used as a vertical channel formation region, and the drain or source is formed on the bottom of the semiconductor substrate. Create. The source or drain and the drain or source are doped obliquely or laterally by, for example, an ion implantation method, while keeping the impurity concentration at 3×10 17 to 5×102102 O′. Then, the region with higher concentration of impurities is not at the diagonal surface of the convex region or at the bottom of the semiconductor substrate, but at the deeper inside of the semiconductor. As a result, injection of hot carriers into the gate insulator can be prevented.
ゲイト電極の上端部と概略一致して、ソースまたはドル
インの端部を有し、その内部はさらにチャネル形成領域
側に少しせりだし大きく設け、ゲイト電極をオフセット
構造とすることを防ぎ、かつ製造に余裕(マージン)を
与える。It has a source or droop-in end that roughly coincides with the upper end of the gate electrode, and the inside thereof is further extended slightly toward the channel formation region to prevent the gate electrode from having an offset structure and to facilitate manufacturing. Give yourself some leeway (margin).
この矩形の凸状の領域に横方向または斜め方向から不純
物を例えばイオン注入法等を用いて添加することにより
、チャネル形成領域のスレ・ノシュホールド電圧の制御
、うめこみチャネルの形成を行った。By doping impurities laterally or obliquely into this rectangular convex region using, for example, ion implantation, the threshold voltage of the channel formation region is controlled and a recessed channel is formed. .
この不純物濃度は、界面準位密度により異なるが、Nチ
ャネルMIS FETではスレッシュホールド電圧を±
IV以内とし、ノーマリ・オフとするには十〇、1〜+
1.0■とし、ノーマリ・オンとするには一〇、1〜−
1.0■とした。PチャネルMIS FBTでは逆符号
となる。This impurity concentration varies depending on the interface state density, but in an N-channel MIS FET, the threshold voltage is ±
It should be within IV and 100, 1 to + to be normally off.
Set it to 1.0■, and set it to normally on by 10, 1 to -.
It was set to 1.0■. In P-channel MIS FBT, the sign is opposite.
チャネル形成を行わない側面では、寄生チャネルの発生
による微少リークか流れないように、上下方向に寄生チ
ャネルの発生の防止を実行せしめた。この寄生チャネル
の防止には、Nチャネル型MIS FETにおいてはホ
ウ素を、LDD用のソースまたはドルインの不純物濃度
よりも低い濃度であって、基板の不純物濃度よりも高し
A濃度としtこ。On the side surfaces where no channels are formed, prevention of parasitic channels is carried out in the vertical direction to prevent minute leakage due to the occurrence of parasitic channels. To prevent this parasitic channel, in an N-channel MIS FET, the boron concentration is lower than the impurity concentration of the LDD source or drain-in, and the A concentration is higher than the impurity concentration of the substrate.
般にはl X 1016〜2 X 10”cm−3とし
た。In general, it is 1 x 1016-2 x 10'' cm-3.
ソースまたはドルインおよびトレインまたはソースは、
高不純物濃度の第2の不純物領域および第1の不純物領
域を外部の電極とオーム接触をしやすくするため、コン
タクト用の穴を微細に精度よく開穴できるよう、平面を
存して設けている。Source or Druin and Train or Source are
In order to make it easier to make ohmic contact between the second impurity region and the first impurity region with high impurity concentration, they are provided with a flat surface so that contact holes can be made finely and accurately. .
逆に側面にコンタクト用穴を形成しようとしても、その
製造はフォトエツチング用の紫外光の露光か一般に上方
より下方に照射されるため、0.1〜0.5μm口の大
きさのコンタクト用穴の形成は不可能に近い。On the other hand, even if an attempt is made to form a contact hole on the side surface, the contact hole will have a diameter of 0.1 to 0.5 μm because the manufacturing process involves exposure to ultraviolet light for photoetching, or generally irradiation from the top to the bottom. is nearly impossible to form.
本発明はこの欠点を除去している。The present invention eliminates this drawback.
このため本発明の半導体装置は、LILSIを構成させ
るための高密度化を従来の横型MIS FETの基板に
占める面積をスケーリングにより縮めるのではなく、高
さ方向に積極的に設けることにより成就させることを目
的としている。Therefore, in the semiconductor device of the present invention, high density for configuring LILSI is achieved not by reducing the area occupied on the substrate of the conventional lateral MIS FET by scaling, but by actively providing it in the height direction. It is an object.
以下に図面に従って本発明の実施例を記す。Examples of the present invention will be described below according to the drawings.
「実施例1j この実施例は第2図にその製造工程を示す。“Example 1j The manufacturing process of this embodiment is shown in FIG.
単結晶半導体基板の矩形の凸状の領域(35)を用いて
縦チャネル型のNチャネル型Mis FETを2つを対
(10)、 (10’ )として設けたものである。Two vertical channel type N-channel type Mis FETs are provided as a pair (10) and (10') using a rectangular convex region (35) of a single crystal semiconductor substrate.
第2図(A)〜(D)はその縦断面図を示し、第2図(
E)は平面図を示している。第2図(E)のA−Aの断
面が第2図(A)〜(D)に対応する。Figures 2 (A) to (D) show longitudinal cross-sectional views, and Figure 2 (
E) shows a plan view. The cross section taken along line AA in FIG. 2(E) corresponds to FIGS. 2(A) to (D).
単結晶半導体基板、例えばシリコン単結晶半導体(10
0)面、P型lO〜500Ωcmを選んだ。この半導体
基板に対し、第1のフォトマスク■(■〜■はフォトマ
スクを用いたフォトリソグラフィ工程を示す)を用いて
、第2図(A)および(E)に示す如く、上側からみて
矩形の凸状の領域(35)を形成した。その作製にはシ
リコン単結晶基板の異方性エツチングをすればよい。こ
のコーナ部は基板上面に対し90°にきわめて鋭く縦面
を出すことが重要である。この凸状の領域(35)の高
さは0.5〜4μm例えば1.5μmとした。A single crystal semiconductor substrate, for example a silicon single crystal semiconductor (10
0) surface, P type lO~500Ωcm was selected. A first photomask (■ to ■ indicates a photolithography process using a photomask) is applied to this semiconductor substrate to form a rectangular shape when viewed from above, as shown in FIGS. 2(A) and (E). A convex region (35) was formed. For its fabrication, anisotropic etching of a silicon single crystal substrate may be performed. It is important that this corner portion has a very sharp vertical surface at 90° with respect to the top surface of the substrate. The height of this convex region (35) was set to 0.5 to 4 μm, for example 1.5 μm.
すると、矩形を有する凸状の領域(35)は第2図(E
)に示すように、チャネル形成領域を(100)面(<
loo >方向(40))となり、寄生チャネル防止面
も(010)面(<010 >方向(40°))とする
。Then, the convex region (35) having a rectangular shape is shown in Fig. 2 (E
), the channel forming region is aligned with the (100) plane (<
loo > direction (40)), and the parasitic channel prevention surface is also the (010) plane (<010> direction (40°)).
そしてそれらのすべての側面で固定電荷密度を他の(1
10)、 (111)結晶面に比へて約1/2にまで少
なくさせることができる。and the fixed charge density on all sides of the other (1
10), it can be reduced to about 1/2 compared to the (111) crystal plane.
酸化性気体に対してマスク作用のある窒化珪素(33)
を約0.1μmの厚さに形成した。この酸化性気体に対
しマスク作用のある被膜は、酸化珪素、多結晶珪素と窒
化珪素との多層膜でもよい。その後第2図(A)に示さ
れる如く、第2のフォトマスク(■)により窒化珪素を
一部除去した。Silicon nitride that has a masking effect against oxidizing gases (33)
was formed to a thickness of about 0.1 μm. The film having a masking effect against the oxidizing gas may be a multilayer film of silicon oxide, polycrystalline silicon, and silicon nitride. Thereafter, as shown in FIG. 2(A), a portion of the silicon nitride was removed using a second photomask (■).
この除去をした領域にチャネルカット形成用のP型不純
物をドープした後、フィールド絶縁物(3)を0.5〜
2μmの厚さに埋置させて第2図(A)の状態を得る。After doping this removed region with a P-type impurity for forming a channel cut, a field insulator (3) of 0.5~
It is buried to a thickness of 2 μm to obtain the state shown in FIG. 2(A).
第2図(B)に示す如く、この窒化珪素膜(33)を除
去して凸状領域(35)を有する半導体基板(1)上に
ゲイト絶縁膜を構成するための被膜(2)を形成した。As shown in FIG. 2(B), this silicon nitride film (33) is removed and a film (2) for forming a gate insulating film is formed on the semiconductor substrate (1) having the convex region (35). did.
チャネル形成領域(6)、 (6’ )をゲイト絶縁膜
(2)の形成の前または後に、イオン注入法等の手段に
より矩形の凸状の領域の少なくとも側面に形成した。即
ち、チャネル形成領域(6)、 (6’ )はこの実施
例はNチャネル型Mis FETの場合であるため、ス
レッシュホールド電圧を制御し、エンヘンスメント型の
MrS FETのためにはノーマリ・オフの+0.1〜
+1.OV、例えば+〇、5Vi=、まjこデイブレ・
ンション型のMIS FETのためにはノーマリ・オン
の−0,1〜−1,Ov例えば−0,5■とドーズ量を
制御して成就した。これらをチャネル形成領域とし、チ
ャネル形成領域(6)、 (6”)の一方または双方に
対して自動的にフォトマスクを用いて形成した。うめこ
みチャネル型として2回の二または三種類の不純物の添
加を行ってもよい。これらは、凸状領域(35)の(6
)、 (6°)側の側面に対して、積極的に不純物を添
加した。例えば、横または斜め方向からのイオン注入(
38)、 (38’)はホウ素、またはホウ素と砒素と
によりドープした。Channel forming regions (6), (6') were formed on at least the side surfaces of the rectangular convex region by means such as ion implantation before or after forming the gate insulating film (2). That is, the channel forming regions (6) and (6') are used to control the threshold voltage since this example is for an N-channel type MisFET, and are normally off for an enhancement type MrS FET. +0.1~
+1. OV, for example +〇, 5Vi=, majko dabure・
This was achieved by controlling the dose amount for a normally-on MIS FET of -0,1 to -1, Ov, for example, -0,5. These were used as channel formation regions, and one or both of the channel formation regions (6) and (6”) were automatically formed using a photomask. Two or three types of impurities were added twice as a buried channel type. These may be added to (6) of the convex region (35).
), impurities were actively added to the (6°) side. For example, ion implantation from the side or diagonal direction (
38), (38') was doped with boron or boron and arsenic.
この矩形の凸状の領域(35)のチャネルか形成されな
い領域(第2図(E)における(36)、 (36’
))では寄生チャネルが発生しやすくなり、ソースまた
はドレイン(4)とドレインまたはソース(5)、 (
5”)との間で微少リーク電流が発生しないよう、ホウ
素を基板即ち凸状の領域よりも高濃度に添加し、オフ状
態をたえず成就するようにチャネルカットをした。即ち
基板上平面に対し斜め方向または横方向よりイオン注入
をして成就した。This rectangular convex region (35) is a region where no channel is formed ((36), (36' in FIG. 2(E))
)), parasitic channels are likely to occur, and the source or drain (4) and drain or source (5), (
In order to prevent a slight leakage current from occurring between the substrate and the convex region, boron was added at a higher concentration than the convex region, and the channel was cut so that the off state was constantly achieved. This was accomplished by performing ion implantation from an oblique or lateral direction.
これらのイオン注入により、単に基板のみならず絶縁膜
(33)または(2)も損傷を受けるため、これら全体
を熱または強光アニールして半導体基板(1)、凸状の
領域(35)を単結晶化した。These ion implantations damage not only the substrate but also the insulating film (33) or (2), so the whole is thermally or intensely annealed to remove the semiconductor substrate (1) and the convex region (35). It became a single crystal.
このイオン注入工程は第2図(A)であっても、第2図
(B)の工程で行ってもよい。This ion implantation step may be performed in the step shown in FIG. 2(A) or in the step shown in FIG. 2(B).
この酸化珪素膜(2)を除去して他の絶縁膜、例えば他
の酸化珪素、窒化珪素、酸化タンタルまたはこれらの複
合膜を100〜500人の厚さに形成しゲイト絶縁膜(
2)としてもよい。This silicon oxide film (2) is removed and another insulating film, such as another silicon oxide, silicon nitride, tantalum oxide, or a composite film of these, is formed to a thickness of 100 to 500 nm to form a gate insulating film (
2) may also be used.
次に第2図(B)に示す如く、このゲイト絶縁膜(2)
にソースまたはドレインの電極(コンタクト)とするた
めの窓を第3のフォトマスク(■)により形成した。そ
の絶縁膜の表面を十分清浄にした後、該基板上に減圧気
相法(LPCVD法)により一導電型の不純物、例えば
N型の不純物(リン)か1〜10X 10”cm−”の
濃度にドープされたシリコン半導体(珪素)被膜(7)
を0.5〜2.5μmの厚さにゲイト電極およびその他
のリードを構成するために全表面に形成した。この不純
物のドープは成膜と同時ではなく、次の異方性エツチン
グをしてゲイトとなる部分(8)、 (8’ )を残存
させる工程をこの被膜(7)に行った後に拡散法または
注入法により行ってもよい。Next, as shown in FIG. 2(B), this gate insulating film (2)
A window for use as a source or drain electrode (contact) was formed using a third photomask (■). After sufficiently cleaning the surface of the insulating film, impurities of one conductivity type, such as N-type impurities (phosphorus), are deposited on the substrate using a low pressure vapor phase method (LPCVD method) at a concentration of 1 to 10 x 10 cm. Silicon semiconductor (silicon) film doped with (7)
was formed on the entire surface to form gate electrodes and other leads to a thickness of 0.5 to 2.5 μm. This impurity doping is not done at the same time as the film is formed, but after the film (7) is subjected to the next anisotropic etching process to leave the gate portions (8) and (8'), and then the film is doped using a diffusion method or The injection method may also be used.
この被膜(7)は不純物がドープされた珪素半導体では
なく、金属または金属間化合物等の導体であってもよい
。さらにピまたはN+型の半導体と金属または金属化合
物、特にMo、 Wまたはその珪化物(MoSi2.W
Si□)との多層膜であってもよい。This film (7) is not a silicon semiconductor doped with impurities, but may be a conductor such as a metal or an intermetallic compound. Furthermore, P or N+ type semiconductors and metals or metal compounds, especially Mo, W or their silicides (MoSi2.W
It may also be a multilayer film with Si□).
かくして第2図(B)を得た。In this way, Figure 2 (B) was obtained.
次に第2図(C)に示される如く、この上面に被膜の一
部として残置させる領域上にフォトレジスト(例えばO
MR−83東京応化製)(■)で選択的にコーティング
し、その後に異方性エツチングを行った。このエツチン
グに関して、従来より用いられた溶液を用いる等方性エ
ツチング方法ではなく、サイドエッチおよびテーパエッ
チのきわめて少ないまたはまった(ない異方性エツチン
グ方法を用いることが重要である。具体的には2.45
GH2を用いたマイクロ波によって、エツチング用反応
性気体、例えばフッ化窒素(NF、)、弗化炭素(CF
、 )を化学的に活性化し、さらにその真空度を0.1
−0.001torr特に0.005〜01O1tor
rの真空度の雰囲気でプラズマ化したフッ素シャワーを
基板の上面より垂直方向に流し、かつ基板にバイアスを
加え、低温エツチングとしてサイドエッチを皆無にすべ
(努めた。Next, as shown in FIG. 2(C), a photoresist (for example, O
MR-83 (manufactured by Tokyo Ohka) (■) was selectively coated, and then anisotropic etching was performed. Regarding this etching, it is important to use an anisotropic etching method with very little or no side etching and taper etching, rather than the conventional isotropic etching method using a solution. 2.45
A reactive gas for etching, such as nitrogen fluoride (NF), carbon fluoride (CF), is removed by microwave using GH2.
, ) is chemically activated, and the degree of vacuum is further reduced to 0.1.
-0.001torr especially 0.005~01O1torr
A fluorine shower made into plasma was flowed vertically from the top surface of the substrate in an atmosphere with a vacuum degree of 1.5 mm, and a bias was applied to the substrate to perform low-temperature etching to completely eliminate side etching.
その結果、被膜(7)のうちフォトレジストの形成され
ていない平面部が完全に除去される時、凸状の領域(3
5)のコーナ部である側面部の被膜(8)。As a result, when the planar part of the film (7) on which no photoresist is formed is completely removed, the convex region (3
Coating (8) on the side surface portion which is the corner portion of 5).
(8“)は、上方よりみて実効的な厚さか厚いため、側
周辺に縦型の矩形または三角形状のゲイト電極(18)
、 (18’ )として残存された。さらにドレインま
たはソース(5)、 (5’ )の第1の不純物領域(
第2図(D)の(I5)に対応)のコンタクト(11)
とそのリード(12)は、この実施例ではN+型で電極
リードとして残存させることかできた。ゲイト電極(1
8)、 (18°)は凸状の領域(35)の上面にわた
って存在しておらず、その巾もフォトリソグラフィで決
められる巾ではなく、被膜(7)の側面の厚さと異方性
エツチングの程度とにより定めることができる。(8") has a vertical rectangular or triangular gate electrode (18) around the side because the effective thickness is thick when viewed from above.
, (18') remained. Further, the first impurity region (5), (5') of the drain or source (5')
Contact (11) (corresponding to (I5) in Figure 2 (D))
In this example, the lead (12) was of N+ type and could be left as an electrode lead. Gate electrode (1
8), (18°) does not exist over the upper surface of the convex region (35), and its width is not determined by photolithography, but depends on the thickness of the side surface of the coating (7) and the anisotropic etching. It can be determined by the degree.
これら全体をこの後に酸化して酸化珪素絶縁膜(47)
を凸状の領域、半導体基板の底部およびゲイト電極(1
8)、 (18′)の表面に300〜2000人の厚さ
に形成した。All of these are then oxidized to form a silicon oxide insulating film (47).
the convex region, the bottom of the semiconductor substrate and the gate electrode (1
8), formed on the surface of (18') to a thickness of 300 to 2000.
次にこの矩形または三角形状のゲイト電極(18)。Next is this rectangular or triangular gate electrode (18).
(18”)をマスクとして(37)、 (37°)に示
す如く、斜め方向より不純物の添加を行う。イン注入法
を用いる場合、Nチャネル型であるため、砒素を30〜
100KeVの加速電圧で0.5〜5 x 10” c
m−2例えばlXl0”cm−2の濃度に添加した。す
るとゲイト電極(18)、 (18°)またはその上の
絶縁膜(47)の端部(44)をマスクとして凸状の領
域(35)の上部はソースまたはドレイン(4)を有し
、その端部(44“)はゲイト電極の端部(44)と概
略一致し、また、この端部(44”)よりも内部(44
°°)の方がチャネル形成領域(6°)からみてドレイ
ンまたはソースに近い位置に形成される。かくしてソー
スまたはドレイン(4)が形成される。Using (18") as a mask, impurities are doped from an oblique direction as shown in (37) and (37°). When using the in-in implantation method, since it is an N-channel type, arsenic
0.5-5 x 10”c at 100KeV accelerating voltage
The convex region (35 ) has a source or drain (4), whose end (44") roughly coincides with the end (44) of the gate electrode, and whose inner part (44") is deeper than this end (44").
°°) is formed at a position closer to the drain or source when viewed from the channel formation region (6°). A source or drain (4) is thus formed.
他方、他のゲイト電極(18”)の端部(48)と概略
一致してドレインまたはソース(5′)の端部(48°
)が形成され、その位置よりもさらに深く(ソースまた
はドレインに近い位置)ドレインまたはソースの内部(
48” )が形成される。On the other hand, the end (48°) of the drain or source (5') is approximately aligned with the end (48) of the other gate electrode (18").
) is formed deeper than that location (closer to the source or drain) inside the drain or source (
48”) is formed.
かくしてソースまたはドレイン(4)、ドレインまたは
ソース(5)、 (5”)はゲイト電極(18)、 (
18”)の端部によりセルファライン(自己整合)的に
その位置か決められ、特に斜め方向からのイオン注入に
より位置決めが行われる特長を有する。Thus, the source or drain (4), drain or source (5), (5'') is connected to the gate electrode (18), (
18''), its position is determined by self-alignment (self-alignment), and the positioning is particularly performed by ion implantation from an oblique direction.
そしてゲイト電極(18’)は第2図(E)に示す如く
、リード(38°)として延在せしめ、他のゲイト電極
(18)はリード(12)をへてコンタクト(11)に
連結させている。The gate electrode (18') is extended as a lead (38°) as shown in FIG. 2(E), and the other gate electrode (18) is connected to the contact (11) through the lead (12). ing.
第2図(D)において、上方より高不純物濃度の領域を
作るため、第1の不純物領域(15)、 (15″)、
第2の不純物領域(I4)を形成し、オーム接触をさせ
てもよい。しかしこれらの不純物領域は、ソスまたはド
ルイン(4)、ドルインまたはソース(5)。In FIG. 2(D), in order to create a region with high impurity concentration from above, first impurity regions (15), (15″),
A second impurity region (I4) may be formed to make ohmic contact. However, these impurity regions are sos or druiin (4), druiin or source (5).
(5′)の形成の際、加速電圧を可変し、高い加速電圧
で低いドーズ量を、強い加速電圧で高いドーズ領域に添
加、例えば100KeVにてI XIO”cm−2,5
゜KeVで3 X 10”cm−’、30KeVで2
X 10”cm−”と変更ドープすることにより一度に
形成することができる。When forming (5'), the accelerating voltage is varied, and a low dose is added at a high accelerating voltage, and a high dose is added at a strong accelerating voltage, for example, I
3 x 10"cm-' at °KeV, 2 at 30KeV
It can be formed all at once by doping with X 10"cm-".
第2図(C)において、矩形またはほぼ三角形状のゲイ
ト電極(18)、 (18°)は、下端部の巾か0.1
〜Iμmという細さであるが、その層は設計の必要に応
じてフィールド絶縁物上にリード(38)、 (38”
)として延在させて、そのリードの巾を1〜10μmと
巾広に設け、同一基板に設けられた他のMis FET
の電極リードと連結したり、または他のキャパシタ、抵
抗等と電気的に連結してもよいことはいうまでもない。In FIG. 2(C), the rectangular or almost triangular gate electrode (18) (18°) has a width of 0.1
Although the layer is as thin as ~Iμm, the layer can be used as a lead (38), (38”) on top of the field insulator depending on design needs.
), and the width of the lead is set as wide as 1 to 10 μm, and other Mis FETs provided on the same substrate are
Needless to say, it may be electrically connected to an electrode lead, or to other capacitors, resistors, etc.
図面ではタングステンの選択成長(24)、 (13)
を行い、アルミニウムのリード(24’ )、 (12
°)、 (38” )を形成し、多層配線した。The drawing shows selective growth of tungsten (24), (13)
and aluminum leads (24'), (12')
°), (38”) were formed and multilayer wiring was performed.
第2図(D)、 (E)ではインバータ、即ち、電源側
(38” )、ロード(10)、出力(24)、 (2
4”)、ドライバ(10’)、接地側(12)、 (1
2”)を構成させている。これらの後、全体に層間絶縁
膜を形成し、出方を第2の不純物領域(14)に連結し
、電流を電極(12”)に多層配線を施して連結すれば
よい。In Figures 2 (D) and (E), the inverter is connected to the power supply side (38"), load (10), output (24), (2
4”), driver (10’), ground side (12), (1
After this, an interlayer insulating film is formed on the entire surface, the exposed side is connected to the second impurity region (14), and a multilayer wiring is applied to the electrode (12'') to conduct the current. Just connect them.
MIS FETとしてのチャネル長はソースまたはドレ
イン(4)の端部(44)、または(441)とドレイ
ンまたはソース(5)、 (5“)の端部(48″)ま
たは(48″′)との差で決めることができる。The channel length as a MIS FET is the end (44) or (441) of the source or drain (4) and the end (48") or (48") of the drain or source (5), (5"). It can be determined by the difference between
かくしてソース、ドレインは凸状領域の上方および基板
底面の平面を外部とのコンタクトを容易にしつつ、かつ
縦チャネル型のいわゆる縦横型のMis FETとする
ことができた。そのため、ソース、ドレインに対する電
極(コンタクト)の形成かしやすくなり、かつチャネル
長を0.1〜1μmと小さく、その長さを斜め方向から
の不純物添加によりセルファラインプロセス用に、より
精密に制訓製造が可能となった。In this way, the source and drain could be made into a vertical channel type, so-called vertical and horizontal type MisFET, while making it easy to make contact with the outside on the plane above the convex region and the bottom surface of the substrate. Therefore, it is easier to form electrodes (contacts) for the source and drain, and the channel length is as small as 0.1 to 1 μm, and the length can be controlled more precisely for the self-line process by adding impurities from an oblique direction. Manufacturing became possible.
以上の実施例より明らかなごとく、本発明は、縦型の矩
形または三角形状のゲイト電極(18)、 (18’
)を凸状の領域に隣接して機械強度を大としつつもチャ
ネル形成領域(6)、 (6°)に(100)面を用い
て界面準位(シリコンの不対結合手の存在による正の電
荷の発生による)を減少させた。As is clear from the above embodiments, the present invention provides vertical rectangular or triangular gate electrodes (18), (18'
) is adjacent to the convex region to increase the mechanical strength, while using a (100) plane in the channel forming region (6), (6°) to improve the interface state (positive effect due to the presence of silicon dangling bonds). (due to the generation of electric charge).
また矩形の凸状の領域の他の側面(第2図(E)の(3
6)、 (36”))において、寄生チャネルが発生し
ないように、その側面も(100)面として、ここでも
正の固定電荷の発生を最小にするよう努めた。Also, the other side of the rectangular convex area ((3) in FIG. 2(E))
6), (36'')), the side surfaces were also (100) planes in order to prevent the generation of parasitic channels, and efforts were also made here to minimize the generation of positive fixed charges.
またここにホウ素を第2図(E)の(36)、 (36
°)に示す如く添加して、チャネルカットを形成した。In addition, boron is added here (36) and (36) in Figure 2 (E).
°) to form channel cuts.
かくして精密に制御されたチャネル長を存し、かつトラ
ンジスタの基板全体にしめる面積を小さくする縦横型マ
イクロチャネル(μチャネル)型のMIS FETを作
ることができる。In this way, it is possible to produce a vertical and horizontal microchannel (μ-channel) type MIS FET that has a precisely controlled channel length and that reduces the area covered by the entire transistor substrate.
第1図は、矩形の凸状の領域の2つのMis FETを
Nチャネル型で形成させたものであるか、フィールド絶
縁物により離間した他部に他のMis FETをPチャ
ネル型で構成せしめ、MIS構造(相補型構造)として
LSI、VLSIにすることは本発明をさらに助長させ
ることかできる。In FIG. 1, two Mis FETs in a rectangular convex region are formed as N-channel type, or another Mis FET is formed as P-channel type in the other part separated by a field insulator. The present invention can be further promoted by using LSI or VLSI as MIS structure (complementary structure).
r実施例2」
第3図(A)は本発明を応用した他の実施例である。そ
の対応する電気回路を第3図(C)に示す。Embodiment 2" FIG. 3(A) shows another embodiment to which the present invention is applied. The corresponding electric circuit is shown in FIG. 3(C).
第3図(A)は実施例1を用いて2つのMIS FET
(10)、 (10°)と2つのキャパシタ(10)、
(10”)とをそれぞれ直列に接合させ、ITr/C
e1lを2つ対にして設けたものである。即ち、凸状の
領域(35)にはチャネル形成領域(6)、 (6”)
を有し、その上部にソースまたはドレイン(4)、高濃
度の第2の不純物領域(14)を有する。またその半導
体基板(1)の底部の周辺部にはフィールド絶縁物(3
)を設けて、第1の不純物領域(15)、 (15°)
とその外側にドレインまたはソース(5)、 (5°)
、ゲイト電極(18)、 (18’ )、ゲイト絶縁膜
(2)、 (2″)として、2つのMrS FET(1
0)。FIG. 3(A) shows two MIS FETs using Example 1.
(10), (10°) and two capacitors (10),
(10”) are connected in series, ITr/C
Two e1l's are provided in pairs. That is, the convex region (35) has channel forming regions (6), (6”).
It has a source or drain (4) and a highly doped second impurity region (14) above it. In addition, a field insulator (3
), and the first impurity region (15), (15°)
and drain or source on the outside (5), (5°)
, two MrS FETs (1
0).
(10’ )を構成した。このオーム接触をさせるN+
の第1の領域(15)、 (15”)に連結(11)、
(11°)してキャパシタ(20)、 (20°)の
下側電極(21)、 (21°)、誘電体(22)、
(22′)、更にその上に上側電極(23)、 (23
”)を設けて、これによりキャパシタ(20)、 (2
0″)とした。(10') was constructed. N+ to make this ohmic contact
(11) connected to the first region (15), (15”) of
(11°), capacitor (20), (20°) lower electrode (21), (21°), dielectric (22),
(22'), and further above that the upper electrode (23), (23
”), thereby capacitors (20), (2
0″).
第3図(A)において、(14)はビット線であり、(
18)、 (18’ )をワード線としてITr/Ce
l Iを2個対をなす構造とするメモリシステムとした
。かかる構造とすると、凸状の領域(35)を2つのM
IS FET(10)。In FIG. 3(A), (14) is a bit line, and (
18), ITr/Ce with (18') as the word line
The memory system has a structure in which two l I's form a pair. With such a structure, the convex region (35) is divided into two M
IS FET (10).
(10”)用に共通させることができ、又誘電体(22
)。(10”), and dielectric (22”).
).
(22’ )はゲイト絶縁膜とは異なる高い誘電率の材
料、例えば酸化タンタル、酸化チタン、窒化珪素、チタ
ン酸バリウムとすることかできる。またこれらの誘電体
と電極とを互いに積層して全体の静電容量を増大させる
ことかできるスタックド型メモリセルの特徴を有する。(22') can be made of a material with a high dielectric constant different from that of the gate insulating film, such as tantalum oxide, titanium oxide, silicon nitride, or barium titanate. It also has the feature of a stacked memory cell in which these dielectrics and electrodes can be stacked on top of each other to increase the overall capacitance.
この実施例においては、ゲイト電極(18)、 (18
”)の外周辺がその酸化物の層間絶縁物(17)により
絶縁されているが、その厚さは0.1〜1.0μmてあ
り、第1の不純物領域(15)。In this example, gate electrodes (18), (18
The outer periphery of the first impurity region (15) is insulated by an oxide interlayer insulator (17), the thickness of which is 0.1 to 1.0 μm.
(15°)とキャパシタ(20)、 (20’ )の下
側電極(21)。(15°) and the lower electrode (21) of the capacitor (20), (20').
(21’ ) との連結はタングステンの選択成長(
13)。The connection with (21') is achieved by selective growth of tungsten (
13).
(13’)による電極(コンタクト)を形成した。この
ため下側電極(21)、 (21°)はタングステンシ
リサイドとした。An electrode (contact) was formed using (13'). For this reason, the lower electrodes (21), (21°) were made of tungsten silicide.
かくの如く本発明のMIS FETを用いた場合、ドレ
インまたはソースまたは第1の不純物領域に連結してコ
ンタクトをステッパーの焦点深度か浅くしても一定とで
き、焦点ボケによる精密添加を防ぐことができる。そし
て十分な面積の余裕を持ちつつ得ることができる。即ち
、電極用の穴あけを行う際のマスク合わせ精度の範囲で
第1の不純物領域(15)、 (15°)を作ればよい
。もしその精度がよければ、このドレインまたはソース
としての必要面積を小さくできる。そしてこのコンタク
ト形成用領域とは無関係にかつMiS FETの基板上
からみた大きさを大きくすることなく、チャネル長を精
密に実施例1に示した如くに作ることかできた。As described above, when the MIS FET of the present invention is used, the contact can be connected to the drain or source or the first impurity region and the depth of focus of the stepper can be kept constant even if the depth of focus is shallow, and precision doping due to out of focus can be prevented. can. And it can be obtained while having a sufficient area. That is, the first impurity regions (15) (15°) may be formed within the range of mask alignment accuracy when drilling holes for electrodes. If the accuracy is good, the area required for this drain or source can be reduced. The channel length could be made precisely as shown in Example 1, regardless of this contact formation region and without increasing the size of the MiS FET as seen from the substrate.
ポリイミド等の層間絶縁物を形成し、その上面に第3の
導電体配線を形成してもよい。An interlayer insulator such as polyimide may be formed, and the third conductor wiring may be formed on the upper surface thereof.
そしてセルの面積をきわめて小さく高密度に形成するこ
とかできた。この実施例に示されていない製造工程は実
施例】を用いた。In addition, we were able to form cells with extremely small area and high density. For manufacturing steps not shown in this Example, the Example] was used.
r実施例31
この実施例は第3図(B)にその縦断面図か示されてい
る。メモリセルの他の実施例であり、対応した回路図を
第3図(C)に示す。Embodiment 31 This embodiment is shown in a longitudinal sectional view in FIG. 3(B). This is another embodiment of the memory cell, and a corresponding circuit diagram is shown in FIG. 3(C).
図面より明らかなごとく、半導体基板表面上に凸状の領
域(35)を半導体基板表面に設け、その側周辺と基板
底部とのコーナ部にゲイト絶縁膜(2)。As is clear from the drawing, a convex region (35) is provided on the surface of the semiconductor substrate, and a gate insulating film (2) is formed around the side thereof and at the corner of the bottom of the substrate.
(2゛)を設け、さらにゲイト電極(18)、 (18
’)を−対をなして形成している。この珪素の如きゲイ
ト電極の一部をマスクとしてイオン注入法によりドレイ
ンまたはソース(5)、 (5’ )、 ソースまた
はドレイン(4)を形成した。更にうめこみチャネル型
としてチャネルを形成するため、ホウ素ドープ(46)
(46’ )、砒素ドープのうめこみチャネル(6)、
(6“)をそのチャネル長(6)、 (6“)を精密
に制画するためセルファライン法により設けている。こ
うしてμチャネルMIS FET(10)、 (10°
)を2ケ対をなす構造に設けた。(2゛) and further gate electrodes (18), (18
') are formed in pairs. A drain or source (5), (5') and a source or drain (4) were formed by ion implantation using a part of this gate electrode made of silicon as a mask. Furthermore, in order to form a channel as a recessed channel type, boron-doped (46)
(46'), arsenic-doped recessed channel (6),
(6") is provided by the self-line method in order to precisely define the channel length (6), (6"). In this way, μ-channel MIS FET (10), (10°
) were provided in a structure forming two pairs.
次にこの第1の不純物領域(15)、 (15°)に設
けられているコンタクト開口(9)、 (9”)が実施
例1と同様に設けられているため、これにより誘電体の
下側電極(20)、 (20”)を、例えばドープドシ
リコンを0.1〜1μmの厚さに形成させて設けた。こ
の上面にスパッタ法により酸化タンタルM (22)、
(22°)を100〜500人の厚さに形成した。そ
の他実施例2に示す窒化珪素、酸化珪素であってもよい
。そられは下側電極を窒化または酸化して作った。この
後この面上に対抗電極(23)、 (23)’ )を金
属または半導体により設け、これをフォトエツチングし
た後、キャパシタ(20)、 (20”)とした。Next, since the contact openings (9), (9'') provided in this first impurity region (15), (15°) are provided in the same manner as in Example 1, this allows The side electrodes (20), (20'') were provided, for example, by forming doped silicon to a thickness of 0.1 to 1 μm. Tantalum oxide M (22) was added to this upper surface by sputtering.
(22°) was formed to a thickness of 100 to 500 people. In addition, silicon nitride and silicon oxide shown in Example 2 may be used. They were made by nitriding or oxidizing the lower electrode. Thereafter, counter electrodes (23), (23)') were provided on this surface using metal or semiconductor, and after photoetching, capacitors (20), (20'') were formed.
かくして、キャパシタ(20)、 (20°)の上側の
電極(23)、 (23°)と誘電体(22)、 (2
2’ )および下側の電極(21)、 (21”)をス
タックド型(積層型)メモリセルとして作ることかでき
た。加えて、このキャパシタをフィールド絶縁膜(3)
上または凸状領域(35)およびゲイト電極(18)、
(18°)上にわたって設けることかでき、半導体基
板全体からみるとコンタクト部以外はすべてあたかもキ
ャパシタとして見えるようにセル面積の高密度化をはか
ることかてきた。第2の不純物領域(14)にコンタク
ト(24)を介して多層配線(24’ )を層間絶縁膜
(17)上にワード線として設け、ゲイト電極(18>
、 (18’ )をビット線として用いることによって
、セルファライン的に縦チャネル型、ソース、ドレイン
横配列型のMrSFETを対をなして形成したことは、
小型化、高密度化と信頼性の向上に有効であった。Thus, the upper electrode (23), (23°) of the capacitor (20), (20°) and the dielectric (22), (2
2') and the lower electrodes (21), (21'') could be made as a stacked memory cell.
an upper or convex region (35) and a gate electrode (18),
(18°), and when viewed from the entire semiconductor substrate, everything except the contact portion appears as if it were a capacitor, thereby increasing the density of the cell area. A multilayer wiring (24') is provided as a word line on the interlayer insulating film (17) via a contact (24) in the second impurity region (14), and a gate electrode (18>
, (18') as a bit line to form a pair of vertical channel type, source and drain horizontal arrangement type MrSFETs in a self-aligned manner.
It was effective in miniaturizing, increasing density, and improving reliability.
この実施例においても、実施例2と同様に、誘電体の材
料に酸化タンタル等の高誘電率の材料を使用でき、また
ビット線を領域(24’)、ワード線をゲイト電極(1
8)、 (18’ )と一対をなすITr/cellの
メモリシステムの一部として構成させることができた。In this embodiment as well, similar to the second embodiment, a high dielectric constant material such as tantalum oxide can be used as the dielectric material, and the bit line is the region (24') and the word line is the gate electrode (24').
8) and (18') could be configured as part of the ITr/cell memory system.
またこれらはNチャネルMiS FETを集積化したも
のであるから、凸状領域を同一基板に複数個有しており
、その一部をPチャネルMis FETとして相補形(
コンプリメンタリ型)集積回路とすることは有効である
。Furthermore, since these are integrated N-channel MiS FETs, they have a plurality of convex regions on the same substrate, and some of them can be used as complementary type (
It is effective to use a complementary (complementary) integrated circuit.
本発明において、ゲイト絶縁膜中に電気的にフローティ
ングの電極を設け、フローティングゲイト型不揮発性メ
モリを構成させてもよい。In the present invention, an electrically floating electrode may be provided in the gate insulating film to configure a floating gate type nonvolatile memory.
以上の3つの実施例において、第1の領域を構成する材
料また縦型の矩形またはほぼ三角形状のゲイト電極(1
8)を構成する材料は、P+またはN+型の導電型を存
する不純物をドープした基板と同一主成分の材料例えば
珪素を中心として記した。In the above three embodiments, the material constituting the first region and the vertical rectangular or approximately triangular gate electrode (1
The material constituting 8) is mainly a material having the same main component as the substrate doped with an impurity having a P+ or N+ conductivity type, such as silicon.
しかしそれらは珪素とMo、 W、 Ti との混合物
または化合物(MoSi、、 WSi2. Ti5i2
)であってもよく、また真性、P+型またはN+型の半
導体を多層構造にしても、また珪素の如き半導体とMo
、 W、白金またはその化合物との多層構造を有せしめ
てもよいことはいうまでもない。However, they are mixtures or compounds of silicon and Mo, W, Ti (MoSi, WSi2.Ti5i2
), or a multilayer structure of intrinsic, P+ type or N+ type semiconductors, or a semiconductor such as silicon and Mo
, W, platinum, or a compound thereof may have a multilayer structure.
本発明においては、半導体基板は単結晶珪素を主として
記した。しかしGaAs、 InP等の化合物半導体
であっても、また多結晶、アモルファス、セミアモルフ
ァス半導体であってもよいことはいうまでもない。In the present invention, the semiconductor substrate is mainly made of single crystal silicon. However, it goes without saying that it may be a compound semiconductor such as GaAs or InP, or a polycrystalline, amorphous, or semi-amorphous semiconductor.
またチャネル形成領域は表面拡散を用いるMISFET
ではなくうめこみチャネル型としてもよい。In addition, the channel formation region is a MISFET that uses surface diffusion.
Instead, it may be a recessed channel type.
また多数キャリアを用いる方法であってもよい。Alternatively, a method using majority carriers may be used.
これらはゲイト絶縁膜下のチャネル部の構造の制御方法
に基づく。These are based on the method of controlling the structure of the channel portion under the gate insulating film.
「効果」
以上の実施例より明らかな如く、本発明は斜め方向また
は横方向から不純物の添加をしてチャネル長をゲイト電
極によりソースまたはドレインおよびドレインまたはソ
ースをセルファライン的に形成させることにより精密制
御をし、て、ソースおよびドレインを形成できた。そし
て、ゲイト電極は凸状の第1の領域にその側部がよりか
かるようにして力学的に補強をした構造を有して高信頼
性化に努めた。チャネル形成領域のスレッシュホールド
電圧は、斜めまたは横方向より半導体上部にホウ素等の
不純物をドープして設けられた構造を有し、その構造的
な特徴、さらに0.1〜1μmのチャネル長により周波
数応答速度か1〜10GHzを有する極短チャネル(μ
チャネル)MIS FETを電子ビーム露光等の技術を
絶対必要条件として用いることなしに実施せしめるとい
う大きな特徴を有する。``Effects'' As is clear from the above embodiments, the present invention achieves precision by doping impurities obliquely or laterally and forming the source or drain and the drain or source in a self-line manner using the gate electrode. The source and drain could be formed with control. The gate electrode has a mechanically reinforced structure in which its side portion leans against the convex first region, in an effort to improve reliability. The threshold voltage of the channel forming region has a structure in which impurities such as boron are doped into the upper part of the semiconductor diagonally or laterally, and the frequency is determined by its structural characteristics and the channel length of 0.1 to 1 μm. Very short channel (μ
The major feature is that MIS FET (channel) can be implemented without using techniques such as electron beam exposure as an absolute requirement.
第1図は従来より知られた[S FETの縦断面図を示
す。
第2図は本発明の実施例の製造工程及び構造を示すため
の縦断面図である。
第3図はITr/Ce1lのメモリを一対をなして設け
た本発明の他の実施例の縦断面図である。
l・・・・・半導体基板
3・・・・・フィールド絶縁物
5.5′ ・・ドレインまたはソース
4・・・・・ソースまたはドレイン
6.6′ ・・チャネル形成領域
15、15′・・・第1の不純物領域
14・・・・・第2の不純物領域
18、18’・・・ゲイト電極
10、Icl“・・・絶縁ゲイト型電界効果トランジス
タ(MIs FET)
20、20 ・・・キャパシタ
■〜■・・・フォトマスクによるバターニング処理
37、37″・・・イオン注入の方向
38、38°・・・イオン注入の方向
第1図FIG. 1 shows a longitudinal cross-sectional view of a conventionally known SFET. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the manufacturing process and structure of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention in which a pair of ITr/Cel memories are provided. l...Semiconductor substrate 3...Field insulator 5.5'...Drain or source 4...Source or drain 6.6'...Channel forming regions 15, 15'...・First impurity region 14... Second impurity region 18, 18'... Gate electrode 10, Icl"... Insulated gate field effect transistor (MIs FET) 20, 20... Capacitor ■~■...Buttering treatment using a photomask 37, 37''...Direction of ion implantation 38, 38°...Direction of ion implantation Fig. 1
Claims (1)
と、前記凸状の領域の側面にゲイト絶縁膜を形成する工
程と、前記ゲイト絶縁膜上であって前記凸状の半導体基
板のコーナ部にゲイト電極を構成するための被膜を形成
する工程と、該被膜に異方性エッチングを行い、前記コ
ーナ部に矩形または三角形状のゲイト電極を形成する工
程と、前記ゲイト電極をマスクとして前記半導体基板に
対し斜め方向より不純物を前記ゲイト電極をマスクとし
て添加することにより前記半導体基板の底部にドレイン
またはソースを形成するとともに、前記凸状領域の上部
にソースまたはドレインを形成する工程とを有すること
を特徴とする縦チャネル型絶縁ゲイト型電界効果半導体
装置の作製方法。1. forming a convex region on a semiconductor substrate of one conductivity type, forming a gate insulating film on the side surface of the convex region, and forming the convex semiconductor substrate on the gate insulating film; a step of forming a film for configuring a gate electrode in a corner portion of the film, a step of performing anisotropic etching on the film to form a rectangular or triangular gate electrode in the corner portion, and a step of masking the gate electrode. forming a drain or source on the bottom of the semiconductor substrate by adding impurities obliquely to the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask, and forming a source or drain on the top of the convex region; 1. A method for manufacturing a vertical channel insulated gate field effect semiconductor device, characterized in that it has the following characteristics:
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DE69124646T DE69124646T2 (en) | 1990-07-26 | 1991-07-26 | MOS semiconductor device and its manufacturing process |
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KR1019910013045A KR950009793B1 (en) | 1990-07-26 | 1991-07-26 | Semiconductor device |
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KR1019950008863A KR950009799B1 (en) | 1990-07-26 | 1995-04-15 | Making method of semiconductor device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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