JPH05206407A - Mos transistor and its manufacture - Google Patents
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、MOSトランジスタと
その製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS transistor and its manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】メモリ素子の大容量化、高集積化にとも
なって、素子の微細化が進んでいる。上記メモリ素子の
多くは、MOS型メモリ素子である。その代表例を図1
8により説明する。図に示すように、半導体基板111
上にゲート絶縁膜112を介してゲート113が形成さ
れている。このゲート113の両側壁には、ゲートサイ
ドウォール絶縁膜114が形成されている。また上記ゲ
ート113の両側の上記半導体基板111の上層には、
LDD構造のソース・ドレイン領域115,116が形
成されている。上記の如くに、MOSトランジスタ11
0は形成されている。さらにMOSトランジスタ110
を覆う状態に層間絶縁膜117が形成されている。上記
ソース・ドレイン領域116上の上記層間絶縁膜117
にはコンタクトホール118が設けられている。このコ
ンタクトホール118を介して、上記ソース・ドレイン
領域116に接続する配線119が形成されている。こ
の配線119は、例えばバリヤメタル層とアルミニウム
合金層とよりなる。2. Description of the Related Art As memory devices have larger capacities and higher integration, the devices are becoming finer. Most of the above memory devices are MOS type memory devices. A typical example is shown in Figure 1.
8 will be described. As shown in the figure, the semiconductor substrate 111
A gate 113 is formed on the gate insulating film 112. Gate sidewall insulating films 114 are formed on both side walls of the gate 113. In addition, on the upper layer of the semiconductor substrate 111 on both sides of the gate 113,
Source / drain regions 115 and 116 having an LDD structure are formed. As described above, the MOS transistor 11
0 is formed. Further, the MOS transistor 110
An interlayer insulating film 117 is formed so as to cover the. The interlayer insulating film 117 on the source / drain regions 116.
A contact hole 118 is provided in the. A wiring 119 connected to the source / drain region 116 is formed through the contact hole 118. The wiring 119 is composed of, for example, a barrier metal layer and an aluminum alloy layer.
【0003】次に上記MOSトランジスタ110の製造
方法を、図19の製造工程図により説明する。図19の
(1)に示すように、例えばLOCOS法によって、半
導体基板(例えば単結晶シリコン基板)111の上層
に、素子分離領域121を形成する。次いで熱酸化法に
よって酸化シリコン膜(122)を形成した後、化学的
気相成長法によって多結晶シリコン膜(123)を成膜
する。続いてホトリソグラフィーとエッチングとによっ
て、上記多結晶シリコン膜(123)でゲート113を
形成する。さらに、上記酸化シリコン膜(122)でゲ
ート絶縁膜112を形成する。次いでイオン注入法によ
って、上記ゲート113の両側の上記半導体基板111
の上層に、低濃度拡散層124,125を形成する。Next, a method of manufacturing the MOS transistor 110 will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. As shown in (1) of FIG. 19, the element isolation region 121 is formed in the upper layer of the semiconductor substrate (for example, a single crystal silicon substrate) 111 by, for example, the LOCOS method. Then, a silicon oxide film (122) is formed by a thermal oxidation method, and then a polycrystalline silicon film (123) is formed by a chemical vapor deposition method. Subsequently, the gate 113 is formed of the polycrystalline silicon film (123) by photolithography and etching. Further, the gate insulating film 112 is formed from the silicon oxide film (122). Then, the semiconductor substrate 111 on both sides of the gate 113 is formed by ion implantation.
The low-concentration diffusion layers 124 and 125 are formed on the upper layer.
【0004】その後図19の(2)に示す如く、化学的
気相成長法によって酸化シリコン膜(126)を形成し
た後、エッチバックして、ゲート113の側壁に酸化シ
リコン膜(126)よりなるゲートサイドウォール絶縁
膜114を形成する。次いで、ゲートサイドウォール絶
縁膜114とゲート113とをイオン注入マスクにし
て、上記低濃度拡散層124,125よりも深い状態に
高濃度拡散層127,128を形成する。このようにし
て上記低濃度拡散層124と高濃度拡散層127とによ
って、ソース・ドレイン領域115を形成し、また低濃
度拡散層125と高濃度拡散層128とによって、上記
ソース・ドレイン領域116を形成する。上記の如くし
て、MOSトランジスタ110は形成される。Thereafter, as shown in (2) of FIG. 19, a silicon oxide film (126) is formed by chemical vapor deposition and then etched back to form a silicon oxide film (126) on the side wall of the gate 113. A gate sidewall insulating film 114 is formed. Then, using the gate sidewall insulating film 114 and the gate 113 as an ion implantation mask, high-concentration diffusion layers 127 and 128 are formed in a state deeper than the low-concentration diffusion layers 124 and 125. Thus, the low concentration diffusion layer 124 and the high concentration diffusion layer 127 form the source / drain regions 115, and the low concentration diffusion layer 125 and the high concentration diffusion layer 128 form the source / drain regions 116. Form. The MOS transistor 110 is formed as described above.
【0005】続いて図19の(3)に示すように、化学
的気相成長法によって、上記MOSトランジスタ110
を覆う状態に、酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜11
7を形成する。その後ホトリソグラフィーとエッチング
とによって、上記ソース・ドレイン領域116上の層間
絶縁膜117にコンタクトホール118を形成する。さ
らにスパッタ法によって、上記コンタクトホール118
の内部と上記層間絶縁膜117との上面とに配線層(1
29)を成膜した後、ホトリソグラフィーとエッチング
とによって、配線層(129)の2点鎖線で示す部分を
除去して配線119を形成する。Subsequently, as shown in FIG. 19C, the MOS transistor 110 is formed by chemical vapor deposition.
And the interlayer insulating film 11 made of a silicon oxide film.
Form 7. After that, a contact hole 118 is formed in the interlayer insulating film 117 on the source / drain region 116 by photolithography and etching. Further, the contact hole 118 is formed by a sputtering method.
Of the wiring layer (1
After the film 29) is formed, the wiring 119 is formed by removing the portion indicated by the chain double-dashed line of the wiring layer (129) by photolithography and etching.
【0006】上記製造プロセスで微細なデバイス構造を
形成するには、ディープサブミクロン以下のレジストパ
ターンを形成するホトリソグラフィー技術が必要とな
る。In order to form a fine device structure by the above manufacturing process, a photolithography technique for forming a resist pattern of deep submicron or less is required.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディー
プサブミクロン以下のレジストパターンを形成するのは
非常に困難である。従来のフォトマスクを用いてg線の
露光波長により、例えば微細なコンタクトホールを形成
する場合には、0.5μm程度の径のものを形成するの
が限界になっている。そこで、レジストパターンを形成
する露光工程において、異なる位相振幅を組み合わせる
ことによってレジストパターンを形成する、いわゆる位
相シフト法が提案されている。However, it is very difficult to form a resist pattern of deep submicron or smaller. In the case of forming a fine contact hole, for example, with a g-line exposure wavelength using a conventional photomask, the limit is to form a contact hole having a diameter of about 0.5 μm. Therefore, a so-called phase shift method has been proposed in which a resist pattern is formed by combining different phase amplitudes in the exposure step of forming the resist pattern.
【0008】ところが位相シフト法では、フォトマスク
を製作する際に、マスクを透過する露光の位相をコンピ
ュータシミュレーションする必要があり、そのためマス
ク設計が非常に複雑になる。またフォトマスク基板に、
位相を均一にシフトさせるシフターを形成することが困
難である。特に、フォトマスクの遮光パターンの段差部
にシフターを形成する場合には、シフターの膜厚を均一
化するのが難しい。このため、設計値通りの位相シフト
を得ることが困難になっている。さらに、露光時には下
地の形状の影響を受けやすいので、例えば下地の凹凸に
よる反射によって、位相シフトの効果が十分に表れない
ことがある。この結果、形成されるレジストパターンの
解像度が低下して、微細パターンの形成が困難になる。
このように、ディープサブミクロン程度あるいはそれ以
下の微細パターンを形成することは非常に困難であり、
特にトランジスタのゲートを高集積にかつラテラルに搭
載した集積回路を量産レベルで形成することは非常に難
しい。However, in the phase shift method, when the photomask is manufactured, it is necessary to perform a computer simulation on the phase of the exposure light passing through the mask, which makes the mask design very complicated. Also on the photomask substrate,
It is difficult to form a shifter that shifts the phase uniformly. In particular, it is difficult to make the film thickness of the shifter uniform when the shifter is formed on the step portion of the light shielding pattern of the photomask. Therefore, it is difficult to obtain the phase shift as designed. Further, since the shape of the base is easily affected during exposure, the effect of the phase shift may not be sufficiently exhibited due to reflection due to unevenness of the base, for example. As a result, the resolution of the formed resist pattern is lowered and it becomes difficult to form a fine pattern.
In this way, it is very difficult to form a fine pattern of deep submicron level or less,
In particular, it is very difficult to form an integrated circuit in which the gates of transistors are highly integrated and laterally mounted on a mass production level.
【0009】本発明は、安定した加工技術で製造される
ディープサブミクロン以下のMOSトランジスタおよび
その製造方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a deep sub-micron or smaller MOS transistor manufactured by a stable processing technique and a manufacturing method thereof.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたMOSトランジスタおよびその製
造方法である。すなわちMOSトランジスタとしては、
半導体基板に形成した溝と、この溝の一方側の側壁とこ
の一方側の側壁側における当該溝の底面とに設けた第1
のゲート絶縁膜と、この第1のゲート絶縁膜の表面に設
けた第1のゲートと、溝に対して第1のゲート絶縁膜側
の半導体基板の上層に形成した第1のソース・ドレイン
領域と、溝の他方側の側壁とこの他方側の側壁側におけ
る当該溝の底面とに設けた第2のゲート絶縁膜と、この
第2のゲート絶縁膜の表面に設けた第2のゲートと、溝
に対して第2のゲート絶縁膜側の半導体基板の上層に形
成した第2のソース・ドレイン領域と、第1のゲートと
第2のゲートとの間の半導体基板の上層に形成した第3
のソース・ドレイン領域とよりなるものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a MOS transistor and a method for manufacturing the same made to achieve the above object. That is, as a MOS transistor,
A groove formed on a semiconductor substrate, a side wall on one side of the groove and a bottom surface of the groove on the side wall on the one side;
Gate insulating film, the first gate provided on the surface of the first gate insulating film, and the first source / drain region formed in the upper layer of the semiconductor substrate on the side of the first gate insulating film with respect to the groove. A second gate insulating film provided on the other side wall of the groove and a bottom surface of the groove on the other side wall side; and a second gate provided on the surface of the second gate insulating film. A second source / drain region formed in the upper layer of the semiconductor substrate on the side of the second gate insulating film with respect to the groove, and a third layer formed in the upper layer of the semiconductor substrate between the first gate and the second gate.
Source / drain regions.
【0011】上記MOSトランジスタの製造方法として
は、第1の工程で、半導体基板に溝を形成する。次いで
第2の工程で、少なくとも溝の内壁に絶縁膜とゲートを
形成する膜とを成膜する。その後、例えばエッチバック
によって、溝の側壁側に、絶縁膜を介してゲートを形成
する膜で第1,第2のゲートを形成し、さらに第1,第
2のゲートの裏面側に、絶縁膜で第1,第2のゲート絶
縁膜を形成する。その後、第3の工程で、半導体基板の
上層に導電性不純物を導入して第1,第2,第3のソー
ス・ドレイン領域を形成する。As a method of manufacturing the MOS transistor, a groove is formed in the semiconductor substrate in the first step. Next, in a second step, an insulating film and a film for forming a gate are formed on at least the inner wall of the groove. Then, by etching back, for example, the first and second gates are formed on the sidewall side of the groove with a film that forms the gate via the insulating film, and the insulating film is formed on the back surface side of the first and second gates. Then, the first and second gate insulating films are formed. Then, in a third step, conductive impurities are introduced into the upper layer of the semiconductor substrate to form first, second and third source / drain regions.
【0012】または別のMOSトランジスタとしては、
絶縁性基体の上層に設けた半導体部の上層と下層とに第
1,第2のソース・ドレイン領域をそれぞれに形成し、
半導体部の両側壁側に、第1,第2のゲート絶縁膜を介
して第1,第2のゲートをそれぞれに形成したものであ
る。As another MOS transistor,
First and second source / drain regions are formed in an upper layer and a lower layer of the semiconductor portion provided in the upper layer of the insulating substrate,
The first and second gates are formed on both side walls of the semiconductor portion via the first and second gate insulating films, respectively.
【0013】上記別のMOSトランジスタ製造方法とし
ては、第1の工程で、基板上に半導体部を設ける。第2
の工程で、少なくとも半導体部の側壁側の全面に、絶縁
膜とゲートを形成する膜を成膜した後、例えばエッチバ
ックによって、半導体部の両側壁に、絶縁膜を介して、
ゲートを形成する膜で第1,第2のゲートを形成する。
さらに、第1,第2のゲートの半導体部側に、絶縁膜で
第1,第2のゲート絶縁膜を形成する。次いで第3の工
程で、半導体部の上層に導電性不純物を導入して第1の
ソース・ドレイン領域を設ける。続いて第4の工程で、
上記第1のソース・ドレイン領域側に絶縁性基体を形成
した後、上記基板を除去する。その後第5の工程で、第
1の半導体部の下層に導電性不純物を導入して第2のソ
ース・ドレイン領域を設ける。As another method of manufacturing a MOS transistor, in the first step, a semiconductor portion is provided on a substrate. Second
In the step of, after forming a film for forming an insulating film and a gate on at least the entire surface of the side wall of the semiconductor portion, for example, by etching back, on both side walls of the semiconductor portion, through the insulating film,
First and second gates are formed of a film forming the gate.
Further, first and second gate insulating films are formed of an insulating film on the semiconductor portion side of the first and second gates. Then, in a third step, conductive impurities are introduced into the upper layer of the semiconductor portion to provide first source / drain regions. Then in the fourth step,
After forming the insulating substrate on the side of the first source / drain region, the substrate is removed. Then, in a fifth step, conductive impurities are introduced into the lower layer of the first semiconductor portion to provide second source / drain regions.
【0014】また、上記別のMOSトランジスタにおい
て、MOSトランジスタの第2のソース・ドレイン領域
側に層間絶縁膜を設け、この層間絶縁膜を介して、第2
のソース・ドレイン領域に接続する表面配線を形成し、
またMOSトランジスタの裏面側に設けた絶縁性基体を
介して、当該MOSトランジスタの第1のソース・ドレ
イン領域に接続する裏面配線を形成したものである。Further, in the above-mentioned another MOS transistor, an interlayer insulating film is provided on the second source / drain region side of the MOS transistor, and the second insulating film is formed through the interlayer insulating film.
Form the surface wiring to connect to the source / drain region of
Further, a back surface wiring connected to the first source / drain region of the MOS transistor is formed via an insulating substrate provided on the back surface side of the MOS transistor.
【0015】[0015]
【作用】上記MOSトランジスタでは、半導体基板に形
成した溝の側壁にMOSトランジスタのゲートを形成し
たことにより、溝の深さとゲートの膜厚とによって、M
OSトランジスタのチャネル長が決定される。このた
め、半導体基板面に対するMOSトランジスタの形成面
積が小さくなる。このMOSトランジスタの製造方法で
は、半導体基板に設けた溝内に形成されるゲートとゲー
ト絶縁膜とが、いわゆる自己整合的に形成される。この
ため、ゲートを形成する膜の厚さとエッチバック量によ
って、チャネル長が決定される。In the above MOS transistor, since the gate of the MOS transistor is formed on the sidewall of the groove formed in the semiconductor substrate, the depth of the groove and the film thickness of the gate cause M
The channel length of the OS transistor is determined. Therefore, the formation area of the MOS transistor on the semiconductor substrate surface becomes small. In this method of manufacturing a MOS transistor, the gate and the gate insulating film formed in the groove provided in the semiconductor substrate are formed in a so-called self-alignment manner. Therefore, the channel length is determined by the thickness of the film forming the gate and the amount of etch back.
【0016】また別のMOSトランジスタでは、絶縁性
基体の上層に半導体部を形成して、その側壁にMOSト
ランジスタのゲートを設けるので、MOSトランジスタ
のゲートは絶縁性基体表面に対して深さ方向に形成され
る。このため、絶縁性基体表面に対するMOSトランジ
スタの形成面積は縮小される。またMOSトランジスタ
のチャネル長は、例えば半導体部の高さによって決ま
る。このMOSトランジスタの製造方法では、基板上の
半導体部に形成するゲートとゲート絶縁膜とが、いわゆ
る自己整合的に形成される。このため、マスク合わせ余
裕等を設計で考慮する必要がないので、絶縁性基体表面
に対するゲートの形成面積が小さくなる。In another MOS transistor, the semiconductor portion is formed on the upper layer of the insulating base and the gate of the MOS transistor is provided on the side wall of the insulating base. Therefore, the gate of the MOS transistor extends in the depth direction with respect to the surface of the insulating base. It is formed. Therefore, the formation area of the MOS transistor on the surface of the insulating substrate is reduced. The channel length of the MOS transistor is determined by the height of the semiconductor portion, for example. In this MOS transistor manufacturing method, the gate and the gate insulating film formed in the semiconductor portion on the substrate are formed in a so-called self-aligned manner. For this reason, it is not necessary to consider the mask alignment margin and the like in the design, so that the area where the gate is formed on the surface of the insulating base becomes small.
【0017】さらに半導体部を設けたMOSトランジス
タの第1のソース・ドレイン領域に接続する裏面配線を
絶縁性基体面に設けるとともに、第2のソース・ドレイ
ン領域に接続する表面配線を層間絶縁膜面に設けたこと
により、例えば表面配線上に形成される別の層間絶縁膜
の平坦化が容易になる。Further, a backside wiring connecting to the first source / drain region of the MOS transistor provided with the semiconductor portion is provided on the insulating substrate surface, and a front surface wiring connecting to the second source / drain region is provided on the interlayer insulating film surface. By providing the above-mentioned structure, it becomes easy to flatten another interlayer insulating film formed on the surface wiring, for example.
【0018】[0018]
【実施例】本発明の第1の実施例を図1の概略構成断面
図により説明する。図に示すように、半導体基板(例え
ば単結晶シリコン基板)11には素子分離領域12,1
3が形成されている。素子分離領域12,13間の上記
半導体基板11の上層側には溝14が形成されている。
上記溝14の一方側の側壁15と同溝14の側壁15側
の底面16上とには第1のゲート絶縁膜17が形成され
ている。この第1のゲート絶縁膜17は、例えば酸化シ
リコンよりなる。上記第1のゲート絶縁膜17の表面に
は、上記半導体基板11に接触しない状態に、第1のゲ
ート18が形成されている。この第1のゲート18は、
例えば多結晶シリコンよりなる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. As shown in the figure, a semiconductor substrate (for example, a single crystal silicon substrate) 11 has an element isolation region 12, 1
3 is formed. A groove 14 is formed on the upper layer side of the semiconductor substrate 11 between the element isolation regions 12 and 13.
A first gate insulating film 17 is formed on the side wall 15 on one side of the groove 14 and on the bottom surface 16 of the groove 14 on the side wall 15 side. The first gate insulating film 17 is made of, for example, silicon oxide. A first gate 18 is formed on the surface of the first gate insulating film 17 so as not to contact the semiconductor substrate 11. This first gate 18
For example, it is made of polycrystalline silicon.
【0019】また上記溝14に対して第1のゲート絶縁
膜17側の半導体基板11の上層には第1のソース・ド
レイン領域19が形成されている。この第1のソース・
ドレイン領域19には、MOSトランジスタ1がPMO
Sトランジスタの場合には、例えば導電性不純物として
ホウ素(B+ )が導入されている。またはMOSトラン
ジスタ1がNMOSトランジスタの場合には、例えば導
電性不純物としてリン(P+ )が導入されている。A first source / drain region 19 is formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 on the side of the first gate insulating film 17 with respect to the groove 14. This first source
In the drain region 19, the MOS transistor 1 has a PMO
In the case of the S transistor, for example, boron (B + ) is introduced as a conductive impurity. Alternatively, when the MOS transistor 1 is an NMOS transistor, phosphorus (P + ) is introduced as a conductive impurity, for example.
【0020】一方上記溝14の他方側の側壁20と同溝
14の側壁20側の底面21上とには第2のゲート絶縁
膜22が形成されている。この第2のゲート絶縁膜22
は、例えば酸化シリコンよりなる。この上記第2のゲー
ト絶縁膜22の表面には、上記半導体基板11に接触し
ない状態に、第2のゲート23が形成されている。この
第2のゲート23は、例えば多結晶シリコンよりなる。On the other hand, a second gate insulating film 22 is formed on the side wall 20 on the other side of the groove 14 and on the bottom surface 21 of the groove 14 on the side wall 20 side. This second gate insulating film 22
Is made of, for example, silicon oxide. A second gate 23 is formed on the surface of the second gate insulating film 22 so as not to contact the semiconductor substrate 11. The second gate 23 is made of, for example, polycrystalline silicon.
【0021】また上記溝14に対して第2のゲート絶縁
膜22側の半導体基板11の上層には第2のソース・ド
レイン領域24が形成されている。さらに第1のゲート
18と第2のゲート23との間の半導体基板11の上層
には第3のソース・ドレイン領域25が形成されてい
る。上記各第2,第3のソース・ドレイン領域24,2
5は、MOSトランジスタ1,2がPMOSの場合に
は、例えば導電性不純物としてホウ素(B+ )が導入さ
れている。またはMOSトランジスタ1,2がNMOS
の場合には、例えば導電性不純物としてリン(P+ )が
導入されている。A second source / drain region 24 is formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 on the side of the second gate insulating film 22 with respect to the groove 14. Further, a third source / drain region 25 is formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 between the first gate 18 and the second gate 23. Each of the second and third source / drain regions 24, 2
In the case where the MOS transistors 1 and 2 are PMOS, for example, 5 has boron (B + ) introduced as a conductive impurity. Alternatively, the MOS transistors 1 and 2 are NMOS
In this case, phosphorus (P + ) is introduced as a conductive impurity, for example.
【0022】上記の如くして、デュアルゲート型のMO
Sトランジスタ1,2が形成される。すなわち、上記M
OSトランジスタ1は、第1のゲート絶縁膜17と第1
のゲート18と第1のソース・ドレイン領域19と第3
のソース・ドレイン領域25とによりなる。またMOS
トランジスタ2は、第2のゲート絶縁膜22と第2のゲ
ート23と第2のソース・ドレイン領域24と第3のソ
ース・ドレイン領域25とによりなる。したがって、第
3のソース・ドレイン領域25は、MOSトランジスタ
1,2によって共用される。As described above, the dual gate type MO
S transistors 1 and 2 are formed. That is, the above M
The OS transistor 1 includes the first gate insulating film 17 and the first gate insulating film 17.
Gate 18, first source / drain region 19 and third
Source / drain regions 25 of Also MOS
The transistor 2 includes a second gate insulating film 22, a second gate 23, a second source / drain region 24, and a third source / drain region 25. Therefore, the third source / drain region 25 is shared by the MOS transistors 1 and 2.
【0023】上記MOSトランジスタ1,2では、半導
体基板11に形成した溝14の側壁15,20のそれぞ
れに第1,第2のゲート18,23を形成したことによ
り、溝14の深さと第1,第2のゲート18,23の膜
厚とによって、MOSトランジスタ1,2の各チャネル
長Lが決定される。すなわち上記MOSトランジスタ1
の全チャネル長Lは、ソース・ドレイン領域19より溝
14の側壁15と底面16とに沿って第3のソース・ド
レイン領域25までの長さになる。またMOSトランジ
スタ2の全チャネル長LもMOSトランジスタ1と同様
に決定される。このように、溝14の深さ方向に第1,
第2のゲート18,23が形成されているので、各第
1,第2のゲート18,23をラテラルに複数配列した
場合には、MOSトランジスタ1,2の形成面積が小さ
くなる。In the MOS transistors 1 and 2, the first and second gates 18 and 23 are formed on the sidewalls 15 and 20 of the groove 14 formed in the semiconductor substrate 11, respectively. , And the film thicknesses of the second gates 18 and 23 determine the channel lengths L of the MOS transistors 1 and 2. That is, the MOS transistor 1
Has a total channel length L from the source / drain region 19 to the third source / drain region 25 along the side wall 15 and the bottom surface 16 of the groove 14. Also, the total channel length L of the MOS transistor 2 is determined similarly to the MOS transistor 1. Thus, the first and
Since the second gates 18 and 23 are formed, when the plurality of first and second gates 18 and 23 are laterally arranged, the formation area of the MOS transistors 1 and 2 becomes small.
【0024】また、上記第1,第2,第3のソース・ド
レイン領域19,24,25上に、例えばSALICI
DEよりなる低抵抗層(図示せず)を設けることも可能
である。上記の場合には、低抵抗層を形成しない場合と
比較して、第1,第2,第3のソース・ドレイン領域1
9,24,25の抵抗値がおよそ1/10以下になるの
で、特にMOSトランジスタ1,2の動作速度が速くな
る。On the first, second and third source / drain regions 19, 24, 25, for example, SALICI
It is also possible to provide a low resistance layer (not shown) of DE. In the above case, as compared with the case where the low resistance layer is not formed, the first, second and third source / drain regions 1 are formed.
Since the resistance values of 9, 24 and 25 are about 1/10 or less, the operating speed of the MOS transistors 1 and 2 is particularly high.
【0025】次に上記第1の実施例のMOSトランジス
タの製造方法を、図2に示す製造工程図により説明す
る。図2の(1)に示すように、例えば通常のLOCO
S酸化法によって、半導体基板(例えば単結晶シリコン
基板)11の上層の一部分に素子分離領域12,13を
形成する。次いで第1の工程として、既存のホトリソグ
ラフィーとドライエッチングとによって、上記素子分離
領域12,13間の半導体基板11の上層に溝14を形
成する。上記エッチングは、例えばマイクロ波プラズマ
エッチングで行う。このときのエッチング条件として
は、例えば、エッチングガスに流量が60sccmのト
リクロロトリフルオロエタン(C2 Cl3 F3 )と流量
が10sccmの六フッ化イオウ(SF6 )との混合ガ
スを用い、マイクロ波パワーを850W、RFパワーを
150W、エッチング雰囲気の圧力を1.33Paに設
定する。Next, a method of manufacturing the MOS transistor of the first embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram shown in FIG. As shown in (1) of FIG. 2, for example, a normal LOCO
Element isolation regions 12 and 13 are formed in a part of the upper layer of the semiconductor substrate (for example, a single crystal silicon substrate) 11 by the S oxidation method. Next, as a first step, a groove 14 is formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 between the element isolation regions 12 and 13 by the existing photolithography and dry etching. The etching is performed by microwave plasma etching, for example. As an etching condition at this time, for example, a mixed gas of trichlorotrifluoroethane (C 2 Cl 3 F 3 ) having a flow rate of 60 sccm and sulfur hexafluoride (SF 6 ) having a flow rate of 10 sccm is used as an etching gas, and a micro gas is used. The wave power is set to 850 W, the RF power is set to 150 W, and the pressure of the etching atmosphere is set to 1.33 Pa.
【0026】次いで、上記ドライエッチングによって半
導体基板11に生じたダメージ層(図示せず)を除去す
るための表面酸化を行う。この表面酸化条件としては、
例えば、温度雰囲気が850℃で、流量が1.5SLM
の水素(H2 )と流量が6SLMの酸素(O2 )との混
合ガス中に放置する。そして例えば半導体基板11の表
層に厚さが30nmの酸化シリコン膜(図示せず)が形
成されるまで、上記表面酸化を行う。その後、例えば希
釈フッ酸中におよそ1分間浸漬して、上記酸化シリコン
膜を除去する。Next, surface oxidation for removing a damaged layer (not shown) generated on the semiconductor substrate 11 by the above dry etching is performed. The surface oxidation conditions are:
For example, the temperature atmosphere is 850 ° C and the flow rate is 1.5 SLM.
Of hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) having a flow rate of 6 SLM. Then, for example, the surface oxidation is performed until a silicon oxide film (not shown) having a thickness of 30 nm is formed on the surface layer of the semiconductor substrate 11. After that, the silicon oxide film is removed by immersing it in diluted hydrofluoric acid for about 1 minute, for example.
【0027】次いで第2の工程を行う。この工程では、
まず図2の(2)に示す如く、例えば通常の熱酸化法に
よって、半導体基板11の表面に絶縁膜31として、例
えば酸化シリコン膜を16nmの厚さに形成する。この
ときの熱酸化条件としては、例えば、温度雰囲気が85
0℃で、流量が6sccmの水素(H2 )と流量が4s
ccmの酸素(O2 )との混合ガス中に放置する。そし
て半導体基板11の表層に16nmの厚さの酸化シリコ
ン膜が形成されるまで熱酸化を行う。Next, the second step is performed. In this process,
First, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film, for example, having a thickness of 16 nm is formed as the insulating film 31 on the surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, a normal thermal oxidation method. The thermal oxidation condition at this time is, for example, a temperature atmosphere of 85.
Hydrogen (H 2 ) with a flow rate of 6 sccm and a flow rate of 4 s at 0 ° C.
It is left in a mixed gas with ccm of oxygen (O 2 ). Then, thermal oxidation is performed until a silicon oxide film having a thickness of 16 nm is formed on the surface layer of the semiconductor substrate 11.
【0028】次いで、上記絶縁膜31側の全面にゲート
を形成する膜32を成膜する。このゲートを形成する膜
32は、例えば厚さが200nmの多結晶シリコン膜と
厚さが100nmのタングステンシリサイド(WS
i2 )膜とよりなる。上記多結晶シリコン膜は、例えば
化学的気相成長法によって成膜される。そしてこのとき
の成膜条件としては、例えば、反応ガスに流量が500
sccmのシラン(SiH4 )と流量が0.35scc
mのホスフィン(PH3 )と流量が50sccmの水素
(H2 )との混合ガスを用い、成膜温度を580℃、成
膜雰囲気の圧力を79.8Paに設定する。また上記タ
ングステンシリサイド膜は、例えば化学的気相成長法に
よって成膜する。この成膜条件としては、例えば、反応
ガスに流量が10sccmの六フッ化タングステン(W
F6 )と流量が1000sccmのシラン(SiH4 )
と流量が360sccmのヘリウム(He)との混合ガ
スを用い、成膜温度を360℃、成膜雰囲気の圧力を2
6.6Paに設定する。Then, a film 32 for forming a gate is formed on the entire surface of the insulating film 31 side. The film 32 forming this gate is, for example, a polycrystalline silicon film having a thickness of 200 nm and a tungsten silicide (WS) having a thickness of 100 nm.
i 2 ) film. The polycrystalline silicon film is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. The film forming conditions at this time are, for example, a reaction gas flow rate of 500.
Sccm of silane (SiH 4 ) and flow rate of 0.35 scc
A mixed gas of phosphine (PH 3 ) of m and hydrogen (H 2 ) having a flow rate of 50 sccm is used, the film forming temperature is set to 580 ° C., and the pressure of the film forming atmosphere is set to 79.8 Pa. The tungsten silicide film is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. The film forming conditions are, for example, tungsten hexafluoride (W
F 6 ) and silane (SiH 4 ) with a flow rate of 1000 sccm
And a mixed gas of helium (He) with a flow rate of 360 sccm, a film forming temperature of 360 ° C., and a film forming atmosphere pressure of 2
Set to 6.6 Pa.
【0029】その後図2の(3)に示すように、例えば
ドライエッチングによって、上記ゲートを形成する膜3
2と絶縁膜31とをエッチバックして、ゲートを形成す
る膜32の2点鎖線で示す部分と絶縁膜31の1点鎖線
で示す部分とを除去する。そして上記溝14の一方側の
側壁15とこの側壁15側の底面16とに、上記絶縁膜
31を介して、ゲートを形成する膜32で第1のゲート
18を形成する。同時に上記溝14の他方側の側壁20
とこの側壁20側の底面21とに、上記絶縁膜31を介
して、ゲートを形成する膜32で第2のゲート23を形
成する。上記ゲートを形成する膜32のエッチング条件
としては、例えば、エッチングガスに流量が65scc
mのトリクロロトリフルオロエタン(C2 Cl3 F3 )
と流量が5sccmの六フッ化イオウ(SF6 )との混
合ガスを用い、エッチング雰囲気の圧力を1.33P
a、マイクロ波パワーを100W、RFパワーを100
Wに設定する。Thereafter, as shown in FIG. 2C, the film 3 for forming the gate is formed by, for example, dry etching.
2 and the insulating film 31 are etched back to remove the part of the film 32 forming the gate indicated by the two-dot chain line and the part of the insulating film 31 indicated by the one-dot chain line. Then, on the side wall 15 on one side of the groove 14 and the bottom surface 16 on the side wall 15 side, the first gate 18 is formed with the film 32 forming a gate via the insulating film 31. At the same time, the other side wall 20 of the groove 14 is formed.
A second gate 23 is formed on the bottom surface 21 on the side wall 20 side by the film 32 forming a gate with the insulating film 31 interposed therebetween. As the etching conditions for the film 32 forming the gate, for example, the flow rate of the etching gas is 65 sccc.
m trichlorotrifluoroethane (C 2 Cl 3 F 3 ).
And a mixed gas of sulfur hexafluoride (SF 6 ) with a flow rate of 5 sccm and an etching atmosphere pressure of 1.33 P
a, microwave power 100W, RF power 100
Set to W.
【0030】さらに上記第1のゲート18の裏面側に絶
縁膜31で第1のゲート絶縁膜17を形成する。同時
に、第2のゲート23の裏面側に絶縁膜31で第2のゲ
ート絶縁膜22を形成する。絶縁膜31のエッチング条
件としては、例えば、エッチングガスに流量が50sc
cmのオクタフルオロシクロブタン(C4 F8 )を用
い、エッチング雰囲気の圧力を2Pa、RFパワーを
1.2kWに設定する。Further, a first gate insulating film 17 is formed of an insulating film 31 on the back surface side of the first gate 18. At the same time, the second gate insulating film 22 is formed of the insulating film 31 on the back surface side of the second gate 23. The etching conditions for the insulating film 31 are, for example, an etching gas flow rate of 50 sc.
cm octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) is used, the pressure of the etching atmosphere is set to 2 Pa, and the RF power is set to 1.2 kW.
【0031】次いで第3の工程として、図2の(4)に
示す如く、通常のイオン注入法により、素子分離領域1
2,13と第1,第2のゲート18,23と第1,第2
のゲート絶縁膜17,22とをイオン注入マスクにして
半導体基板11の上層に導電性不純物をイオン注入す
る。そして溝14に対して第1のゲート絶縁膜17側の
半導体基板11の上層に第1のソース・ドレイン領域1
9を形成するとともに、溝14に対して第2のゲート絶
縁膜22側の半導体基板11の上層に第2のソース・ド
レイン領域24を形成する。また同時に第1のゲート1
8と第2のゲート23との間の半導体基板11の上層に
第3のソース・ドレイン領域25を形成する。Next, as a third step, as shown in FIG. 2D, the element isolation region 1 is formed by a normal ion implantation method.
2, 13 and first and second gates 18, 23 and first and second gates
Using the gate insulating films 17 and 22 of 1 as an ion implantation mask, conductive impurities are ion-implanted into the upper layer of the semiconductor substrate 11. Then, the first source / drain region 1 is formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 on the first gate insulating film 17 side with respect to the groove 14.
9 is formed, and second source / drain regions 24 are formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 on the second gate insulating film 22 side with respect to the trench 14. At the same time, the first gate 1
A third source / drain region 25 is formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 between the gate electrode 8 and the second gate 23.
【0032】上記イオン注入条件として、NMOSトラ
ンジスタを形成する場合には、例えば導電性不純物にヒ
素(As+ )を用い、イオン打ち込みエネルギーを50
keV、ドーズ量を5×1015/cm2 に設定する。ま
たはPMOSトランジスタを形成する場合には、例えば
導電性不純物に二フッ化ホウ素(BF2 + )を用い、イ
オン打ち込みエネルギーを20keV、ドーズ量を3×
1015/cm2 に設定する。上記の如くして、MOSト
ランジスタ1,2が形成される。As an ion implantation condition, when an NMOS transistor is formed, for example, arsenic (As + ) is used as a conductive impurity and the ion implantation energy is 50.
KeV and dose amount are set to 5 × 10 15 / cm 2 . Alternatively, when forming a PMOS transistor, for example, boron difluoride (BF 2 + ) is used as a conductive impurity, the ion implantation energy is 20 keV, and the dose amount is 3 ×.
It is set to 10 15 / cm 2 . The MOS transistors 1 and 2 are formed as described above.
【0033】上記図2により説明した製造方法では、ゲ
ートを形成する膜32をエッチバックして第1,第2の
ゲート18,23を形成するので、エッチング量を制御
することにより、各MOSトランジスタ1,2の全チャ
ネル長Lを決定することが可能になる。In the manufacturing method described with reference to FIG. 2 above, the film 32 forming the gate is etched back to form the first and second gates 18 and 23. Therefore, by controlling the etching amount, each MOS transistor is controlled. It is possible to determine the total channel length L of 1,2.
【0034】次に各MOSトランジスタ1,2のそれぞ
れの全チャネル長Lの制御方法を図3〜図5により説明
する。図3では、代表してMOSトランジスタ1を例に
して説明する。図3に示すように、全チャネル長Lは、
第1のソース・ドレイン領域19より溝14の側壁15
と底面16とに沿って第3のソース・ドレイン領域25
までの長さになる。すなわち、全チャネル長Lは、溝1
4の側壁15側のチャネル長Laと溝14の底面16側
のチャネル長Lbとの和になる。上記全チャネル長Lを
決定する方法の一つに、チャネル長Lbを制御する方法
がある。すなわち、ゲートを形成する膜(32)の膜厚
とそのエッチバック量とによって、チャネル長Lbを制
御する。なお、MOSトランジスタ2のチャネル長Lも
上記説明したMOSトランジスタ1の場合と同様にして
制御することが可能である。Next, a method of controlling the total channel length L of each of the MOS transistors 1 and 2 will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the MOS transistor 1 will be described as a representative example. As shown in FIG. 3, the total channel length L is
Side wall 15 of trench 14 from first source / drain region 19
And a third source / drain region 25 along the bottom surface 16
Up to the length. That is, the total channel length L is equal to the groove 1
4 is the sum of the channel length La on the side wall 15 side and the channel length Lb on the bottom surface 16 side of the groove 14. One of the methods of determining the total channel length L is a method of controlling the channel length Lb. That is, the channel length Lb is controlled by the film thickness of the film (32) forming the gate and the etch back amount thereof. The channel length L of the MOS transistor 2 can be controlled in the same manner as in the case of the MOS transistor 1 described above.
【0035】次にチャネル長Lbの制御方法の一例を、
図4のチャネル長Lbとゲートを形成する膜の膜厚との
関係図によって説明する。図4の縦軸はチャネル長Lb
を表し、同図の横軸はゲートを形成する膜の膜厚を表
す。図に示すように、ゲートを形成する膜32(図2参
照)の膜厚が厚くなるにしたがい、チャネル長Lbは長
くなる。このときのゲートを形成する膜(32)のエッ
チング速度は300nm/分である。したがって、ゲー
トを形成する膜(32)の膜厚が400nmの場合に
は、エッチバックすることによりチャネル長Lbはおよ
そ230nmに形成される。Next, an example of a control method of the channel length Lb will be described.
It will be described with reference to the relationship diagram between the channel length Lb and the film thickness of the film forming the gate in FIG. The vertical axis of FIG. 4 indicates the channel length Lb
The horizontal axis in the figure represents the film thickness of the film forming the gate. As shown in the figure, the channel length Lb becomes longer as the film 32 (see FIG. 2) forming the gate becomes thicker. At this time, the etching rate of the film (32) forming the gate is 300 nm / min. Therefore, when the film (32) forming the gate has a film thickness of 400 nm, the channel length Lb is formed to about 230 nm by etching back.
【0036】さらにチャネル長Lbを精密に制御するに
は、ゲートを形成する膜(32)をオーバエッチングす
ればよい。この場合のチャネル長Lbとオーバエッチン
グ時間との関係の一例を、図5により説明する。図5の
縦軸はチャネル長Lbを表し、同図の横軸はゲートを形
成する膜(32)のオーバエッチング時間を表す。なお
オーバエッチングは、400nmの厚さに成膜されてい
るゲートを形成する膜(32)の平面上に形成されてい
る部分を全て除去した後に行った。図に示すように、オ
ーバエッチング時間が長くなるにしたがい、チャネル長
Lbは短くなる。したがって、例えばチャネル長Lbを
180nmに形成するには、オーバエッチングを10秒
間行えばよい。Further, in order to precisely control the channel length Lb, the film (32) forming the gate may be over-etched. An example of the relationship between the channel length Lb and the overetching time in this case will be described with reference to FIG. The vertical axis of FIG. 5 represents the channel length Lb, and the horizontal axis of the same figure represents the over-etching time of the film (32) forming the gate. The over-etching was performed after removing all the portions formed on the plane of the film (32) forming the gate having a thickness of 400 nm. As shown in the figure, as the over-etching time becomes longer, the channel length Lb becomes shorter. Therefore, for example, in order to form the channel length Lb to 180 nm, overetching may be performed for 10 seconds.
【0037】上記したように、ゲートを形成する膜(3
2)の膜厚によってチャネル長Lbを制御することが可
能になる。またゲートを形成する膜(32)をオーバエ
ッチングすることによって、チャネル長Lbを正確に制
御することができる。As described above, the film (3
The channel length Lb can be controlled by the film thickness of 2). Further, the channel length Lb can be accurately controlled by overetching the film (32) forming the gate.
【0038】また全チャネル長Lは、チャネル長Laを
変えることによっても制御することが可能である。すな
わち、第1,第2のソース・ドレイン領域(19),
(24)の深さを変えることによって、チャネル長La
を制御することが可能になる。また溝(14)の深さに
よっても、チャネル長Laは決定される。上記の如くし
て、チャネル長Lを制御することにより、ディープサブ
ミクロン以下の寸法のチャネル長Lを有するMOSトラ
ンジスタ1,2を形成することが可能になる。The total channel length L can also be controlled by changing the channel length La. That is, the first and second source / drain regions (19),
By changing the depth of (24), the channel length La
It becomes possible to control. The channel length La is also determined by the depth of the groove (14). By controlling the channel length L as described above, it becomes possible to form the MOS transistors 1 and 2 having the channel length L of a dimension of deep submicron or less.
【0039】次に第1の実施例で説明したMOSトラン
ジスタ1,2の配線を、図6の概略断面図により説明す
る。図に示すように、MOSトランジスタ1,2を覆う
状態に層間絶縁膜33が形成されている。第1,第2,
第3のソース・ドレイン領域19,24,25上の層間
絶縁膜33には、コンタクトホール34,35,36が
設けられている。各コンタクトホール34〜36を介し
て、層間絶縁膜33上には、各第1〜第3のソース・ド
レイン領域19,24,25に接続する電極37,3
8,39が形成されている。Next, the wiring of the MOS transistors 1 and 2 described in the first embodiment will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. As shown in the figure, an interlayer insulating film 33 is formed so as to cover the MOS transistors 1 and 2. First, second,
Contact holes 34, 35, 36 are provided in the interlayer insulating film 33 on the third source / drain regions 19, 24, 25. Electrodes 37, 3 connected to the first to third source / drain regions 19, 24, 25 on the interlayer insulating film 33 via the contact holes 34-36, respectively.
8, 39 are formed.
【0040】上記電極37〜39の形成方法を説明す
る。例えば化学的気相成長法によって、MOSトランジ
スタ1,2を覆う状態に、層間絶縁膜33を、例えば5
00nmの厚さに成膜する。このときの成膜条件として
は、例えば、反応ガスに流量が250sccmのシラン
(SiH4 )と流量が250sccmの酸素(O2 )と
流量が100sccmの窒素(N2 )との混合ガスを用
い、成膜温度を420℃、成膜雰囲気に圧力を13.3
Paに設定する。A method of forming the electrodes 37 to 39 will be described. For example, the chemical vapor deposition method is used to cover the MOS transistors 1 and 2 with the interlayer insulating film 33, for example, 5
A film is formed to a thickness of 00 nm. As the film forming conditions at this time, for example, a mixed gas of silane (SiH 4 ) having a flow rate of 250 sccm, oxygen (O 2 ) having a flow rate of 250 sccm, and nitrogen (N 2 ) having a flow rate of 100 sccm is used as a reaction gas, The film forming temperature is 420 ° C., and the pressure is 13.3 in the film forming atmosphere.
Set to Pa.
【0041】続いて通常のホトリソグラフィーとエッチ
ングとによって、第1,第2,第3のソース・ドレイン
領域19,24,25上の層間絶縁膜33にコンタクト
ホール34,35,36を設ける。次いで、例えばスパ
ッタ法によって、電極形成層(図示せず)を形成する。
この電極形成層は、例えば厚さが50nmのチタン(T
i)膜と厚さが100nmの窒化酸化チタン(TiO
N)膜よりなるバリヤメタル層と厚さが800nmの1
%のシリコン(Si)を含むアルミニウム(Al)層と
で形成したものである。Then, contact holes 34, 35 and 36 are formed in the interlayer insulating film 33 on the first, second and third source / drain regions 19, 24 and 25 by ordinary photolithography and etching. Then, an electrode forming layer (not shown) is formed by, for example, a sputtering method.
This electrode forming layer is made of, for example, titanium (T
i) Film and titanium nitride oxide (TiO 2) with a thickness of 100 nm
N) a barrier metal layer consisting of a film and a thickness of 800 nm
% Aluminum (Al) layer containing silicon (Si).
【0042】上記チタン膜のスパッタ条件としては、例
えばスパッタガスに流量が40sccmのアルゴン(A
r)を用い、スパッタ雰囲気の圧力を0.4Pa、直流
スパッタパワーを1kW、スパッタ率を90nm/分に
設定する。上記窒化酸化チタン膜のスパッタ条件として
は、例えばスパッタガスに、流量が47sccmの窒素
(N2 )と流量が3sccmの酸素(O2 )との混合ガ
スを用い、直流スパッタパワーを3kW、スパッタ率を
60nm/分に設定する。上記1%のシリコン(Si)
を含むアルミニウム(Al)層のスパッタ条件として
は、例えばスパッタガスに流量が40sccmのアルゴ
ン(Ar)を用い、直流スパッタパワーを6kW、スパ
ッタ率を800nm/分に設定する。As the sputtering conditions for the titanium film, for example, the sputtering gas is argon (A) with a flow rate of 40 sccm.
Using r), the pressure of the sputtering atmosphere is set to 0.4 Pa, the DC sputtering power is set to 1 kW, and the sputtering rate is set to 90 nm / min. As the sputtering conditions for the titanium oxynitride film, for example, a mixed gas of nitrogen (N 2 ) having a flow rate of 47 sccm and oxygen (O 2 ) having a flow rate of 3 sccm is used as the sputtering gas, the DC sputtering power is 3 kW, and the sputtering rate is Is set to 60 nm / min. 1% silicon (Si)
As the sputtering conditions for the aluminum (Al) layer containing, for example, argon (Ar) with a flow rate of 40 sccm is used as the sputtering gas, the DC sputtering power is set to 6 kW, and the sputtering rate is set to 800 nm / min.
【0043】その後、通常のホトリソグラフィーとエッ
チングとによって、各コンタクトホール34,35,3
6を介して、各第1〜第3のソース・ドレイン領域1
9,24,25に接続する電極37〜39を上記電極形
成層で形成する。上記電極形成層をエッチングする装置
には、例えばRF印加型ECRエッチング装置を用い
る。そのエッチング条件としては、例えば、エッチング
ガスに流量が60sccmの三塩化ホウ素(BCl3 )
と流量が90sccmの塩素(Cl2 )との混合ガスを
用い、マイクロ波パワーを1kW、RFパワーを50
W、エッチング雰囲気の圧力を2.13Paに設定す
る。After that, the contact holes 34, 35, 3 are formed by ordinary photolithography and etching.
Via the first to third source / drain regions 1
Electrodes 37 to 39 connected to 9, 24 and 25 are formed of the electrode forming layer. As an apparatus for etching the electrode forming layer, for example, an RF application type ECR etching apparatus is used. The etching conditions are, for example, boron trichloride (BCl 3 ) with an etching gas flow rate of 60 sccm.
And chlorine (Cl 2 ) with a flow rate of 90 sccm, microwave power of 1 kW and RF power of 50
W and the pressure of the etching atmosphere are set to 2.13 Pa.
【0044】なお、上記MOSトランジスタ1,2の製
造方法において、第1,第2,第3のソース・ドレイン
領域19,24,25の上層に低抵抗層を形成すること
によって、各ソース・ドレイン領域19,24,25の
シート抵抗を5Ω/□以下にすることが可能である。そ
れとともに各ソース・ドレイン領域19,24,25と
当該電極37〜39とのコンタクト抵抗を10Ω以下に
することもできる。In the method of manufacturing the MOS transistors 1 and 2, each source / drain is formed by forming a low resistance layer on the first, second and third source / drain regions 19, 24, 25. The sheet resistance of the regions 19, 24 and 25 can be set to 5Ω / □ or less. At the same time, the contact resistance between the source / drain regions 19, 24, 25 and the electrodes 37 to 39 can be set to 10Ω or less.
【0045】以下に、上記第1〜第3のソース・ドレイ
ン領域19,24,25に低抵抗層を形成する方法を、
図7,図8の製造工程図(その1),(その2)により
説明する。前記図2の(2)に説明したようにゲートを
形成する膜32を形成した後、図7の(1)に示すよう
に、例えば通常の化学的気相成長法によって、ゲートを
形成する膜32の表面に絶縁膜41を、例えば300n
mの厚さに成膜する。この絶縁膜41は、例えば酸化シ
リコンよりなる。このときの成膜条件としては、例え
ば、反応ガスに流量が250sccmのシラン(SiH
4 )と流量が250sccmの酸素(O2 )と流量が1
00sccmの窒素(N2 )とよりなる混合ガスを用
い、成膜温度を420℃、成膜雰囲気の圧力を13.3
Paに設定する。A method of forming a low resistance layer in the first to third source / drain regions 19, 24 and 25 will be described below.
This will be described with reference to manufacturing process diagrams (No. 1) and (No. 2) of FIGS. After forming the film 32 for forming the gate as described in (2) of FIG. 2 above, as shown in (1) of FIG. 7, for example, a film for forming a gate by a normal chemical vapor deposition method. An insulating film 41 is formed on the surface of 32, for example, 300 n
The film is formed to a thickness of m. The insulating film 41 is made of, for example, silicon oxide. The film forming conditions at this time are, for example, silane (SiH
4 ) and oxygen (O 2 ) with a flow rate of 250 sccm and a flow rate of 1
A mixed gas containing 00 sccm of nitrogen (N 2 ) was used, the film forming temperature was 420 ° C., and the pressure of the film forming atmosphere was 13.3.
Set to Pa.
【0046】次いで図7の(2)に示す如く、例えばド
ライエッチングによって、上記絶縁膜41とゲートを形
成する膜32と絶縁膜31とをエッチバックして、絶縁
膜41の2点鎖線で示す部分とゲートを形成する膜32
の1点鎖線で示す部分と絶縁膜31の破線で示す部分と
を除去する。そして上記溝14の一方側の側壁15とこ
の側壁15側の底面16とに、上記絶縁膜31を介し
て、ゲートを形成する膜32よりなる第1のゲート18
を形成する。同時に上記溝14の他方側の側壁20とこ
の側壁20側の底面21とに、上記絶縁膜31を介し
て、ゲートを形成する膜32よりなる第2のゲート23
を形成する。このとき、各第1,第2のゲート18,2
3の表面側には、絶縁膜41よりなるゲートサイドウォ
ール42,43が形成される。さらに上記第1のゲート
18の裏面側に絶縁膜31で第1のゲート絶縁膜17を
形成する。同時に、第2のゲート23の裏面側に絶縁膜
31で第2のゲート絶縁膜22を形成する。Then, as shown in FIG. 7B, the insulating film 41, the gate forming film 32, and the insulating film 31 are etched back by, for example, dry etching, which is shown by a chain double-dashed line of the insulating film 41. Film 32 forming part and gate
The portion indicated by the alternate long and short dash line and the portion indicated by the broken line of the insulating film 31 are removed. The first gate 18 made of a film 32 forming a gate is formed on the side wall 15 on one side of the groove 14 and the bottom surface 16 on the side wall 15 side with the insulating film 31 interposed therebetween.
To form. At the same time, on the other side wall 20 of the groove 14 and the bottom surface 21 on the side wall 20 side, the second gate 23 made of a film 32 forming a gate is provided with the insulating film 31 interposed therebetween.
To form. At this time, each of the first and second gates 18 and 2
Gate sidewalls 42 and 43 made of an insulating film 41 are formed on the front surface side of 3. Further, the first gate insulating film 17 is formed of the insulating film 31 on the back surface side of the first gate 18. At the same time, the second gate insulating film 22 is formed of the insulating film 31 on the back surface side of the second gate 23.
【0047】上記絶縁膜41と絶縁膜31のエッチング
条件としては、例えば、エッチングガスに流量が50s
ccmのオクタフルオロシクロブタン(C4 F8 )を用
い、エッチング雰囲気の圧力を2Pa、RFパワーを
1,2kWに設定する。上記ゲートを形成する膜32の
エッチング条件としては、例えば、エッチングガスに流
量が65sccmのトリクロロトリフルオロエタン(C
2 Cl3 F3 )と流量が5sccmの六フッ化イオウ
(SF6 )との混合ガスを用い、エッチング雰囲気の圧
力を1.33Pa、マイクロ波パワーを100W、RF
パワーを100Wに設定する。As the etching conditions for the insulating film 41 and the insulating film 31, for example, the flow rate of the etching gas is 50 s.
Using octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) of ccm, the pressure of the etching atmosphere is set to 2 Pa and the RF power is set to 1 kW. The etching conditions for the film 32 forming the gate are, for example, trichlorotrifluoroethane (C
2 Cl 3 F 3) and flow rate using a mixed gas of sulfur hexafluoride (SF 6) of 5 sccm, 1.33 Pa pressure of the etching atmosphere, the microwave power 100W, RF
Set the power to 100W.
【0048】次いで前記図2の(4)で説明したと同様
にして、図7の(3)に示すように、通常のイオン注入
法により、半導体基板11の上層に導電性不純物をイオ
ン注入する。そして溝14に対して第1のゲート絶縁膜
17側の半導体基板11の上層に第1のソース・ドレイ
ン領域19を形成するとともに、溝14に対して第2の
ゲート絶縁膜22側の半導体基板11の上層に第2のソ
ース・ドレイン領域24を形成する。また同時に第1の
ゲート18と第2のゲート23との間の半導体基板11
の上層に第3のソース・ドレイン領域25を形成する。Then, as described in (4) of FIG. 2 above, as shown in (3) of FIG. 7, conductive impurities are ion-implanted into the upper layer of the semiconductor substrate 11 by a normal ion implantation method. .. Then, the first source / drain regions 19 are formed in the upper layer of the semiconductor substrate 11 on the side of the first gate insulating film 17 with respect to the groove 14, and the semiconductor substrate on the side of the second gate insulating film 22 with respect to the groove 14 is formed. Second source / drain regions 24 are formed in the upper layer of 11. At the same time, the semiconductor substrate 11 between the first gate 18 and the second gate 23 is
A third source / drain region 25 is formed in the upper layer.
【0049】次いで図8の(4)に示す如く、例えば化
学的気相成長法によって、各第1,第2のゲート18,
23側の全面に、窒化シリコン(SiN)膜44を、例
えば30nmの厚さに形成する。このときの成膜条件と
しては、例えば、反応ガスに流量が50sccmのジク
ロルシラン(SiH2 Cl2 )と流量が200sccm
のアンモニア(NH3 )と流量が200sccmの窒素
(N2 )との混合ガスを用い、成膜温度を760℃、成
膜雰囲気の圧力を70Paに設定する。なお窒化シリコ
ン膜44の代わりに、例えば水素を多量に含んだ窒化酸
化シリコン(SiOxN)膜等の絶縁膜を用いることも
可能である。Then, as shown in FIG. 8 (4), each of the first and second gates 18, 18 is formed by, for example, a chemical vapor deposition method.
A silicon nitride (SiN) film 44 is formed to a thickness of, for example, 30 nm on the entire surface on the 23 side. The film forming conditions at this time are, for example, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) having a flow rate of 50 sccm and 200 sccm for the reaction gas.
Of ammonia (NH 3 ) and nitrogen (N 2 ) with a flow rate of 200 sccm are used, the film forming temperature is set to 760 ° C., and the pressure of the film forming atmosphere is set to 70 Pa. Instead of the silicon nitride film 44, for example, an insulating film such as a silicon nitride oxide (SiOxN) film containing a large amount of hydrogen can be used.
【0050】続いて通常のホトリソグラフィーとエッチ
ングとによって、上記窒化シリコン膜44の2点鎖線で
示す部分を除去して、各第1,第2のゲート18,23
上に、上記窒化シリコン膜44よりなるマスクパターン
45,46を形成する。上記エッチング条件としては、
例えば、エッチングガスに流量が50sccmのトリフ
ルオロメタン(CHF3 )を用い、RFパワーを300
W、エッチング雰囲気の圧力を2Paに設定する。Subsequently, the portions indicated by the chain double-dashed line of the silicon nitride film 44 are removed by ordinary photolithography and etching to remove the first and second gates 18, 23.
Mask patterns 45 and 46 made of the silicon nitride film 44 are formed on the upper surface. The etching conditions include
For example, trifluoromethane (CHF 3 ) with a flow rate of 50 sccm is used as the etching gas, and the RF power is set to 300.
W and the pressure of the etching atmosphere are set to 2 Pa.
【0051】その後、図8の(5)に示すように、例え
ばスパッタ法によって、マスクパターン45,46側の
全面にチタン(Ti)膜47を、例えば30nmの厚さ
に成膜する。このときのスパッタ条件としては、例え
ば、スパッタガスにアルゴン(Ar)を用い、RFバイ
アスを−50V、直流スパッタパワーを1kW、アルゴ
ンの流量を40sccm、スパッタ雰囲気の圧力を0.
4Pa、成膜温度を200℃、成膜速度を60nm/分
に設定する。Thereafter, as shown in FIG. 8 (5), a titanium (Ti) film 47 is formed to a thickness of, for example, 30 nm on the entire surface on the mask pattern 45, 46 side by, for example, a sputtering method. As the sputtering conditions at this time, for example, argon (Ar) is used as the sputtering gas, the RF bias is −50 V, the DC sputtering power is 1 kW, the flow rate of argon is 40 sccm, and the pressure of the sputtering atmosphere is 0.
The film formation temperature is set to 4 Pa, the film formation temperature is set to 200 ° C., and the film formation rate is set to 60 nm / min.
【0052】次いで図8の(6)に示す如く、不活性ガ
ス中でRTA(Rapid Thermal annealing )処理を行
って、チタン膜47のチタンと第1〜第3のソース・ド
レイン領域19,24,25のシリコンとをシリサイド
化反応させて、第1〜第3のソース・ドレイン領域1
9,24,25の各上層にチタンシリサイド(TiSi
2 )よりなる低抵抗層48,49,50を形成する。上
記RTAの条件としては、例えば、温度雰囲気を650
℃、RTA時間を30秒に設定する。Then, as shown in FIG. 8 (6), RTA (Rapid Thermal Annealing) treatment is performed in an inert gas to form titanium in the titanium film 47 and the first to third source / drain regions 19, 24 ,. 25 silicon is reacted with silicidation to form the first to third source / drain regions 1
Titanium silicide (TiSi) is formed on each of the upper layers of 9, 24, and 25.
2 ) The low resistance layers 48, 49, 50 made of 2 ) are formed. As the condition of the RTA, for example, a temperature atmosphere of 650 is used.
C., RTA time set to 30 seconds.
【0053】続いてアンモニア過水中に浸漬するウェッ
トエッチングによって、未反応チタン膜47(2点鎖線
で示す部分)を除去する。次いで900℃の不活性ガス
〔例えば窒素(N2 )〕中で30秒間のRTAを行うこ
とにより、上記低抵抗層48,49,50の安定化を図
る。このようにして、各第1〜第3のソース・ドレイン
領域19,24,25の各上層に低抵抗層48〜50が
形成される。Subsequently, the unreacted titanium film 47 (the portion indicated by the chain double-dashed line) is removed by wet etching by immersing it in ammonia-hydrogen peroxide mixture. Next, RTA is performed for 30 seconds in an inert gas [for example, nitrogen (N 2 )] at 900 ° C. to stabilize the low resistance layers 48, 49 and 50. In this manner, the low resistance layers 48 to 50 are formed on the upper layers of the first to third source / drain regions 19, 24 and 25, respectively.
【0054】上記低抵抗層48〜50は、チタンシリサ
イドで形成したが、他のシリサイド〔例えば、コバルト
シリサイド(CoSi2 ),タングステンシリサイド
(WSi2 ),モリブデンシリサイド(MoSi2 )
等〕または選択タングステン(W)等の金属膜で形成す
ることが可能である。なお上記低抵抗層48〜50を形
成したMOSトランジスタ1,2の各第1〜第3のソー
ス・ドレイン領域19,24,25に電極を形成する方
法は、前記図6で説明したと同様の方法によればよい。Although the low resistance layers 48 to 50 are formed of titanium silicide, other silicides such as cobalt silicide (CoSi 2 ), tungsten silicide (WSi 2 ), molybdenum silicide (MoSi 2 ).
Etc.] or a metal film of selective tungsten (W) or the like. The method of forming electrodes in each of the first to third source / drain regions 19, 24 and 25 of the MOS transistors 1 and 2 in which the low resistance layers 48 to 50 are formed is the same as that described with reference to FIG. According to the method.
【0055】次に本発明の第2の実施例を図9の概略構
成断面図により説明する。図に示すように、絶縁性基体
(例えば酸化シリコンよりなる基体)51の上層には表
面が表出する状態に半導体部52が設けられている。こ
の半導体部52は例えば単結晶シリコンよりなる。上記
半導体部52の一方側の側壁53には第1のゲート絶縁
膜54が形成されている。この第1のゲート絶縁膜54
は、例えば酸化シリコンよりなる。さらに半導体部52
側とは反対側の第1のゲート絶縁膜54の面には、第1
のゲート55が形成されている。この第1のゲート55
は、例えば多結晶シリコンよりなる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, a semiconductor portion 52 is provided on the upper layer of an insulating substrate (for example, a substrate made of silicon oxide) 51 so that its surface is exposed. The semiconductor section 52 is made of, for example, single crystal silicon. A first gate insulating film 54 is formed on the sidewall 53 on one side of the semiconductor portion 52. This first gate insulating film 54
Is made of, for example, silicon oxide. Further, the semiconductor section 52
On the surface of the first gate insulating film 54 opposite to the first side, the first
Gate 55 is formed. This first gate 55
Is made of, for example, polycrystalline silicon.
【0056】また上記半導体部52の他方側の側壁56
には第2のゲート絶縁膜57が形成されている。この第
2のゲート絶縁膜57は、例えば酸化シリコンよりな
る。さらに半導体部52側とは反対側の第2のゲート絶
縁膜57の面には、第2のゲート58が形成されてい
る。この第2のゲート58は、例えば多結晶シリコンよ
りなる。The side wall 56 on the other side of the semiconductor section 52 is also provided.
A second gate insulating film 57 is formed on the. The second gate insulating film 57 is made of, for example, silicon oxide. Further, a second gate 58 is formed on the surface of the second gate insulating film 57 opposite to the semiconductor portion 52 side. The second gate 58 is made of, for example, polycrystalline silicon.
【0057】さらに上記半導体部52の下層には第1の
ソース・ドレイン領域59が形成されている。この第1
のソース・ドレイン領域59には、MOSトランジスタ
3,4がPMOSトランジスタの場合には、例えば導電
性不純物としてホウ素(B+ )が導入されている。また
はMOSトランジスタ3,4がNMOSトランジスタの
場合には、例えば導電性不純物としてリン(P+ )が導
入されている。また上記半導体部52の上層には第2の
ソース・ドレイン領域60が形成されている。この第2
のソース・ドレイン領域60には、MOSトランジスタ
3,4がPMOSトランジスタの場合には、例えば導電
性不純物としてホウ素(B+ )が導入されている。また
はMOSトランジスタ3,4がNMOSトランジスタの
場合には、例えば導電性不純物としてリン(P+ )が導
入されている。Further, first source / drain regions 59 are formed in the lower layer of the semiconductor section 52. This first
In the source / drain region 59, when the MOS transistors 3 and 4 are PMOS transistors, for example, boron (B + ) is introduced as a conductive impurity. Alternatively, when the MOS transistors 3 and 4 are NMOS transistors, phosphorus (P + ) is introduced as a conductive impurity, for example. Second source / drain regions 60 are formed in the upper layer of the semiconductor section 52. This second
When the MOS transistors 3 and 4 are PMOS transistors, for example, boron (B + ) is introduced into the source / drain region 60 as a conductive impurity. Alternatively, when the MOS transistors 3 and 4 are NMOS transistors, phosphorus (P + ) is introduced as a conductive impurity, for example.
【0058】上記の如くして、MOSトランジスタ3,
4が形成される。すなわち、上記MOSトランジスタ3
は、第1のゲート絶縁膜54と第1のゲート55と第1
のソース・ドレイン領域59と第2のソース・ドレイン
領域60とよりなる。またMOSトランジスタ4は、第
2のゲート絶縁膜57と第2のゲート58と第1のソー
ス・ドレイン領域59と第2のソース・ドレイン領域6
0とよりなる。したがって、第1,第2のソース・ドレ
イン領域59,60は、MOSトランジスタ3,4によ
って共用される。このようにMOSトランジスタ3,4
はデュアルゲートを有するMOSトランジスタ構造にな
るので、トランジスタ特性のドライブ能力は高くなる。As described above, the MOS transistors 3,
4 is formed. That is, the MOS transistor 3
Is the first gate insulating film 54, the first gate 55, and the first gate insulating film 54.
And a second source / drain region 60. Further, the MOS transistor 4 includes a second gate insulating film 57, a second gate 58, a first source / drain region 59, and a second source / drain region 6.
It consists of 0. Therefore, the first and second source / drain regions 59 and 60 are shared by the MOS transistors 3 and 4. In this way, the MOS transistors 3 and 4
Has a MOS transistor structure having a dual gate, so that the drive capability of transistor characteristics is high.
【0059】またMOSトランジスタ3,4では、半導
体部52の側壁53,56に第1,第2のゲート絶縁膜
54,57を介して第1,第2のゲート55,58が形
成され、半導体部52の上層と下層とに第1,第2のソ
ース・ドレイン領域59,60が形成されていることに
より、半導体部52の厚さと各第1,第2のソース・ド
レイン領域59,60の深さとによって、MOSトラン
ジスタ3,4の各チャネル長Lが決定される。したがっ
て、MOSトランジスタ3,4の各チャネルは半導体部
52の深さ方向に形成される。Further, in the MOS transistors 3 and 4, the first and second gates 55 and 58 are formed on the side walls 53 and 56 of the semiconductor portion 52 via the first and second gate insulating films 54 and 57, respectively, and Since the first and second source / drain regions 59 and 60 are formed in the upper layer and the lower layer of the portion 52, the thickness of the semiconductor portion 52 and the first and second source / drain regions 59 and 60 of the semiconductor portion 52 are reduced. The channel length L of each of the MOS transistors 3 and 4 is determined by the depth. Therefore, the channels of the MOS transistors 3 and 4 are formed in the depth direction of the semiconductor portion 52.
【0060】このため図10に示すように、絶縁性基体
51の上層に、複数の上記MOSトランジスタ3,4を
ラテラルに配置することも可能である。このように配置
することにより、MOSトランジスタ3,4を高集積に
実装することが可能になる。Therefore, as shown in FIG. 10, it is possible to laterally dispose a plurality of the MOS transistors 3 and 4 above the insulating substrate 51. By arranging in this way, it becomes possible to mount the MOS transistors 3 and 4 in a highly integrated manner.
【0061】また、上記第1,第2のソース・ドレイン
領域59,60(図9参照)上に、例えばSALICI
DEよりなる低抵抗層(図示せず)を設けることもでき
る。この場合には、低抵抗層を形成しない場合と比較し
て、第1,第2のソース・ドレイン領域59,60の抵
抗値がおよそ1/10以下になるので、特にMOSトラ
ンジスタ3,4の動作速度が速くなる。On the first and second source / drain regions 59 and 60 (see FIG. 9), for example, SALICI
It is also possible to provide a low resistance layer (not shown) made of DE. In this case, the resistance values of the first and second source / drain regions 59 and 60 are about 1/10 or less as compared with the case where the low resistance layer is not formed. The operation speed becomes faster.
【0062】次に上記第2の実施例のMOSトランジス
タの製造方法の一例を、図11,図12の製造工程図
(その1),(その2)により説明する。なお、図では
MOSトランジスタをラテラルに配置した場合の製造工
程を示す。また図中において、同様の構成部品には同一
番号を付す。図11の(1)に示すように、第1の工程
として、通常のホトリソグラフィーとエッチングとによ
って、基板(例えば単結晶シリコン基板)61の上層に
溝62,63,64を形成して、溝62,63間に半導
体部52を形成するとともに、溝63,64間に上記同
様の半導体部52を形成する。上記エッチングは、例え
ばマイクロ波プラズマエッチングで行う。このときのエ
ッチング条件は、前記第1の実施例中の図2の(1)で
説明したと同様なので、ここでの説明は省略する。Next, an example of a method of manufacturing the MOS transistor of the second embodiment will be described with reference to manufacturing process diagrams (1) and (2) of FIGS. Note that the drawing shows the manufacturing process when the MOS transistors are laterally arranged. Further, in the figure, the same numbers are given to the same components. As shown in (1) of FIG. 11, in the first step, the grooves 62, 63, 64 are formed in the upper layer of the substrate (for example, a single crystal silicon substrate) 61 by ordinary photolithography and etching, and the grooves are formed. The semiconductor portion 52 is formed between 62 and 63, and the semiconductor portion 52 similar to the above is formed between the grooves 63 and 64. The etching is performed by microwave plasma etching, for example. Since the etching conditions at this time are the same as those described in (1) of FIG. 2 in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
【0063】次いで、上記ドライエッチングによって基
板61に生じたダメージ層(図示せず)を除去するため
の表面酸化を行う。この表面酸化条件は、前記第1の実
施例中の図2の(1)で説明したと同様なので、ここで
の説明は省略する。その後、希釈フッ酸中におよそ1分
間浸漬して、上記表面酸化で形成した酸化シリコン膜を
除去する。Next, surface oxidation is performed to remove a damaged layer (not shown) generated on the substrate 61 by the dry etching. The conditions of this surface oxidation are the same as those described in (1) of FIG. 2 in the first embodiment, and therefore the description is omitted here. Then, it is immersed in diluted hydrofluoric acid for about 1 minute to remove the silicon oxide film formed by the surface oxidation.
【0064】次いで図11の(2)に示す如く、第2の
工程を行う。この工程では、まず通常の熱酸化法によっ
て、半導体部52側の全面に酸化シリコンの絶縁膜65
を、例えば16nmの厚さに形成する。このときの熱酸
化条件は、前記第1の実施例中の図2の(2)で説明し
たと同様なので、ここでの説明は省略する。Then, as shown in FIG. 11B, the second step is performed. In this step, first, an insulating film 65 of silicon oxide is formed on the entire surface of the semiconductor portion 52 side by a normal thermal oxidation method.
Is formed to have a thickness of 16 nm, for example. Since the thermal oxidation conditions at this time are the same as those described in (2) of FIG. 2 in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
【0065】次いで、上記絶縁膜65側の全面にゲート
を形成する膜66を成膜する。このゲートを形成する膜
66は、例えば厚さが200nmの多結晶シリコン膜と
厚さが100nmのタングステンシリサイド(WS
i2 )膜とよりなる。上記多結晶シリコン膜は、例えば
化学的気相成長法によって成膜される。そしてこのとき
の成膜条件は、前記第1の実施例中の図2の(2)で説
明したと同様なので、ここでの説明は省略する。また上
記タングステンシリサイド膜は、例えば化学的気相成長
法によって成膜される。この成膜条件は、前記第1の実
施例中の図2の(2)で説明したと同様なので、ここで
の説明は省略する。Then, a film 66 for forming a gate is formed on the entire surface of the insulating film 65 side. The film 66 for forming the gate is, for example, a polycrystalline silicon film having a thickness of 200 nm and a tungsten silicide (WS) having a thickness of 100 nm.
i 2 ) film. The polycrystalline silicon film is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. Since the film forming conditions at this time are the same as those described in (2) of FIG. 2 in the first embodiment, the description thereof is omitted here. The tungsten silicide film is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. Since the film forming conditions are the same as those described in (2) of FIG. 2 in the first embodiment, the description is omitted here.
【0066】その後図11の(3)に示すように、例え
ばドライエッチングによって、上記ゲートを形成する膜
66と絶縁膜65とをエッチバックして、ゲートを形成
する膜66の2点鎖線で示す部分と絶縁膜65の1点鎖
線で示す部分とを除去する。そして半導体部52の一方
側の側壁53に、絶縁膜65を介して、ゲートを形成す
る膜66で第1のゲート55を形成する。同時に当該半
導体部52の他方側の側壁56に、絶縁膜65を介し
て、ゲートを形成する膜66で第2のゲート58を形成
する。さらに上記第1のゲート55の裏面側に絶縁膜6
5で第1のゲート絶縁膜54を形成する。同時に、第2
のゲート58の裏面側に絶縁膜65で第2のゲート絶縁
膜57を形成する。上記エッチング条件は、前記第1の
実施例中の図2の(3)で説明したと同様なので、ここ
での説明は省略する。Thereafter, as shown in (3) of FIG. 11, the film 66 for forming the gate and the insulating film 65 are etched back by, for example, dry etching, and is indicated by a chain double-dashed line of the film 66 for forming the gate. The portion and the portion of the insulating film 65 indicated by the alternate long and short dash line are removed. Then, the first gate 55 is formed on the side wall 53 on one side of the semiconductor portion 52 with the film 66 forming a gate with the insulating film 65 interposed therebetween. At the same time, a second gate 58 is formed on the other side wall 56 of the semiconductor portion 52 with a film 66 that forms a gate, with an insulating film 65 interposed therebetween. Further, the insulating film 6 is formed on the back surface side of the first gate 55.
At 5, the first gate insulating film 54 is formed. At the same time, the second
A second gate insulating film 57 is formed of an insulating film 65 on the back surface side of the gate 58 of FIG. The above etching conditions are the same as those described in (3) of FIG. 2 in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
【0067】次いで第3の工程として図11の(4)に
示す如く、通常のイオン注入法によって、第1,第2の
ゲート55,58と第1,第2のゲート絶縁膜54,5
7とをイオン注入マスクにして半導体部52の上層に導
電性不純物をイオン注入する。そして半導体部52の上
層に第1のソース・ドレイン領域59を形成する。同時
に半導体部52,52間の基板61の上層にも、導電性
不純物がイオン注入される。上記イオン注入条件は、前
記第1の実施例中の図2の(4)で説明したと同様なの
で、ここでの説明は省略する。Then, as a third step, as shown in FIG. 11 (4), the first and second gates 55 and 58 and the first and second gate insulating films 54 and 5 are formed by a normal ion implantation method.
7 is used as an ion implantation mask to ion-implant conductive impurities into the upper layer of the semiconductor portion 52. Then, the first source / drain regions 59 are formed in the upper layer of the semiconductor portion 52. At the same time, conductive impurities are ion-implanted into the upper layer of the substrate 61 between the semiconductor parts 52, 52. The ion implantation conditions are the same as those described with reference to (4) of FIG. 2 in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.
【0068】次いで図12の(5)に示すように、第4
の工程として、通常の化学的気相成長法により、半導体
部52側の全面に酸化シリコン膜67を、例えば500
nmの厚さに成膜する。続いて、上記酸化シリコン膜6
7の上面にレジストを塗布して、表面が平坦なレジスト
膜(図示せず)を形成する。Then, as shown in (5) of FIG.
In the step of, the silicon oxide film 67 is formed on the entire surface of the semiconductor portion 52 side by, for example, 500 by a normal chemical vapor deposition method.
The film is formed to a thickness of nm. Then, the silicon oxide film 6 is formed.
A resist is applied to the upper surface of 7 to form a resist film (not shown) having a flat surface.
【0069】次いで、エッチバックによって、上記レジ
ストを除去し、さらに上記酸化シリコン膜67の上層を
除去して、酸化シリコン膜67の表面を平坦化する。こ
のときのエッチバックは、例えばバイアス印加のECR
エッチング装置によって行う。エッチング条件として
は、例えば、エッチングガスに流量が14sccmのシ
ラン(SiH4 )と流量が35sccmの酸化二窒素
(N2 O)と流量が72sccmのアルゴン(Ar)と
よりなる混合ガスを用い、マイクロ波パワーを1kW、
RFパワーを450W、エッチング温度を400℃、エ
ッチング雰囲気の圧力を0.133Paに設定する。上
記表面を平坦化した酸化シリコン膜67が絶縁性基体5
1になる。したがって、以下酸化シリコン膜67は絶縁
性基体51と記す。Next, the resist is removed by etching back, and the upper layer of the silicon oxide film 67 is removed to flatten the surface of the silicon oxide film 67. The etch back at this time is, for example, ECR of bias application.
It is performed by an etching device. As an etching condition, for example, a mixed gas of silane (SiH 4 ) having a flow rate of 14 sccm, nitrous oxide (N 2 O) having a flow rate of 35 sccm, and argon (Ar) having a flow rate of 72 sccm is used as an etching gas. Wave power 1kW,
The RF power is set to 450 W, the etching temperature is set to 400 ° C., and the etching atmosphere pressure is set to 0.133 Pa. The silicon oxide film 67 whose surface is flattened is the insulating substrate 5.
Becomes 1. Therefore, hereinafter, the silicon oxide film 67 is referred to as the insulating base 51.
【0070】次いで例えば低圧化学的気相成長法によっ
て、絶縁性基体51の上面に多結晶シリコン膜68を、
例えば200nmの厚さに成膜する。このときの成膜条
件としては、例えば、反応ガスに流量が500sccm
のシラン(SiH4 )と流量が0.35sccmのホス
フィン(PH3 )と流量が50sccmのヘリウム(H
e)とよりなる混合ガスを用い、成膜温度を580℃、
成膜雰囲気の圧力を79.8Paに設定する。Next, a polycrystalline silicon film 68 is formed on the upper surface of the insulating substrate 51 by, for example, low pressure chemical vapor deposition.
For example, the film is formed to a thickness of 200 nm. The film forming conditions at this time are, for example, a reaction gas flow rate of 500 sccm.
Silane (SiH 4 ) and phosphine (PH 3 ) with a flow rate of 0.35 sccm and helium (H
e) using a mixed gas consisting of
The pressure of the film forming atmosphere is set to 79.8 Pa.
【0071】続いて研磨(例えばポリシング)によって
多結晶シリコン膜68の表面を平坦化した後、単結晶シ
リコン基板69を貼り合わせる。単結晶シリコン基板6
9を貼り合わせるには、通常の熱処理(例えば1000
℃に加熱)によって接着する。Subsequently, the surface of the polycrystalline silicon film 68 is flattened by polishing (for example, polishing), and then the single crystal silicon substrate 69 is bonded. Single crystal silicon substrate 6
To bond 9 together, a normal heat treatment (for example, 1000
Bonding by heating to ℃).
【0072】その後図12の(6)に示す如く、絶縁性
基体51の表層に半導体部52がいわゆる島状に表出す
る状態に、例えば研削および研磨によって基板61の2
点鎖線で示す部分を除去する。なお図12において、
(6),(7)の図面は、図12の(5)に示した状態
を反転した状態で示す。Thereafter, as shown in (6) of FIG. 12, the semiconductor portion 52 is exposed in a so-called island shape on the surface layer of the insulating substrate 51, for example, by grinding and polishing to remove the 2 of the substrate 61.
The part indicated by the dotted chain line is removed. In addition, in FIG.
The drawings (6) and (7) are shown in a state where the state shown in (5) of FIG. 12 is reversed.
【0073】次いで図12の(7)に示すように第5の
工程として、例えば通常のイオン注入法によって、半導
体部52の上層に導電性不純物をイオン注入して、第2
のソース・ドレイン領域60を形成する。このときのイ
オン注入条件は、前記第1の実施例中の図2の(4)で
説明したと同様なので、ここでの説明は省略する。Next, as shown in (7) of FIG. 12, as a fifth step, conductive impurities are ion-implanted into the upper layer of the semiconductor section 52 by, for example, a normal ion implantation method, and the second step is performed.
Source / drain regions 60 are formed. Since the ion implantation conditions at this time are the same as those described in (4) of FIG. 2 in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
【0074】上記の如くして、第1のゲート絶縁膜54
と第1のゲート55とソース・ドレイン領域60,59
とによって、MOSトランジスタ3が構成される。また
第2のゲート絶縁膜57と第2のゲート58とソース・
ドレイン領域60,59とによって、MOSトランジス
タ4が構成される。As described above, the first gate insulating film 54
And the first gate 55 and the source / drain regions 60 and 59
And form a MOS transistor 3. In addition, the second gate insulating film 57, the second gate 58, the source,
The drain regions 60 and 59 form the MOS transistor 4.
【0075】上記第2の実施例の製造方法では、貼り合
わせ方式のSOI基板を用いた。このため、各MOSト
ランジスタ3,4においては接合リークを生じることが
ないので、MOSトランジスタ3,4は電気的特性に優
れたものとなり、信頼性が高まる。In the manufacturing method of the second embodiment, a bonding type SOI substrate is used. For this reason, no junction leak occurs in each of the MOS transistors 3 and 4, so that the MOS transistors 3 and 4 have excellent electrical characteristics and reliability is improved.
【0076】上記MOSトランジスタ3,4のチャネル
寸法は、上記半導体部52の高さと第1,第2のソース
・ドレイン領域59,60の深さによって制御すること
が可能である。すなわち、前記図11の(1)に示すよ
うに、半導体部52は、基板61に形成する溝62〜6
4の深さによって決定される。また前記図11の(4)
に示すように、第1のソース・ドレイン領域59の深さ
は、イオン注入時の導電性不純物の打ち込み深さとその
後の熱工程(例えば単結晶シリコン基板69を貼り合わ
せるときの熱処理)によって決定される。さらに前記図
12の(7)に示すように、第2のソース・ドレイン領
域60の深さは、イオン注入時の導電性不純物の打ち込
み深さとその後の熱工程(例えば配線工程におけるアル
ミニウム配線のシンター処理)によって決定される。The channel dimensions of the MOS transistors 3 and 4 can be controlled by the height of the semiconductor portion 52 and the depths of the first and second source / drain regions 59 and 60. That is, as shown in (1) of FIG. 11, the semiconductor portion 52 has the grooves 62 to 6 formed in the substrate 61.
Determined by a depth of 4. In addition, (4) in FIG.
As shown in FIG. 7, the depth of the first source / drain region 59 is determined by the implantation depth of the conductive impurities at the time of ion implantation and the subsequent heat step (for example, heat treatment at the time of bonding the single crystal silicon substrate 69). It Further, as shown in (7) of FIG. 12, the depth of the second source / drain regions 60 is determined by the implantation depth of the conductive impurities at the time of ion implantation and the subsequent heat step (for example, sintering of aluminum wiring in the wiring step). Processing).
【0077】次に上記MOSトランジスタ3,4の配線
例を、図13の概略断面図により説明する。図に示すよ
うに、MOSトランジスタ3,4を覆う状態に層間絶縁
膜71が形成されている。第2のソース・ドレイン領域
60上の層間絶縁膜71には、コンタクトホール72が
設けられている。コンタクトホール72を介して、層間
絶縁膜71上には、第2のソース・ドレイン領域60に
接続する電極73が形成されている。Next, a wiring example of the MOS transistors 3 and 4 will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. As shown in the figure, an interlayer insulating film 71 is formed so as to cover the MOS transistors 3 and 4. A contact hole 72 is provided in the interlayer insulating film 71 on the second source / drain region 60. An electrode 73 connected to the second source / drain region 60 is formed on the interlayer insulating film 71 via the contact hole 72.
【0078】上記電極73の形成方法を説明する。まず
例えば化学的気相成長法によって、MOSトランジスタ
3,4を覆う状態に、層間絶縁膜71を、例えば500
nmの厚さに成膜する。このときの成膜条件は、前記図
6で説明したと同様なので、ここでの説明は省略する。A method of forming the electrode 73 will be described. First, for example, by chemical vapor deposition, the interlayer insulating film 71 is formed in a state of covering the MOS transistors 3 and 4 by, for example, 500.
The film is formed to a thickness of nm. Since the film forming conditions at this time are the same as those described with reference to FIG. 6, the description thereof is omitted here.
【0079】続いて通常のホトリソグラフィーとエッチ
ングとによって、第2のソース・ドレイン領域60上の
層間絶縁膜71にコンタクトホール72を設ける。次い
で、例えばスパッタ法によって、電極形成層(図示せ
ず)を形成する。この電極形成層は、例えば厚さが50
nmのチタン(Ti)膜と厚さが100nmの窒化酸化
チタン(TiON)膜よりなるバリヤメタル層と厚さが
800nmの1%のシリコン(Si)を含むアルミニウ
ム(Al)層とを積層状態に形成したものである。上記
チタン膜,上記窒化酸化チタン膜,上記1%のシリコン
(Si)を含むアルミニウム(Al)層等のスパッタ条
件は、前記図6で説明したと同様なので、ここでの説明
は省略する。Then, a contact hole 72 is formed in the interlayer insulating film 71 on the second source / drain region 60 by ordinary photolithography and etching. Then, an electrode forming layer (not shown) is formed by, for example, a sputtering method. This electrode forming layer has a thickness of 50, for example.
nm titanium (Ti) film, 100 nm thick titanium nitride oxide (TiON) film as a barrier metal layer, and 800 nm thick aluminum (Al) layer containing 1% silicon (Si) are formed in a laminated state. It was done. The sputtering conditions for the titanium film, the titanium nitride oxide film, the aluminum (Al) layer containing 1% silicon (Si), etc. are the same as those described with reference to FIG.
【0080】その後、通常のホトリソグラフィーとエッ
チングとによって、上記電極形成層で、コンタクトホー
ル72を介して第2のソース・ドレイン領域60に接続
する電極73を形成する。上記電極形成層をエッチング
する装置には、例えばRF印加型ECRエッチング装置
を用いる。そのエッチング条件は、前記図6で説明した
と同様なので、ここでの説明は省略する。After that, an electrode 73 connected to the second source / drain region 60 through the contact hole 72 is formed in the electrode forming layer by the usual photolithography and etching. As an apparatus for etching the electrode forming layer, for example, an RF application type ECR etching apparatus is used. Since the etching conditions are the same as those described with reference to FIG. 6, the description thereof is omitted here.
【0081】次に第3の実施例として、前記図9で説明
した、MOSトランジスタ3,4をラテラルに配設した
場合の配線構造の一例を、図14により説明する。図に
示すように、絶縁性基体51の上層に同様の構成をなす
MOSトランジスタ3,4とMOSトランジスタ5,6
とが形成されている。よって、同様の構成部品には同一
番号を付す。上記MOSトランジスタ3,4,5,6の
各第2のソース・ドレイン領域60側の全面には、層間
絶縁膜81が形成されている。この層間絶縁膜81は、
例えば酸化シリコンよりなる。Next, as a third embodiment, an example of the wiring structure in which the MOS transistors 3 and 4 described in FIG. 9 are laterally arranged will be described with reference to FIG. As shown in the figure, MOS transistors 3 and 4 and MOS transistors 5 and 6 having the same structure are provided on the upper layer of the insulating substrate 51.
And are formed. Therefore, the same numbers are given to similar components. An interlayer insulating film 81 is formed on the entire surface of each of the MOS transistors 3, 4, 5, 6 on the side of the second source / drain region 60. This interlayer insulating film 81 is
For example, it is made of silicon oxide.
【0082】上記MOSトランジスタ3,4の第1のソ
ース・ドレイン領域59の下方における絶縁性基体51
にはコンタクトホール82が設けられている。このコン
タクトホール82を介して、当該第1のソース・ドレイ
ン領域59に接続する状態に、裏面配線83が形成され
ている。またMOSトランジスタ5,6の第2のソース
・ドレイン領域60の上方における層間絶縁膜81には
コンタクトホール84が設けられている。このコンタク
トホール84を介して、当該第2のソース・ドレイン領
域60に接続する状態に、表面配線85が形成されてい
る。Insulating substrate 51 below the first source / drain regions 59 of the MOS transistors 3 and 4.
A contact hole 82 is provided in the. A back surface wiring 83 is formed in a state of being connected to the first source / drain region 59 through the contact hole 82. A contact hole 84 is provided in the interlayer insulating film 81 above the second source / drain regions 60 of the MOS transistors 5 and 6. A surface wiring 85 is formed in a state of being connected to the second source / drain region 60 through the contact hole 84.
【0083】上記の如くに、第1のソース・ドレイン領
域59に接続する裏面配線83を形成したことにより、
表面に形成される配線数を低減することが可能になる。
このため、多層配線を形成した場合には、配線による段
差が少なくなるので、配線の信頼性が高まる。なお図に
は示していないが、MOSトランジスタ3,4の第2の
ソース・ドレイン領域60にも上記同様の表面配線(8
5)を形成することが可能である。またMOSトランジ
スタ5,6の第1のソース・ドレイン領域59にも上記
同様の裏面配線(83)を形成することが可能である。
また、裏面配線83側には、絶縁膜(図示せず)を介し
て表面を平坦化した多結晶シリコン膜(図示せず)を形
成し、さらにこの多結晶シリコン膜にシリコン基板(図
示せず)を貼り合わせて、いわゆるSOI構造を形成す
ることも可能である。As described above, by forming the back surface wiring 83 connected to the first source / drain region 59,
It is possible to reduce the number of wirings formed on the surface.
Therefore, when the multilayer wiring is formed, the step difference due to the wiring is reduced, and the reliability of the wiring is improved. Although not shown in the drawing, the same surface wiring (8) as described above is also applied to the second source / drain regions 60 of the MOS transistors 3 and 4.
5) can be formed. Further, it is possible to form the back wiring (83) similar to the above also in the first source / drain regions 59 of the MOS transistors 5 and 6.
On the back wiring 83 side, a polycrystalline silicon film (not shown) whose surface is flattened is formed via an insulating film (not shown), and a silicon substrate (not shown) is formed on the polycrystalline silicon film. It is also possible to bond so that a so-called SOI structure is formed.
【0084】次に上記配線構造の製造方法を、図15,
図16の配線構造の製造工程図(その1),(その2)
により説明する。なお、この製造方法では、一例とし
て、第2のソース・ドレイン領域に低抵抗層を形成する
場合を説明する。図15の(1)に示すように、前記図
11の(4)で説明したと同様にして、各半導体部52
に第1のソース・ドレイン領域59を形成した後、前記
図12の(5)で説明したと同様の方法によって、各第
1のソース・ドレイン領域59側の全面に第1の酸化シ
リコン膜91を、例えば500nmの厚さに成膜する。
続いて、上記第1の酸化シリコン膜91の上面にレジス
トを塗布し、表面が平坦なレジスト膜(図示せず)を形
成する。Next, a method of manufacturing the above wiring structure will be described with reference to FIG.
Manufacturing process drawing of the wiring structure of FIG. 16 (Part 1), (Part 2)
Will be described. In this manufacturing method, a case where a low resistance layer is formed in the second source / drain regions will be described as an example. As shown in (1) of FIG. 15, in the same manner as described in (4) of FIG.
After the first source / drain regions 59 are formed on the first source / drain regions 59, the first silicon oxide film 91 is formed on the entire surface on the side of the first source / drain regions 59 by the same method as described in (5) of FIG. Is formed into a film having a thickness of, for example, 500 nm.
Subsequently, a resist is applied on the upper surface of the first silicon oxide film 91 to form a resist film (not shown) having a flat surface.
【0085】次いで、エッチバックによって、上記レジ
ストを除去し、さらに上記第1の酸化シリコン膜91の
上層を除去して、第1の酸化シリコン膜91の表面を平
坦化する。このときのエッチバック条件は、図12の
(5)で説明したと同様なので、ここでの説明は省略す
る。上記表面を平坦化した第1の酸化シリコン膜91は
絶縁性基体51の一部になる。なお上記第1の酸化シリ
コン膜91の表面は必ずしも平坦化しなくてよい。Then, the resist is removed by etching back, and the upper layer of the first silicon oxide film 91 is removed to planarize the surface of the first silicon oxide film 91. The etch-back conditions at this time are the same as those described with reference to (5) of FIG. 12, and thus description thereof will be omitted here. The first silicon oxide film 91 whose surface is flattened becomes a part of the insulating base 51. The surface of the first silicon oxide film 91 does not necessarily have to be flattened.
【0086】続いて通常のホトリソグラフィーとエッチ
ングとによって、例えば一方の第1のソース・ドレイン
領域59上における酸化シリコン膜91にコンタクトホ
ール82を形成する。このときのエッチング条件として
は、例えば、エッチングガスに流量が50sccmのオ
クタフルオロシクロブタン(C4 F8 )を用い、RFパ
ワーを1.2kW、エッチング雰囲気の圧力を2Paに
設定する。Then, a contact hole 82 is formed in the silicon oxide film 91 on one of the first source / drain regions 59, for example, by ordinary photolithography and etching. As the etching conditions at this time, for example, octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) having a flow rate of 50 sccm is used as the etching gas, the RF power is set to 1.2 kW, and the etching atmosphere pressure is set to 2 Pa.
【0087】次いで通常のスパッタ法によって、コンタ
クトホール82の内部と上記第1の酸化シリコン膜91
の上面とに窒化チタン(TiN)膜92を、例えば10
0nmの厚さに形成する。続いて通常の化学的気相成長
法によって、上記窒化チタン膜の上面にタングステン
(W)膜93を、例えば300nmの厚さに形成する。
上記窒化チタン膜92とこのタングステン膜93とが裏
面配線形成層94になる。上記窒化チタン(TiN)膜
の成膜条件としては、例えば、スパッタガスに窒素(N
2 )を用い、スパッタ雰囲気の圧力を0.5Pa、直流
スパッタパワーを3kW、スパッタ率を60nm/分に
設定する。また上記タングステン(W)膜の成膜条件と
しては、例えば、反応ガスに流量が95sccmの六フ
ッ化タングステン(WF6 )と流量が550sccmの
ヘリウム(He)との混合ガスを用い、成膜温度を45
0℃、成膜雰囲気の圧力を10.64kPaに設定す
る。Then, the inside of the contact hole 82 and the first silicon oxide film 91 are formed by a normal sputtering method.
A titanium nitride (TiN) film 92 is formed on the upper surface of the
It is formed to a thickness of 0 nm. Then, a tungsten (W) film 93 is formed on the upper surface of the titanium nitride film to a thickness of, for example, 300 nm by a normal chemical vapor deposition method.
The titanium nitride film 92 and the tungsten film 93 become the backside wiring forming layer 94. The titanium nitride (TiN) film is formed under the conditions, for example, that the sputtering gas is nitrogen (N).
2 ) is used, the pressure of the sputtering atmosphere is set to 0.5 Pa, the DC sputtering power is set to 3 kW, and the sputtering rate is set to 60 nm / min. As the film forming conditions for the tungsten (W) film, for example, a mixed gas of tungsten hexafluoride (WF 6 ) having a flow rate of 95 sccm and helium (He) having a flow rate of 550 sccm is used as a reaction gas. 45
The pressure of the film forming atmosphere is set to 0 ° C. and 10.64 kPa.
【0088】その後、通常のホトリソグラフィーとエッ
チングとによって、裏面配線形成層94の2点鎖線で示
す部分と1点鎖線で示す部分とを除去し、裏面配線83
を形成する。このときのエッチング条件としては、例え
ば、流量が50sccmの六フッ化イオウ(SF6 )を
用い、マイクロ波パワーを850W、RFパワーを10
0Wに設定する。Thereafter, the portions indicated by the two-dot chain line and the portion indicated by the one-dot chain line of the back surface wiring forming layer 94 are removed by ordinary photolithography and etching, and the back surface wiring 83 is formed.
To form. As the etching conditions at this time, for example, sulfur hexafluoride (SF 6 ) having a flow rate of 50 sccm is used, the microwave power is 850 W, and the RF power is 10
Set to 0W.
【0089】その後図15の(2)に示すように、前記
図12の(5)で説明したと同様の方法によって、裏面
配線83側の全面に第2の酸化シリコン膜95を、例え
ば500nmの厚さに成膜する。続いて、上記第2の酸
化シリコン膜95の上面にレジストを塗布して、表面が
平坦なレジスト膜(図示せず)を形成する。次いで、エ
ッチバックによって、上記レジストを除去し、さらに上
記第2の酸化シリコン膜95の上層を除去して、第2の
酸化シリコン膜95の表面を平坦化する。このときのエ
ッチバック条件は、図12の(5)で説明したと同様な
ので、ここでの説明は省略する。上記表面を平坦化した
第2の酸化シリコン膜95と上記第1の酸化シリコン膜
91とによって、絶縁性基体51が形成される。Then, as shown in (2) of FIG. 15, a second silicon oxide film 95 having a thickness of, for example, 500 nm is formed on the entire surface on the back wiring 83 side by the same method as described in (5) of FIG. The film is formed to a thickness. Subsequently, a resist is applied on the upper surface of the second silicon oxide film 95 to form a resist film (not shown) having a flat surface. Then, the resist is removed by etching back, and the upper layer of the second silicon oxide film 95 is further removed to flatten the surface of the second silicon oxide film 95. The etch-back conditions at this time are the same as those described with reference to (5) of FIG. 12, and thus description thereof will be omitted here. The second silicon oxide film 95 whose surface is flattened and the first silicon oxide film 91 form the insulating base 51.
【0090】次いで前記図12の(5)で説明したと同
様にして、絶縁性基体51の上面に多結晶シリコン膜6
8を、例えば200nmの厚さに成膜する。続いて研磨
(例えばポリシング)によって多結晶シリコン膜68の
表面を平坦化した後、単結晶シリコン基板69を貼り合
わせる。Then, the polycrystalline silicon film 6 is formed on the upper surface of the insulating substrate 51 in the same manner as described with reference to FIG.
8 is deposited to a thickness of 200 nm, for example. Subsequently, the surface of the polycrystalline silicon film 68 is flattened by polishing (for example, polishing), and then a single crystal silicon substrate 69 is attached.
【0091】その後図16の(3)に示す如く、図12
の(6)で説明したと同様にして、絶縁性基体51の上
層に半導体部52がいわゆる島状に表出する状態になる
ように、例えば研削および研磨によって基板61を除去
する。なお図16において、(3)の図面は、上記図1
5の(2)に示した状態を反転した状態で示す。また図
15の(2)で説明した多結晶シリコン膜68と単結晶
シリコン基板69との図示は省略した。Thereafter, as shown in (3) of FIG.
In the same manner as described in (6) above, the substrate 61 is removed by, for example, grinding and polishing so that the semiconductor portion 52 is exposed on the upper layer of the insulating substrate 51 in a so-called island shape. Note that in FIG. 16, the drawing of (3) corresponds to the above-mentioned FIG.
The state shown in (2) of 5 is shown in an inverted state. Further, the illustration of the polycrystalline silicon film 68 and the single crystal silicon substrate 69 described in (2) of FIG. 15 is omitted.
【0092】次いで図16の(4)に示すように、通常
のスパッタ法によって、半導体部52側の全面にチタン
(Ti)膜96を、例えば30nmの厚さに形成する。
このときのスパッタ条件としては、例えば、スパッタガ
スに流量が40sccmのアルゴン(Ar)を用い、R
Fバイアスを−50V、直流スパッタパワーを1kW、
スパッタ雰囲気の圧力を0.4Pa、成膜温度を200
℃、スパッタ率を60nm/分に設定する。なお図16
の(4)および以下に説明する図17の(5),(6)
において、多結晶シリコン膜68と単結晶シリコン基板
69との図示は省略した。Next, as shown in (4) of FIG. 16, a titanium (Ti) film 96 is formed to a thickness of, for example, 30 nm on the entire surface of the semiconductor section 52 side by a normal sputtering method.
As the sputtering conditions at this time, for example, argon (Ar) having a flow rate of 40 sccm is used as the sputtering gas, and R
F bias -50V, DC sputter power 1kW,
Sputtering atmosphere pressure is 0.4 Pa, film formation temperature is 200
C. and sputter rate are set to 60 nm / min. Note that FIG.
(4) of FIG. 17 and (5) and (6) of FIG. 17 described below.
In the above, the illustration of the polycrystalline silicon film 68 and the single crystal silicon substrate 69 is omitted.
【0093】続いて図17の(5)に示す如く、RTA
を行って、上記チタン膜96のチタンと上記各半導体部
52のシリコンとをシリサイド化反応させて、チタンシ
リサイド(TiSi2 )よりなる低抵抗層97を形成す
る。その後アンモニア過水中に浸漬して未反応チタン膜
96(2点鎖線で示す部分)を除去する。続いて900
℃の不活性ガス〔例えば窒素(N2 )〕中に30秒間放
置して、各低抵抗層97を安定化する。上記低抵抗層9
7は、チタンシリサイドで形成したが、他のシリサイド
〔例えば、コバルトシリサイド(CoSi2 ),タング
ステン(WSi2 ),モリブデンシリサイド(MoSi
2 )等〕または選択タングステン(W)等の金属膜で形
成することが可能である。Then, as shown in (5) of FIG.
Then, the titanium of the titanium film 96 and the silicon of each of the semiconductor portions 52 are silicidized to form a low resistance layer 97 of titanium silicide (TiSi 2 ). Then, the unreacted titanium film 96 (portion indicated by a chain double-dashed line) is removed by immersing in an ammonia-hydrogen peroxide mixture. Then 900
The low resistance layers 97 are stabilized by leaving them in an inert gas (for example, nitrogen (N 2 )) at 30 ° C. for 30 seconds. The low resistance layer 9
7 is formed of titanium silicide, other silicides such as cobalt silicide (CoSi 2 ), tungsten (WSi 2 ), molybdenum silicide (MoSi) are used.
2 ) etc.] or a metal film of selective tungsten (W) or the like.
【0094】次いで前記図12の(7)で説明したと同
様にして、通常のイオン注入法によって、各半導体部5
2の上層に、上記低抵抗層97を通して導電性不純物を
イオン注入し、第2のソース・ドレイン領域60を形成
する。このときのイオン注入条件は、前記第1の実施例
中の図2の(4)で説明したと同様なので、ここでの説
明は省略する。Then, in the same manner as described in (7) of FIG. 12, each semiconductor portion 5 is formed by the normal ion implantation method.
A second source / drain region 60 is formed by ion-implanting a conductive impurity into the upper layer of 2 through the low resistance layer 97. Since the ion implantation conditions at this time are the same as those described in (4) of FIG. 2 in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
【0095】次いで図17の(6)に示す如く、例えば
化学的気相成長法によって、上記低抵抗層97を形成し
た側の全面に酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜81
を、例えば500nmの厚さに形成する。このときの成
膜条件は、前記図6で説明したと同様なので、ここでの
説明は省略する。その後、通常のホトリソグラフィーと
エッチングとによって、上記MOSトランジスタ5,6
の低抵抗層97上の層間絶縁膜81にコンタクトホール
84を形成する。このときのエッチング条件は、前記図
6で説明したと同様なので、ここでの説明は省略する。Next, as shown in (6) of FIG. 17, an interlayer insulating film 81 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface where the low resistance layer 97 is formed by, for example, a chemical vapor deposition method.
Is formed to have a thickness of, for example, 500 nm. Since the film forming conditions at this time are the same as those described with reference to FIG. 6, the description thereof is omitted here. Then, the MOS transistors 5 and 6 are formed by ordinary photolithography and etching.
A contact hole 84 is formed in the interlayer insulating film 81 on the low resistance layer 97. Since the etching conditions at this time are the same as those described with reference to FIG. 6, the description thereof is omitted here.
【0096】次いで上記コンタクトホール84の内部と
層間絶縁膜81上とに表面配線形成膜98を形成する。
この表面配線形成膜98は、例えば50nmの厚さのチ
タン(Ti)膜と100nmの厚さの窒化酸化チタン
(TiOxN)よりなるバリヤメタル層と1%のシリコ
ンを含むアルミニウム層とによって形成される。その後
通常のホトリソグラフィーとエッチングとによって、上
記表面配線形成層98の2点鎖線で示す部分を除去し、
表面配線85を形成する。このときのエッチング条件
は、前記図6で説明したと同様なので、ここでの説明は
省略する。Next, a surface wiring forming film 98 is formed inside the contact hole 84 and on the interlayer insulating film 81.
The surface wiring forming film 98 is formed of, for example, a titanium (Ti) film having a thickness of 50 nm, a barrier metal layer made of titanium nitride oxide (TiOxN) having a thickness of 100 nm, and an aluminum layer containing 1% of silicon. After that, the portion indicated by the chain double-dashed line of the surface wiring forming layer 98 is removed by ordinary photolithography and etching.
The surface wiring 85 is formed. Since the etching conditions at this time are the same as those described with reference to FIG. 6, the description thereof is omitted here.
【0097】なお図15〜図17には示していないが、
MOSトランジスタ3,4の第2のソース・ドレイン領
域60にも上記同様の表面配線(85)を形成すること
は可能である。またMOSトランジスタ5,6の第1の
ソース・ドレイン領域59にも上記同様の裏面配線(8
3)を形成することは可能である。Although not shown in FIGS. 15 to 17,
It is possible to form the surface wiring (85) similar to the above in the second source / drain regions 60 of the MOS transistors 3 and 4. Also, in the first source / drain regions 59 of the MOS transistors 5 and 6, the same rear surface wiring (8
It is possible to form 3).
【0098】上記の如くに、裏面配線83と表面配線8
5とを形成したことにより、個々のMOSトランジスタ
毎に第1のソース・ドレイン領域59を引き出す領域を
形成する必要が無くなるので、配線面積を縮小すること
が可能になる。また表面側の配線数を低減することが可
能になるので、表面側の平坦化処理が容易になる。As described above, the back wiring 83 and the front wiring 8
By forming 5 and 5, it is not necessary to form a region for drawing out the first source / drain region 59 for each individual MOS transistor, so that the wiring area can be reduced. Further, since the number of wirings on the front surface side can be reduced, the flattening treatment on the front surface side becomes easy.
【0099】[0099]
【発明の効果】以上、説明したように請求項1の発明に
よれば、半導体基板に形成した溝の側壁にMOSトラン
ジスタのゲートを形成したことにより、溝の深さとゲー
トの膜厚とによって、MOSトランジスタのチャネル長
が決定される。このため、半導体基板面に対するMOS
トランジスタの形成面積の縮小化を図ることができる。
請求項2の発明によれば、半導体基板に形成した溝内に
形成されるゲートとゲート絶縁膜とが、いわゆる自己整
合的に形成される。このため、ゲートを形成する膜の厚
さとそのエッチバック量によって、チャネル長を決定す
ることができる。請求項3の発明によれば、絶縁性基体
に半導体部を形成して、その側壁にMOSトランジスタ
のゲートを形成したことにより、MOSトランジスタの
ゲートが絶縁性基体に対して深さ方向に形成されるの
で、MOSトランジスタの形成面積を小さくすることが
できる。請求項4の発明によれば、半導体部に形成され
るゲートとゲート絶縁膜とが、いわゆる自己整合的に形
成される。このため、マスク合わせ余裕等を設計で考慮
する必要がないので、ゲートの形成面積の縮小化を図る
ことができる。請求項5の発明によれば、半導体部に設
けたMOSトランジスタの第1のソース・ドレイン領域
に接続する裏面配線を絶縁性基板面に設けたことによ
り、表面配線側の配線数の低減が図れるので、表面配線
上に形成される層間絶縁膜の平坦化が容易になる。よっ
て、配線の信頼性の向上が可能になる。As described above, according to the invention of claim 1, since the gate of the MOS transistor is formed on the side wall of the groove formed in the semiconductor substrate, the depth of the groove and the film thickness of the gate are changed. The channel length of the MOS transistor is determined. Therefore, the MOS for the semiconductor substrate surface
The formation area of the transistor can be reduced.
According to the invention of claim 2, the gate and the gate insulating film formed in the trench formed in the semiconductor substrate are formed in a so-called self-alignment manner. Therefore, the channel length can be determined by the thickness of the film forming the gate and the amount of the etch back thereof. According to the invention of claim 3, the semiconductor portion is formed on the insulating base, and the gate of the MOS transistor is formed on the side wall of the insulating base, so that the gate of the MOS transistor is formed in the depth direction with respect to the insulating base. Therefore, the formation area of the MOS transistor can be reduced. According to the invention of claim 4, the gate and the gate insulating film formed in the semiconductor portion are formed in a so-called self-alignment manner. For this reason, it is not necessary to consider the mask alignment margin and the like in the design, so that the formation area of the gate can be reduced. According to the invention of claim 5, since the back surface wiring connecting to the first source / drain region of the MOS transistor provided in the semiconductor portion is provided on the insulating substrate surface, the number of wirings on the front surface wiring side can be reduced. Therefore, it becomes easy to flatten the interlayer insulating film formed on the surface wiring. Therefore, the reliability of the wiring can be improved.
【図1】第1の実施例の概略構成断面図である。FIG. 1 is a schematic configuration sectional view of a first embodiment.
【図2】第1の実施例の製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the first embodiment.
【図3】チャネル長の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a channel length.
【図4】チャネル長Lbとゲートを形成する膜の膜厚と
の関係図である。FIG. 4 is a relationship diagram between a channel length Lb and a film thickness of a film forming a gate.
【図5】チャネル長Lbとオーバエッチング時間との関
係図である。FIG. 5 is a relationship diagram between a channel length Lb and overetching time.
【図6】第1の実施例の配線の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the wiring of the first embodiment.
【図7】低抵抗層の製造工程図(その1)である。FIG. 7 is a manufacturing process diagram (1) of the low resistance layer.
【図8】低抵抗層の製造工程図(その2)である。FIG. 8 is a manufacturing process diagram (2) of the low resistance layer.
【図9】第2の実施例の概略構成断面図である。FIG. 9 is a schematic configuration sectional view of a second embodiment.
【図10】第2の実施例のMOSトランジスタをラテラ
ルに配置した概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view in which the MOS transistors of the second embodiment are laterally arranged.
【図11】第2の実施例の製造工程図(その1)であ
る。FIG. 11 is a manufacturing process diagram (1) of the second embodiment.
【図12】第2の実施例の製造工程図(その2)であ
る。FIG. 12 is a manufacturing process diagram (2) of the second embodiment.
【図13】第2の実施例の配線の概略断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the wiring of the second embodiment.
【図14】第3の実施例の概略断面図である。FIG. 14 is a schematic sectional view of a third embodiment.
【図15】配線構造の製造工程図(その1)である。FIG. 15 is a manufacturing process diagram (1) of a wiring structure.
【図16】配線構造の製造工程図(その2)である。FIG. 16 is a manufacturing process diagram (2) of the wiring structure.
【図17】配線構造の製造工程図(その3)である。FIG. 17 is a manufacturing process diagram (3) of the wiring structure.
【図18】従来例の概略構成断面図である。FIG. 18 is a schematic configuration sectional view of a conventional example.
【図19】従来例の製造工程図である。FIG. 19 is a manufacturing process diagram of a conventional example.
1 MOSトランジスタ 2 MOSトラ
ンジスタ 3 MOSトランジスタ 4 MOSトラ
ンジスタ 5 MOSトランジスタ 6 MOSトラ
ンジスタ 11 半導体基板(例えば単結晶シリコン基板) 14 溝 15 側壁 16 底面 17 第1のゲ
ート絶縁膜 18 第1のゲート 19 第1のソ
ース・ドレイン領域 20 側壁 21 底面 22 第2のゲート絶縁膜 23 第2のゲ
ート 24 第2のソース・ドレイン領域 25 第3のソ
ース・ドレイン領域 31 絶縁膜 32 ゲートを
形成する膜 51 絶縁性基体 52 半導体部 53 側壁 54 第1のゲ
ート絶縁膜 55 第1のゲート 56 側壁 57 第2のゲート絶縁膜 58 第2のゲ
ート 59 第1のソース・ドレイン領域 60 第2のソ
ース・ドレイン領域 61 基板 65 絶縁膜 66 ゲートを形成する膜 81 層間絶縁
膜 83 裏面配線 85 表面配線1 MOS Transistor 2 MOS Transistor 3 MOS Transistor 4 MOS Transistor 5 MOS Transistor 6 MOS Transistor 11 Semiconductor Substrate (eg Single Crystal Silicon Substrate) 14 Groove 15 Sidewall 16 Bottom 17 First Gate Insulating Film 18 First Gate 19 First Source / drain region 20 Side wall 21 Bottom face 22 Second gate insulating film 23 Second gate 24 Second source / drain region 25 Third source / drain region 31 Insulating film 32 Gate forming film 51 Insulating substrate 52 Semiconductor part 53 Side wall 54 First gate insulating film 55 First gate 56 Side wall 57 Second gate insulating film 58 Second gate 59 First source / drain region 60 Second source / drain region 61 Substrate 65 Insulation Membrane 66 Membrane forming gate 81 During insulating film 83 backside interconnect 85 surface wiring
Claims (5)
該溝の底面とに設けた第1のゲート絶縁膜と、 前記第1のゲート絶縁膜の表面に設けた第1のゲート
と、 前記溝に対して前記第1のゲート絶縁膜側の前記半導体
基板の上層に形成した第1のソース・ドレイン領域と、 前記溝の他方側の側壁とこの他方側の側壁側における当
該溝の底面とに設けた第2のゲート絶縁膜と、 前記第2のゲート絶縁膜の表面に設けた第2のゲート
と、 前記溝に対して前記第2のゲート絶縁膜側の前記半導体
基板の上層に形成した第2のソース・ドレイン領域と、 前記第1のゲートと前記第2のゲートとの間の前記半導
体基板の上層に形成した第3のソース・ドレイン領域と
よりなることを特徴とするMOSトランジスタ。1. A trench formed in a semiconductor substrate, a first gate insulating film provided on a side wall of the trench on one side and a bottom surface of the trench on the side wall of the one side, and the first gate insulating film. A first gate provided on the surface of the film, a first source / drain region formed in an upper layer of the semiconductor substrate on the first gate insulating film side with respect to the groove, and a sidewall on the other side of the groove And a second gate insulating film provided on the bottom surface of the groove on the other side wall side, a second gate provided on the surface of the second gate insulating film, and the second gate insulating film with respect to the groove. Second source / drain region formed in the upper layer of the semiconductor substrate on the side of the gate insulating film, and a third source formed in the upper layer of the semiconductor substrate between the first gate and the second gate. .MOS transistor characterized by comprising a drain region Register.
と、 少なくとも前記溝の内壁に絶縁膜とゲートを形成する膜
とを積層する状態に成膜した後、エッチバックによっ
て、前記溝の一方側の側壁とこの一方側の側壁側におけ
る当該溝の底面とに前記絶縁膜を介して上記ゲートを形
成する膜で第1のゲートを形成するとともに、当該溝の
他方側の側壁とこの他方側の側壁側における当該溝の底
面とに前記絶縁膜を介して上記ゲートを形成する膜で第
2のゲートを形成し、続いて前記第1のゲートの裏面側
に前記絶縁膜で第1のゲート絶縁膜を形成するととも
に、前記第2のゲートの裏面側に前記絶縁膜で第2のゲ
ート絶縁膜を形成する第2の工程と、 前記溝に対して前記第1のゲート絶縁膜側の前記半導体
基板の上層に導電性不純物を導入して第1のソース・ド
レイン領域を形成するとともに、前記溝に対して第2の
ゲート絶縁膜側の前記半導体基板の上層に導電性不純物
を導入して第2のソース・ドレイン領域を形成し、かつ
前記第1のゲートと前記第2のゲートとの間の前記半導
体基板の上層に導電性不純物を導入して第3のソース・
ドレイン領域を形成する第3の工程とよりなることを特
徴とするMOSトランジスタの製造方法。2. A first step of forming a groove in a semiconductor substrate, and a step of forming an insulating film and a film for forming a gate on at least an inner wall of the groove so as to be stacked and then etching back the groove. A first gate is formed on the side wall on one side and the bottom surface of the groove on the side wall on the one side by the film forming the gate via the insulating film, and the side wall on the other side of the groove and the other side. A second gate is formed on the bottom surface of the groove on the side wall side of the first gate with a film forming the gate via the insulating film, and then on the back surface side of the first gate with the first insulating film. A second step of forming a gate insulating film and forming a second gate insulating film with the insulating film on the back surface side of the second gate; and a step of forming a second gate insulating film with respect to the groove on the first gate insulating film side. Introducing conductive impurities into the upper layer of the semiconductor substrate And forming a second source / drain region by introducing a conductive impurity into the upper layer of the semiconductor substrate on the side of the second gate insulating film with respect to the groove, and forming the second source / drain region. By introducing a conductive impurity into the upper layer of the semiconductor substrate between the first gate and the second gate, a third source
A method of manufacturing a MOS transistor, comprising a third step of forming a drain region.
膜と、 前記半導体部とは反対側の前記第1のゲート絶縁膜面に
設けた第1のゲートと、 前記半導体部の他方側の側壁に設けた第2のゲート絶縁
膜と、 前記半導体部とは反対側の前記第2のゲート絶縁膜面に
設けた第2のゲートと、 前記半導体部の上層に設けた第1のソース・ドレイン領
域と、 前記半導体部の下層に設けた第2のソース・ドレイン領
域とよりなることを特徴とするMOSトランジスタ。3. A semiconductor portion provided in an upper layer of an insulating substrate, a first gate insulating film provided on one side wall of the semiconductor portion, and the first gate insulating material opposite to the semiconductor portion. A first gate provided on the film surface, a second gate insulating film provided on the other side wall of the semiconductor portion, and a second gate insulating film provided on the second gate insulating film surface opposite to the semiconductor portion. 2. A MOS transistor comprising a second gate, a first source / drain region provided in an upper layer of the semiconductor section, and a second source / drain region provided in a lower layer of the semiconductor section.
と、 前記半導体部の側壁に絶縁膜とゲートを形成する膜とを
積層する状態に成膜した後、少なくとも前記半導体部の
一方側の側壁に前記絶縁膜を介して前記ゲートを形成す
る膜で第1のゲートを形成するとともに当該半導体部の
他方側の側壁に前記絶縁膜を介して前記ゲートを形成す
る膜で第2のゲートを形成し、続いて前記絶縁膜で、前
記第1のゲートの半導体部側に第1のゲート絶縁膜を形
成するとともに前記第2のゲートの半導体部側に第2の
ゲート絶縁膜を形成する第2の工程と、 前記半導体部の上層に導電性不純物を導入して第1のソ
ース・ドレイン領域を設ける第3の工程と、 前記第1のソース・ドレイン領域側の全面に絶縁性基体
を形成した後、前記基板を除去する第4の工程と、 前記第1のソース・ドレイン領域を形成した側とは反対
側の第1の半導体部に導電性不純物を導入して第2のソ
ース・ドレイン領域を設ける第4の工程とよりなること
を特徴とするMOSトランジスタの製造方法。4. A first step of providing a semiconductor portion on a substrate, and after forming an insulating film and a film for forming a gate on a sidewall of the semiconductor portion in a stacked state, at least one side of the semiconductor portion A first gate is formed on the side wall of the semiconductor film through the insulating film, and a second gate is formed on the other side wall of the semiconductor portion via the insulating film. And then, using the insulating film, a first gate insulating film is formed on the semiconductor portion side of the first gate, and a second gate insulating film is formed on the semiconductor portion side of the second gate. A second step; a third step of introducing a conductive impurity into the upper layer of the semiconductor portion to form a first source / drain region; and an insulating substrate on the entire surface on the side of the first source / drain region. After forming, the fourth substrate is removed. And a fourth step of providing a second source / drain region by introducing a conductive impurity into the first semiconductor portion on the side opposite to the side on which the first source / drain region is formed. And a method for manufacturing a MOS transistor.
いて、 前記MOSトランジスタの第2のソース・ドレイン領域
側に設けた層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜を介して、前記第2のソース・ドレイン
領域に接続する表面配線と、 前記MOSトランジスタの裏面側に形成された絶縁性基
体を介して、前記MOSトランジスタの第1のソース・
ドレイン領域に接続する裏面配線とを設けたことを特徴
とするMOSトランジスタ。5. The MOS transistor according to claim 3, wherein the interlayer insulating film provided on the second source / drain region side of the MOS transistor and the second source / drain region via the interlayer insulating film. To the first source of the MOS transistor via a front surface wiring connected to the MOS transistor and an insulating substrate formed on the back surface side of the MOS transistor.
A MOS transistor having a backside wiring connected to a drain region.
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