JPH05343679A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH05343679A
JPH05343679A JP15068292A JP15068292A JPH05343679A JP H05343679 A JPH05343679 A JP H05343679A JP 15068292 A JP15068292 A JP 15068292A JP 15068292 A JP15068292 A JP 15068292A JP H05343679 A JPH05343679 A JP H05343679A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
impurity
conductivity type
impurities
implanted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15068292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Kunitomo
大裕 國友
Yoshihide Tada
▲吉▼秀 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP15068292A priority Critical patent/JPH05343679A/en
Priority to US08/009,747 priority patent/US5391506A/en
Publication of JPH05343679A publication Critical patent/JPH05343679A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/785Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the transistor characteristics by a method wherein the second conductivity type impurities are to be implanted in the substrate surface between element formation parts. CONSTITUTION:The impurities in the different conductivity type from that of the impurities implanted in a drain region 22 and a source region 24 are implanted in the substrate 10 surface existing between element formation parts. Accordingly, when an oblique ion implanting step is performed, the impurities are partly reflected on the sidewalls of protrusions 20 wherein the impurities are ion-implanted so that a parasitic MOS transistor may not be formed on the substrate 10 surface existing between the protrusions 20 even if the partly reflected impurities are implanted in the substrate 10 surface existing between the protrusions 20. Through these procedures, the excellent transistor characteristics can be displayed when the miniaturized semiconductor device is to be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にMOS
トランジスタなどの素子を形成する半導体装置及びその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a MOS on a semiconductor substrate.
The present invention relates to a semiconductor device which forms an element such as a transistor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、各種の半導体装置が提案され
ており、特にMOSトランジスタを内蔵したものが多く
利用されている。そして、このような半導体装置におい
ては、その集積度を上昇させるために素子構造の微細化
が進んでいる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of semiconductor devices have been proposed, and in particular, those having a built-in MOS transistor are widely used. In such a semiconductor device, the element structure is being miniaturized in order to increase the degree of integration.

【0003】ここで、通常の半導体装置は、平板状の半
導体基板(例えば、Si基板)の所定の領域に複数のM
OSトランジスタ形成している場合が多い。この場合に
は、ゲート領域を薄い絶縁層を介しゲート電極で覆った
状態でその両側の領域にイオンをドープして、ソース領
域、ドレイン領域を形成しMOSトランジスタを半導体
基板の所定領域に形成している。そして、このような半
導体装置のMOSトランジスタを微細化していくと、各
種の問題が生じる。すなわち、ドレイン付近の電界増加
に伴いドレイン空乏層がソース近傍の電位障壁近くまで
伸びパンチスルー電流が発生するなどの短チャネル効果
が発生したり、チャネル内における電界強度の増加に伴
いキャリアのエネルギーが増加し衝突電離により電子正
孔対が発生するホットキャリア効果が発生したり、さら
にチャネルの垂直方向の電界が大きくなりキャリアの移
動度が小さくなったり、隣接する素子との素子分離が十
分行えなくなる等の問題が発生する。従って、従来の半
導体装置では、そのゲート長をサブミクロン程度以下と
すると、十分な性能、信頼性を保持できないという問題
点があった。
Here, in a typical semiconductor device, a plurality of M's are provided in a predetermined area of a flat semiconductor substrate (eg, Si substrate).
In many cases, OS transistors are formed. In this case, the gate region is covered with a gate electrode through a thin insulating layer, and regions on both sides of the gate region are doped with ions to form a source region and a drain region, and a MOS transistor is formed in a predetermined region of a semiconductor substrate. ing. When the MOS transistor of such a semiconductor device is miniaturized, various problems occur. That is, a short channel effect occurs such that the drain depletion layer extends near the potential barrier near the source and a punch through current occurs as the electric field near the drain increases, and the carrier energy increases as the electric field strength increases in the channel. A hot carrier effect is generated in which electron-hole pairs are generated due to collision ionization, the electric field in the vertical direction of the channel is increased, and the carrier mobility is reduced, and element isolation from an adjacent element cannot be performed sufficiently. Problems such as occur. Therefore, the conventional semiconductor device has a problem that sufficient performance and reliability cannot be maintained if the gate length is set to submicron or less.

【0004】一方、これらの問題点を改善するものとし
て、SOI(ilicon nsulato
r)超薄膜トランジスタが提案されている。このSOI
超薄膜トランジスタは、半導体基板上に酸化絶縁膜を形
成し、この酸化絶縁膜上にソース、ゲート、ドレイン領
域を形成したものである。この超薄膜トランジスタによ
れば、絶縁膜上にトランジスタを形成するため、短チャ
ネル効果、ホットキャリア効果の発生を抑制できると共
に、チャネル全体に電圧を印加できるため垂直方向の電
界を小さくしてキャリア移動度を大きく維持でき、さら
に素子分離性に優れているという効果が得られる。
On the other hand, as to improve these problems, SOI (S ilicon O n I nsulato
r) Ultra thin film transistors have been proposed. This SOI
The ultra-thin film transistor is formed by forming an oxide insulating film on a semiconductor substrate, and forming source, gate, and drain regions on the oxide insulating film. According to this super thin film transistor, since the transistor is formed on the insulating film, the occurrence of short channel effect and hot carrier effect can be suppressed, and since a voltage can be applied to the entire channel, the electric field in the vertical direction is reduced to reduce carrier mobility. It is possible to maintain a large value, and further, it is possible to obtain an effect that the element isolation property is excellent.

【0005】しかし、この超薄膜トランジスタはその構
造上、絶縁膜上にトランジスタを形成するためのSi基
板を形成することが必要である。ところが、絶縁膜(例
えば、SiO2 )にSi単結晶層を形成することは技術
的に非常に難しい。特に、良質なSiエピタキシャル膜
を形成することは現在のところ不可能であり、好適な性
能を持つ超薄膜トランジスタを製造することは困難であ
った。
However, because of the structure of this ultra-thin film transistor, it is necessary to form a Si substrate for forming the transistor on an insulating film. However, it is technically very difficult to form a Si single crystal layer on an insulating film (eg, SiO 2 ). In particular, it is impossible at present to form a high-quality Si epitaxial film, and it has been difficult to manufacture an ultrathin film transistor having suitable performance.

【0006】一方、超薄膜トランジスタに類似の効果を
得られる半導体装置として、Si基板上に極めて薄い突
出部を設け、この突出部内にソース、チャネル、ドレイ
ン領域を設ける縦型超薄膜トランジスタが提案されてい
る。そして、この縦型超薄膜トランジスタにおいては、
Si基板に異方性エッチングによって突出部を形成し、
その後この突出部を窒化シリコンによって覆った状態で
フィールド酸化し、Si基板と突出部をフィールド酸化
層によって分離している。このように、基板の一部を突
出部とするため、突出部をSi単結晶として形成するこ
とができ、SOI超薄膜トランジスタを実現できる。さ
らに、突出部内にトランジスタを形成するため、集積率
をさらに高くできるという効果がある。なお、このよう
な装置については、例えば特開平2−263473号公
報等に示されている。
On the other hand, as a semiconductor device capable of obtaining an effect similar to that of a super thin film transistor, a vertical type super thin film transistor in which an extremely thin protrusion is provided on a Si substrate and a source, channel and drain regions are provided in the protrusion has been proposed. .. And in this vertical type super thin film transistor,
A protrusion is formed on the Si substrate by anisotropic etching,
After that, the protruding portion is field-oxidized in a state of being covered with silicon nitride, and the Si substrate and the protruding portion are separated by a field oxide layer. As described above, since a part of the substrate is used as the protruding portion, the protruding portion can be formed as a Si single crystal, and an SOI super thin film transistor can be realized. Further, since the transistors are formed in the protrusions, there is an effect that the integration rate can be further increased. Note that such a device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-263473.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
縦型超薄膜トランジスタにおいては、上述のように、突
出部を耐酸化性の膜(例えば、Si3 4 )で覆って、
フィールド酸化を行う工程によって突出部の下方までフ
ィールド酸化層を形成し、チャネル部と基板の絶縁分離
を行う必要がある。従って、このフィールド酸化工程に
おいて、チャネル部における結晶性が損なわれるおそれ
があり、トランジスタの性能を十分なものとできないと
いう問題点があった。
However, in the above-described vertical type super thin film transistor, as described above, the protrusion is covered with the oxidation resistant film (for example, Si 3 N 4 ),
It is necessary to form a field oxide layer down to the lower part of the projecting portion by the step of performing field oxidation to perform insulation separation between the channel portion and the substrate. Therefore, in this field oxidation step, the crystallinity in the channel portion may be impaired, and there is a problem that the performance of the transistor cannot be made sufficient.

【0008】また、この縦型超薄膜トランジスタにおい
ては、チャネル部は、フィールド酸化膜によって他の部
分と完全に分離されている。従って、チャネル部におい
て衝突電離が生じた場合には、同極性の余剰キャリアが
ここに溜まることになり、電位がシフトして各種の弊害
が生じるという問題があった。
In this vertical type super thin film transistor, the channel portion is completely separated from other portions by the field oxide film. Therefore, when impact ionization occurs in the channel portion, surplus carriers of the same polarity are accumulated here, and there is a problem that the potential shifts and various problems occur.

【0009】さらに、フィールド酸化層は熱伝導度が低
いため、チャネル部における熱放散が十分に行えないと
いう問題があった。また、フィールド酸化によって得ら
れた酸化層はゲート酸化膜とはその性状が異なるため、
ここにおける残留応力が大きくなってしまうという問題
点があった。
Further, since the field oxide layer has a low thermal conductivity, there is a problem that heat cannot be sufficiently dissipated in the channel portion. In addition, since the oxide layer obtained by field oxidation has different properties from the gate oxide film,
There is a problem that the residual stress here becomes large.

【0010】そこで、本願発明者らは、以下に示す特願
平4−17176号及び特願平4−17177号記載の
半導体装置及びその製造方法を提案している。その半導
体装置は、基板上に突起部が異方性エッチングによって
形成され、この突出部内にトランジスタが内蔵されてい
るものである。すなわち、この突起部のゲート電極にカ
バーされている中央部分をチャネル領域とし、その両側
をドレイン領域、ソース領域とする。そして、その製造
方法では、このドレイン領域、ソース領域を形成する
際、ゲート電極をマスクとして斜めイオン注入によって
不純物を注入し、ドレイン領域、ソース領域及びチャネ
ル領域の下方に、基板の組成がそのまま残る素子分離部
を形成している。
Therefore, the inventors of the present application have proposed the semiconductor device and the manufacturing method thereof described in Japanese Patent Application No. 4-17176 and Japanese Patent Application No. 4-17177 shown below. In the semiconductor device, a protrusion is formed on a substrate by anisotropic etching, and a transistor is built in the protrusion. That is, the central portion of the protrusion covered with the gate electrode is used as a channel region, and both sides thereof are used as a drain region and a source region. Then, in the manufacturing method, when forming the drain region and the source region, impurities are implanted by oblique ion implantation using the gate electrode as a mask, and the composition of the substrate remains under the drain region, the source region, and the channel region. The element isolation portion is formed.

【0011】従って、トランジスタの下方に酸化物絶縁
体層が不要となり、製造が簡単に行えるばかりでなく、
衝突電離によってチャネル領域の生じたキャリアを基板
に逃がすことができる。
Therefore, an oxide insulator layer is not required below the transistor, which not only facilitates manufacturing, but also
Carriers generated in the channel region by impact ionization can escape to the substrate.

【0012】しかしながら、このような半導体装置にお
いて、ゲート電極をマスクとして斜めイオン注入をする
ことによってドレイン領域、ソース領域を形成する際
に、不純物がイオン注入されるべき突出部の側壁によっ
て一部反射される場合がある。そして、この場合には、
この一部反射された不純物が、突出部間に存在する基板
表面付近に注入されてしまう。このようなイオン注入が
行われると、突出部に形成された素子と隣設する突出部
内の素子との素子分離が十分でなくなるという問題があ
った。
However, in such a semiconductor device, when the drain region and the source region are formed by performing oblique ion implantation using the gate electrode as a mask, impurities are partially reflected by the side wall of the projecting portion to be ion-implanted. May be done. And in this case,
The partially reflected impurities are injected near the substrate surface existing between the protrusions. When such ion implantation is performed, there is a problem that element isolation between the element formed on the protrusion and the element in the adjacent protrusion is not sufficient.

【0013】また、突出部間に存在する基板表面にイオ
ン注入が行われるため、ここにゲート電極が存在する
と、ここに、寄生MOSトランジスタが生じ、良好なト
ランジスタ特性が得られないという問題があった。
Further, since ion implantation is performed on the surface of the substrate existing between the protrusions, if a gate electrode is present there, a parasitic MOS transistor is generated there, and good transistor characteristics cannot be obtained. It was

【0014】本発明は、上記問題点を解決することを課
題としてなされたものであり、微細化した半導体装置を
製造する際に、良好なトランジスタ特性を得ることがで
きる半導体装置及びその半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and a semiconductor device and a semiconductor device thereof which can obtain good transistor characteristics when manufacturing a miniaturized semiconductor device. It is intended to provide a manufacturing method.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項(1)に係る半導
体装置は、板状の半導体基板部と、この半導体基板部上
に突出形成された複数個の素子形成部と、この素子形成
部に設けられ、第1導電型の不純物が注入された素子動
作領域と、素子形成部内の素子動作領域の下方に設けら
れ、上記半導体基板部と同一組成を有する素子分離部と
を有し、前記素子形成部間に存在する基板表面付近に第
2導電型の不純物が注入されていることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a plate-shaped semiconductor substrate portion, a plurality of element forming portions formed on the semiconductor substrate portion so as to project therefrom, and the element forming portion. An element operating region in which an impurity of the first conductivity type is implanted, and an element isolation part having a same composition as the semiconductor substrate part, which is provided below the element operating region in the element forming part, An impurity of the second conductivity type is implanted in the vicinity of the substrate surface existing between the element formation portions.

【0016】請求項(2)に係る半導体装置の製造方法
は、異方性エッチングにより半導体基板に複数の溝を形
成し、突出部を形成する突出部形成工程と、形成された
溝の底部に、前記突出部に形成される素子動作領域に注
入される第1導電型の不純物と異なる第2導電型の不純
物を注入する第1の不純物導入工程と、形成された突出
部の下部に第1及び第2導電型の不純物非注入領域を残
留させて、上部に第1導電型の不純物を注入して、素子
動作領域となる不純物注入領域を形成する第2の不純物
導入工程とを有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of grooves are formed in a semiconductor substrate by anisotropic etching, a protruding portion forming step of forming a protruding portion, and a bottom portion of the formed groove. A first impurity introducing step of injecting an impurity of a second conductivity type different from an impurity of a first conductivity type injected into the device operation region formed in the protrusion, and a first impurity introducing step below the formed protrusion. And a second impurity introducing step of leaving an impurity non-injection region of the second conductivity type and injecting an impurity of the first conductivity type into an upper portion to form an impurity injection region to be an element operating region. Characterize.

【0017】[0017]

【作用】本発明に係る半導体装置は、素子形成部間に存
在する基板表面付近にドレイン領域、ソース領域に注入
された不純物と異なる導電型の不純物が注入されている
ので、斜めイオン注入をすることによってドレイン領
域、ソース領域を形成する際に、不純物がイオン注入さ
れるべき突出部の側壁によって一部反射され、この一部
反射された不純物が、突出部間に存在する基板表面付近
に注入されたとしても、この突出部間に存在する基板表
面付近に寄生MOSトランジスタが生じない。
In the semiconductor device according to the present invention, since an impurity having a conductivity type different from the impurities injected into the drain region and the source region is injected in the vicinity of the substrate surface existing between the element formation portions, oblique ion injection is performed. As a result, when the drain region and the source region are formed, impurities are partially reflected by the sidewalls of the protrusions to be ion-implanted, and the partially reflected impurities are implanted near the substrate surface existing between the protrusions. Even if it is done, a parasitic MOS transistor does not occur near the surface of the substrate existing between the protruding portions.

【0018】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、斜めイオン注入をすることによってドレイン領域、
ソース領域を形成する不純物導入工程の前に、素子形成
部間に存在する基板表面付近、すなわち異方性エッチン
グにより半導体基板に形成された複数の溝に、ドレイン
領域、ソース領域に注入された不純物と異なる導電型の
不純物を注入するので、不純物がイオン注入されるべき
突出部の側壁によって一部反射され、この一部反射され
た不純物が、溝に注入されたとしても、ドレイン領域等
に注入される不純物とは異なる導電型の不純物の濃度の
方が濃いので電荷を中和して、その部分に寄生MOSト
ランジスタが生じない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, oblique ion implantation is performed to form a drain region,
Prior to the impurity introduction step of forming the source region, the impurities implanted in the drain region and the source region are formed in the vicinity of the substrate surface between the element formation portions, that is, in the plurality of grooves formed in the semiconductor substrate by anisotropic etching. Since an impurity of a different conductivity type is implanted, the impurity is partially reflected by the side wall of the protrusion to be ion-implanted, and the partially reflected impurity is implanted in the drain region or the like even if implanted in the groove. Since the impurity concentration of the conductivity type different from the impurity concentration is higher, the charge is neutralized and no parasitic MOS transistor is generated in that portion.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置について、図
面に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は、上述のようにして製造された半導
体装置の構成を説明するための斜視図である。なお、こ
の図においては、複数ある突出部の1つだけを示してあ
る。p型のSi基板10の上部には、突出部20が形成
されている。そして、この突出部20の両側には、n+
型のドレイン領域22、n+ 型のソース領域24が形成
されており、このドレイン領域22、ソース領域24に
挟まれた領域に基板10と同じp型のチャネル領域26
が形成されている。そして、これらドレイン領域22、
ソース領域24、チャネル領域26はその下端が突出部
20内に収まっており、突出部20の下部には基板10
の一部である素子分離部28が形成されている。
FIG. 1 is a perspective view for explaining the structure of the semiconductor device manufactured as described above. In this figure, only one of the plurality of protrusions is shown. The protrusion 20 is formed on the p-type Si substrate 10. Then, on both sides of this protruding portion 20, n +
-Type drain region 22 and n + -type source region 24 are formed, and in the region sandwiched by the drain region 22 and the source region 24, the same p-type channel region 26 as the substrate 10 is formed.
Are formed. Then, these drain regions 22,
The lower ends of the source region 24 and the channel region 26 are contained in the protruding portion 20, and the substrate 10 is provided below the protruding portion 20.
The element isolation portion 28, which is a part of

【0021】また、基板10および突出部20の表面は
すべてSiO2 で形成される酸化膜30によって覆われ
ており、チャネル領域26の表面にはゲート電極32が
形成されている。このため、この酸化膜30はゲート酸
化膜として機能する。また、ゲート電極32は、外部と
の電気的接続のため、基板10の所定の端部まで引き回
されている。
The surfaces of the substrate 10 and the protrusions 20 are all covered with an oxide film 30 made of SiO 2 , and a gate electrode 32 is formed on the surface of the channel region 26. Therefore, this oxide film 30 functions as a gate oxide film. Further, the gate electrode 32 is routed to a predetermined end portion of the substrate 10 for electrical connection with the outside.

【0022】更に、突出部20間に存在する基板10の
表面付近には、逆導電型の不純物が注入された逆導電型
不純物層18が形成されている。すなわち、ドレイン領
域22、ソース領域24をnチャンネルとするときはp
+ 型の不純物、例えばボロン(B)等が、またはドレイ
ン領域22、ソース領域24をpチャンネルとするとき
はn+ 型の不純物、リン(P)が注入された逆導電型不
純物層18が突出部20間に存在する基板10の表面付
近に形成されている。
Further, in the vicinity of the surface of the substrate 10 existing between the protrusions 20, an opposite conductivity type impurity layer 18 into which impurities of the opposite conductivity type are implanted is formed. That is, when the drain region 22 and the source region 24 are n-channel, p
The opposite conductivity type impurity layer 18 in which + type impurities, for example, boron (B) or the like, or when the drain region 22 and the source region 24 are used as p-channels is doped with n + type impurities, phosphorus (P), is projected. It is formed near the surface of the substrate 10 existing between the portions 20.

【0023】このような半導体装置では、突出部20内
に1つのMOSトランジスタが構成されている。従っ
て、ドレイン領域22、ソース領域24にそれぞれドレ
イン電極、ソース電極を接続すれば、ゲート電極32へ
の電圧の印加によって、チャネル領域26の電位を制御
しドレイン領域22→ソース領域24間の電流を制御す
ることができる。この例では、形成されているMOSト
ランジスタがnチャネルであるため、ゲート電極に正の
電圧を印加することによって、電流が流れる。
In such a semiconductor device, one MOS transistor is formed in the protruding portion 20. Therefore, if a drain electrode and a source electrode are connected to the drain region 22 and the source region 24, respectively, the potential of the channel region 26 is controlled by applying a voltage to the gate electrode 32 to control the current between the drain region 22 and the source region 24. Can be controlled. In this example, since the formed MOS transistor is an n-channel, a current flows by applying a positive voltage to the gate electrode.

【0024】特に、本実施例の装置によれば、突出部2
0の下部には、素子分離部28が形成されており、かつ
突出部20間の基板10の表面にドレイン領域22及び
ソース領域24に注入された不純物と異なる導電型の不
純物を注入した逆導電型不純物層18が形成されている
ので、隣接素子との素子分離をほぼ完全に行うことがで
きる。そして、この素子分離部28は基板10の一部で
ある。そこで、衝突電離によって発生する基板と同極性
の余剰キャリア(本例の場合、正孔)が基板10に排出
されることになり、チャネル領域26に溜まることがな
い。従って、余剰キャリアの蓄積に伴うキンク(Kin
k)現象の発生がなく、また余剰の正孔による疑似短チ
ャネル効果の発生がない。また、消費電力により発生し
た熱が基板10に容易に拡散するため、チャネル領域2
6の加熱を防止することができる。
Particularly, according to the apparatus of this embodiment, the protrusion 2
In the lower portion of 0, an element isolation portion 28 is formed, and the reverse conductivity is obtained by implanting an impurity of a conductivity type different from the impurities implanted in the drain region 22 and the source region 24 into the surface of the substrate 10 between the protrusions 20. Since the type impurity layer 18 is formed, element isolation from an adjacent element can be performed almost completely. The element isolation portion 28 is a part of the substrate 10. Therefore, surplus carriers (holes in the case of the present example) having the same polarity as the substrate generated by impact ionization are discharged to the substrate 10 and are not accumulated in the channel region 26. Therefore, the kink (Kin
k) The phenomenon does not occur, and the pseudo short channel effect due to excess holes does not occur. In addition, since the heat generated by the power consumption easily diffuses to the substrate 10, the channel region 2
6 can be prevented from being heated.

【0025】さらに、トランジスタを縦型とし、チャネ
ル領域26をゲート電極32によって取り囲んでいるた
め、チャネル領域全体の電圧を所定の値に制御すること
ができ、動作性能を非常に高いものとすることができ
る。
Further, since the transistor is of a vertical type and the channel region 26 is surrounded by the gate electrode 32, the voltage of the entire channel region can be controlled to a predetermined value, and the operating performance is extremely high. You can

【0026】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
について、図面に基づいて説明する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0027】本実施例の半導体装置の製造方法につい
て、図2に基づいて説明する。まず、Si単結晶からな
る基板10表面上に、SiO2 膜(またはSiN膜)に
よる線幅0.1μm程度の線状パターンを形成する(S
1)。この線状パターンの形成は、電子(EB)ビーム
描画露光装置および多層レジスト露光技術などを利用し
た超微細パターニング技術によって行う。そして、この
SiO2 (またはSiN)線状パターンをマスクとし
て、RIEなどによって基板10に異方性エッチングを
施し、所定の凹部40を形成して突出部20を形成する
(S2)。次に、SiO2 パターンを除去することな
く、基板10の全表面を熱酸化しSiO2 酸化膜30を
形成する(S3)。次に、突出部20間の溝の底部にド
レイン領域、ソース領域に注入された不純物と異なる導
電型の不純物(本実施例では、例えば、p+ 型の不純
物、例えばボロン(B)を溝に対して垂直に注入し、逆
導電型不純物層18が形成する(S4)。そして、全表
面にポリシリコン層Poly−Siを形成した(S5)
後、通常のマスク、エッチング処理により、ゲート電極
32を形成する(S6)。このゲート電極32に形成
は、ECRエッチング装置や中性ラジカルビームエッチ
ングなどの高異方性、高選択性エッチング技術を利用す
る。
A method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG. First, a linear pattern having a line width of about 0.1 μm made of a SiO 2 film (or a SiN film) is formed on the surface of the substrate 10 made of Si single crystal (S).
1). The formation of this linear pattern is performed by an ultrafine patterning technique using an electron (EB) beam drawing exposure device and a multilayer resist exposure technique. Then, using the SiO 2 (or SiN) linear pattern as a mask, the substrate 10 is anisotropically etched by RIE or the like to form a predetermined recess 40 to form the protrusion 20 (S2). Next, without removing the SiO 2 pattern, the entire surface of the substrate 10 is thermally oxidized to form the SiO 2 oxide film 30 (S3). Next, an impurity of a conductivity type different from the impurities injected into the drain region and the source region at the bottom of the groove between the protrusions 20 (in this embodiment, for example, p + type impurity such as boron (B) is used as the groove). Then, the impurities are injected vertically to form an opposite conductivity type impurity layer 18 (S4), and a polysilicon layer Poly-Si is formed on the entire surface (S5).
After that, the gate electrode 32 is formed by a normal mask and etching process (S6). To form the gate electrode 32, a highly anisotropic and highly selective etching technique such as an ECR etching device or neutral radical beam etching is used.

【0028】このようにして、突出部20の形成、この
表面へのゲート酸化膜を介するゲート電極32の形成が
終了した場合には、イオン注入によりドレイン領域2
2、ソース領域24を形成する(本実施例では、例えば
リンの注入によるn+ 領域の形成)。ここで、このイオ
ン注入は、不純物の照射方向をマスク、電圧印加などに
よって斜め方向のみに限定する斜入射イオン注入装置に
よって行う(S7)。
In this way, when the formation of the protrusion 20 and the formation of the gate electrode 32 via the gate oxide film on this surface are completed, the drain region 2 is formed by ion implantation.
2. A source region 24 is formed (in this embodiment, for example, an n + region is formed by implanting phosphorus). Here, this ion implantation is performed by an oblique incidence ion implantation apparatus in which the irradiation direction of the impurities is limited to only the oblique direction by masking, voltage application, etc. (S7).

【0029】その際、イオン注入される突出部20の側
壁によって、一部不純物が反射され、突出部20間の溝
の底部に注入されることがある。しかし、本実施例にお
いては、n+ 型のイオン注入工程の前に、溝の底部にp
+ 型の逆導電型不純物層18を形成している。このた
め、n+ 型のイオンが反射されてもp+ 型の逆導電型不
純物層18にて、電荷を中和することができ、溝の底部
にnチャンネルが形成されず、寄生MOSトランジスタ
は生じない。なお、反射されるn+ 型の不純物濃度が、
逆導電型不純物層18のp+ 型不純物濃度より薄い時
は、全工程終了後も基板10にp+ 型の逆導電型不純物
層18が残留するが、反射されるn+ 型の不純物濃度と
同程度もしくはそれ以上の濃度のp+ 型の逆導電型不純
物層18を形成しておけば、製造された半導体装置にお
いては、逆導電型不純物層18が残留しないが、溝の底
部にnチャンネルが形成されず、寄生MOSトランジス
タは生じない。
At this time, some of the impurities may be reflected by the side wall of the protruding portions 20 to be ion-implanted and may be injected into the bottom of the groove between the protruding portions 20. However, in the present embodiment, before the n + type ion implantation step, p is formed at the bottom of the groove.
A + type opposite conductivity type impurity layer 18 is formed. Therefore, even if the n + type ions are reflected, the charges can be neutralized by the p + type opposite conductivity type impurity layer 18, an n channel is not formed at the bottom of the groove, and the parasitic MOS transistor is Does not happen. The n + -type impurity concentration reflected is
When thinner than the p + -type impurity concentration of the opposite conductivity type impurity layer 18, opposite conductivity type impurity layer 18 of p + -type after the substrate 10 terminates all processes but remain, and the impurity concentration of the n + -type reflected If the p + type reverse conductivity type impurity layer 18 having the same or higher concentration is formed, the reverse conductivity type impurity layer 18 does not remain in the manufactured semiconductor device, but the n channel is formed at the bottom of the groove. Is not formed and a parasitic MOS transistor does not occur.

【0030】また、図3に示すように不純物の照射角度
αと凹部40の幅wは、突出部20の高さをhとした場
合に、tanα>w/hの関係が保持されるように決定
する。従って、凹部40の側壁がマスクとして機能し、
突出部20の基板側に不純物が注入されないp基板と同
一組成の素子分離部28が残留することになる。なお、
イオン注入工程の後には、加熱による熱拡散工程があ
り、この工程においてドレイン領域22、ソース領域2
4が若干拡大する。そこで、このことも考慮して素子分
離部28の大きさを決定しておく。
Further, as shown in FIG. 3, the irradiation angle α of the impurities and the width w of the recess 40 are such that the relationship of tan α> w / h is maintained when the height of the protrusion 20 is h. decide. Therefore, the sidewall of the recess 40 functions as a mask,
The element isolation portion 28 having the same composition as that of the p substrate, in which impurities are not implanted, remains on the substrate side of the protrusion 20. In addition,
After the ion implantation step, there is a thermal diffusion step by heating, in which the drain region 22 and the source region 2 are
4 expands a little. Therefore, the size of the element isolation portion 28 is determined in consideration of this.

【0031】このように、突出部20の内部に素子分離
部28によって、基板10から素子分離されたMOSト
ランジスタを形成することができる。なお、MOSトラ
ンジスタを実際に動作させるためには、ソース電極、ド
レイン電極、層間絶縁層、Al配線層、保護層などが必
要であるが、これらは一般的な方法で、この後形成さ
れ、これによって半導体装置が動作可能なものとされ
る。
In this way, the element isolation portion 28 can form a MOS transistor element-isolated from the substrate 10 inside the protruding portion 20. In order to actually operate the MOS transistor, a source electrode, a drain electrode, an interlayer insulating layer, an Al wiring layer, a protective layer, etc. are required. These are formed by a general method and then formed. The semiconductor device is made operable by this.

【0032】本実施例によれば、素子分離部28を単に
基板10をそのまま残留することによって形成してい
る。このため、SOIのように素子分離のための酸化層
をMOSトランジスタと基板10の間に形成する必要が
なく、その製造工程の簡略化を図ることができる。従っ
て、突出部20を良質なSi単結晶によって構成するこ
とができ、さらにフィールド酸化工程などの体積、構造
が大幅変化する過酷な条件の工程がないため、ゲート酸
化膜と、フィールド酸化膜との接点など大きな応力が残
留する部位の形成を防止することができる。
According to the present embodiment, the element isolation portion 28 is formed by simply leaving the substrate 10 as it is. Therefore, unlike the SOI, it is not necessary to form an oxide layer for element isolation between the MOS transistor and the substrate 10, and the manufacturing process thereof can be simplified. Therefore, the protruding portion 20 can be formed of a high-quality Si single crystal, and since there are no harsh conditions such as a field oxidation step in which the volume and structure change significantly, the gate oxide film and the field oxide film are not formed. It is possible to prevent formation of a portion such as a contact point where large stress remains.

【0033】図4は、本発明の方法によって製造された
半導体装置の他の実施例の構成図であり、多数の突出部
20を所定間隔をおいて配列したものである。本実施例
によれば、突出部20の幅Tchより有効チャネル幅Wを
大きくできるため、単位幅Lsp当りの有効チャネル幅W
(面積効率=W/Lsp)を非常に高くすることができ
る。特に、この例では、W、Lspともほぼ0.1μmと
でき、素子の集積度を飛躍的に上昇することができる。
そして、この例では、1つのゲート電極26を各突出部
20のトランジスタに共通としている。
FIG. 4 is a constitutional view of another embodiment of the semiconductor device manufactured by the method of the present invention, in which a large number of protrusions 20 are arranged at predetermined intervals. According to the present embodiment, the effective channel width W can be made larger than the width Tch of the protruding portion 20, so that the effective channel width W per unit width Lsp.
(Area efficiency = W / Lsp) can be made very high. Particularly, in this example, both W and Lsp can be set to approximately 0.1 μm, and the degree of integration of the device can be dramatically increased.
In addition, in this example, one gate electrode 26 is common to the transistors of each protrusion 20.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置によれば、素子形成部間に存在する基板表面付近
にドレイン領域、ソース領域に注入された不純物と異な
る導電型の不純物が注入されているので、斜めイオン注
入をすることによってドレイン領域、ソース領域を形成
する際に、不純物がイオン注入されるべき突出部の側壁
によって一部反射され、この一部反射された不純物が、
突出部間に存在する基板表面付近に注入されたとして
も、この突出部間に存在する基板表面付近がチャネルと
ならない。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, an impurity of a conductivity type different from the impurities injected into the drain region and the source region is implanted in the vicinity of the substrate surface existing between the element formation portions. Therefore, when the drain region and the source region are formed by performing oblique ion implantation, the impurities are partially reflected by the sidewalls of the protrusions to be ion-implanted, and the partially reflected impurities are
Even if it is injected into the vicinity of the substrate surface existing between the protrusions, the vicinity of the substrate surface existing between the protrusions does not serve as a channel.

【0035】また、トランジスタを縦型としたため、集
積度を高くでき、また基板と同一組成の素子分離部によ
って素子分離を行うため、製造が簡易に行えると共に、
チャネル内のキャリアの蓄積を防止することができる。
Further, since the transistors are vertical type, the degree of integration can be increased, and since the element isolation is performed by the element isolation portion having the same composition as the substrate, the manufacturing can be simplified.
Accumulation of carriers in the channel can be prevented.

【0036】一方、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、斜めイオン注入をすることによってドレイン領域、
ソース領域を形成する不純物導入工程の前に、素子形成
部間に存在する基板表面付近、すなわち異方性エッチン
グにより半導体基板に形成された複数の溝に、ドレイン
領域、ソース領域に注入された不純物と異なる導電型の
不純物を注入するので、不純物がイオン注入されるべき
突出部の側壁によって一部反射され、この一部反射され
た不純物が、溝に注入されるたとしても、ドレイン領域
等に注入される不純物とは異なる導電型の不純物の濃度
の方が濃いので電荷を中和して、その部分に寄生MOS
トランジスタは生じない。
On the other hand, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, oblique ion implantation is performed to form a drain region,
Prior to the impurity introduction step of forming the source region, the impurities implanted in the drain region and the source region are formed in the vicinity of the substrate surface between the element formation portions, that is, in the plurality of grooves formed in the semiconductor substrate by anisotropic etching. Since impurities of a different conductivity type are implanted, the impurities are partially reflected by the side wall of the protrusion to be ion-implanted, and even if the partially reflected impurities are implanted in the groove, Since the concentration of the impurity of the conductivity type different from that of the injected impurity is higher, the charge is neutralized and the parasitic MOS
No transistor occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】半導体装置の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a semiconductor device.

【図2】半導体装置の製造工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a semiconductor device.

【図3】斜めイオン注入工程の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an oblique ion implantation process.

【図4】装置の他の実施例の構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of another embodiment of the apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 20 突出部 22 ドレイン領域 24 ソース領域 26 チャネル領域 30 酸化膜 32 ゲート電極 40 凹部 10 Substrate 20 Projection 22 Drain Region 24 Source Region 26 Channel Region 30 Oxide Film 32 Gate Electrode 40 Recess

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 板状の半導体基板部と、 この半導体基板部上に突出形成された複数個の素子形成
部と、 この素子形成部に設けられ、第1導電型の不純物が注入
された素子動作領域と、 素子形成部内の素子動作領域の下方に設けられ、上記半
導体基板部と同一組成を有する素子分離部と、 を有し、 前記素子形成部間に存在する基板表面付近に第2導電型
の不純物が注入されていることを特徴とする半導体装
置。
1. A plate-shaped semiconductor substrate portion, a plurality of element formation portions formed to project on the semiconductor substrate portion, and an element provided in the element formation portion and doped with an impurity of a first conductivity type. An operation region and an element isolation portion having a same composition as the semiconductor substrate portion, which is provided below the element operation region in the element formation portion, and has a second conductive layer near a substrate surface existing between the element formation portions. A semiconductor device having a type impurity implanted therein.
【請求項2】 異方性エッチングにより半導体基板に複
数の溝を形成し、突出部を形成する突出部形成工程と、 形成された溝の底部に、前記突出部に形成される素子動
作領域に注入される第1導電型の不純物と異なる第2導
電型の不純物を注入する第1の不純物導入工程と、 形
成された突出部の下部に第1及び第2導電型の不純物非
注入領域を残留させて、上部に第1導電型の不純物を注
入して、素子動作領域となる不純物注入領域を形成する
第2の不純物導入工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a plurality of grooves on a semiconductor substrate by anisotropic etching to form a protruding portion, and a step of forming a protruding portion on a bottom portion of the formed groove in an element operating region formed on the protruding portion. A first impurity introducing step of injecting a second conductivity type impurity different from the first conductivity type impurity to be injected, and first and second conductivity type impurity non-injection regions remaining under the formed protrusions; And a second impurity introducing step of implanting an impurity of the first conductivity type in the upper portion to form an impurity implanted region serving as an element operating region.
JP15068292A 1992-01-31 1992-06-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof Pending JPH05343679A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15068292A JPH05343679A (en) 1992-06-10 1992-06-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US08/009,747 US5391506A (en) 1992-01-31 1993-01-27 Manufacturing method for semiconductor devices with source/drain formed in substrate projection.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15068292A JPH05343679A (en) 1992-06-10 1992-06-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05343679A true JPH05343679A (en) 1993-12-24

Family

ID=15502170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15068292A Pending JPH05343679A (en) 1992-01-31 1992-06-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05343679A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675164A (en) * 1995-06-07 1997-10-07 International Business Machines Corporation High performance multi-mesa field effect transistor
US5780911A (en) * 1995-11-29 1998-07-14 Lg Semicon Co., Ltd. Thin film transistor and method for fabricating the same
US6040600A (en) * 1997-02-10 2000-03-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Trenched high breakdown voltage semiconductor device
US6051866A (en) * 1993-02-04 2000-04-18 Cornell Research Foundation, Inc. Microstructures and single mask, single-crystal process for fabrication thereof
US6177299B1 (en) 1998-01-15 2001-01-23 International Business Machines Corporation Transistor having substantially isolated body and method of making the same
US6512275B1 (en) 1998-01-15 2003-01-28 International Business Machines Corporation Semiconductor integrated circuits
US6525403B2 (en) 2000-09-28 2003-02-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having MIS field effect transistors or three-dimensional structure
JP2006054411A (en) * 2004-08-11 2006-02-23 Hynix Semiconductor Inc Semiconductor element and manufacturing method thereof
CN1309033C (en) * 2003-04-29 2007-04-04 台湾积体电路制造股份有限公司 Semiconductor with fin structure and method for manufacturing same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6051866A (en) * 1993-02-04 2000-04-18 Cornell Research Foundation, Inc. Microstructures and single mask, single-crystal process for fabrication thereof
US5675164A (en) * 1995-06-07 1997-10-07 International Business Machines Corporation High performance multi-mesa field effect transistor
US5780911A (en) * 1995-11-29 1998-07-14 Lg Semicon Co., Ltd. Thin film transistor and method for fabricating the same
US6040600A (en) * 1997-02-10 2000-03-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Trenched high breakdown voltage semiconductor device
US6103578A (en) * 1997-02-10 2000-08-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for forming high breakdown semiconductor device
US6177299B1 (en) 1998-01-15 2001-01-23 International Business Machines Corporation Transistor having substantially isolated body and method of making the same
US6512275B1 (en) 1998-01-15 2003-01-28 International Business Machines Corporation Semiconductor integrated circuits
US6525403B2 (en) 2000-09-28 2003-02-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having MIS field effect transistors or three-dimensional structure
CN1309033C (en) * 2003-04-29 2007-04-04 台湾积体电路制造股份有限公司 Semiconductor with fin structure and method for manufacturing same
JP2006054411A (en) * 2004-08-11 2006-02-23 Hynix Semiconductor Inc Semiconductor element and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2835216B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5391506A (en) Manufacturing method for semiconductor devices with source/drain formed in substrate projection.
KR100290505B1 (en) Manufacturing Method of Field Effect Transistor Using SOI Substrate
KR0132281B1 (en) Method of forming semiconductor transister devices
US6713333B2 (en) Method for fabricating a MOSFET
US6352872B1 (en) SOI device with double gate and method for fabricating the same
US5661048A (en) Method of making an insulated gate semiconductor device
US6608336B2 (en) Lateral double diffused MOS transistor
KR100230799B1 (en) Manufacturing method of an insulator tunneling transistor
JPH05343679A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH05218415A (en) Semiconductor device
JPH05218416A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH05343680A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH05343681A (en) Semiconductor device
KR0183785B1 (en) Method of manufacturing mos transistor
JP3444931B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH06302819A (en) Semiconductor device
JPH06302817A (en) Semiconductor device
JP2004235527A (en) Insulated gate semiconductor device and manufacturing method therefor
JPH0818042A (en) Method for manufacturing mos transistor
JPH06302818A (en) Semiconductor device
JP3714396B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR960009991B1 (en) Field effect transistor manufacturing process
KR100247634B1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JPH05343625A (en) Semiconductor device