JPH06163912A - 縦型絶縁ゲートトランジスタとその製法 - Google Patents

縦型絶縁ゲートトランジスタとその製法

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JPH06163912A
JPH06163912A JP30713692A JP30713692A JPH06163912A JP H06163912 A JPH06163912 A JP H06163912A JP 30713692 A JP30713692 A JP 30713692A JP 30713692 A JP30713692 A JP 30713692A JP H06163912 A JPH06163912 A JP H06163912A
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JP
Japan
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semiconductor
protrusion
layer
gate
transistor
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JP30713692A
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English (en)
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Orudeijisu Fuiritsupu
オルディジス フィリップ
Masahiko Enaga
昌彦 栄永
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小面積XMOSを簡単に製造する。 【構成】 半導体基板11上に、低不純物濃度ないしは
真性の半導体突起12が形成され、この半導体突起12
の上端及び下端に、ソース及びドレインの一方の領域と
他方の領域とが形成され、半導体突起12の壁面に、ゲ
ート絶縁層15が被着され、半導体基板11上にゲート
絶縁層15と密着してゲート電極16が形成された構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特にチャネル形成部に
対のゲート電極が対向して配置される絶縁ゲートトラン
ジスタいわゆるXMOSトランジスタに適用して好適な
縦型絶縁ゲートトランジスタとその製法に係わる。
【0002】
【従来の技術】XMOSトランジスタは、図10にその
概略的断面図を示すように、チャネル形成部となる低不
純物濃度のp- 型もしくはn- 型、或いは真性i型の半
導体層1を挟んでその上下にそれぞれゲート絶縁層2を
介して第1及び第2のゲート電極5G1 及び5G2 が対
向配置され、これらゲート電極の配置部を挟んでその両
側において半導体層1にn型またはp型の不純物の例え
ば選択的拡散による高不純物濃度のソース領域3及びド
レイン領域4が形成された構成をとる。
【0003】このXMOSトランジスタは、パンチスル
ーが生じないとか、しきい値電圧V thや、ドレイン電流
−ゲート電圧特性のVth以下でのスロープの不純物濃度
依存性が小さいなどの利点を有する。
【0004】ところが、この種XMOSトランジスタで
は、図10における上下のゲート電極5G1 及び5G2
の相互の位置合せ、すなわち両者の整合(アライメン
ト)が難しいという問題があり、またその全体の平面的
な広がり、つまりその占有面積が大きく、高収率化、高
密度集積化に適当でないなどの問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うに、例えばXMOSにおいて、その対のゲート電極相
互の位置合せの問題、占有面積の問題の解決をはかるも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1に一例の
斜視図を示すように、半導体基板11上に、低不純物濃
度ないしは真性の半導体突起12が形成され、この半導
体突起12の上端と下端とに、ソースまたはドレイン
と、ドレインまたはソースが形成され、半導体突起12
の壁面に、ゲート絶縁層15が被着され、半導体基板1
1上にゲート絶縁層15と密着してゲート電極16が形
成された縦型構成とする。
【0007】また、本発明は、上述の構成において、図
2にその一例の斜視図を示すように、半導体突起12を
円柱状とする。
【0008】また、本発明は、同様に上述の構成におい
て、例えば図1で示すように、ゲート電極16を、半導
体突起12を挟んで互いに分離された対向する対の電極
161及び162による構成とする。
【0009】さらに、本発明は、同様に上述の構成にお
いて、図2にその一例の平面図を示すように、ゲート電
極16が半導体突起12を取り囲む構成とする。
【0010】また、本発明方法は、図5に示すように、
高不純物濃度の半導体基板11上に、低不純物濃度のp
- 型或いはn- 型ないしは真性i型の半導体層22をエ
ピタキシャル成長する工程と、図6に示すように、この
半導体層22を選択的にエッチングして半導体突起12
を形成する工程と、図7に示すように、この半導体突起
12の壁面に、ゲート絶縁層15を形成する工程と、図
9に示すように、このゲート絶縁層15に密着してゲー
ト電極16を形成する工程とを採って例えば図1に示す
縦型絶縁ゲートトランジスタを作製する。
【0011】
【作用】上述の本発明構成によれば、XMOSトランジ
スタといえども、チャネル形成部を半導体基板11から
突設した半導体突起12によって構成するようにした縦
型構成としたことにより、図10で説明したようなソー
ス領域及びドレイン領域を平面的に配置した構成をとる
ものに比し、その占有面積の縮小化をはかることができ
る。
【0012】また本発明方法では、半導体基板11に半
導体層22を形成して、その一部を半導体突起12とし
て他部をエッチング排除し、これを囲んでゲート電極1
6を形成する方法を採り得るので、XMOSトランジス
タの製造に適用した場合においても、このゲート電極1
6の形成後に、これを例えば対のゲート電極161及び
162に分割する例えばエッチングを行うことによっ
て、両電極は、相互に自己整合的に所定の位置関係をも
って形成することができるので、安定して均一な特性を
有するXMOSトランジスタを製造することができる。
【0013】
【実施例】
【0014】本発明を図1で示す縦型のXMOSトラン
ジスタについて、図5〜図9を参照してこのトランジス
タを得る場合の本発明方法の一実施例と共に説明する。
【0015】まず図5に示すように、1の導電型例えば
n型の高不純物濃度のシリコン半導体基板11を用意す
る。そして、この半導体基板11上に、最終的にチャネ
ル形成部を構成する低不純物濃度ないしは真性のシリコ
ン半導体層22を例えばMBE(分子線エピタキシー)
によって1μm以上の厚さにエピタキシャル成長する。
【0016】更に、この半導体層22上に、図示しない
が、全面的に半導体基板11と同導電型の例えばn型の
不純物がドープされソース領域或いはドレイン領域を構
成する半導体層を形成し、これの上にオーミックに接し
て、或いは図示の例におけるように、このような半導体
層を形成することなく直接的に半導体層22にオーミッ
クに接して、最終的にソースまたはドレイン電極となる
低抵抗層23を形成する。
【0017】上述したソース領域或いはドレイン領域を
構成する半導体領域の形成は、半導体層22のエピタキ
シャル成長に続いて連続エピタキシーするとか、イオン
注入もしくは拡散法等によって形成し得る。
【0018】また、低抵抗層23は、Si−W等のシリ
サイドもしくはサリサイド等によって形成し得る。
【0019】そして、この低抵抗層23上に、例えばス
トライプ状のエッチングレジスト24を形成する。
【0020】このエッチングレジスト24は、フォトレ
ジストの塗布、光照射もしくは電子照射によるパターン
露光、現像処理によって形成し得る。
【0021】このエッチングレジスト24をマスクとし
てRIE(反応性イオンエッチング)等の異方性エッチ
ングによって、低抵抗層23及び半導体層22を、これ
ら層を横切り、半導体基板11に到る深さにエッチング
して、エッチングレジスト24によって覆われていない
部分をエッチング除去する。
【0022】このようにして、図6に示すように、少な
くとも半導体層22の一部からなる、例えば幅0.1〜
0.5μmの、この例では板状の半導体突起12を形成
する。
【0023】その後、エッチングレジスト24を除去
し、図7に示すように、少なくとも半導体突起12の両
側の壁面を含んで熱酸化等によって例えば厚さ100Å
のSiO2 膜によるゲート絶縁層15を被着形成する。
【0024】次に、図8に示すように、突起12を埋め
込むように、例えば不純物が高濃度にドープされて低比
抵抗とされた多結晶シリコン等の最終的にゲート電極を
構成する導電層25をCVD(化学的気相成長)法等に
よって被着形成する。
【0025】次いで、例えば多結晶シリコンよりなる導
電層25を、その上面から全面的にエッチングして、図
9に示すように、半導体突起12の頭部を導電層25か
ら突出させ、かつ導電層25が最終的に得るトランジス
タのチャネル長に相当する厚さとなるまでエッチングす
る。
【0026】このようにして、半導体突起12によって
分離されたそれぞれ導電層25の一部からなる対のゲー
ト電極161及び162を形成する。
【0027】そして、この導電層25から突出した半導
体突起12の頭部の両壁面に、半導体基板11と同導電
型、この例ではn型の不純物を斜め上方から回転させな
がらイオン注入して、高濃度のソース領域またはドレイ
ン領域13を形成するか、或いは既にこのソース領域ま
たはドレイン領域が上述の低抵抗層23の形成前にこれ
の下に形成されている場合は、例えばLDD(低濃度ド
レイン型のMOS)においては、その低濃度ドレイン領
域或いはソース領域を同様に斜め上方からのイオン注入
によって形成する。
【0028】このようにすれば、図1で示されるよう
に、半導体突起12の頭部すなわち上端にソース領域ま
たはドレイン領域13と低抵抗層23の一部からなるソ
ース或いはドレイン電極33が形成され、下端に高濃度
の半導体基板11による或いはこの半導体突起12を形
成する図5での半導体層22のエピタキシャル成長時
や、ゲート絶縁層15の熱酸化等の加熱によって半導体
基板11からその不純物が拡散して生じたドレイン領域
或いはソース領域14が形成され、両領域13及び14
間にゲート絶縁層15を介してそれぞれゲート電極16
1及び162が形成された目的とするXMOSトランジ
スタが構成される。
【0029】そして、図1に示されるように、ゲート電
極161及び162、ソースまたはドレイン電極33か
らそれぞれゲート、ソースまたはドレインの各端子G1
及びG2 、S(D)の導出がなされ、基板11からドレ
インまたはソースの端子D(S)の導出がなされる。
【0030】上述した例では、板状の半導体突起12を
設け、その両側に互いに分離してゲート電極161及び
162を形成したMOS構成とした場合であるが、図3
にその略線的断面図を示すように、半導体突起12を囲
んで1つのゲート電極16を前述の導電層25によって
形成したMOS構成とすることもでき、図4にその略線
的断面図を示すように、図3の構造において、ゲート電
極16すなわち導電層25を、半導体突起12の両端部
においてエッチングして電極16を2分割し、半導体突
起12を挟んでその両側にゲート電極161及び162
を形成することもできる。
【0031】また、上述した例は、半導体突起12を板
状構成とした場合であるが、図2に示すように、円柱状
に構成することもできる。
【0032】図2〜図4において、図1に対応する部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。
【0033】また、各端子G(G1 ,G2 ),S,Dの
導出ないしは配線の導出は、図示しないが、必要に応じ
て表面にSiO2 等の絶縁層を被覆しこれに端子導出な
いしは配線の各部へのコンタクト部に窓明けを行ってこ
れら窓を通じて端子ないしは配線のコンタクトを行うよ
うにする。
【0034】なお、上述した例では、nチャネル型MO
Sトランジスタを構成する場合について説明したが、p
チャネル型MOSトランジスタに適用する場合には、上
述のn型をp型に、p型をn型に変えることで得ること
ができる。
【0035】
【発明の効果】上述の本発明構成によれば、XMOSト
ランジスタといえども、チャネル形成部を半導体基板1
1から突設した半導体突起12によって構成するように
した縦型構成としたことにより、図11で説明したよう
なソース領域及びドレイン領域を平面的に配置した構成
をとるものに比し、その占有面積の縮小化をはかること
ができる。
【0036】また本発明方法では、XMOSトランジス
タの製造に適用した場合においても、半導体基板11に
半導体層22を形成して、これを挟んでの両側に、或い
はこの半導体突起12囲んで例えばポリシリコンよりな
る導電層25形成してエッチングすることにより両ゲー
ト電極161及び162を同時に形成するので、両電極
は、相互に自己整合的に所定の位置関係をもって形成す
ることができるので、安定して均一な特性を有するXM
OSトランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明トランジスタの例の略線的斜視図であ
る。
【図2】本発明トランジスタの例の略線的斜視図であ
る。
【図3】本発明トランジスタの例の略線的平面図であ
る。
【図4】本発明トランジスタの例の略線的平面図であ
る。
【図5】本発明製法の一工程の斜視図である。
【図6】本発明製法の一工程の斜視図である。
【図7】本発明製法の一工程の斜視図である。
【図8】本発明製法の一工程の斜視図である。
【図9】本発明製法の一工程の斜視図である。
【図10】従来トランジスタの略線的断面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 半導体突起 15 ゲート絶縁層 16 ゲート電極 161 ゲート電極 162 ゲート電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、 低不純物濃度ないしは真性の半導体突起が形成され、 該半導体突起の上端と下端とに、ソースまたはドレイン
    と、ドレインまたはソースとが形成され、 上記半導体突起の壁面に、ゲート絶縁層が被着され、 上記半導体基板上に上記ゲート絶縁層と密着してゲート
    電極が形成されたことを特徴とする縦型絶縁ゲートトラ
    ンジスタ。
  2. 【請求項2】 上記半導体突起が円柱状であることを特
    徴とする請求項1に記載の縦型絶縁ゲートトランジス
    タ。
  3. 【請求項3】 上記ゲート電極が上記半導体突起を挟ん
    で互いに分離されて対向する対の電極構成とされたこと
    を特徴とする請求項1または2に記載の縦型絶縁ゲート
    トランジスタ。
  4. 【請求項4】 上記ゲート電極が上記半導体突起を取り
    囲んで形成されて成ることを特徴とする請求項1または
    2に記載の縦型絶縁ゲートトランジスタ。
  5. 【請求項5】 高不純物濃度の半導体基板上に、低不純
    物濃度ないしは真性の半導体層をエピタキシャル成長す
    る工程と、 該半導体層を選択的にエッチングして半導体突起を形成
    する工程と、 該半導体突起の壁面に、ゲート絶縁層を形成する工程
    と、 該ゲート絶縁層に密着してゲート電極を形成する工程と
    を有してなることを特徴とする縦型絶縁ゲートトランジ
    スタの製法。
JP30713692A 1992-11-17 1992-11-17 縦型絶縁ゲートトランジスタとその製法 Pending JPH06163912A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100673105B1 (ko) * 2005-03-31 2007-01-22 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 수직형 트랜지스터 및 그의 형성 방법
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