JPH06334130A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06334130A
JPH06334130A JP5124426A JP12442693A JPH06334130A JP H06334130 A JPH06334130 A JP H06334130A JP 5124426 A JP5124426 A JP 5124426A JP 12442693 A JP12442693 A JP 12442693A JP H06334130 A JPH06334130 A JP H06334130A
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JP
Japan
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mosfet
substrate portion
layer
semiconductor device
substrate
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Application number
JP5124426A
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English (en)
Inventor
Kunihiro Kasai
井 邦 弘 笠
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 MOSFETの微細化を図ることができる半
導体装置を提供する。 【構成】 基板上に形成された配線層108と、配線層
108上に積層させて形成されたn層109、p
109bおよびn層109cからなる第1MOSFE
T基板部109と、配線層108上に積層させて形成さ
れたp層110a、n層110bおよびp層11
0cからなる第2MOSFET基板部110と、第1M
OSFET基板部109の側面および第2MOSFET
基板部110の側面に、互いに対向するように設けられ
た、第1絶縁膜111aおよび第2絶縁膜111bと、
第1の絶縁膜111aおよび第2の絶縁膜111bと接
するように堆積された導電性材料からなるゲート電極1
13と、第1MOSFET基板部109の上面および前
記第2MOSFET基板部110の上面にそれぞれ設け
られた配線121〜124とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、より
詳細にはMOSFETを用いた回路が形成された半導体
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の一構成例について、
図12を用いて説明する。
【0003】同図に示したように、p型半導体基板12
01の表面近傍にはp型ウェル1202とn型ウェル1
203とが形成されている。これらのウェル1202,
1203は、素子分離領域1220によって他の領域と
分離されている。
【0004】p型ウェル1202の表面近傍には、ソー
スおよびドレインとしてのn領域1204,1205
が形成され、さらに、n領域1204とn領域12
05との間の領域の上面にはゲート酸化膜1206およ
びゲート電極1207が形成されている。そして、n
領域1204,1205およびゲート電極1207に
は、絶縁膜1212を介して金属配線1213〜121
5が設けられて、nMOSトランジスタ1230を構成
している。
【0005】同様に、n型ウェル1203の表面近傍に
は、ソースおよびドレインとしてのp領域1208,
1209が形成され、さらに、p領域1208とp
領域1209との間の領域の上面にはゲート酸化膜12
10およびゲート電極1211が形成されている。そし
て、p領域1208,1209およびゲート電極12
11には、絶縁膜1212を介して金属配線1216〜
1218が設けられて、pMOSトランジスタ1231
を構成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体装置においては、ゲート長Lを小さく形成することに
より、MOSトランジスタ1230,1231の微細化
を図っていた。しかしながら、ゲート長L(図12参
照)を小さくしようとしてもリソグラフィの性能(光学
系の精度や光波長)により限界があるので、十分な微細
化を図ることができなかった。
【0007】また、MOSトランジスタのドレイン電流
を大きくしようとすると、ゲート幅(図12に垂直な方
向のゲート長さ)を大きくしなければならず、このため
パターン面積が増大して微細化の妨げになるという欠点
もあった。
【0008】さらに、pMOSトランジスタ1231
は、nMOSトランジスタ1230と比較してキャリア
移動度が小さいため、nMOSトランジスタ1230と
同程度のドレイン電流を得ようとすると、nMOSトラ
ンジスタ1230の3倍程度のゲート幅が必要となって
しまう。このことも、半導体装置の微細化の妨げとなっ
ていた。
【0009】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであり、MOSFETの微細化を図る
ことができる半導体装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】(1) 本発明に係わる半導
体装置は、基板上に形成された第1配線パターンと、こ
の第1電極上に積層させて形成された第1導電型層、チ
ャネル層および第1導電型層からなる第1MOSFET
基板部と、前記第1電極上に積層させて形成された第2
導電型層、チャネル層および第2導電型層からなる第2
MOSFET基板部と、前記第1MOSFET基板部の
側面および前記第2MOSFET基板部の側面に、互い
に対向するように設けられた、第1絶縁膜および第2絶
縁膜と、前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜と接
するように堆積された導電性材料からなるゲート電極と
前記第1MOSFET基板部上、前記第2MOSFET
基板部上および前記ゲート電極上にそれぞれ設けられた
第2配線パターンと、を備えたことを特徴とする。 (2) 上記本発明においては、前記第1MOSFET基板
部が柱状に形成され、前記第2MOSFET基板部が前
記第1MOSFET基板部の外周を囲むように形成され
ることが望ましい。 (3) さらに、上記本発明においては、前記第1MOSF
ET基板部の前記第1導電層がn型であり、前記第2M
OSFET基板部の前記第2導電層がp型であることが
望ましい。
【0011】
【作用】(1) 本発明によれば、第1MOSFET基板部
および第2MOSFET基板部のチャネル層を堆積によ
り形式できる構成としたので、リソグラフィの性能に関
係なくMOSFETの微細化を図ることができる。 (2) また、第1MOSFET基板部を柱状に形成し、第
2MOSFET基板部を第1MOSFET基板部の外周
を囲むように形成することにより、パターン面積を増大
させることなく第2MOSFET(第2MOSFET基
板部を用いて構成されるMOSFET)のゲート幅を大
きくすることができ、したがって、MOSFETの微細
化を図りつつ第2MOSFETのドレイン電流を大きく
することができる。 (3) さらに、柱状に形成した第1MOSFET基板部を
n型とし、この第1MOSFETの外周を囲むように形
成した第2MOSFET基板部をp型とすることによ
り、MOSFETの微細化を図りつつ両方のMOSFE
Tのドレイン電流値を同程度とすることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係わる半導体装置の一実施例
について説明する。
【0013】図1は本実施例に係わる半導体装置の構成
を概略的に示す上面図であり、図2は図1のA−A断面
図、図3は図1のB−B断面図である。
【0014】各図において、p型半導体基板101の表
面近傍にはp型ウェル102とn型ウェル103とp型
ウェル130とが形成されている。ここで、n型ウェル
103は、p型ウェル102の外周を囲むように構成さ
れている。これらのウェル102,103,130は、
素子分離領域104によって他の領域と分離されてい
る。
【0015】p型ウェル102の表面近傍には、p型ウ
ェル102とn型ウェル103との電気的な分離を図る
ためおよび後述する配線とのコンタクトを取るためのn
領域105が形成されている。同様に、n型ウェル1
03の表面近傍には、p型ウェル102とn型ウェル1
03との電気的な分離および配線とのコンタクトを取る
ためのp領域106が形成されている。さらに、n型
ウェル103の表面近傍にはn領域132も形成され
ており、p型ウェル130の表面近傍にはp領域13
1が形成されている。
【0016】また、n領域105とp領域106と
の間に形成された素子分離領域104上には、ポリシリ
コン層107が形成されている。そして、n領域10
5上、p領域106上およびポリシリコン層107上
には、コバルトまたはニッケル等を用いたサリサイド層
からなる配線層(本発明の第1配線パターンに該当す
る)108が形成されている。
【0017】さらに、この配線層108の表面のうち、
領域105の上方の部分には、第1MOSFET基
板部109が形成されている。この第1MOSFET基
板部109は、ドレインとしてのn層109aと、チ
ャネルとなるべきp層109bと、ソースとしてのn
層109cとを順次積層することによって構成されて
いる。
【0018】同様に、配線層108の表面のうち、p
領域106の上方の部分には、第2MOSFET基板部
110が形成されている。この第2MOSFET基板部
110は、ドレインとしてのp層110aと、チャネ
ルとなるべきn層110bと、ソースとしてのp
110cとを積層することによって構成されている。
【0019】第1MOSFET基板部109の外周面に
は、酸化膜(本発明の第1絶縁膜に該当する)111a
が形成されている。また、第2MOSFET基板部11
0の内周面には、酸化膜(本発明の第2絶縁膜に該当す
る)111bが形成されている。さらに、配線層108
の表面には、酸化膜111cが形成されている。ここ
で、酸化膜111a,111bは、それぞれゲート酸化
膜として使用される。また、酸化膜111cは、配線層
108とゲート電極113との間の絶縁に使用される。
【0020】酸化膜111aと酸化膜111bとの間の
領域には、導電性材料を堆積させることにより、ゲート
電極113が形成されている。
【0021】そして、全体を覆う層間絶縁膜114に設
けられたコンタクトホール115〜120を介して、配
線層(本発明の第2配線パターンに該当する)121〜
124が形成されている。
【0022】図4は、図1〜図3に示した半導体装置の
回路構成を示す回路図である。
【0023】ここで、図4に示したpMOSトランジス
タ401は、図1〜図3の第2MOSFET基板部11
0、酸化膜111bおよびゲート電極113によって形
成されている。また、図4に示したnMOSトランジス
タ402は、図1〜図3の第1MOSFET基板部10
9、酸化膜111aおよびゲート電極113によって形
成されている。各MOSトランジスタ401,402の
ゲートとVinとの接続は図1〜図3の配線層122によ
り、各MOSトランジスタ401,402のドレインと
Vout との接続は配線層108および配線層123によ
り、pMOSトランジスタ401のソースと電源Vccと
の接続は配線124により、nMOSトランジスタ40
2のソースとグランドGNDとの接続は配線121によ
り、それぞれ形成されている。
【0024】次に、図1〜図3に示した半導体装置の製
造工程について、図5〜図11を用いて説明する。図5
〜図11は、図1〜図3に示した半導体装置の製造工程
図であり、図1のA−A断面に該当するものである。
【0025】まず、図5に示したように、p型半導体
基板101の表面に、レジストをマスクとした不純物注
入により、p型ウェル102,130およびn型ウェル
103を形成する。そして、通常のLOCOSにより、
素子分離領域104を形成する。さらに、p型ウェル1
02,130(ウェル130は図示せず)およびn型ウ
ェル103に対する不純物注入を行うことにより、n
領域105,132(n領域132は図示せず)およ
びp領域106,131(p領域131は図示せ
ず)を、それぞれ形成する。
【0026】p型半導体基板101の全面にポリシリ
コンを堆積した後、このポリシリコン膜にエッチングを
施すことにより、ポリシリコン層107を形成する(図
6参照)。
【0027】コバルトまたはニッケル等を用いてサリ
サイデーションを行い、サリサイド層(配線層)108
を形成する(図7参照)。後述するように、このサリサ
イド層108上には、シリコンのエピタキシャル成長を
行う。したがって、このサリサイド層108としては結
晶性を有するものを形成する必要がある。
【0028】p型半導体基板101の全面に二酸化シ
リコン膜114′を堆積させる(図8参照)。
【0029】図9に示したように、この層間絶縁膜1
14′のうち、p領域106の上方の部分をエッチン
グによって除去して空洞部110′を形成し、サリサイ
ド層108を露出させる。そして、この空洞部110′
に、まずp型シリコンの選択エピタキシャル成長により
ドレインとしてのp層110aを堆積し、次にn型シ
リコンのエピタキシャル成長によりチャネルとなるべき
層110bを堆積し、最後にp型シリコンの選択エ
ピタキシャル成長によりソースとしてのp層110c
を堆積することにより、第2MOSFET基板部110
を形成する。
【0030】続いて、図10に示したように、二酸化
シリコン膜114′のうち、n領域105の上方の部
分をエッチングによって除去して空洞部109′を形成
し、サリサイド層108を露出させる。そして、この空
洞部109′に、まず、n型シリコンのエピタキシャル
成長によりドレインとしてのn層109aを堆積し、
次に、p型シリコンのエピタキシャル成長によりチャネ
ルとなるべきp層109bを堆積し、最後に、n型シ
リコンのエピタキシャル成長によりソースとしてのn
層109cを堆積することにより、第1MOSFET基
板部109を形成する。
【0031】次に、二酸化シリコン膜114′のう
ち、第1MOSFET基板部109と第2MOSFET
基板部110との間の部分をエッチングによって除去し
て、サリサイド層108を露出させる。そして、LPC
VD或いは熱酸化法等により、絶縁膜111a,111
b,111cを一体に形成する。さらに、リンドープポ
リシリコンを堆積させた後、エッチバックによって不要
部分を除去することにより、ゲート電極113を形成す
る(図11参照)。
【0032】最後に、全面に二酸化シリコン膜をさら
に堆積させて層間絶縁膜114を形成し、コンタクトホ
ール115〜119を開口した後、配線層120〜12
3を形成することにより、図1〜図3に示したような半
導体装置を得る。
【0033】以上説明したように、本実施例の半導体装
置によれば、積層構造の第1MOSFET基板部109
および第2MOSFET基板部110の間にゲート電極
113を設けた構成することにより、チャネル領域10
9b、110bを堆積によって形成できるようにしたの
で、リソグラフィの性能に関係なくMOSFETの微細
化を図ることができる。
【0034】また、図1に示したように、本実施例の半
導体装置では、第1MOSFET基板部109を柱状に
形成し、且つ、第2MOSFET基板部110を第1M
OSFET基板部109の外周を囲むように形成した。
これにより、パターン面積を増大させることなく、第2
MOSFET基板部110のゲート幅を大きくすること
ができる。したがって、MOSFETの微細化を図りつ
つ、第2MOSFET基板部110に流れるドレイン電
流を大きくすることができる。
【0035】さらに、図2および図3に示したように、
本実施例の半導体装置では、第1MOSFET基板部1
09により構成されるMOSFETをn型とし、また、
第2MOSFET基板部110により構成されるMOS
FETをp型としているので、第2MOSFET基板部
110により構成されるMOSFETに流れるドレイン
電流を大きくすることができる。これにより、MOSF
ETの微細化を図りつつ、p型、n型の両方のMOSF
ETのドレイン電流値を同程度とすることができる。
【0036】なお、本実施例では第1MOSFET基板
部109の四方(すなわち全方向)を第2MOSFET
基板部110で囲むように形成したが、第1MOSFE
T基板部109の三方或いは二方のみに第2MOSFE
T基板部110を形成することとしてもよいことはもち
ろんである。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置によれば、MOSFETの微細化を図ることが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる半導体装置の構成を
概略的に示す上面図である。
【図2】図1に示した半導体装置のA−A断面図であ
る。
【図3】図1に示した半導体装置のB−B断面図であ
る。
【図4】図1〜図3に示した半導体装置の回路構成を示
す回路図である。
【図5】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を説明するための工程断面図である。
【図6】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を説明するための工程断面図である。
【図7】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を説明するための工程断面図である。
【図8】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を説明するための工程断面図である。
【図9】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を説明するための工程断面図である。
【図10】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法を説明するための工程断面図である。
【図11】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法を説明するための工程断面図である。
【図12】本発明の一実施例に係わる半導体装置の構成
を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
101 p型半導体基板 102 p型ウェル 103 n型ウェル 104 素子分離領域 105 n領域 106 p領域 107 ポリシリコン層 108 配線層 109 第1MOSFET基板部 110 第2MOSFET基板部 111a,111b 酸化膜 113 ゲート電極 114 層間絶縁膜 115〜120 コンタクトホール 121〜124 配線層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された第1配線パターンと、 この第1電極上に積層させて形成された第1導電型層、
    チャネル層および第1導電型層からなる第1MOSFE
    T基板部と、 前記第1電極上に積層させて形成された第2導電型層、
    チャネル層および第2導電型層からなる第2MOSFE
    T基板部と、 前記第1MOSFET基板部の側面および前記第2MO
    SFET基板部の側面に、互いに対向するように設けら
    れた、第1絶縁膜および第2絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜と接するよう
    に堆積された導電性材料からなるゲート電極と前記第1
    MOSFET基板部上、前記第2MOSFET基板部上
    および前記ゲート電極上にそれぞれ設けられた第2配線
    パターンと、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記第1MOSFET基板部が柱状に形成
    され、前記第2MOSFET基板部が前記第1MOSF
    ET基板部の外周を囲むように形成されたことを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記第1MOSFET基板部の前記第1導
    電層がn型であり、前記第2MOSFET基板部の前記
    第2導電層がp型であることを特徴とする請求項2記載
    の半導体装置。
JP5124426A 1993-05-26 1993-05-26 半導体装置 Pending JPH06334130A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008205168A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2010062574A (ja) * 2000-08-25 2010-03-18 Agere Systems Inc 垂直型トランジスタの回路接続アーキテクチャ
JP2012178592A (ja) * 2001-09-21 2012-09-13 Agere Systems Inc 多動作電圧垂直置換ゲート(vrg)トランジスタ

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