JPH06350088A - Field-effect transistor and its manufacture - Google Patents

Field-effect transistor and its manufacture

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JPH06350088A
JPH06350088A JP14054293A JP14054293A JPH06350088A JP H06350088 A JPH06350088 A JP H06350088A JP 14054293 A JP14054293 A JP 14054293A JP 14054293 A JP14054293 A JP 14054293A JP H06350088 A JPH06350088 A JP H06350088A
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JP
Japan
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gate electrode
layer
gate
gate electrodes
effect transistor
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JP14054293A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Ono
圭一 大野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To make with good precision, a multiinput gate type FET excelling in drive capability and occupying a small area. CONSTITUTION:A gate electrode 4 of the first layer formed on a gate SiO2 3 is covered by a thin conformal SiO2 5, and gate electrodes 6c after the second layer are formed in the shape of a side wall through a combination of the deposit of a poly-silicon layer over the entire surface and etchback. Further, a source region 8 and a drain region 9 are formed on both external sides of these gate electrodes. An equivalent circuit is formed to the case of connecting in series a plurality of MOS-FETs without an impurity diffused region between each gate electrode. Consequently, a minute gate electrode 6b can be arranged adjacently without being constrained by the marginal resolution of photolithography. In contrast to the constitution in series connection of the conventional type, because of no impurity diffused region existing between gate electrodes 6c, high-speed operation is possible without parasitic resistance.

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、少ない占有面積で構成
でき、高速NAND動作を行うことが可能な多入力ゲー
ト型の電界効果トランジスタ(FET)とその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-input gate type field effect transistor (FET) which can be configured with a small occupied area and can perform a high speed NAND operation, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS−FETを直列に接続する回路構
成は、たとえば2入力型NAND回路における2個のn
MOS−FETの直列接続、あるいはフィードバック・
ゲート型増幅型固体撮像素子のフォトセンサ部における
フィードバック・ゲート・トランジスタと垂直選択トラ
ンジスタの直列接続等にみることができる。
2. Description of the Related Art A circuit configuration for connecting MOS-FETs in series is, for example, two n-types in a 2-input NAND circuit.
MOS-FET series connection or feedback
This can be seen in, for example, a series connection of a feedback gate transistor and a vertical selection transistor in the photo sensor section of the gate type amplification type solid-state imaging device.

【0003】半導体集積回路の集積度を向上させるため
には、個々の回路の占有面積をできる限り縮小すること
が必要である。上述のようなMOS−FETの直列接続
の場合、占有面積を最小とする従来の構成は、隣接する
MOS−FETのドレイン領域とソース領域を共通化す
る構成である。
In order to improve the degree of integration of a semiconductor integrated circuit, it is necessary to reduce the area occupied by each circuit as much as possible. In the case where the MOS-FETs are connected in series as described above, the conventional configuration that minimizes the occupied area is a configuration in which the drain region and the source region of adjacent MOS-FETs are shared.

【0004】一例として、半導体基板上に構成された従
来の3入力型回路の模式図を図8に示す。この回路は、
基板31上の素子分離領域32に囲まれる素子形成領域
内において、3個のトランジスタTr11,Tr12,Tr
13のゲート電極34,35,36が前記基板31の表面
酸化により形成されたゲート酸化膜33上に離間配置さ
れたものである。トランジスタTr11のゲート電極34
と素子分離領域32との間にはソース領域となる不純物
拡散領域37が、また、トランジスタTr13と素子分離
領域32との間にはドレイン領域となる不純物拡散領域
40がそれぞれ配されている。さらに、トランジスタT
11,Tr12間、およびトランジスタTr12,Tr13
にそれぞれ配された不純物拡散領域38,39は、前段
のトランジスタのドレイン領域と後段のトランジスタの
ソース領域を兼ねたものである。
As an example, a schematic diagram of a conventional three-input type circuit formed on a semiconductor substrate is shown in FIG. This circuit
In the element formation region surrounded by the element isolation region 32 on the substrate 31, the three transistors Tr 11 , Tr 12 , Tr
The thirteen gate electrodes 34, 35, 36 are spaced apart from each other on the gate oxide film 33 formed by the surface oxidation of the substrate 31. Gate electrode 34 of transistor Tr 11
An impurity diffusion region 37 serving as a source region is disposed between the element isolation region 32 and the element isolation region 32, and an impurity diffusion region 40 serving as a drain region is disposed between the transistor Tr 13 and the element isolation region 32. Furthermore, the transistor T
The impurity diffusion regions 38 and 39 arranged between r 11 and Tr 12 and between the transistors Tr 12 and Tr 13 serve as the drain region of the transistor in the front stage and the source region of the transistor in the rear stage, respectively.

【0005】かかる構成において、3個のゲート電極3
4,35,36にそれぞれ制御信号電圧Vin11
in12,Vin13が印加され、その直下のチャネル領域の
すべてに反転層が形成された場合に、ドレイン電圧VDS
が降下し、ソース・ドレイン間(すなわち不純物領域3
7,40間)にドレイン電流ID が流れる。
In this structure, the three gate electrodes 3
Control signal voltage V in11 ,
When V in12 and V in13 are applied and the inversion layer is formed in all of the channel region immediately below, the drain voltage V DS
Drop between the source and drain (that is, the impurity region 3
Drain current I D flows between (7, 40).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体集積
回路の微細加工においては、複数の配線層(ライン)が
一定の間隔(スペース)で配列されるパターンを一般に
ライン・アンド・スペース・パターンと呼んでいる。図
8のゲート電極34,35,36と不純物拡散領域3
8,39の配列もその典型例であり、この場合のゲート
電極34,35,36のライン幅をL、不純物拡散領域
38,39のスペース幅をSとすると、かかる3入力構
成の場合には、ソース・ドレイン間の距離は(3L+2
S)となる。特にL=S、入力数(すなわちゲート数)
=xとすると、ソース・ドレイン間の距離は一般にnL
+(n−1)L=(2n−1)Lで表される。
In the fine processing of semiconductor integrated circuits, a pattern in which a plurality of wiring layers (lines) are arranged at regular intervals (spaces) is generally called a line-and-space pattern. I'm out. The gate electrodes 34, 35, 36 and the impurity diffusion region 3 of FIG.
The arrangement of 8 and 39 is also a typical example, and in this case, assuming that the line width of the gate electrodes 34, 35 and 36 is L and the space width of the impurity diffusion regions 38 and 39 is S, in the case of such a 3-input configuration. , The distance between source and drain is (3L + 2
S). Especially L = S, number of inputs (ie number of gates)
= X, the distance between the source and drain is generally nL
It is represented by + (n-1) L = (2n-1) L.

【0007】上記ライン幅Lとスペース幅Sの最小寸法
は、フォトリソグラフィの解像度により決まる。しか
し、近年ではこれらのパターン幅が露光光の波長に近づ
いているため、焦点深度の低下や回折・干渉等によるコ
ントラストの低下が著しく、微細なライン・アンド・ス
ペース・パターンを高精度に解像させることは孤立した
ライン・パターンを解像させるよりもはるかに困難とな
っている。したがって、上述のソース・ドレイン間距離
(2n−1)Lを縮小するにも限界がある。
The minimum dimensions of the line width L and the space width S are determined by the resolution of photolithography. However, in recent years, the width of these patterns has approached the wavelength of the exposure light, so the reduction in depth of focus and the reduction in contrast due to diffraction and interference are significant, and fine line-and-space patterns can be resolved with high precision. This is far more difficult than resolving an isolated line pattern. Therefore, there is a limit in reducing the above-mentioned source-drain distance (2n-1) L.

【0008】また、図8に示されるような3入力型回路
の場合、各ゲート電極34,35,36の直下に形成さ
れるチャネル同士を接続する領域に不純物拡散領域3
8,39が存在している。このため、隣接するゲート電
極間に寄生抵抗が必然的に生じ、駆動能力を低下させる
原因となっている。
Further, in the case of the 3-input type circuit as shown in FIG. 8, the impurity diffusion region 3 is formed in the region connecting the channels formed directly under the gate electrodes 34, 35, 36.
There are 8,39. For this reason, a parasitic resistance is inevitably generated between the adjacent gate electrodes, which causes a decrease in drive capability.

【0009】そこで本発明は、これらの課題を解決し、
少ない占有面積で精度良く構成でき、高速動作を行うこ
とが可能な多入力ゲート型の電界効果トランジスタ、お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves these problems,
It is an object of the present invention to provide a multi-input gate type field effect transistor that can be accurately configured with a small occupied area and can operate at high speed, and a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタは、上述の目的に鑑みて提案されるものであり、
共通のチャネル領域上にn層(ただし、nは2以上の整
数を表す。)のゲート電極材料層をパターニングしてな
る最大(2n−1)個のゲート電極がコンフォーマルな
絶縁膜を挟んで互いに水平方向に隣接配置され、m層目
(ただし、mは2≦m≦nの条件を満たす整数を表
す。)ゲート電極が常に(m−1)層目ゲート電極のサ
イドウォールを構成してなるものである。
The field effect transistor of the present invention is proposed in view of the above object,
A maximum of (2n-1) gate electrodes formed by patterning n layers (where n represents an integer of 2 or more) of gate electrode material layers on a common channel region sandwiches a conformal insulating film. Adjacent to each other in the horizontal direction, the m-th layer (where m is an integer satisfying the condition of 2 ≦ m ≦ n) always forms the sidewall of the (m−1) -th layer gate electrode. It will be.

【0011】ここで、m層目ゲート電極と(m−1)層
目ゲート電極との間でこれらの直下のゲート絶縁膜の厚
さが相違されてなる場合には、これに応じて前記チャネ
ル領域内の不純物濃度分布を制御することが有効であ
る。
Here, if the gate insulating film immediately below the m-th layer gate electrode and the (m-1) -th layer gate electrode has different thicknesses, the channel is correspondingly changed. It is effective to control the impurity concentration distribution in the region.

【0012】かかる電界効果トランジスタは、前記ゲー
ト電極の各々への電圧印加状態にもとづいてNAND動
作を行うことができる。
The field effect transistor can perform a NAND operation based on the voltage applied state to each of the gate electrodes.

【0013】かかる電界効果トランジスタは、チャネル
領域を横断するごとく(m−1)層目(ただし、mは2
以上の整数を表す。)ゲート電極を形成するパターニン
グ工程と、少なくとも前記チャネル領域と前記(m−
1)層目ゲート電極をコンフォーマルな絶縁膜で被覆す
る絶縁膜成膜工程と、前記絶縁膜上にm層目のゲート電
極材料層を成膜する電極成膜工程と、前記m層目のゲー
ト電極材料層をエッチバックし、前記(m−1)層目ゲ
ート電極の側壁面上にサイドウォール状のm層目ゲート
電極を形成するエッチバック工程とを経ることにより形
成することができる。
In such a field effect transistor, the (m-1) th layer (where m is 2) as if traversing the channel region.
Represents the above integers. ) Patterning step of forming a gate electrode, and at least the channel region and the (m-
1) An insulating film forming step of covering the first-layer gate electrode with a conformal insulating film; an electrode forming step of forming an m-th layer gate electrode material layer on the insulating film; The gate electrode material layer may be etched back, and an etching back step of forming a sidewall-shaped m-th layer gate electrode on the side wall surface of the (m-1) -th layer gate electrode may be performed.

【0014】このとき、m層目のゲート電極材料層を成
膜する電極成膜工程に先立ち、(m−1)層目以前のす
べてのゲート電極をマスクとしてイオン注入を行えば、
前記チャネル領域内に不純物濃度分布を形成することが
できる。
At this time, prior to the electrode forming step of forming the m-th layer gate electrode material layer, if ion implantation is carried out using all the gate electrodes before the (m-1) th layer as masks,
An impurity concentration distribution can be formed in the channel region.

【0015】また、前記パターニング工程では、前記チ
ャネル領域外におけるm層目ゲート電極の加工端を、
(m−1)層目ゲート電極の加工端よりも常に該チャネ
ル領域に接近させるごとくゲート電極を形成することも
有効である。
In the patterning step, the processed end of the m-th layer gate electrode outside the channel region is
It is also effective to form the gate electrode so that it is always closer to the channel region than the processed end of the (m-1) th layer gate electrode.

【0016】[0016]

【作用】本発明の電界効果トランジスタにおいては、共
通のチャネル領域上で水平方向に隣接配置される複数の
ゲート電極のうち隣接する者同士が、互いにコンフォー
マルな薄い絶縁膜を隔てた主パターンとサイドウォール
の関係にある。つまり、隣接するゲート電極間に従来の
ような不純物拡散領域が存在しない分、回路の占有面積
を縮小することができ、かつゲート電極間の寄生抵抗を
排除して動作を高速化することができる。
In the field-effect transistor of the present invention, adjacent ones of a plurality of gate electrodes arranged horizontally adjacent to each other on the common channel region are adjacent to each other to form a main pattern having a conformal thin insulating film therebetween. It has a sidewall relationship. That is, the area occupied by the circuit can be reduced because there is no conventional impurity diffusion region between the adjacent gate electrodes, and the parasitic resistance between the gate electrodes can be eliminated to speed up the operation. .

【0017】かかる構成において、ひとつのゲート電極
からのゲート電圧印加により反転層が形成される領域
は、単一のチャネル領域の一部のみである。ドレイン電
流IDを得るためには、ソース・ドレイン間に存在する
このチャネル領域の全域において反転層が形成されなけ
ればならない。つまり、すべてのゲート電極から制御信
号電圧が印加された場合(Hレベル)に初めてドレイン
電圧が降下し(Lレベル)、このトランジスタはONと
なる。これは、すなわちNAND動作である。
In such a structure, the region where the inversion layer is formed by applying the gate voltage from one gate electrode is only a part of the single channel region. In order to obtain the drain current I D , the inversion layer must be formed over the entire channel region existing between the source and drain. That is, when the control signal voltage is applied from all the gate electrodes (H level), the drain voltage first drops (L level), and this transistor is turned on. This is a NAND operation.

【0018】上記電界効果トランジスタの製造方法にお
いて、複数のゲート電極中、ライン幅がフォトリソグラ
フィの限界解像度で決定されるのは、一番最初に形成さ
れるゲート電極のみである。かかる孤立パターンについ
ては、従来のフォトリソグラフィでも比較的高い解像度
を達成することが可能である。これに対し、2番目以降
に形成されるゲート電極は自己整合的なサイドウォール
・プロセスにもとづいて形成されるため、フォトリソグ
ラフィの解像限界の制約を全く受けない。この意味にお
いても、本発明の電界効果トランジスタにおいてはデザ
イン・ルールの微細化が容易となる。
In the method of manufacturing the field effect transistor, the line width of the plurality of gate electrodes is determined by the limit resolution of photolithography only for the first gate electrode formed. For such isolated patterns, it is possible to achieve a relatively high resolution even by conventional photolithography. On the other hand, the second and subsequent gate electrodes are formed on the basis of the self-aligned sidewall process, and therefore are not limited by the resolution limit of photolithography. Also in this sense, the field effect transistor of the present invention facilitates miniaturization of design rules.

【0019】このように、あるゲート電極を直前のゲー
ト電極のサイドウォールとして順次形成してゆくプロセ
スによれば、n層のゲート電極材料層を用いた場合、後
工程でこれらを全くパターニングしなくても同心状に配
列された最低n個のゲート電極を形成することができ
る。しかし、一般に電界効果トランジスタのゲート電極
は、その長手方向がチャネル領域を横断するごとく形成
されているので、サイドウォールは最初のゲート電極の
長手方向の左右の側壁面に沿って、順次外側へと形成さ
れてゆくことになる。そこで、2番目以降のゲート電極
についてはパターニングによりその両端部を常に除去し
てゆけば、主パターンに対して左側のサイドウォールと
右側のサイドウォールとをそれぞれ独立のゲート電極と
することができ、最大(2n−1)個のゲート電極が形
成できることになる。
As described above, according to the process of sequentially forming a certain gate electrode as the sidewall of the immediately preceding gate electrode, when an n-layer gate electrode material layer is used, these are not patterned at all in the subsequent process. However, at least n gate electrodes arranged concentrically can be formed. However, since the gate electrode of a field effect transistor is generally formed so that the longitudinal direction thereof crosses the channel region, the sidewalls are sequentially extended outward along the left and right side wall surfaces of the first gate electrode in the longitudinal direction. It will be formed. Therefore, by always removing both ends of the second and subsequent gate electrodes by patterning, the left side wall and the right side wall can be made independent gate electrodes with respect to the main pattern, A maximum of (2n-1) gate electrodes can be formed.

【0020】ところで、上記複数のゲート電極の間には
かならずコンフォーマルな絶縁膜が介在される。つま
り、次のゲート電極材料層を成膜する電極成膜工程の前
には、必ず絶縁膜成膜工程が置かれる。この絶縁膜は、
ゲート電極の表面では次に形成されるゲート電極との間
の絶縁膜として機能し、チャネル領域上では通常のゲー
ト絶縁膜として機能する。したがって、後に形成される
ゲート電極ほど、その直下のゲート絶縁膜の膜厚が大き
くなり、閾値がバラつく原因となる。しかし、ゲート絶
縁膜の膜厚の差異に応じ、その直下のチャネル領域内に
いわゆるチャネル・ドーピングにより適切な濃度の不純
物を導入する。これにより、膜厚の不均一さに起因する
閾値の変動を相殺し、安定した動作を実現することがで
きる。
By the way, a conformal insulating film is always interposed between the plurality of gate electrodes. That is, the insulating film forming step is always performed before the electrode forming step of forming the next gate electrode material layer. This insulating film is
On the surface of the gate electrode, it functions as an insulating film between itself and a gate electrode to be formed next, and on the channel region, it functions as a normal gate insulating film. Therefore, as the gate electrode is formed later, the thickness of the gate insulating film directly below the gate electrode becomes larger, which causes variation in the threshold value. However, depending on the difference in film thickness of the gate insulating film, an impurity having an appropriate concentration is introduced into the channel region immediately below it by so-called channel doping. As a result, it is possible to cancel the fluctuation of the threshold value due to the nonuniformity of the film thickness and realize a stable operation.

【0021】かかる不純物濃度分布は、次のゲート電極
材料層を成膜するに先立ち、それ以前に形成されたすべ
てのゲート電極をマスクとして然るべきイオン注入を行
えば、全く自己整合的に作り出すことができる。
Such an impurity concentration distribution can be created in a completely self-aligned manner by performing appropriate ion implantation using all the gate electrodes formed before that as masks before forming the next gate electrode material layer. it can.

【0022】なお、本発明により形成されるサイドウォ
ール状のゲート電極が極めて微細な寸法を有する場合に
は、チャネル領域外において隣接するゲート電極間で上
層配線とのコンタクト形成位置を互いにずらしておかな
いと、ゲート電極同士が短絡する虞れが大きい。このよ
うな場合には、チャネル領域外において、直前のゲート
電極の加工端を後から形成されるゲート電極の加工端よ
りも常に突出させるようなパターニングを行い、得られ
た階段状の突出部に順次コンタクトを形成してゆけば、
上述のような短絡を回避することができる。
When the sidewall-shaped gate electrode formed according to the present invention has an extremely fine dimension, the contact formation position with the upper layer wiring is shifted between the adjacent gate electrodes outside the channel region. Otherwise, there is a high possibility that the gate electrodes will short-circuit. In such a case, patterning is performed so that the processed end of the immediately preceding gate electrode is always projected beyond the processed end of the gate electrode formed later, outside the channel region, and the obtained stepped protrusion is formed. If you make contact sequentially,
The short circuit as described above can be avoided.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.

【0024】実施例1 本実施例では、本発明を適用して構成した3入力型MO
S−FETについて説明する。このMOS−FETは、
図1の模式的断面図に示されるように、Si基板1上の
素子分離領域2に囲まれる素子形成領域内において、3
個のトランジスタTr 1 ,Tr2 ,Tr3 のゲート電極
6c,4,6cが、相互間およびSi基板1との間に絶
縁膜を介した状態で配列されたものである。
[0024]Example 1 In this embodiment, a 3-input type MO configured by applying the present invention
The S-FET will be described. This MOS-FET is
As shown in the schematic cross-sectional view of FIG.
In the element formation region surrounded by the element isolation region 2, 3
Transistors Tr 1, Tr2, Tr3Gate electrode
6c, 4, 6c are isolated from each other and from the Si substrate 1.
They are arranged in a state of having a limbal membrane.

【0025】上記ゲート電極6c,4,6cは、中央の
ゲート電極4をコンフォーマルに被覆するSiO2 膜5
により互いに絶縁されており、両端のゲート電極6c,
6cはゲート電極4のサイドウォールをなしている。こ
のため、これら3個のゲート電極6c,4,6cのライ
ン幅の合計は、従来のようなライン・アンド・スペース
・パターンにしたがって3個のゲート電極を離間配置し
た場合の僅か40%程度に縮小されている。
The gate electrodes 6c, 4 and 6c are SiO 2 films 5 which conformally cover the central gate electrode 4.
Are insulated from each other by the gate electrodes 6c at both ends,
6c forms a sidewall of the gate electrode 4. Therefore, the total line width of these three gate electrodes 6c, 4 and 6c is only about 40% of the case where the three gate electrodes are spaced apart according to the conventional line-and-space pattern. It has been reduced.

【0026】上記Si基板1中には、これら3個のゲー
ト電極6c,4,6cの両外側において自己整合的に不
純物拡散領域が形成されている。これらは、それぞれソ
ース(S)領域8、ドレイン(D)領域9として機能す
る。上記ソース領域8とドレイン領域9の間に挟まれる
領域がチャネル領域である。このチャネル領域は、各ゲ
ート電極6c,4,6cの直下に相当する部位、すなわ
ちチャネルCh1,Ch2,Ch3のすべてに反転層が
形成された場合に、ひとつの連続したチャネル領域とし
て機能するようになされている。
Impurity diffusion regions are formed in the Si substrate 1 in a self-aligned manner on both outer sides of these three gate electrodes 6c, 4, 6c. These function as a source (S) region 8 and a drain (D) region 9, respectively. A region sandwiched between the source region 8 and the drain region 9 is a channel region. This channel region functions as one continuous channel region when the inversion layer is formed in the portions corresponding to the portions directly below the gate electrodes 6c, 4, 6c, that is, in all of the channels Ch1, Ch2, Ch3. Has been done.

【0027】ここで、中央のゲート電極4は、従来と同
様にSi基板1の表面酸化により形成されたゲートSi
2 膜3上に形成されているが、両端のゲート電極6
c,6cはこのゲートSiO2 膜3に加え、上記SiO
2 膜5の水平延在部分によってもSi基板1から絶縁さ
れている。すなわち、ゲート絶縁膜として機能するSi
2 膜の厚さは、すべてのゲート電極について同一では
ない。そこで、トランジスタTr2 の動作閾値をトラン
ジスタTr1 ,Tr3 のそれと整合させるために、チャ
ネルCh1,Ch3における不純物濃度は、チャネルC
h2におけるそれと異なるレベルに設定されている。
The central gate electrode 4 is a gate Si formed by surface oxidation of the Si substrate 1 as in the conventional case.
Although formed on the O 2 film 3, the gate electrodes 6 on both ends are formed.
In addition to the gate SiO 2 film 3,
The horizontal extension of the two films 5 also insulates the Si substrate 1. That is, Si that functions as a gate insulating film
The O 2 film thickness is not the same for all gate electrodes. Therefore, in order to match the operating threshold of the transistor Tr 2 with that of the transistors Tr 1 and Tr 3 , the impurity concentration in the channels Ch1 and Ch3 is set to the channel C.
It is set to a level different from that of h2.

【0028】次に、かかる構成を有する3入力型MOS
−FETのNAND動作について説明する。このMOS
−FETの等価回路図は、図2に示されるとおりであ
る。いま、これら3個のゲート電極6c,4,6cに印
加される制御信号電圧を、それぞれVin1, Vin2, V
in3 とする。図1(a)に示されるように、どのゲート
電極にも入力信号電圧が印加されていない場合には(L
レベル)、いずれのチャネルにも反転層は形成されず、
したがってソース・ドレイン間に電流Iは流れない(I
=0)。
Next, a three-input type MOS having such a structure
The NAND operation of the FET will be described. This MOS
The equivalent circuit diagram of the -FET is as shown in FIG. Now, the control signal voltages applied to these three gate electrodes 6c, 4 and 6c are V in1 , V in2 and V respectively.
in3 As shown in FIG. 1A, when the input signal voltage is not applied to any gate electrode, (L
Level), no inversion layer is formed in either channel,
Therefore, the current I does not flow between the source and drain (I
= 0).

【0029】また、たとえば図1(b)に示されるよう
に、トランジスタTr1 ,Tr3 のゲート電極6c,6
cのみに制御電圧信号Vin1, Vin3 が印加され(Hレ
ベル)、真ん中のゲート電極4がLレベルである場合に
は、チャネルCh1,Ch3には反転層(図中、黒いド
ットで表す。)が形成されるが、チャネルCh2には形
成されない。したがって、やはりソース・ドレイン間に
電流Iは流れない(I=0)。
Further, as shown in FIG. 1B, for example, the gate electrodes 6c, 6 of the transistors Tr 1 , Tr 3 are formed.
When the control voltage signals V in1 and V in3 are applied only to c (H level) and the middle gate electrode 4 is at L level, the inversion layers (represented by black dots in the figure) in the channels Ch1 and Ch3. ) Is formed, but not in the channel Ch2. Therefore, the current I does not flow between the source and the drain (I = 0).

【0030】しかし、図1(c)に示されるように、す
べてのゲート電極6c,4,6cに制御電圧信号Vin1,
in2, Vin3 が印加されると、すべてのチャネルC
h1,Ch2,Ch3に反転層が形成され、トランジス
タがONとなってドレイン電流ID が流れる。つまり、
NAND動作が行われる。このときの駆動能力は、従来
のように各ゲート電極間に不純物拡散領域が介在されて
いる場合と異なり、寄生抵抗が存在しない分だけ改善さ
れていた。
However, as shown in FIG. 1C, the control voltage signal V in1 ,
When V in2 and V in3 are applied, all channels C
An inversion layer is formed in h1, Ch2, and Ch3, the transistor is turned on, and the drain current I D flows. That is,
NAND operation is performed. The driving capability at this time has been improved by the absence of parasitic resistance, unlike the conventional case where an impurity diffusion region is interposed between each gate electrode.

【0031】実施例2 本実施例では、本発明を適用したMOS−FETの製造
工程について、図3ないし図6を参照しながら説明す
る。まず、図3(a)に示されるように、予めLOCO
S法等により素子分離領域2が形成されたSi基板1上
の素子形成領域7の表面を熱酸化することによりゲート
SiO2 膜3を形成し、該ゲートSiO2 膜3上でたと
えば不純物を含有するポリシリコン膜(1層目のゲート
電極材料層)をパターニングし、ゲート電極4(1層目
ゲート電極)を形成した。
Embodiment 2 In this embodiment, a manufacturing process of a MOS-FET to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
The gate SiO 2 film 3 is formed by thermally oxidizing the surface of the element formation region 7 on the Si substrate 1 in which the element isolation region 2 is formed by the S method or the like, and the gate SiO 2 film 3 contains, for example, impurities. The polysilicon film (first-layer gate electrode material layer) to be patterned was patterned to form the gate electrode 4 (first-layer gate electrode).

【0032】なお、上記Si基板1にはゲート電極4の
形成前に予めチャネル・ドーピングを行っておき、チャ
ネルCh2(図1参照。)の不純物濃度を制御するよう
にしても良い。
The Si substrate 1 may be previously subjected to channel doping before forming the gate electrode 4 to control the impurity concentration of the channel Ch2 (see FIG. 1).

【0033】次に、図3(b)に示されるように、上記
ゲート電極4を被覆してコンフォーマルなSiO2 膜5
を形成した。このSiO2 膜5の形成方法としては、熱
酸化、もしくはO3 −TEOS常圧CVD法,O2 −T
EOSプラズマCVD法,H 2 O−TEOSプラズマC
VD法等の段差被覆性に優れるCVD法のいずれを用い
ても構わない。
Next, as shown in FIG.
Conformal SiO that covers the gate electrode 42Membrane 5
Was formed. This SiO2As a method of forming the film 5, heat is used.
Oxidation or O3-TEOS atmospheric pressure CVD method, O2-T
EOS plasma CVD method, H 2O-TEOS Plasma C
Any of the CVD methods such as the VD method, which has excellent step coverage, is used.
It doesn't matter.

【0034】次に、図3(c)に示されるように、上記
ゲート電極4をマスクとしてイオン注入を行った。これ
は、次に形成される2層目ゲート電極の閾値をゲート電
極4の閾値と整合させるためのチャネル・ドーピングで
ある。次に、図3(d)に示されるように、ウェハの全
面に不純物を含有するポリシリコン層6(2層目のゲー
ト電極材料層)を堆積させた。
Next, as shown in FIG. 3C, ion implantation was performed using the gate electrode 4 as a mask. This is channel doping for matching the threshold value of the second-layer gate electrode formed next with the threshold value of the gate electrode 4. Next, as shown in FIG. 3D, a polysilicon layer 6 (second gate electrode material layer) containing impurities was deposited on the entire surface of the wafer.

【0035】次に、上記ポリシリコン層6をエッチバッ
クし、図4(e)に示されるように、ゲート電極4の側
壁面上にサイドウォール状のポリシリコン層6aを形成
した。図4(e)の下段側には、この段階におけるウェ
ハの状態の上面図を併記してある。上段側の図は、この
上面図のA−A線断面図である。パターニング前の上記
ポリシリコン層6aは、中央のゲート電極4を周回して
形成されている。このエッチバック・プロセスは自己整
合的であり、フォトリソグラフィの解像限界の制約を受
けないので、各ゲート電極のライン幅を0.4μm、あ
るいはそれ以下に微細化することが可能であった。
Next, the polysilicon layer 6 was etched back to form a sidewall-shaped polysilicon layer 6a on the side wall surface of the gate electrode 4, as shown in FIG. 4 (e). A top view of the state of the wafer at this stage is also shown on the lower side of FIG. The drawing on the upper side is a cross-sectional view taken along the line AA of this top view. The polysilicon layer 6a before patterning is formed around the central gate electrode 4. Since this etch-back process is self-aligned and is not restricted by the resolution limit of photolithography, the line width of each gate electrode could be miniaturized to 0.4 μm or less.

【0036】次に、上記ポリシリコン層6aをパターニ
ングし、図4(f)に示されるようにゲート電極6b
(または6c)を形成し、さらにこれらのゲート電極す
べてをマスクとしてイオン注入を行い、ソース領域8と
ドレイン領域9を形成した。ここで、上記ポリシリコン
層6aのパターニングの様式によって、形成されるゲー
ト電極の数を決定することができる。
Next, the polysilicon layer 6a is patterned to form a gate electrode 6b as shown in FIG. 4 (f).
(Or 6c) is formed, and ion implantation is performed using all of these gate electrodes as a mask to form a source region 8 and a drain region 9. Here, the number of gate electrodes to be formed can be determined by the patterning method of the polysilicon layer 6a.

【0037】すなわち、ゲート電極4を周回するポリシ
リコン層6aのうち、短辺側の一端を除去すれば、図5
(f−1)に示されるように、ゲート電極4およびゲー
ト電極6bを有する2入力型MOS−FETを形成する
ことができる。この場合、各ゲート電極4,6bと上層
配線とのコンタクト位置が重ならないよう、図示される
ようにお互い離間した位置にそれぞれコンタクト・ホー
ルCH1,CH2を形成すれば、ゲート電極4,6b間
の短絡を防止することができる。
That is, if one end on the short side of the polysilicon layer 6a that surrounds the gate electrode 4 is removed, the structure shown in FIG.
As shown in (f-1), a two-input MOS-FET having the gate electrode 4 and the gate electrode 6b can be formed. In this case, if the contact holes CH1 and CH2 are formed at positions separated from each other as shown in the drawing so that the contact positions of the gate electrodes 4 and 6b and the upper layer wiring do not overlap, the contact holes CH1 and CH2 between the gate electrodes 4 and 6b are formed. A short circuit can be prevented.

【0038】あるいは、図5(f−2)に示されるよう
に上記ポリシリコン層6aの短辺側の両端を除去すれ
ば、実施例1で上述したような3入力型MOS−FET
を形成することができる。この場合には、一例としてゲ
ート電極4に対するコンタクト・ホールCH1と、ゲー
ト電極6c,6cに対するコンタクト・ホールCH2,
CH3とを素子形成領域7を挟んで互いに反対側に設け
ることにより、ゲート電極間の短絡を防止することがで
きる。
Alternatively, as shown in FIG. 5F-2, if both ends on the short side of the polysilicon layer 6a are removed, the three-input type MOS-FET as described in the first embodiment is obtained.
Can be formed. In this case, as an example, the contact hole CH1 for the gate electrode 4 and the contact hole CH2 for the gate electrodes 6c, 6c.
By providing CH3 and the element formation region 7 on opposite sides of each other, it is possible to prevent a short circuit between the gate electrodes.

【0039】さらに別の変形例として、図6に示される
ように、中央のゲート電極4の片側にのみサイドウォー
ル状のゲート電極6dを残し、2入力型MOS−FET
を製造することもできる。これは、平面図から明らかな
ように、ポリシリコン層6a〔図4(e)参照。〕の長
手方向の片側のみを除去することにより製造できる。た
だしこの場合、前工程におけるチャネル・ドーピング
は、ゲート電極4の片側のみに対して行っておけば良
い。
As yet another modification, as shown in FIG. 6, the sidewall-shaped gate electrode 6d is left only on one side of the central gate electrode 4, and the 2-input MOS-FET is formed.
Can also be manufactured. This is apparent from the plan view, and the polysilicon layer 6a [see FIG. 4 (e)]. ] Can be manufactured by removing only one side in the longitudinal direction. However, in this case, the channel doping in the previous step may be performed only on one side of the gate electrode 4.

【0040】実施例3 本実施例では、5入力型MOS−FETの構成および製
造方法について、図7を参照しながら簡単に説明する。
図7の下段側は上記MOS−FETの模式的平面図であ
り、上段側はそのB−B線断面図である。本実施例の5
入力型MOS−FETの構成は、前述の3入力型MOS
−FETの3個のゲート電極の外側にさらに2個のゲー
ト電極が加わった構成を有する。すなわち、図7の上段
側の模式的断面図に示されるように、Si基板11上の
素子分離領域12に囲まれる素子形成領域19内におい
て、5個のゲート電極18,16,14,16,18
が、相互間およびSi基板11との間に絶縁膜を介した
状態で配列されたものである。ここで、ゲート電極1
6,16は中央のゲート電極14の両側壁面上に形成さ
れたサイドウォールからなり、該ゲート電極14をコン
フォーマルに被覆するSiO2 膜15により互いに絶縁
されている。また、ゲート電極18,18は、上記ゲー
ト電極16,16の側壁面上に形成されたサイドウォー
ルからなり、該ゲート電極16,16をコンフォーマル
に被覆するSiO2 膜17により互いに絶縁されてい
る。
Embodiment 3 In this embodiment, the structure and manufacturing method of a 5-input MOS-FET will be briefly described with reference to FIG.
The lower side of FIG. 7 is a schematic plan view of the MOS-FET, and the upper side is a sectional view taken along the line BB. 5 of this embodiment
The configuration of the input type MOS-FET is the above-mentioned three-input type MOS.
-It has a configuration in which two gate electrodes are added to the outside of the three gate electrodes of the FET. That is, as shown in the schematic cross-sectional view on the upper side of FIG. 7, five gate electrodes 18, 16, 14, 16 are formed in the element formation region 19 surrounded by the element isolation region 12 on the Si substrate 11. 18
Are arranged with an insulating film interposed between them and with the Si substrate 11. Where the gate electrode 1
Reference numerals 6 and 16 are sidewalls formed on both side wall surfaces of the central gate electrode 14, and are insulated from each other by a SiO 2 film 15 which conformally covers the gate electrode 14. The gate electrodes 18, 18 are formed of sidewalls on the side wall surfaces of the gate electrodes 16, 16 and are insulated from each other by the SiO 2 film 17 which conformally covers the gate electrodes 16, 16. .

【0041】上記Si基板11中には、これら5個のゲ
ート電極18,16,14,16,18の両外側におい
て自己整合的に不純物拡散領域が形成されており、それ
ぞれソース領域20、ドレイン領域21として機能す
る。これらソース領域20とドレイン領域21の間に挟
まれる領域がチャネル領域である。ここで、中央のゲー
ト電極14に対してゲート絶縁膜として機能する膜はゲ
ートSiO2 膜13のみであるが、その両側のゲート電
極16,16についてはSiO2 膜15がこれに加わ
り、さらにその両側のゲート電極18,18については
SiO2 膜17がさらに加わっている。したがって、各
ゲート電極直下のチャネル領域の不純物濃度は、直前に
形成されたすべてのゲート電極をマスクとして順次チャ
ネル・ドーピングを行うことにより、自己整合的に制御
されている。
In the Si substrate 11, impurity diffusion regions are formed in a self-aligned manner on both outsides of these five gate electrodes 18, 16, 14, 16, 18, respectively, and the source region 20 and the drain region are respectively formed. Function as 21. A region sandwiched between the source region 20 and the drain region 21 is a channel region. Here, the gate SiO 2 film 13 is the only film that functions as a gate insulating film with respect to the central gate electrode 14, but the SiO 2 film 15 is added to the gate electrodes 16 and 16 on both sides thereof, and The SiO 2 film 17 is further added to the gate electrodes 18 on both sides. Therefore, the impurity concentration of the channel region immediately below each gate electrode is controlled in a self-aligned manner by sequentially performing channel doping using all the gate electrodes formed immediately before as a mask.

【0042】かかる5入力型MOS−FETは、前述の
3入力型MOS−FETの製造プロセスにSiO2 膜の
成膜工程と最外周側のゲート電極の形成工程を1回ずつ
追加したプロセスにより製造することができる。プロセ
スの詳細については省略するが、中央のゲート電極14
(1層目ゲート電極)は1層目のゲート電極材料層に、
その両側のゲート電極16,16(2層目ゲート電極)
は2層目ゲート電極材料層に、さらにその両側のゲート
電極18,18(3層目ゲート電極)は3層目ゲート電
極材料層にそれぞれ由来して形成される。
The 5-input type MOS-FET is manufactured by a process in which the step of forming the SiO 2 film and the step of forming the gate electrode on the outermost peripheral side are added once to the manufacturing process of the aforementioned 3-input type MOS-FET. can do. Although details of the process are omitted, the central gate electrode 14
(First layer gate electrode) is the first layer of gate electrode material,
Gate electrodes 16 and 16 on both sides thereof (second-layer gate electrode)
Is formed from the second-layer gate electrode material layer, and the gate electrodes 18 and 18 (third-layer gate electrodes) on both sides thereof are formed from the third-layer gate electrode material layer.

【0043】ここで、チャネル領域外におけるゲート電
極の加工端を、1層目から3層目へと段階を追う毎にチ
ャネル領域へ順次近づけてゆけば、図示されるように、
これらの5個のゲート電極全体の平面プロファイルは階
段状となる。この階段状プロファイルの各段差部分で上
層配線とのコンタクトをとるようにすれば、ゲート電極
間の短絡を防止することができる。たとえば、図示され
るように、ゲート電極14に対するコンタクト・ホール
CH1、ゲート電極16,16に対するコンタクト・ホ
ールCH2,CH3、およびゲート電極18,18に対
するコンタクト・ホールCH4,CH5を互いに離間し
た位置に設けることが有効である。
Here, if the processed end of the gate electrode outside the channel region is sequentially brought closer to the channel region in each step from the first layer to the third layer, as shown in the figure,
The planar profile of the whole of these five gate electrodes is stepwise. A short circuit between the gate electrodes can be prevented by making contact with the upper layer wiring at each step portion of the stepwise profile. For example, as shown in the drawing, a contact hole CH1 for the gate electrode 14, contact holes CH2, CH3 for the gate electrodes 16, 16 and contact holes CH4, CH5 for the gate electrodes 18, 18 are provided at mutually separated positions. Is effective.

【0044】上記MOS−FETは、5個のゲート電極
を有するにもかかわらず、ゲート電極部分の占有面積が
極めて小さい。このMOS−FETは、5個のゲートの
すべてから制御入力電圧が印加された場合にONとな
り、5入力NAND動作を行う。なお、本実施例では2
層目ゲート電極材料層と3層目ゲート電極材料層の双方
をその短辺側の両端において除去することにより、5個
のゲート電極を形成したが、パターニングの様式を変更
することにより、これより少ない4入力型、あるいは3
入力型のMOS−FETを製造することもできる。
Although the MOS-FET has five gate electrodes, the area occupied by the gate electrode portion is extremely small. This MOS-FET turns on when a control input voltage is applied from all five gates, and performs a 5-input NAND operation. In this embodiment, 2
Five gate electrodes were formed by removing both the third-layer gate electrode material layer and the third-layer gate electrode material layer at both ends on the short side, but by changing the patterning pattern, 4 input types or 3
It is also possible to manufacture an input type MOS-FET.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、フォトリソグラフィ工程の解像度の制約を
ほとんど受けずに微細なゲート電極を隣接して形成する
ことができる。したがって本発明は、微細なデザイン・
ルールにもとづいて設計され、高速NAND動作を行う
電界効果トランジスタを優れた信頼性、再現性、生産性
等をもって製造する上で、大きな貢献をなすものであ
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, fine gate electrodes can be formed adjacent to each other with almost no restriction on the resolution of the photolithography process. Therefore, the present invention is
This is a great contribution to the manufacture of field-effect transistors that are designed according to the rules and perform high-speed NAND operation with excellent reliability, reproducibility, and productivity.

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

【図1】本発明を適用した3入力型MOS−FETの構
成とそのNAND動作を説明するための模式的断面図で
あり、(a)はいずれのチャネルにも反転層が形成され
ずMOS−FETがOFFとなっている状態、(b)は
チャネルの一部にしか反転層が形成されず、MOS−F
ETがOFFとなっている状態、(c)はチャネルのす
べてに反転層が形成され、MOS−FETがONとなっ
た状態をそれぞれ表す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a 3-input type MOS-FET to which the present invention is applied and its NAND operation. FIG. 1A is a MOS-type MOS transistor in which an inversion layer is not formed in any channel. In the state where the FET is OFF, (b) shows that the inversion layer is formed only in a part of the channel, and the MOS-F
The state where ET is OFF, and (c) show the state where the inversion layer is formed in all the channels and the MOS-FET is ON.

【図2】上記3入力型MOS−FETの等価回路図であ
る。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the 3-input type MOS-FET.

【図3】本発明を適用した2入力型ないし3入力型MO
S−FETの製造方法をその工程順にしたがって示す模
式的断面図であり、(a)はゲートSiO2 膜上に1層
目のゲート電極が形成された状態、(b)はウェハの全
面にコンフォーマルなSiO2 層が成膜された状態、
(c)は1層目のゲート電極をマスクとしてチャネル・
ドーピングを行っている状態、(d)はウェハの全面に
2層目ゲート電極材料層としてポリシリコン層が堆積さ
れた状態をそれぞれ表す。
FIG. 3 is a 2-input type or 3-input type MO to which the present invention is applied.
3A and 3B are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing an S-FET in the order of steps, in which (a) is a state in which a first-layer gate electrode is formed on a gate SiO 2 film, and (b) is a mask over the entire surface of a wafer. With a formal SiO 2 layer deposited,
(C) shows the channel using the first-layer gate electrode as a mask
A state in which doping is performed, (d) shows a state in which a polysilicon layer is deposited as a second-layer gate electrode material layer on the entire surface of the wafer.

【図4】上記製造方法の続きを示す図であり、(e)は
上記ポリシリコン層をエッチバックした状態を示す模式
的平面図およびそのA−A線断面図、(f)はエッチバ
ックされた上記ポリシリコン層をパターニングし、かつ
ソース・ドレイン領域を形成するためのイオン注入を行
っている状態をそれぞれ表す。
FIG. 4 is a diagram showing a continuation of the manufacturing method, wherein (e) is a schematic plan view showing a state in which the polysilicon layer is etched back and a sectional view taken along the line AA, and (f) is etched back. The states in which the polysilicon layer is patterned and the ion implantation for forming the source / drain regions are performed are shown.

【図5】エッチバックされた上記ポリシリコン層のパタ
ーニングの様式およびコンタクト・ホールの形成位置を
示す模式的平面図であり、(f−1)は2入力型MOS
−FET、(f−2)は3入力型MOS−FETにそれ
ぞれ対応する。
FIG. 5 is a schematic plan view showing the patterning pattern of the polysilicon layer which has been etched back and the formation positions of contact holes, and (f-1) is a 2-input MOS.
-FET and (f-2) correspond to 3-input type MOS-FETs, respectively.

【図6】エッチバックされた上記ポリシリコン層を他の
様式にもとづいてパターニングして製造された2入力型
MOS−FETを示す模式的平面図およびそのA−A線
断面図である。
FIG. 6 is a schematic plan view showing a two-input type MOS-FET manufactured by patterning the etched-back polysilicon layer according to another method and a cross-sectional view taken along the line AA.

【図7】本発明を適用した5入力型MOS−FETの構
成例を示す模式的平面図およびそのB−B線断面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic plan view showing a configuration example of a 5-input type MOS-FET to which the present invention is applied and a cross-sectional view taken along the line BB thereof.

【図8】従来のライン・アンド・スペース・パターンに
もとづく3入力型MOS−FETの構成例を示す模式的
断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a three-input type MOS-FET based on a conventional line-and-space pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 ・・・Si基板 2,12 ・・・素子分離領域 3,13 ・・・ゲートSiO2 膜 4,14 ・・・(1層目)ゲート電極 5,15,17 ・・・SiO2 膜 6 ・・・ポリシリコン層(2層目ゲート
電極材料層) 6a ・・・(エッチバック後の)ポリシリ
コン層 6b ・・・(2入力型MOS−FET用2
層目)ゲート電極 6c ・・・(3入力型MOS−FET用2
層目)ゲート電極 7,19 ・・・素子形成領域 8,20 ・・・ソース領域 9,21 ・・・ドレイン領域 16 ・・・(5入力型MOS−FET用2
層目)ゲート電極 18 ・・・(5入力型MOS−FET用3
層目)ゲート電極
1, 11 ・ ・ ・ Si substrate 2,12 ・ ・ ・ Element isolation region 3,13 ・ ・ ・ Gate SiO 2 film 4,14 ・ ・ ・ (first layer) Gate electrode 5,15,17 ・ ・ ・ SiO 2 Film 6 ... Polysilicon layer (second layer gate electrode material layer) 6a ... (After etchback) polysilicon layer 6b ... (2 input type MOS-FET 2
Layer) Gate electrode 6c (2 for 3-input type MOS-FET 2)
Layer) Gate electrode 7, 19 ... Element formation region 8, 20 ... Source region 9, 21 ... Drain region 16 ... (For 5 input type MOS-FET 2)
Layer) Gate electrode 18 (for 5 input type MOS-FET 3)
Layer) Gate electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共通のチャネル領域上にn層(ただし、
nは2以上の整数を表す。)のゲート電極材料層をパタ
ーニングしてなる最大(2n−1)個のゲート電極がコ
ンフォーマルな絶縁膜を挟んで互いに水平方向に隣接配
置され、m層目(ただし、mは2≦m≦nの条件を満た
す整数を表す。)ゲート電極が常に(m−1)層目ゲー
ト電極のサイドウォールを構成してなることを特徴とす
る電界効果トランジスタ。
1. An n-layer (wherein
n represents an integer of 2 or more. (2n-1) gate electrodes formed by patterning the gate electrode material layer of (1) are arranged horizontally adjacent to each other with a conformal insulating film interposed therebetween, and the m-th layer (where m is 2 ≦ m ≦ A field effect transistor characterized in that the gate electrode always constitutes a sidewall of the (m-1) th layer gate electrode.
【請求項2】 前記m層目ゲート電極と前記(m−1)
層目ゲート電極との間ではこれらの直下のゲート絶縁膜
の厚さが相違されてなり、これに応じて前記チャネル領
域内の不純物濃度分布が制御されてなることを特徴とす
る請求項1記載の電界効果トランジスタ。
2. The m-th layer gate electrode and the (m-1)
2. The thickness of the gate insulating film immediately below these layers is made different from that of the layer gate electrode, and the impurity concentration distribution in the channel region is controlled accordingly. Field effect transistor.
【請求項3】 前記ゲート電極の各々への電圧印加状態
にもとづいてNAND動作が行われることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の電界効果トランジス
タ。
3. The field effect transistor according to claim 1, wherein the NAND operation is performed based on a voltage applied state to each of the gate electrodes.
【請求項4】 チャネル領域を横断するごとく(m−
1)層目(ただし、mは2以上の整数を表す。)ゲート
電極を形成するパターニング工程と、 少なくとも前記チャネル領域と前記(m−1)層目ゲー
ト電極をコンフォーマルな絶縁膜で被覆する絶縁膜成膜
工程と、 前記絶縁膜上にm層目のゲート電極材料層を成膜する電
極成膜工程と、 前記m層目のゲート電極材料層をエッチバックし、前記
(m−1)層目ゲート電極の側壁面上にサイドウォール
状のm層目ゲート電極を形成するエッチバック工程とを
有し、 前記チャネル領域上に最大(2n−1)個(ただし、n
は2≦m≦nの条件を満たす整数を表す。)のゲート電
極をコンフォーマルな絶縁膜を挟んで互いに水平方向に
隣接して形成することを特徴とする電界効果トランジス
タの製造方法。
4. As the channel region is traversed (m-
1) a patterning step of forming a gate electrode in the first layer (where m represents an integer of 2 or more); and at least the channel region and the gate electrode in the (m-1) th layer are covered with a conformal insulating film. An insulating film forming step; an electrode forming step of forming an m-th layer gate electrode material layer on the insulating film; and an etch-back of the m-th gate electrode material layer to form the (m-1) An etch back step of forming a sidewall-shaped m-th layer gate electrode on the side wall surface of the second-layer gate electrode, and a maximum of (2n-1) (however, n
Represents an integer satisfying the condition of 2 ≦ m ≦ n. 2.) A method for manufacturing a field effect transistor, characterized in that the gate electrodes are formed adjacent to each other in the horizontal direction with a conformal insulating film interposed therebetween.
【請求項5】 m層目のゲート電極材料層の電極成膜工
程に先立ち、(m−1)層目以前のすべてのゲート電極
をマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記チャ
ネル領域内に不純物濃度分布を形成することを特徴とす
る請求項4記載の電界効果トランジスタの製造方法。
5. Impurity is implanted in the channel region by performing ion implantation using all gate electrodes before the (m-1) th layer as a mask, prior to the electrode forming step of the gate electrode material layer of the mth layer. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 4, wherein a concentration distribution is formed.
【請求項6】 前記パターニング工程では、前記チャネ
ル領域外におけるm層目ゲート電極の加工端を、(m−
1)層目ゲート電極の加工端よりも常に該チャネル領域
に接近させるごとくゲート電極を形成することを特徴と
する請求項4または請求項5に記載の電界効果トランジ
スタの製造方法。
6. In the patterning step, the processed end of the m-th layer gate electrode outside the channel region is formed by (m−
1) The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 4 or 5, wherein the gate electrode is formed so as to be always closer to the channel region than the processed end of the layer gate electrode.
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