JPH0666431B2 - Cmos型電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Cmos型電界効果トランジスタおよびその製造方法

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JPH0666431B2
JPH0666431B2 JP62073254A JP7325487A JPH0666431B2 JP H0666431 B2 JPH0666431 B2 JP H0666431B2 JP 62073254 A JP62073254 A JP 62073254A JP 7325487 A JP7325487 A JP 7325487A JP H0666431 B2 JPH0666431 B2 JP H0666431B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCMOS型電界効果トランジスタおよびその製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
CMOS型電界効果トランジスタ(以下CMOSFETと記す)
は、低消費電力,雑音余裕度が大きいという長所を有す
るため現在その使用分野が急速に広がっている。しかし
ながらCMOSFETは第4図に示すように深いnウェル領域4
1を有するため広い分離領域42が必要でありこれがCMOSF
ETの微細化を難しくし、高集積化する際の大きな問題点
となっている。
従来、CMOSFETの高集積化を達成するために様々な方法
が試みられている。たとえば、インターナショナル エ
レクトロン デバイス ミーティング(International
Electron Devices Meeting)1982年、237〜240頁にディ
ープ・トレンチ・アイソレーテッド・シーモス・デバイ
セス(DEEP TRENCH ISOLATED CMOS DEVICES)と題して
発表された論文においては、第5図に示した如く深いウ
ェル領域を分離するために溝を設け、この溝をに二酸化
シリコン膜48,49および多結晶シリコン50で埋めて分離
領域を形成し、分離領域幅の微細化をはかったものが示
されている。
〔問題点を解決するための手段〕
しかしながら、このように溝を設けて微細化を行なった
CMOSFETをさらに微細にするには、シリコン基板上に形
成されたゲート電極の微細化をしなくてはならない。し
かしゲート電極を微細化していった場合には、チャンネ
ル長が短くなりショートチャンネル効果が顕著に現われ
るという問題点がある。
本発明の目的は、このような従来の問題点を除去し、高
集積化されたCMOS型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にある。
〔問題点を解決するための手段〕
第1の発明のCMOS型電界効果トランジスタは、半導体基
板上に設けられた絶縁膜と、この絶縁膜中に設けられた
溝と、前記溝の向い合った一組の側壁上に設けられ、か
つチャンネル方向が前記側壁に沿うように各々形成され
たnチャンネルトランジスタとpチャンネルトランジス
タとから構成される。
第2の発明のCMOS型電界効果トランジスタの製造方法
は、第1導電型半導体基板上に形成された絶縁膜に半導
体基板に達する一対の第1の溝を形成する工程と、前記
第1の溝中にシリコン層を埋込み、一方のシリコン層に
第2導電型不純物を導入して第2導電型ウェルとし、他
方のシリコン層に第1導電型不純物を導入して第1の第
1導電型シリコン層を形成する工程と、前記第2導電型
ウェル及び第1の第1導電型シリコン層間の前記絶縁膜
に前記第2導電型ウェルおよび第1の第1導電型シリコ
ン層にそれぞれ接する部分の平面形状が凸形状である第
2の溝を形成する工程と、前記第2の溝の凸形状部を有
する向かいあった一組の側面にそれぞれシリコン層を形
成する工程と、前記第2の溝の一方の側面に形成され前
記第2導電型ウェルに接するシリコン層に第2導電型不
純物を導入してチャネル領域を形成する第2導電型シリ
コン層とし、前記第2の溝の他方の側面に形成され前記
第1の第1導電型シリコン層に接するシリコン層に第1
導電型不純物を導入してチャネル領域を形成する第2の
第1導電型シリコン層とする工程とを含んで構成され
る。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第1図(a)〜(c)は本発明のCMOS型電界効果トラン
ジスタの一実施例の平面図、A−A′線及びB−B′線
断面図である。
第1図(a)〜(c)において、CMOSFETのnチャンネ
ル,pチャンネルのゲート絶縁膜1,2およびゲート電極3
は各々溝20の側壁に沿って形成されている。さらにnチ
ャンネル及びpチャンネル領域は平面形状がU字形に形
成されたゲート絶縁膜の外形にU字形に形成されてい
る。nチャンネル及びpチャンネルトランジスタのドレ
イン・ソース領域は、溝20の側壁に沿い、周囲を二酸化
シリコン4,5で囲まれたn+拡散層6,7及びp+拡散層8,9に
より形成されている。またnチャンネル及びpチャンネ
ルトランジスタの基板は各々p型シリコン基板10及びn
ウェル11に接続されている。
次に第2図(a)〜(k)及び第3図を併用して本発明
の一実施例の製造方法を説明する。なお第2図(a)〜
(g)までは第1図(a)のA−A′線での断面、第2
図(h)〜(k)までは第1図(a)のB−B′線での
断面であり、第3図は溝の平面図である。
まず第2図(a)に示すように、p型シリコン基板10上
に熱酸化法または気相成長により厚い二酸化シリコン膜
4を形成し、次に溝形成領域以外をレジスト23Aで被覆
する。
次に、第2図(b)及び第3図に示すように、レジスト
23Aをマスクとして二酸化シリコン膜4をシリコン基板1
0表面まで反応性イオンエッチング(以下RIEと記す)技
術を用いてエッチング除去し、一対の第1の溝20A,20B
を形成する。次にレジスト23Aを除去してから選択エピ
タキシャル成長技術を用いて単結晶シリコン15を成長し
て前記第1の溝20A,20B内を完全に埋め、さらにp型不
純物をイオン注入法により片方の前記単結晶シリコン15
中に拡散しp型シリコン15Aとする。しかる後、このp
型シリコン15Aをレジスト23Aで被覆する。
次に、第2図(c)に示すように、レジスト23Bをマス
クとしてn型不純物をイオン注入法により単結晶シリコ
ン15に打ち込みnウェル領域11を形成する。次にレジス
ト23Bを除去してから気相成長法により全面に二酸化シ
リコン膜4Aを形成し、その後、素子形成領域以外をレジ
スト23Cで被覆する。
次に、第2図(d)及び第3図に示すように、レジスト
23CをマスクRIE技術を用いてnウェル11とp型シリコン
15A間の二酸化シリコン膜4にnウェル11とp型シリコ
ン15Aに接する部分の平面形状が凸状である第2の溝20
を二酸化シリコン膜4の膜厚およびnウェル11よりも浅
くエッチング除去して形成する。次にCVD法によりポリ
シリコン29を全面に成長した後RIE技術を用いてこのポ
リシリコン29を溝20の側壁にのみ残し、その後レジスト
をマスクとして溝20の凸形状部を有する一組の向い合っ
た側壁のポリシリコンを残し、他の側壁のポリシリコン
をエッチング除去する。しかる後レジストを除去する。
次に第2図(e)に示すように、固相エピタキシャル成
長条件に基ずいて前記ポリシリコン29を単結晶シリコン
であるp型シリコン15A及びnウェル11を種として単結
晶シリコン29A,29Bにし、次に単結晶シリコン29Aの領域
を除いてレジスト23Dで被い、レジスト23Dをマスクとし
てイオン注入法を用いて単結晶シリコン29Aにn型不純
物を打ち込む。
次に第2図(f)に示すように、前記レジスト23Dを除
去した後p型シリコン15Aを種として形成した単結晶シ
リコン29Bの領域を除いてレジスト23Eで被い、前記レジ
スト23Eをマスクとしてイオン注入法を用いて前記単結
晶シリコン29Bにp型不純物を打ち込む。
次に第2図(g)及び第1図(a)に示すように、前記
レジスト23Eを除去した後、熱酸化法を用いて前記単結
晶シリコン29A及び29Bの表面上に二酸化シリコン膜を形
成しpチャンネル及びnチャンネルのゲート絶縁膜2,1
とする。次に気相成長法を用いてn型不純物を含んだポ
リシリコンおよび二酸化シリコン膜5を順次形成し、そ
の後ゲート電極形状を有するレジスト23Fをマスクとし
てパターニングしゲート電極3を形成する。
次に第2図(h)及び第1図(a)に示すように、レジ
スト23Fを除去した後に前記単結晶シリコン29A領域を除
いてレジスト23Gで被い、このレジスト23Gをマスクとし
てイオン注入法を用いて前記単結晶シリコン29Aに高濃
度のp型不純物を打ち込み、pチャンネルトランジスタ
のソース・ドレインとなるp+拡散層8,9を形成する。
次に第2図(i)及び第1図(a)に示すように、レジ
スト23Gを除去した後に単結晶シリコン29Bの領域を除い
てレジスト23Hで被い、このレジスト23Hをマスクとして
イオン注入法を用いて単結晶シリコン29Bに高濃度のn
型不純物を打ち込みnチャンネルトランジスタのソース
・ドレインとなるn+拡散層6,7を形成する。
次に第2図(j)に示すように、レジスト23Hを除去し
た後に気相成長法を用いて全面に二酸化シリコン膜5Aを
成長し、次にコンタクト領域を除いて表面をレジスト23
Iで被う。
次に第2図(k)に示すように、レジスト23Iをマスク
として二酸化シリコン膜5AをRIE技術を用いてエッチン
グ除去してコンタクト孔を形成し、しかる後にアルミニ
ウムを被着したのちパターニングしアルミニウム配線12
を形成する。
このように本実施例によればCMOSを構成するnチャンネ
ル、pチャンネルトランジスタを、周囲が二酸化シリコ
ン膜で囲まれた一つの溝の側壁に形成しているため、n
ウェル分離領域幅が大幅に縮小され、従来のCMOS構造に
比べ表面積を著しく小さくすることが可能となる。さら
にnチャンネル,pチャンネルの両チャンネル領域はU字
形を有しているため、ゲート電極をシリコン基板表面に
形成していた従来のCMOS構造に比べ実効チャンネル長を
長く確保することが容易となり、微細なCMOSFETにおい
ても十分にショートチャンネル効果を抑えることができ
るという利点がある。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、溝の向い合った一組
の側壁上にnチャンネル及びpチャンネルトランジスタ
を設けることにより高集積化に適した微細なCMOS型電界
効果トランジスタを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明のCMOS型電界効果トラン
ジスタの平面図、A−A′線及びB−B′線断面図、第
2図(a)〜(k)及び第3図は本発明の一実施例の製
造方法を説明するための工程順に示した半導体チップの
断面図及び平面図、第4図及び第5図は従来のCMOS型電
界効果トランジスタの断面図である。 1……nチャンネルゲート絶縁膜、2……pチャンネル
ゲート絶縁膜、3……ゲート電極、4,4A,5,5A……二酸
化シリコン膜、6,7……n+拡散層、8,9……p+拡散層、10
……p型シリコン基板、……nウェル、12……アルミニ
ウム配線、15……単結晶シリコン、15A……p型シリコ
ン、23A〜23I……レジスト、29……ポリシリコン、29A,
29B……単結晶シリコン、41……nウェル領域、42……
分離領域、43……p型シリコン基板、44……nチャンネ
ルゲート電極、45……pチャンネルゲート電極、46……
n+拡散層、47……p+拡散層、50……多結晶シリコン、51
……nウェル領域、52……p型シリコン基板。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に設けられた絶縁膜と、該絶
    縁膜中に設けられた溝と、前記溝の向かい合った一組の
    側壁上に設けられ、かつチャンネル方向が前記側壁に沿
    うように各々形成されたnチャンネルトランジスタとp
    チャンネルトランジスタとを有することを特徴とするCM
    OS型電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】第1導電型半導体基板上に形成された絶縁
    膜に半導体基板に達する一対の第1の溝を形成する工程
    と、前記第1の溝中にシリコン層を埋込み、一方のシリ
    コン層に第2の導電型不純物を導入して第2導電型ウェ
    ルとし、他方のシリコン層に第1導電型不純物を導入し
    て第1の第1導電型シリコン層を形成する工程と、前記
    第2導電型ウェル及び第1の第1導電型シリコン層間の
    前記絶縁膜に前記第2導電型ウェル及び第1導電型シリ
    コン層にそれぞれ接する部分の平面形状が凸形状である
    第2の溝を形成する工程と、前記第2の溝の凸形状部を
    有する向かいあった一組の側面にそれぞれシリコン層を
    形成する工程と、前記第2の溝の一方の側面に形成され
    前記第2導電型ウェルに接するシリコン層に第2導電型
    不純物を導入してチャネル領域を形成する第2導電型シ
    リコン層とし、前記第2の溝の他方の側面に形成され前
    記第1の第1導電型シリコン層に接するシリコン層に第
    1導電型不純物を導入してチャネル領域を形成する第2
    の第1導電型シリコン層とする工程とを含むことを特徴
    とするCMOS型電界効果トランジスタの製造方法。
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