JPH07202211A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH07202211A
JPH07202211A JP33753593A JP33753593A JPH07202211A JP H07202211 A JPH07202211 A JP H07202211A JP 33753593 A JP33753593 A JP 33753593A JP 33753593 A JP33753593 A JP 33753593A JP H07202211 A JPH07202211 A JP H07202211A
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JP
Japan
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layer
forming
single crystal
insulating
crystal semiconductor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP33753593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Warashina
卓 藁科
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07202211A publication Critical patent/JPH07202211A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device of smaller capacitance and higher operational speed by etching laminated structure that are formed in sequence of a conductive layer to be one side gate, one side gate insulating layer, a semiconductor layer to be a channel, other side gate insulating layer and a conductive layer to be other side gate simultaneously with a mask formed at one time. CONSTITUTION:A laminated part is formed by reactive ion etching of a polysilicon layer 7, a gate oxide film 6, a silicon layer 1, a gate oxide film 2 and a polysilicon layer 3 with a mask of a resist film. A side wall region 8 of SiO2 at the edge of the polysilicon layer 3 and the gate oxide film 2 is formed and on the surface of which a side wall region 9 of the polysilicon that is doped with n type impurity is formed. Tungsten is selectively grown on the exposed side wall region 9 of the polysilicon and an electrode leader line part 11 is formed. With this parasitic capacitance of a double gate MOSFET is decreased and high operational speed is obtained.

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、絶縁表面上に形成され
たシリコン薄膜(SOI)をチャネル領域とし、チャネ
ル領域の上下にゲート電極を有するMOSFET(以
下、単にダブルゲートMOSFETという)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOSFET (hereinafter simply referred to as a double gate MOSFET) having a silicon thin film (SOI) formed on an insulating surface as a channel region and having gate electrodes above and below the channel region.

【0002】SOIをチャネル領域とするMOSFET
(以下、SOI−MOSFETという)は、ソース・ド
レイン容量が小さく、ドレイン電流を増加することがで
き、耐放射線特性、耐圧特性に優れている。特に、ダブ
ルゲートMOSFETは、チャネル領域の片側にのみゲ
ート電極を有するSOI−MOSFET(以下、単にシ
ングルゲートMOSFETという)に比べ、2倍以上の
ドレイン電流を流すことが可能であり、相互コンダクタ
ンスが向上することが知られている。
MOSFET having SOI as a channel region
(Hereinafter referred to as SOI-MOSFET) has a small source / drain capacitance, can increase the drain current, and is excellent in radiation resistance characteristics and withstand voltage characteristics. In particular, the double-gate MOSFET can pass a drain current more than twice as much as the SOI-MOSFET having a gate electrode only on one side of the channel region (hereinafter, simply referred to as a single-gate MOSFET), and the transconductance is improved. Is known to do.

【0003】[0003]

【従来の技術】図9は、従来のダブルゲートMOSFE
Tの構造を示す。絶縁層51表面に単結晶シリコン層5
0が形成されている。シリコン層50には、中央部のチ
ャネル領域50c、及びその両側に不純物が添加された
ソース領域50a、ドレイン領域50bが形成されてい
る。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a conventional double gate MOSFE.
The structure of T is shown. The single crystal silicon layer 5 is formed on the surface of the insulating layer 51.
0 is formed. In the silicon layer 50, a central channel region 50c, and source and drain regions 50a and 50b doped with impurities are formed on both sides of the channel region 50c.

【0004】絶縁層51内のチャネル領域50c直下に
は、絶縁ゲート構造を有するバックゲート53が形成さ
れている。また、チャネル領域50cの上にも、絶縁ゲ
ート構造を有するフロントゲート54が形成されてい
る。フロントゲート54は、絶縁層52で覆われてい
る。
A back gate 53 having an insulated gate structure is formed immediately below the channel region 50c in the insulating layer 51. Further, the front gate 54 having an insulated gate structure is also formed on the channel region 50c. The front gate 54 is covered with an insulating layer 52.

【0005】上記構造のダブルゲートMOSFETを作
製するには、まず、シリコン基板表面に絶縁ゲート構造
を有するバックゲート53を形成する。次に、SiO2
等の絶縁膜を堆積して表面を研磨し、図には示さない表
面にSiO2 膜が形成された支持基板を貼り合わせる。
To manufacture the double-gate MOSFET having the above structure, first, the back gate 53 having an insulated gate structure is formed on the surface of the silicon substrate. Next, SiO 2
An insulating film such as is deposited and the surface is polished, and a support substrate having a SiO 2 film formed on the surface (not shown) is bonded.

【0006】次に、シリコン基板を裏から研磨して、所
望の厚さのシリコン層50を残す。研磨された面に、通
常の方法でフロントゲート54を形成する。フロントゲ
ート54をマスクとして、シリコン層50に不純物を拡
散またはイオン注入しソース領域50a、ドレイン領域
50bを形成する。最後に、フロントゲート54を絶縁
膜52で覆う。
The silicon substrate is then polished from the back, leaving a silicon layer 50 of the desired thickness. The front gate 54 is formed on the polished surface by a usual method. Impurities are diffused or ion-implanted into the silicon layer 50 using the front gate 54 as a mask to form a source region 50a and a drain region 50b. Finally, the front gate 54 is covered with the insulating film 52.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記手順でダブルゲー
トMOSFETを作製すると、ソース領域50a、ドレ
イン領域50bとフロントゲート54とはセルフアライ
ンされる。しかし、バックゲート53をセルフアライン
で作製することはできない。位置決め精度は、シリコン
層50上にフロントゲート54を作製する際の、バック
ゲート53とフロントゲート54とのマスク合わせの精
度によって決まる。
When the double gate MOSFET is manufactured by the above procedure, the source region 50a, the drain region 50b and the front gate 54 are self-aligned. However, the back gate 53 cannot be manufactured by self-alignment. The positioning accuracy depends on the accuracy of mask alignment between the back gate 53 and the front gate 54 when the front gate 54 is formed on the silicon layer 50.

【0008】バックゲート53の位置がチャネル領域5
0cからずれると、バックゲート側にはチャネルが形成
されなくなる。これを防止するために、バックゲート5
3は、フロントゲート54よりもチャネル方向にやや長
めに形成される。
The position of the back gate 53 is the channel region 5
When it deviates from 0c, no channel is formed on the back gate side. In order to prevent this, the back gate 5
3 is formed slightly longer than the front gate 54 in the channel direction.

【0009】このため、バックゲート53は、ソース領
域50a及びドレイン領域50bとオーバラップする。
オーバラップにより、ソース−バックゲート容量、ドレ
イン−バックゲート容量が増加し、高速化の妨げとな
る。
Therefore, the back gate 53 overlaps the source region 50a and the drain region 50b.
The overlap increases the source-back gate capacitance and the drain-back gate capacitance, which hinders speeding up.

【0010】図8は、負荷容量を変化させたときの、相
補型SOI−MOSFETで構成したリングオシレータ
の遅延時間をシミュレーションによって求めた結果を示
す。横軸は負荷容量を単位fFで表し、縦軸は遅延時間
を単位psで表す。SOI−MOSFETの条件は、実
効チャネル長Leff=0.1μm、nチャネルSOI
−MOSFETのゲート幅Wn=1μm、pチャネルS
OI−MOSFETのゲート幅Wp=1.8μmであ
る。
FIG. 8 shows the result of a simulation in which the delay time of a ring oscillator composed of complementary SOI-MOSFETs when the load capacitance is changed is obtained. The horizontal axis represents the load capacity in units of fF, and the vertical axis represents the delay time in units of ps. The conditions of the SOI-MOSFET are as follows: effective channel length Leff = 0.1 μm, n-channel SOI
-MOSFET gate width Wn = 1 μm, p-channel S
The gate width Wp of the OI-MOSFET is 1.8 μm.

【0011】直線p1、p2、p3は、それぞれオーバ
ラップ量ΔLが0nm、50nm、100nmの場合の
遅延時間を示す。ここで、オーバラップ量ΔLは、図9
に示すようにバックゲート53が、ソース領域50a及
びドレイン領域50bとオーバラップする長さが等しい
と仮定したときの、それぞれのオーバラップの長さを表
す。点線qは、シングルゲートMOSFETの遅延時間
を示す。
Straight lines p1, p2, and p3 indicate delay times when the overlap amount ΔL is 0 nm, 50 nm, and 100 nm, respectively. Here, the overlap amount ΔL is as shown in FIG.
As shown in, the back gate 53 represents the length of each overlap when it is assumed that the lengths of the back gate 53 and the source region 50a and the drain region 50b overlap each other. The dotted line q indicates the delay time of the single gate MOSFET.

【0012】オーバラップ量ΔLが増加するに従って遅
延時間も増加する。従って、高速化を図るためには、オ
ーバラップ量を減少させる必要がある。しかし、上述の
とおり従来の方法では、一定の長さのオーバラップ量を
確保する必要がある。なお、オーバラップ量が0のとき
の遅延時間は、シングルゲートMOSFETの遅延時間
のほぼ半分であり、高速化が図れる。
As the overlap amount ΔL increases, the delay time also increases. Therefore, in order to increase the speed, it is necessary to reduce the overlap amount. However, as described above, in the conventional method, it is necessary to secure a certain amount of overlap amount. The delay time when the overlap amount is 0 is almost half the delay time of the single-gate MOSFET, and the speed can be increased.

【0013】本発明の目的は、寄生容量が小さく、高速
動作可能なダブルゲートMOSFETの製造技術を提供
することである。
An object of the present invention is to provide a manufacturing technique of a double gate MOSFET having a small parasitic capacitance and capable of operating at high speed.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、絶縁表面を有する支持基板上に、少なくとも
第1の導電層、第1の絶縁層、単結晶半導体層、第2の
絶縁層及び第2の導電層がこの順序で積層された積層構
造を形成する積層形成工程と、所定のパターンに形成さ
れたマスク層をマスクとして、前記支持基板表面に対し
てほぼ垂直かつ互いにほぼ平行な一組の側面を形成する
ように、前記積層構造を異方性エッチングするエッチン
グ工程と、前記一組の側面のうち、少なくとも前記第1
の導電層の端面を覆い、前記単結晶半導体層及び前記第
2の導電層の端面を露出する絶縁性領域を形成する絶縁
性領域形成工程と、前記一組の側面のうち、少なくとも
前記単結晶半導体層の端面を覆い、前記第2の導電層の
端面を露出する導電性領域を形成する導電性領域形成工
程とを含む。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, at least a first conductive layer, a first insulating layer, a single crystal semiconductor layer, and a second insulating layer are formed on a supporting substrate having an insulating surface. And a second conductive layer are stacked in this order to form a stacked structure, and a mask layer formed in a predetermined pattern is used as a mask to be substantially vertical and substantially parallel to the surface of the supporting substrate. A step of anisotropically etching the laminated structure so as to form a set of side surfaces, and at least the first side of the set of side surfaces.
An insulating region forming step of forming an insulating region covering the end face of the conductive layer and exposing the end faces of the single crystal semiconductor layer and the second conductive layer, and at least the single crystal among the pair of side faces. And a conductive region forming step of forming a conductive region covering the end face of the semiconductor layer and exposing the end face of the second conductive layer.

【0015】[0015]

【作用】一方のゲートとなる導電層、一方のゲート絶縁
層、チャネルとなる半導体層、他方のゲート絶縁層、他
方のゲートとなる導電層がこの順番に形成された積層構
造を、一回のマスク形成で同時にエッチングすることに
より、各層の端面を容易に一致させることができる。下
方の導電層の端面を絶縁体で覆い、その上に導電体を形
成することにより、半導体層の端面を介して導電体を半
導体層に電気的に接続することができる。この導電体−
半導体−導電体の構造により、チャネル領域からソース
電極、ドレイン電極を取り出すことができる。
A laminated structure in which a conductive layer to be one gate, one gate insulating layer, a semiconductor layer to be a channel, the other gate insulating layer, and a conductive layer to be the other gate are formed in this order is formed once. The end faces of the respective layers can be easily aligned by etching at the same time when forming the mask. By covering the end surface of the lower conductive layer with an insulator and forming the conductor thereon, the conductor can be electrically connected to the semiconductor layer through the end surface of the semiconductor layer. This conductor
Due to the structure of the semiconductor-conductor, the source electrode and the drain electrode can be taken out from the channel region.

【0016】このようにして、チャネル長とその上下に
形成されたゲート長が等しく、ゲートとソース及びドレ
イン領域とのオーバラップがほとんどないダブルゲート
MOSFETを構成することができる。
In this way, it is possible to construct a double gate MOSFET in which the channel length is equal to the gate lengths formed above and below it, and there is almost no overlap between the gate and the source and drain regions.

【0017】[0017]

【実施例】以下、nチャネルのダブルゲートMOSFE
Tを例にして本発明の実施例について説明する。なお、
同様の製造方法がpチャネルのダブルゲートMOSFE
Tにも適用可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an n-channel double gate MOSFE will be described.
An example of the present invention will be described by taking T as an example. In addition,
The same manufacturing method is used for p-channel double gate MOSFE.
It is also applicable to T.

【0018】図1〜図3を参照して第1の実施例につい
て説明する。図1(A)に示すように、シリコン基板1
表面に酸化温度800℃で厚さ10nmのゲート酸化膜
2を形成する。ゲート酸化膜2上に、後にバックゲート
となる厚さ100nmのポリシリコン層3をCVDによ
り形成する。例えば、温度1000℃、圧力1.3Pa
の条件下でシランを使用してポリシリコン層を堆積する
場合、堆積速度は10nm/minとなる。ポリシリコ
ン層3に所定濃度のリン(P)をドーピングする。
A first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1A, a silicon substrate 1
A gate oxide film 2 having a thickness of 10 nm is formed on the surface at an oxidation temperature of 800 ° C. On the gate oxide film 2, a 100 nm-thickness polysilicon layer 3 to be a back gate is formed by CVD. For example, temperature 1000 ° C, pressure 1.3Pa
When silane is used to deposit a polysilicon layer under the conditions described above, the deposition rate is 10 nm / min. The polysilicon layer 3 is doped with a predetermined concentration of phosphorus (P).

【0019】図1(B)に示すように、表面に厚さ1μ
mの酸化膜4を形成したシリコンの支持基板5を準備す
る。シリコン基板1上のポリシリコン層3と支持基板5
上の酸化膜4とを密着して貼り合わせる。なお、図1
(B)は、図1(A)と上下を反転している。貼り合わ
せ後、シリコン基板1を研磨し厚さ105nmのシリコ
ン層1を残す。
As shown in FIG. 1B, the surface has a thickness of 1 μm.
A silicon supporting substrate 5 having an oxide film 4 of m is prepared. Polysilicon layer 3 on silicon substrate 1 and support substrate 5
The upper oxide film 4 is closely adhered and bonded. Note that FIG.
(B) is vertically inverted from FIG. 1 (A). After the bonding, the silicon substrate 1 is polished to leave the silicon layer 1 having a thickness of 105 nm.

【0020】研磨工程は、例えば、研磨剤としてコロイ
ダルシリカをベースにしたアルカリ溶液系のNALCO
2360(ローデールニッタ製)を使用して、研磨圧力
100g/cm2 で行うことができる。また、研磨布と
して、例えばポリウレタンパッドを使用できる。
In the polishing step, for example, an alkaline solution type NALCO based on colloidal silica as a polishing agent is used.
2360 (made by Rhoder Nitta) can be used at a polishing pressure of 100 g / cm 2 . Further, as the polishing cloth, for example, a polyurethane pad can be used.

【0021】図1(C)に示すように、シリコン層1
を、酸化温度800℃で熱酸化し、厚さ10nmのゲー
ト酸化膜6を形成する。図1(D)に示すように、ゲー
ト酸化膜6上に、後にフロントゲートとなる厚さ100
nmのポリシリコン層7をCVDにより形成する。ポリ
シリコン層7に所定濃度のリンをドーピングする。
As shown in FIG. 1C, the silicon layer 1
Is thermally oxidized at an oxidation temperature of 800 ° C. to form a gate oxide film 6 having a thickness of 10 nm. As shown in FIG. 1D, a thickness 100, which will be a front gate later, is formed on the gate oxide film 6.
A polysilicon layer 7 of nm thickness is formed by CVD. The polysilicon layer 7 is doped with a predetermined concentration of phosphorus.

【0022】図2(A)に示すように、ポリシリコン層
7表面に図示しないレジスト膜を塗布して所定のパター
ンを形成する。このレジスト膜をマスクとしてポリシリ
コン層7、ゲート酸化膜6、シリコン層1、ゲート酸化
膜2及びポリシリコン層3を反応性イオンエッチングす
る。このエッチングにより、紙面に垂直な方向に長い積
層部分20が形成される。
As shown in FIG. 2A, a resist film (not shown) is applied to the surface of the polysilicon layer 7 to form a predetermined pattern. Using this resist film as a mask, the polysilicon layer 7, gate oxide film 6, silicon layer 1, gate oxide film 2 and polysilicon layer 3 are subjected to reactive ion etching. By this etching, the laminated portion 20 which is long in the direction perpendicular to the paper surface is formed.

【0023】エッチングの反応ガスとして、四弗化炭素
(CF4 )と水素(H2 )を使用する。このエッチング
ガスにより、シリコン層とSiO2 層の双方がエッチン
グされる。このエッチングガスにより、SiO2 膜4も
エッチングされるため、SiO2 膜4の表面が露出した
時点で時間制御によりエッチングを停止する。
Carbon tetrafluoride (CF 4 ) and hydrogen (H 2 ) are used as reaction gases for etching. This etching gas etches both the silicon layer and the SiO 2 layer. Since the SiO 2 film 4 is also etched by this etching gas, the etching is stopped by controlling the time when the surface of the SiO 2 film 4 is exposed.

【0024】図2(B)に示すように、ポリシリコン層
3とゲート酸化膜2の端面にSiO 2 の側壁領域8を形
成する。側壁領域8は、CVDによりSiO2 膜を厚さ
100nm堆積し、続いてCF4 とH2 を用いたRIE
により310nm異方性エッチングを行うことにより形
成される。なお、エッチングの際に酸化膜4の露出した
部分もエッチングされるが、酸化膜4の厚さは1μmと
エッチングの深さに比べて厚いため、問題はない。
As shown in FIG. 2B, the polysilicon layer
3 and the end surface of the gate oxide film 2 have SiO 2The sidewall region 8 of
To achieve. The sidewall region 8 is formed by CVD with SiO 2.2Membrane thickness
100 nm deposition followed by CFFourAnd H2Using RIE
By performing 310 nm anisotropic etching by
Is made. The oxide film 4 was exposed during the etching.
Although the part is also etched, the thickness of the oxide film 4 is 1 μm.
There is no problem because it is thicker than the etching depth.

【0025】図2(C)に示すように、シリコン層1の
端面及びSiO2 側壁領域8の表面にn型不純物をドー
プしたポリシリコン側壁領域9を形成する。側壁領域9
は、CVDによりポリシリコンを100nm堆積し、続
いて基板温度を0℃以下にし、塩素ガスを用いたマグネ
トロンRIEにより210nm異方性エッチングを行う
ことにより形成される。側壁領域9は、シリコン層1の
端面にオーミックに接触し、一方がソース領域、他方が
ドレイン領域となる。
As shown in FIG. 2C, a polysilicon side wall region 9 doped with an n-type impurity is formed on the end face of the silicon layer 1 and the surface of the SiO 2 side wall region 8. Side wall area 9
Is formed by depositing 100 nm of polysilicon by CVD, subsequently setting the substrate temperature to 0 ° C. or lower, and performing 210 nm anisotropic etching by magnetron RIE using chlorine gas. The side wall region 9 is in ohmic contact with the end face of the silicon layer 1, and one side is a source region and the other side is a drain region.

【0026】図2(D)に示すように、SOG(スピン
オングラス)をスピン塗布し、ウェット酸素雰囲気中で
温度650℃で30分間アニールする。これにより、塗
布されたSOGの表面は平坦化され、酸化膜4とポリシ
リコン側壁領域9の露出した表面、及びゲート酸化膜6
とポリシリコン層7の端面を覆う絶縁層10が形成され
る。このとき、SOGの塗布量を適切に制御することに
より、絶縁層10の上面の高さをポリシリコン層7の上
面にほぼ一致させることができる。
As shown in FIG. 2D, SOG (spin on glass) is spin-coated and annealed at a temperature of 650 ° C. for 30 minutes in a wet oxygen atmosphere. As a result, the surface of the applied SOG is flattened, and the exposed surface of the oxide film 4 and the polysilicon sidewall region 9 and the gate oxide film 6 are formed.
An insulating layer 10 is formed to cover the end surface of the polysilicon layer 7. At this time, the height of the upper surface of the insulating layer 10 can be made substantially equal to the upper surface of the polysilicon layer 7 by appropriately controlling the coating amount of SOG.

【0027】図2(E)に示すように、リソグラフィで
絶縁層10にソース及びドレイン電極を引き出すための
コンタクトホールを開け、ポリシリコン側壁領域9の表
面の一部を露出させる。タングステン(W)を露出した
ポリシリコン側壁領域9上に選択成長させ、電極引出し
部11を形成する。なお、選択成長時にポリシリコン層
7表面にタングステンを成長させないためにSiO2
等で覆っておく。例えば、反応ガスとして六弗化タング
ステン(WF6 )とシラン(SiH4 )を使用し、基板
温度360℃でタングステンを選択成長させることがで
きる。
As shown in FIG. 2 (E), contact holes for drawing out the source and drain electrodes are formed in the insulating layer 10 by lithography to expose a part of the surface of the polysilicon side wall region 9. Tungsten (W) is selectively grown on the exposed polysilicon sidewall region 9 to form an electrode lead portion 11. Incidentally, in order to prevent tungsten from growing on the surface of the polysilicon layer 7 during the selective growth, it is covered with a SiO 2 film or the like. For example, tungsten hexafluoride (WF 6 ) and silane (SiH 4 ) are used as reaction gases, and tungsten can be selectively grown at a substrate temperature of 360 ° C.

【0028】このようにして、チャネル領域となるシリ
コン層1の上側と下側に、それぞれ絶縁ゲート構造を有
するフロントゲート7、バックゲート3を形成すること
ができる。チャネル領域1からは、その両側の端面に接
続されたポリシリコン側壁領域9及び電極引出し部11
を介してソース電極及びドレイン電極を引き出すことが
できる。
In this way, the front gate 7 and the back gate 3 having the insulated gate structure can be formed on the upper side and the lower side of the silicon layer 1 to be the channel region. From the channel region 1, the polysilicon side wall region 9 and the electrode lead-out portion 11 connected to the end faces on both sides thereof.
The source electrode and the drain electrode can be led out through the.

【0029】本方法では、フロントゲート7、バックゲ
ート3及びチャネル領域1のソース・ドレイン領域側の
両端面が1回の異方性エッチングにより同時に形成され
る。このため、フロントゲートまたはバックゲートとソ
ース・ドレイン領域とのオーバラップを設けることな
く、正確に位置合わせを行うことができる。
In this method, both end faces of the front gate 7, the back gate 3 and the channel region 1 on the source / drain region side are simultaneously formed by one anisotropic etching. Therefore, accurate alignment can be performed without providing an overlap between the front gate or the back gate and the source / drain regions.

【0030】図2(A)〜図2(E)では、ダブルゲー
トMOSFETのドレイン電流の方向に沿う断面に着目
して説明したが、次にドレイン電流の方向と垂直な断面
に着目して説明する。
In FIGS. 2A to 2E, description has been made focusing on the cross section along the drain current direction of the double gate MOSFET. Next, description will be made focusing on the cross section perpendicular to the drain current direction. To do.

【0031】図3(A)は、図2(C)に示すポリシリ
コン側壁領域形成後のドレイン電流の方向に垂直な断面
を示す。図3(A)の横方向に長く積層部分が形成され
ている。
FIG. 3A shows a cross section perpendicular to the direction of the drain current after forming the polysilicon side wall region shown in FIG. 2C. A laminated portion is formed long in the lateral direction of FIG.

【0032】図3(B)に示すように、図2(A)で説
明したエッチング工程と同様の方法で、ポリシリコン層
7、ゲート酸化膜6、シリコン層1、ゲート酸化膜2及
びポリシリコン層3を所定のパターンにエッチングし、
島状の積層部分を形成する。
As shown in FIG. 3B, the polysilicon layer 7, the gate oxide film 6, the silicon layer 1, the gate oxide film 2 and the polysilicon are formed by the same method as the etching process described in FIG. 2A. Etching layer 3 in a predetermined pattern,
An island-shaped laminated portion is formed.

【0033】図3(C)に示すように、ポリシリコン層
7、ゲート酸化膜6、シリコン層1及びゲート酸化膜2
の一方の端をエッチングし、ポリシリコン層3の一部の
表面を露出させる。次に、図2(D)の工程を行い、絶
縁層10を形成する。
As shown in FIG. 3C, the polysilicon layer 7, the gate oxide film 6, the silicon layer 1 and the gate oxide film 2 are formed.
One end is etched to expose a part of the surface of the polysilicon layer 3. Next, the step of FIG. 2D is performed to form the insulating layer 10.

【0034】図3(D)に示すように、絶縁層10に電
極を引き出すためのコンタクトホールを開け、ポリシリ
コン層3の表面の一部を露出させる。露出したポリシリ
コン層3上にタングステンを選択成長させ、電極引出し
部12を形成する。なお、この工程は、図2(E)の工
程と同時に行うことができる。
As shown in FIG. 3D, a contact hole for drawing out an electrode is opened in the insulating layer 10 to expose a part of the surface of the polysilicon layer 3. Tungsten is selectively grown on the exposed polysilicon layer 3 to form the electrode lead-out portion 12. Note that this step can be performed at the same time as the step in FIG.

【0035】このようにして、バックゲート3から電極
を引き出すことができる。図4は、ダブルゲートMOS
FETの平面図を示す。図の中央部分はチャネル領域
1、フロントゲート7、バックゲート3等が形成された
積層部分である。積層部分の両側に図2(E)に示す電
極引出し部11が形成されている。一方の電極引出し部
11上にはソース電極S、他方の電極引出し部11上に
はドレイン電極Dが形成され、それぞれ図の左方向及び
右方向に延びている。
In this way, the electrode can be pulled out from the back gate 3. Figure 4 shows a double gate MOS
The top view of FET is shown. The central portion of the figure is a laminated portion in which the channel region 1, the front gate 7, the back gate 3 and the like are formed. Electrode extraction portions 11 shown in FIG. 2 (E) are formed on both sides of the laminated portion. A source electrode S is formed on one electrode lead-out portion 11, and a drain electrode D is formed on the other electrode lead-out portion 11 and extend in the left and right directions in the figure, respectively.

【0036】積層部分の下側にはバックゲートからの電
極引出し部12が形成されており、その上にバックゲー
ト電極BGが形成されており、図の下方に延びている。
フロントゲート7上にはフロントゲート電極FGが形成
され、図の上方に延びている。
An electrode lead-out portion 12 from the back gate is formed on the lower side of the laminated portion, and a back gate electrode BG is formed on the electrode lead-out portion 12 and extends downward in the drawing.
A front gate electrode FG is formed on the front gate 7 and extends upward in the drawing.

【0037】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。シリコン基板を650℃に加熱し、酸素イオンを
加速エネルギ80keVでドース量3.0×1017cm
-2、続いて加速エネルギ10keVでドース量3.0×
1015cm-2となるようにイオン注入する。加速エネル
ギ80keV及び10keVでイオン注入を行ったと
き、酸素イオン濃度は、それぞれ基板表面から0.19
μm及び0.02μmの深さで最大となる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The silicon substrate is heated to 650 ° C., and oxygen ions are accelerated at an energy of 80 keV and a dose of 3.0 × 10 17 cm.
-2 , followed by acceleration energy of 10 keV and dose of 3.0 ×
Ion implantation is performed so as to obtain 10 15 cm -2 . When ion implantation was performed with acceleration energy of 80 keV and 10 keV, the oxygen ion concentration was 0.19 from the substrate surface, respectively.
It becomes maximum at a depth of μm and 0.02 μm.

【0038】次に、酸素を0.5%含むアルゴン雰囲気
中で、温度1320℃で6時間高温処理を行う。これに
より、基板表面から深さ0.19μm及び0.02μm
の位置にSiO2 層が形成される。また、シリコン基板
表面は酸化され表面にSiO 2 層が形成される。
Next, an argon atmosphere containing 0.5% oxygen.
Inside, high temperature treatment is performed at a temperature of 1320 ° C. for 6 hours. to this
From the substrate surface, depths of 0.19 μm and 0.02 μm
At the position of2A layer is formed. Also a silicon substrate
The surface is oxidized and SiO 2A layer is formed.

【0039】このようにして、シリコン基板表面にSi
2 層とシリコン層が交互に積層された5層構造を形成
することができる。これは、第1の実施例における図1
(C)の構造と同様のものである。本実施例ではポリシ
リコン層3の代わりに単結晶のシリコン層が形成され
る。単結晶は多結晶に較べてキャリア移動度が高い等の
利点を有する。ただし、シリコン層3は後にバックゲー
トとなるものであるため、単結晶であっても多結晶であ
っても機能上あまり差はない。
In this way, Si is formed on the surface of the silicon substrate.
A 5-layer structure in which O 2 layers and silicon layers are alternately stacked can be formed. This is shown in FIG. 1 in the first embodiment.
It has the same structure as that of (C). In this embodiment, a single crystal silicon layer is formed instead of the polysilicon layer 3. Single crystals have advantages such as higher carrier mobility than polycrystals. However, since the silicon layer 3 will later become a back gate, there is not much difference in function between single crystal and polycrystal.

【0040】図1(C)に示す積層構造形成後は、第1
の実施例と同様の工程でダブルゲートMOSFETを作
製することができる。なお、一定のエネルギで1回目の
酸素イオン注入を行った後、基板表面にシリコンまたは
他の材料を蒸着し、2回目の酸素イオン注入を行っても
よい。2回目のイオン注入時には、シリコン基板表面に
シリコンまたは他の材料の薄膜が形成されている。この
ため、2回目のイオン注入を1回目のイオン注入と同じ
加速エネルギで行っても、元のシリコン基板表面を基準
としたイオン注入の深さは浅くなる。
After forming the laminated structure shown in FIG.
A double-gate MOSFET can be manufactured by the same process as in the above-mentioned embodiment. Note that after performing the first oxygen ion implantation with constant energy, silicon or another material may be vapor-deposited on the substrate surface and the second oxygen ion implantation may be performed. During the second ion implantation, a thin film of silicon or another material is formed on the surface of the silicon substrate. Therefore, even if the second ion implantation is performed with the same acceleration energy as that of the first ion implantation, the depth of the ion implantation based on the original silicon substrate surface becomes shallow.

【0041】また、1回目のイオン注入後に、シリコン
基板表面を所定の厚さエッチングして、2回目のイオン
注入を行ってもよい。この場合には、2回目のイオン注
入によって酸素が打ち込まれる深さが1回目の深さより
も深くなる。
After the first ion implantation, the surface of the silicon substrate may be etched to a predetermined thickness and the second ion implantation may be performed. In this case, the depth at which oxygen is implanted by the second ion implantation becomes deeper than the depth of the first implantation.

【0042】このようにして、1回目と2回目のイオン
注入の加速エネルギを等しくして、深さの異なるイオン
注入層を形成することができる。必ずしも2回目のイオ
ン注入の加速エネルギを1回目のイオン注入の加速エネ
ルギと等しくする必要はない。また、酸素の代わりに窒
素をイオン注入してもよい。窒素をイオン注入すること
により、シリコン層とSiN層の積層構造を形成するこ
とができる。ゲート絶縁膜としてSiN膜を使用したダ
ブルゲートMOSFETを作製することができる。
In this way, the acceleration energies of the first and second ion implantations can be made equal to form the ion implantation layers having different depths. It is not always necessary to make the acceleration energy of the second ion implantation equal to the acceleration energy of the first ion implantation. Also, nitrogen may be ion-implanted instead of oxygen. A layered structure of a silicon layer and a SiN layer can be formed by implanting nitrogen ions. A double gate MOSFET using a SiN film as a gate insulating film can be manufactured.

【0043】次に本発明の第3の実施例について図5を
参照して説明する。まず、第1の実施例と同様の工程で
図2(A)に示す積層部分を形成する。図5(A)に示
すように、スピン塗布によりSOGを100nmの厚さ
になるように塗布後、ウェット酸素中で温度650℃で
30分間アニールする。これにより、塗布された絶縁層
の表面が平坦化されて、ポリシリコン層3の膜厚よりも
やや厚い絶縁層13が形成される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, the laminated portion shown in FIG. 2A is formed by the same process as in the first embodiment. As shown in FIG. 5A, SOG is applied by spin coating so as to have a thickness of 100 nm, and then annealed in wet oxygen at a temperature of 650 ° C. for 30 minutes. As a result, the surface of the applied insulating layer is flattened, and the insulating layer 13 slightly thicker than the thickness of the polysilicon layer 3 is formed.

【0044】図5(B)に示すように、シリコン層1の
端面を覆うポリシリコン側壁領域14を形成する。これ
は、基板表面上にポリシリコンをCVDにより厚さ10
0nm堆積し、RIEによって210nmの厚さ異方性
エッチングを行うことにより形成することができる。ポ
リシリコン側壁領域14を形成後、第1の実施例におけ
る図3(A)〜図3(C)と同様の工程を行い、紙面に
垂直方向の断面内で階段状になるように、ポリシリコン
層3の表面の一部を露出させる。
As shown in FIG. 5B, a polysilicon side wall region 14 covering the end face of the silicon layer 1 is formed. It has a thickness of 10 by CVD of polysilicon on the surface of the substrate.
It can be formed by depositing 0 nm and performing anisotropic etching with a thickness of 210 nm by RIE. After the polysilicon sidewall region 14 is formed, the same steps as those in FIGS. 3A to 3C in the first embodiment are performed, and the polysilicon is formed in a stepwise shape in a cross section perpendicular to the paper surface. Part of the surface of layer 3 is exposed.

【0045】図5(C)に示すように、絶縁層13とポ
リシリコン側壁領域14の露出した表面、及びゲート酸
化膜6とポリシリコン層7の端面を覆い、表面の高さが
ポリシリコン層7の上面とほぼ一致する絶縁層15を形
成する。これは、第1の実施例の図2(D)に示す絶縁
層10を形成する方法と同様の方法で形成することがで
きる。
As shown in FIG. 5C, the exposed surface of the insulating layer 13 and the polysilicon sidewall region 14 and the end surfaces of the gate oxide film 6 and the polysilicon layer 7 are covered, and the height of the surface is the polysilicon layer. An insulating layer 15 is formed that substantially matches the upper surface of 7. This can be formed by a method similar to the method of forming the insulating layer 10 shown in FIG. 2D of the first embodiment.

【0046】図5(D)に示すように、絶縁層13に電
極引出し用のコンタクトホールを形成し、タングステン
を選択成長させる。これは、第1の実施例における図2
(E)に示す電極引出し部11を形成する方法と同様の
方法で成長させることができる。同時に、第1の実施例
の図3(D)に示す電極引出し部12の形成と同様に、
バックゲート3からも図には示さない電極引出し部を形
成する。
As shown in FIG. 5D, a contact hole for leading out an electrode is formed in the insulating layer 13, and tungsten is selectively grown. This is shown in FIG. 2 in the first embodiment.
It can be grown by a method similar to the method of forming the electrode lead-out portion 11 shown in (E). At the same time, similar to the formation of the electrode lead-out portion 12 shown in FIG. 3D of the first embodiment,
An electrode lead-out portion (not shown) is also formed from the back gate 3.

【0047】本実施例では、ソース電極及びドレイン電
極引出し用のポリシリコン側壁領域14とバックゲート
3とを絶縁するために、絶縁層13を使用している。こ
の点で、同様の機能をSiO2 側壁領域8(図2
(E))で実現している第1の実施例と異なる。
In this embodiment, the insulating layer 13 is used to insulate the back gate 3 from the polysilicon sidewall region 14 for leading out the source electrode and the drain electrode. In this respect, the same function as the SiO 2 sidewall region 8 (see FIG.
(E)), which is different from the first embodiment.

【0048】本実施例においても、第1の実施例と同様
に、フロントゲートまたはバックゲートと、ソース・ド
レイン領域とのオーバラップを防止することができる。
次に、図6を参照して第4の実施例について説明する。
Also in this embodiment, similar to the first embodiment, it is possible to prevent the front gate or back gate from overlapping the source / drain regions.
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.

【0049】図6(A)は、第3の実施例の図5(A)
に示すものと同様の工程で作製した積層部分を有するシ
リコン基板である。図6(B)に示すように、低融点金
属のアルミニウム(Al)を厚さ100nmになるよう
に蒸着し、温度850℃でアニールする。アルミニウム
の融点は660℃であるため、ポリシリコン層7の端面
及び上面に蒸着されたアルミニウムは溶けて流れる。こ
のようにして、シリコン層1の端面及びゲート酸化膜6
の端面の下側部分を覆うアルミニウム層18が形成され
る。なお、アニール温度は、アルミニウムの融点以上で
あり、積層部分30の各層の融点のうち最も低い融点以
下であればよい。
FIG. 6A shows the third embodiment of FIG. 5A.
It is a silicon substrate having a laminated portion manufactured by the same process as that shown in FIG. As shown in FIG. 6B, low melting point metal aluminum (Al) is evaporated to a thickness of 100 nm and annealed at a temperature of 850 ° C. Since the melting point of aluminum is 660 ° C., the aluminum vapor-deposited on the end surface and the upper surface of the polysilicon layer 7 melts and flows. In this way, the end face of the silicon layer 1 and the gate oxide film 6 are
An aluminum layer 18 is formed to cover the lower part of the end surface of the. The annealing temperature may be equal to or higher than the melting point of aluminum and may be equal to or lower than the lowest melting point among the melting points of the layers of the laminated portion 30.

【0050】図6(C)に示すように、CVDにより厚
さ100nmのPSG(リンシリケートガラス)を堆積
し、絶縁層19を形成する。図6(D)に示すように、
絶縁層19にコンタクトホールを開け、アルミニウム層
18上にタングステンを選択成長させて電極引出し部2
0を形成する。
As shown in FIG. 6C, a 100 nm-thick PSG (phosphorus silicate glass) is deposited by CVD to form an insulating layer 19. As shown in FIG. 6 (D),
A contact hole is formed in the insulating layer 19, and tungsten is selectively grown on the aluminum layer 18 to form the electrode lead-out portion 2.
Form 0.

【0051】このように、第1〜第3の実施例における
ソース・ドレイン領域となるポリシリコン側壁領域の代
わりに、アルミニウム等の低融点金属層を用いても同様
の効果を奏するダブルゲートMOSFETを得ることが
できる。また、SOGにより形成した絶縁層17(図6
(A))の代わりに、第1の実施例におけるSiO2
壁領域8(図2(B))を形成しておき、図6(B)以
降の工程を実施してもよい。
As described above, a double gate MOSFET having the same effect can be obtained even if a low melting point metal layer such as aluminum is used in place of the polysilicon side wall regions serving as the source / drain regions in the first to third embodiments. Obtainable. Further, the insulating layer 17 formed of SOG (see FIG.
Instead of (A)), the SiO 2 side wall region 8 (FIG. 2B) in the first embodiment may be formed and the steps after FIG. 6B may be performed.

【0052】なお、アルミニウムの代わりに積層部分3
0の各層の融点のうち最も低い融点よりもさらに低い融
点を有する他の金属を使用してもよい。図7は、絶縁層
17の代わりに、SiO2 側壁領域17aを形成した場
合のダブルゲートMOSFETの断面を示す。このよう
に、SiO2 側壁領域17aで、アルミニウム層18と
バックゲート3とを絶縁しても、図6(D)に示すダブ
ルゲートMOSFETと同様の効果を得ることができ
る。
The laminated portion 3 is used instead of aluminum.
Other metals having even lower melting points than the lowest melting point of each layer of 0 may be used. FIG. 7 shows a cross section of the double-gate MOSFET when the SiO 2 sidewall region 17a is formed instead of the insulating layer 17. Thus, even if the aluminum layer 18 and the back gate 3 are insulated from each other in the SiO 2 side wall region 17a, the same effect as that of the double gate MOSFET shown in FIG. 6D can be obtained.

【0053】以上、シリコンとSiO2 との積層構造を
形成する方法として、第1の実施例では基板貼り合わせ
方法、第2の実施例ではSIMOX法を使用する場合に
ついて説明したが、その他の方法で積層構造を形成して
もよい。例えば、電子ビームアニール法、レーザアニー
ル法または固相成長法等を使用してもよい。
As described above, as the method of forming the laminated structure of silicon and SiO 2 , the substrate bonding method is used in the first embodiment and the SIMOX method is used in the second embodiment, but other methods are described. You may form a laminated structure by. For example, an electron beam annealing method, a laser annealing method or a solid phase growth method may be used.

【0054】電子ビームアニール法は、SiO2 表面に
ポリシリコンを堆積し、電子ビームを照射して再結晶化
する方法である。例えば、加速電圧10kV、電流10
0mA、ビーム径200μmの電子ビームを照射して再
結晶化することができる。
The electron beam annealing method is a method of depositing polysilicon on the surface of SiO 2 and irradiating it with an electron beam for recrystallization. For example, acceleration voltage 10 kV, current 10
Recrystallization can be performed by irradiating with an electron beam of 0 mA and a beam diameter of 200 μm.

【0055】レーザアニール法は、電子ビームの代わり
にレーザで再結晶化する方法である。例えば、20Wの
連続発振アルゴンレーザを用い、ビーム径20μm、走
査速度20cm/sで基板表面に照射する。
The laser annealing method is a method of recrystallizing with a laser instead of an electron beam. For example, a 20 W continuous wave argon laser is used to irradiate the substrate surface with a beam diameter of 20 μm and a scanning speed of 20 cm / s.

【0056】固相成長法は、シリコン基板に例えば10
0nmのSiO2 膜を堆積し、2μmごとに1μm角の
開口部を設ける。基板温度490℃、圧力6Torrの
条件下でジシランを流し、シリコン層を堆積する。この
条件下では、成長速度は約100nm/minである。
その後、600℃でアニールすることにより、堆積した
シリコン層が、下地のシリコン基板表面から徐々に固相
成長する。固相成長速度は、約3×10-8cm/sであ
る。
The solid phase growth method is applied to, for example, 10
A SiO 2 film of 0 nm is deposited, and 1 μm square openings are provided every 2 μm. Disilane is caused to flow under the conditions of a substrate temperature of 490 ° C. and a pressure of 6 Torr to deposit a silicon layer. Under this condition, the growth rate is about 100 nm / min.
Then, by annealing at 600 ° C., the deposited silicon layer gradually solid-phase grows from the surface of the underlying silicon substrate. The solid phase growth rate is about 3 × 10 −8 cm / s.

【0057】上記方法で図1(D)に示す積層構造を形
成することができれば、その後、第1〜第4の実施例と
同様の工程を実施することにより、フロントゲートまた
はバックゲートとソースまたはドレイン領域とのオーバ
ラップのないダブルゲートMOSFETを作製すること
ができる。
If the laminated structure shown in FIG. 1D can be formed by the above method, the same steps as those of the first to fourth embodiments are performed thereafter to form the front gate or the back gate and the source or A double gate MOSFET that does not overlap with the drain region can be manufactured.

【0058】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダブルゲートMOSFETの寄生容量を低下し、高速動
作を可能とすることができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to reduce the parasitic capacitance of the double-gate MOSFET and enable high-speed operation.

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

【図1】本発明の第1の実施例によるダブルゲートMO
SFETの製造方法を説明するための基板の断面図であ
る。
FIG. 1 is a double gate MO according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate for explaining the method of manufacturing the SFET.

【図2】本発明の第1の実施例によるダブルゲートMO
SFETの製造方法を説明するための基板の断面図であ
る。
FIG. 2 is a double gate MO according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate for explaining the method of manufacturing the SFET.

【図3】本発明の第1の実施例によるダブルゲートMO
SFETの製造方法を説明するための基板の断面図であ
る。
FIG. 3 is a double gate MO according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate for explaining the method of manufacturing the SFET.

【図4】本発明の第1の実施例によるダブルゲートMO
SFETの平面図である。
FIG. 4 is a double gate MO according to a first embodiment of the present invention.
It is a top view of SFET.

【図5】本発明の第3の実施例によるダブルゲートMO
SFETの製造方法を説明するための基板の断面図であ
る。
FIG. 5 is a double gate MO according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate for explaining the method of manufacturing the SFET.

【図6】本発明の第4の実施例によるダブルゲートMO
SFETの製造方法を説明するための基板の断面図であ
る。
FIG. 6 is a double gate MO according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate for explaining the method of manufacturing the SFET.

【図7】本発明の第4の実施例の変形例によるダブルゲ
ートMOSFETの断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a double gate MOSFET according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.

【図8】シングルゲートMOSFETまたはダブルゲー
トMOSFETで形成したリングオシレータの負荷容量
に対する遅延時間の変化を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing changes in delay time with respect to load capacitance of a ring oscillator formed of a single-gate MOSFET or a double-gate MOSFET.

【図9】従来例によるダブルゲートMOSFETの断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional double gate MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン層 2、4、6 SiO2 膜 3 ポリシリコン層(バックゲート) 5 支持基板 7 ポリシリコン層(フロントゲート) 8 SiO2 側壁領域 9 ポリシリコン側壁領域 10 絶縁層 11、12 電極引出し部 13 絶縁層 14 ポリシリコン側壁領域 15 絶縁層 16 電極引出し部 17 絶縁層 17a SiO2 側壁領域 18 金属層 19 絶縁層 20 電極引出し部 30 積層部分 50 シリコン層 50a ソース領域 50b ドレイン領域 50c チャネル領域 51、52 絶縁層 53 バックゲート 54 フロントゲート1 Silicon Layer 2, 4, 6 SiO 2 Film 3 Polysilicon Layer (Back Gate) 5 Support Substrate 7 Polysilicon Layer (Front Gate) 8 SiO 2 Sidewall Region 9 Polysilicon Sidewall Region 10 Insulating Layers 11, 12 Electrode Leads 13 Insulation layer 14 Polysilicon side wall region 15 Insulation layer 16 Electrode extraction part 17 Insulation layer 17a SiO 2 Side wall region 18 Metal layer 19 Insulation layer 20 Electrode extraction part 30 Laminated part 50 Silicon layer 50a Source region 50b Drain region 50c Channel region 51, 52 Insulation layer 53 Back gate 54 Front gate

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁表面を有する支持基板(5)上に、
少なくとも第1の導電層(3)、第1の絶縁層(2)、
単結晶半導体層(1)、第2の絶縁層(6)及び第2の
導電層(7)がこの順序で積層された積層構造を形成す
る積層形成工程と、 所定のパターンに形成されたマスク層をマスクとして、
前記支持基板表面に対してほぼ垂直かつ互いにほぼ平行
な一組の側面を形成するように、前記積層構造を異方性
エッチングするエッチング工程と、 前記一組の側面のうち、少なくとも前記第1の導電層の
端面を覆い、前記単結晶半導体層及び前記第2の導電層
の端面を露出する絶縁性領域を形成する絶縁性領域形成
工程と、 前記一組の側面のうち、少なくとも前記単結晶半導体層
の端面を覆い、前記第2の導電層の端面を露出する導電
性領域を形成する導電性領域形成工程とを含む半導体装
置の製造方法。
1. On a supporting substrate (5) having an insulating surface,
At least a first conductive layer (3), a first insulating layer (2),
Laminating step of forming a laminated structure in which the single crystal semiconductor layer (1), the second insulating layer (6) and the second conductive layer (7) are laminated in this order, and a mask formed in a predetermined pattern Layer as a mask,
An etching step of anisotropically etching the laminated structure so as to form a pair of side surfaces that are substantially perpendicular to the surface of the support substrate and substantially parallel to each other; An insulating region forming step of covering an end face of a conductive layer and forming an insulating region exposing the end faces of the single crystal semiconductor layer and the second conductive layer; and at least the single crystal semiconductor among the pair of side faces. And a conductive region forming step of forming a conductive region covering the end face of the layer and exposing the end face of the second conductive layer.
【請求項2】 前記積層形成工程は、 単結晶半導体基板表面に前記第1の絶縁層を形成する工
程と、 前記第1の絶縁層上に前記第1の導電層を形成する工程
と、 前記支持基板の絶縁表面と前記第1の導電層の表面とを
貼り合わせる工程と、 前記単結晶半導体基板の一部を裏面から取り除き、前記
単結晶半導体層を残す工程と、 前記単結晶半導体層上に前記第2の絶縁層を形成する工
程と、 前記第2の絶縁層上に前記第2の導電層を形成する工程
とを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The step of forming a stack comprises: forming the first insulating layer on a surface of a single crystal semiconductor substrate; forming the first conductive layer on the first insulating layer; Bonding the insulating surface of the support substrate and the surface of the first conductive layer, removing a part of the single crystal semiconductor substrate from the back surface, and leaving the single crystal semiconductor layer, and on the single crystal semiconductor layer The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: a step of forming the second insulating layer on the first insulating layer; and a step of forming the second conductive layer on the second insulating layer.
【請求項3】 前記積層形成工程は、 単結晶半導体基板に第1の加速電圧で酸素または窒素を
イオン注入する工程と、 前記単結晶半導体基板に第1の加速電圧と異なる第2の
加速電圧で酸素または窒素をイオン注入する工程と、 前記単結晶半導体基板を酸化性雰囲気中で熱処理する工
程とを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The step of forming a stack comprises the step of implanting oxygen or nitrogen into a single crystal semiconductor substrate at a first acceleration voltage, and a second acceleration voltage different from the first acceleration voltage in the single crystal semiconductor substrate. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the steps of: ion-implanting oxygen or nitrogen in step 1; and heat treating the single crystal semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere.
【請求項4】 前記積層形成工程は、 単結晶半導体基板に第1の加速電圧で酸素または窒素を
イオン注入する工程と、 前記単結晶半導体基板上に所定の薄膜を形成する工程
と、 前記単結晶半導体基板に第2の加速電圧で酸素または窒
素をイオン注入する工程と、 前記単結晶半導体基板を酸化性雰囲気中で熱処理する工
程とを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The step of forming a stack comprises the steps of: implanting oxygen or nitrogen into a single crystal semiconductor substrate at a first acceleration voltage; forming a predetermined thin film on the single crystal semiconductor substrate; The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: a step of implanting oxygen or nitrogen into the crystal semiconductor substrate at a second acceleration voltage; and a step of heat-treating the single crystal semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere.
【請求項5】 前記積層形成工程は、 単結晶半導体基板に第1の加速電圧で酸素または窒素を
イオン注入する工程と、 前記単結晶半導体基板を所定の厚さエッチングする工程
と、 前記単結晶半導体基板に第2の加速電圧で酸素または窒
素をイオン注入する工程と、 前記単結晶半導体基板を酸化性雰囲気中で熱処理する工
程とを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。
5. The step of forming a stack comprises the steps of: implanting oxygen or nitrogen into a single crystal semiconductor substrate at a first acceleration voltage; etching the single crystal semiconductor substrate to a predetermined thickness; The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: a step of implanting oxygen or nitrogen into the semiconductor substrate at a second acceleration voltage; and a step of heat-treating the single crystal semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere.
【請求項6】 前記絶縁性領域形成工程は、 前記積層構造が形成された基板表面に等方的に絶縁体層
を形成する工程と、 前記絶縁体層の一部をを異方性エッチングにより取り除
き、少なくとも前記第1の導電層の端面を覆う絶縁性側
壁領域を形成する工程とを含む請求項1〜5のいずれか
に記載の半導体装置の製造方法。
6. The insulating region forming step comprises the step of isotropically forming an insulating layer on the surface of the substrate on which the laminated structure is formed, and a part of the insulating layer is anisotropically etched. 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of removing the insulating side wall region to cover at least an end face of the first conductive layer.
【請求項7】 前記絶縁性領域形成工程は、 前記積層構造が形成された基板表面に、スピンオングラ
ス法により絶縁材料を塗布して熱処理し、少なくとも前
記第1の導電層の端面を覆う第3の絶縁層を形成する請
求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7. In the insulating region forming step, a third surface covering at least an end face of the first conductive layer is formed by applying an insulating material to the surface of the substrate having the laminated structure by a spin-on-glass method and heat-treating the same. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is formed.
【請求項8】 前記導電性領域形成工程は、 前記絶縁性領域が形成された基板表面に、導電体層を等
方的に形成する工程と、 前記導電体層の一部を異方性エッチングにより取り除
き、少なくとも前記単結晶半導体層の端面を覆う導電性
側壁領域を形成する工程とを含む請求項1〜7のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。
8. The conductive region forming step is a step of isotropically forming a conductive layer on the surface of the substrate on which the insulating region is formed, and a part of the conductive layer is anisotropically etched. And a conductive sidewall region that covers at least the end face of the single crystal semiconductor layer is removed by the method of claim 1, and the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項9】 前記導電性領域形成工程は、前記絶縁性
領域が形成された基板表面に、第1の導電層、第1の絶
縁層、単結晶半導体層、第2の絶縁層、第2の導電層及
び前記絶縁性領域の融点のうち最も低い融点よりもさら
に低い融点を有する導電体層を形成する工程と、 前記最も低い融点以下であり、前記導電体層の融点より
も高い温度で熱処理し、少なくとも前記単結晶半導体層
の端面を覆う第3の導電層を形成する工程とを含む請求
項1〜7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
9. The conductive region forming step comprises forming a first conductive layer, a first insulating layer, a single crystal semiconductor layer, a second insulating layer, and a second insulating layer on the surface of the substrate on which the insulating region is formed. A step of forming a conductor layer having a lower melting point than the lowest melting point of the conductive layer and the insulating region, at a temperature not higher than the lowest melting point and higher than the melting point of the conductor layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of performing a heat treatment to form a third conductive layer that covers at least an end face of the single crystal semiconductor layer.
【請求項10】 さらに、前記導電性領域形成工程後
に、 表面の高さが、前記第2の導電層の上面の高さとほぼ等
しい第4の絶縁層を形成する工程と、 前記第4の絶縁層にコンタクトホールを開け、前記導電
性領域の表面の一部を露出させる工程と、 露出した前記第4の絶縁層上に導電体を選択成長させる
工程とを含む請求項1〜9いずれかに記載の半導体装置
の製造方法。
10. A step of forming a fourth insulating layer, the height of the surface of which is substantially equal to the height of the upper surface of the second conductive layer after the step of forming the conductive region, and the fourth insulating layer. 10. The method according to claim 1, further comprising: a step of forming a contact hole in the layer to expose a part of the surface of the conductive region; and a step of selectively growing a conductor on the exposed fourth insulating layer. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項11】 物理的支持力を有する支持基板(5)
と、 前記支持基板(5)上に形成され、ほぼ平行な一対の辺
を有するバックゲート電極(3)と、 前記バックゲート電極(3)上に形成され、前記一対の
辺と整合する一対の辺を有する第1の絶縁層(2)と、 前記第1の絶縁層(2)上に形成され、前記一対の辺と
整合する一対の辺を有する単結晶半導体チャネル層
(1)と、 前記チャネル層上に形成され、前記一対の辺と整合する
一対の辺を有する第2の絶縁層(6)と、 前記第2の絶縁層上に形成され、前記一対の辺と整合す
る一対の辺を有するフロントゲート電極(7)と、 前記チャネル層(1)の前記一対の辺で接触する電流引
出し領域(8)とを有する半導体装置。
11. A supporting substrate (5) having a physical supporting force.
And a back gate electrode (3) formed on the support substrate (5) and having a pair of substantially parallel sides, and a pair of back gate electrodes (3) formed on the back gate electrode (3) and aligned with the pair of sides. A first insulating layer (2) having sides, a single crystal semiconductor channel layer (1) formed on the first insulating layer (2) and having a pair of sides matching the pair of sides, A second insulating layer (6) formed on the channel layer and having a pair of sides aligned with the pair of sides; and a pair of sides formed on the second insulating layer and aligned with the pair of sides. A semiconductor device comprising: a front gate electrode (7) having: and a current drawing region (8) in contact with the pair of sides of the channel layer (1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001313395A (en) * 2000-04-28 2001-11-09 Takehide Shirato Misfet and method of manufacturing the same
JP2001313394A (en) * 2000-04-28 2001-11-09 Takehide Shirato Semiconductor device

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