JPH09252134A - Semiconductor device - Google Patents
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特にディジタル集積回路やアナログ集積回路に高駆動力
と高信頼性を与える微細MOSトランジスタの構造に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to a structure of a fine MOS transistor which provides a digital integrated circuit and an analog integrated circuit with high driving force and high reliability.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、高駆動力のMOS型トランジ
スタを実現するために、素子をSOI基板上に形成する
方法が広く知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of forming an element on an SOI substrate is widely known in order to realize a MOS transistor having a high driving force.
【0003】図4は、かかる従来の半導体装置の断面図
であり、ソース/ドレイン領域9およびゲート絶縁膜
7、ゲート電極8からなるMOS型トランジスタを、シ
リコン基板1上に配置したシリコン酸化膜2上に形成し
た構造となっている。FIG. 4 is a cross-sectional view of such a conventional semiconductor device, in which a MOS type transistor including a source / drain region 9, a gate insulating film 7 and a gate electrode 8 is arranged on a silicon substrate 1 to form a silicon oxide film 2. It has the structure formed above.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は、
以上のように構成されていたので、MOSFETの高駆
動力化のためには、ゲート長の微細化が重要であるが、
ゲート蝶はゲートパターニングのリソグラフィーによる
制限があった。またソース/ドレイン領域のサイズの減
少も同様の理由で限界があり、寄生容量の低減が難し
い。A conventional semiconductor device is:
Since it is configured as described above, it is important to miniaturize the gate length in order to increase the driving force of the MOSFET.
Gate butterflies have had lithographic limitations on gate patterning. Further, the reduction of the size of the source / drain region is also limited for the same reason, and it is difficult to reduce the parasitic capacitance.
【0005】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解消し、従来のSOIトランジスタに比較して、微細
チャンネル長の構造を実現し、寄生容量の少ないMOS
FET型のトランジスタを可能にした半導体装置を提供
することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, realizes a structure having a fine channel length as compared with the conventional SOI transistor, and has a small parasitic capacitance MOS.
An object of the present invention is to provide a semiconductor device that enables an FET type transistor.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体基板に、絶縁膜を介して、積層さ
れる第1の導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導
体層の上に積層される第2の半導体層と、前記第2の半
導体層の上に積層される第1の導電型の第3の半導体層
と、前記第2の半導体層の露出した部分領域に絶縁膜を
介して配置される電極と、を備える半導体装置を提供す
るものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a first semiconductor layer of a first conductivity type laminated on a semiconductor substrate via an insulating film, and the first semiconductor layer. A second semiconductor layer laminated on the semiconductor layer, a third semiconductor layer of the first conductivity type laminated on the second semiconductor layer, and an exposed portion of the second semiconductor layer. The present invention provides a semiconductor device including an electrode arranged in a partial region via an insulating film.
【0007】本発明の半導体装置は、SOI基板上の一
部の領域に島状の第1の半導体層を形成し、その上に、
第2の半導体層を形成し、更にその上に、第1の半導体
層と同じ導電型の第3の半導体層を形成し、これらの各
半導体層を成型して、側面を露出させ、第2の半導体層
の側面の一部に絶縁膜を介してゲート電極部を形成し、
しかる後に第1、第3の各半導体層およびゲート電極部
から配線を引き出すことによりMOS型トランジスタを
構成するが、その結果、MOS型トランジスタのチャン
ネル長を、通常の露光法で形成する場合と比較して、微
細に形成でき、トランジスタの駆動力が増大するととも
に、ソース/ドレイン部の寄生容量が大幅に低減する。In the semiconductor device of the present invention, an island-shaped first semiconductor layer is formed on a partial region of an SOI substrate, and an island-shaped first semiconductor layer is formed thereon.
A second semiconductor layer is formed, and a third semiconductor layer having the same conductivity type as the first semiconductor layer is formed on the second semiconductor layer, and each of these semiconductor layers is molded to expose the side surface, Forming a gate electrode portion on a part of the side surface of the semiconductor layer through an insulating film,
After that, a MOS type transistor is formed by drawing out wirings from the first and third semiconductor layers and the gate electrode portion. As a result, the channel length of the MOS type transistor is compared with the case where it is formed by a normal exposure method. Then, it can be formed finely, the driving force of the transistor is increased, and the parasitic capacitance of the source / drain portion is significantly reduced.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0009】図1は本発明の実施例の半導体装置を、そ
の製造方法で工程順に説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a semiconductor device according to an embodiment of the present invention in the order of steps in the manufacturing method thereof.
【0010】まず、図1(A)に示すように、シリコン
基板1の上に、シリコン酸化膜2を配置し、更にその上
にシリコン層3を積層した構造において、シリコン層3
をフォトレジストマスクを用いてRIE法により所望の
形状にパターンニングし、シリコン酸化膜2の上に残存
させる。First, as shown in FIG. 1A, in a structure in which a silicon oxide film 2 is arranged on a silicon substrate 1 and a silicon layer 3 is further laminated thereon, the silicon layer 3
Is patterned into a desired shape by RIE using a photoresist mask, and is left on the silicon oxide film 2.
【0011】続いて、図1(B)に示すように、シリコ
ン層3を核として、第一導電型(例えば燐など)の不純
物を含有する雰囲気中で、シリコンをエピタキシャル成
長させ、ドレイン層4となる半導体層を形成する。この
時の条件としては、例えば、750℃で、ジシランガス
およびホスフィンガスを用いる。Subsequently, as shown in FIG. 1B, silicon is epitaxially grown in the atmosphere containing impurities of the first conductivity type (for example, phosphorus) with the silicon layer 3 as a nucleus to form the drain layer 4 and the silicon. A semiconductor layer to be formed. As the conditions at this time, for example, disilane gas and phosphine gas are used at 750 ° C.
【0012】次に、不純物を導入しない条件下で、所望
の膜厚にシリコンをエピタキシャル成長させ、チャネル
層5となる半導体層を形成する。Next, under the condition that impurities are not introduced, silicon is epitaxially grown to a desired film thickness to form a semiconductor layer to be the channel layer 5.
【0013】続いて、第一導電型不純物を含有する雰囲
気中でシリコンを所望の膜厚にエピタキシャル成長さ
せ、ソース層6となる半導体層を形成する。Then, silicon is epitaxially grown to a desired film thickness in an atmosphere containing impurities of the first conductivity type to form a semiconductor layer to be the source layer 6.
【0014】なお、チャネル層5の形成は、ドレイン層
4やソース層6の成長時に用いられた導電型の不純物と
異なる導電型の不純物、例えばボロンを用いた雰囲気中
で行ってもよい。この場合、ジボランガスおよびジシラ
ンガスを用いて実現できる。The channel layer 5 may be formed in an atmosphere using a conductivity type impurity different from the conductivity type impurity used for growing the drain layer 4 and the source layer 6, for example, boron. In this case, it can be realized by using diborane gas and disilane gas.
【0015】尚、チャネル層5の形成に導電型不純物を
用いない場合、イントリンシックなシリコン層となる。When the conductivity type impurities are not used for forming the channel layer 5, the silicon layer becomes an intrinsic silicon layer.
【0016】しかる後に、ドレイン層4、チャネル層
5、ソース層6の各層の側面の一面を、フォトレジスト
マスクを用いてRIE法により除去し、側部においてこ
れらを露出させる。After that, one side surface of each of the drain layer 4, the channel layer 5, and the source layer 6 is removed by RIE using a photoresist mask, and these are exposed at the side portions.
【0017】なお、トレイン層4、チャネル層5及びソ
ース層6としては、図2(A)乃至(C)に示すような
各種の形態のものとすることもできる。The train layer 4, the channel layer 5 and the source layer 6 may have various forms as shown in FIGS. 2 (A) to 2 (C).
【0018】続いて、図1(C)に示すように、ドレイ
ン層4、チャネル層5、ソース層6の側部表面を、酸素
雰囲気中で酸化し、ゲート絶縁膜7とする。この時の条
件は、例えば800℃でRTOを20秒とする。なお、
2(B)、(C)に示すような構造とした場合において
は、図3に示すようにチャネル領域をエッチバック法で
露出させ、ゲート酸化膜を形成し、その上部にゲート電
極を形成してもよい。Subsequently, as shown in FIG. 1C, the side surfaces of the drain layer 4, the channel layer 5 and the source layer 6 are oxidized in an oxygen atmosphere to form a gate insulating film 7. The conditions at this time are, for example, 800 ° C. and RTO of 20 seconds. In addition,
2 (B) and 2 (C), the channel region is exposed by an etch-back method, a gate oxide film is formed, and a gate electrode is formed thereon, as shown in FIG. May be.
【0019】引き続き、ゲート絶縁膜7に密着して、導
電型の多結晶シリコン層を堆積し、フォトレジストおよ
びRIE法により、所望の形状としてゲート電極8とす
る。Subsequently, a conductive type polycrystalline silicon layer is deposited in close contact with the gate insulating film 7, and the gate electrode 8 is formed into a desired shape by photoresist and RIE.
【0020】一方、ゲート電極8を形成するための導電
層として、金属層や、金属シリサイドを適用してもよ
い。On the other hand, as a conductive layer for forming the gate electrode 8, a metal layer or metal silicide may be applied.
【0021】次に、図1(D)に示すように、ドレイン
層4、チャネル層5、ソース層6のゲート電極8を形成
した側と異なる側面において、フォトレジストマスクと
RIE法を用いて、ソース層6、チャネル層5のみを除
去し、ドレイン層4の表面を露出させる。これにより、
ドレイン層4に対する金属配線を容易にさせる。Next, as shown in FIG. 1D, a photoresist mask and RIE method are used on the side surface of the drain layer 4, the channel layer 5, and the source layer 6 different from the side where the gate electrode 8 is formed. Only the source layer 6 and the channel layer 5 are removed to expose the surface of the drain layer 4. This allows
The metal wiring for the drain layer 4 is facilitated.
【0022】なお、図3に示すように、ソース層6、チ
ャネル層5を階段状に除去することにより、ドレイン層
4、チャネル層5、ソース層6の各表面を個別に部分的
に露出させるようにしてもよい。この場合、ドレイン層
4、チャネル層5、ソース層6のそれぞれに個別に金属
配線を接続できる。As shown in FIG. 3, by removing the source layer 6 and the channel layer 5 in a stepwise manner, the respective surfaces of the drain layer 4, the channel layer 5 and the source layer 6 are partially exposed individually. You may do it. In this case, metal wiring can be individually connected to each of the drain layer 4, the channel layer 5, and the source layer 6.
【0023】以上のようにして基本構造を完成させた後
に、絶縁膜を堆積し、ドレイン層4、チャネル層5、ソ
ース層6のコンタクト部に開口し、金属配線を配置し
て、半導体装置を完成する。After completing the basic structure as described above, an insulating film is deposited, openings are formed in the contact portions of the drain layer 4, the channel layer 5 and the source layer 6 and metal wirings are arranged to complete the semiconductor device. Complete.
【0024】以上のような工程により、MOSトランジ
スタのチャンネル長を、シリコンエピタキシャル成長の
膜厚で制御することが可能になり、理論的には、例え
ば、3〜5オングストローム程度のシリコンの原子レベ
ルないしは分子レベルでのチャンネル長の制御が可能と
なる。その結果、従来のMOSトランジスタと比較し
て、微細ゲート長のMOSトランジスタを実現すること
が可能となり、高駆動力のデバイスを得ることができ
る。By the steps as described above, the channel length of the MOS transistor can be controlled by the film thickness of the silicon epitaxial growth, and theoretically, for example, the atomic level or molecule of silicon of about 3 to 5 angstroms can be controlled. It is possible to control the channel length at the level. As a result, a MOS transistor having a fine gate length can be realized as compared with a conventional MOS transistor, and a device with high driving force can be obtained.
【0025】また、ソース/ドレイン領域も、エピタキ
シャル成長の膜厚で制御できるので、従来構造に比較し
て、寄生容量も大幅に低減することができる。その結
果、高速でのディジタル動作や、アナログ動作が可能に
なる。Further, since the source / drain regions can be controlled by the film thickness of epitaxial growth, the parasitic capacitance can be greatly reduced as compared with the conventional structure. As a result, high-speed digital operation and analog operation become possible.
【0026】上記実施例のトランジスタは、NMOSと
してもPMOSとしても構成できる。The transistor of the above embodiment can be constructed as an NMOS or a PMOS.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体装置
は、MOS型トランジスタのチャネルを、エピタキシャ
ル成長の膜厚制御により形成するように構成したので、
微細なチャンネル長の形成を精度よく実現できるので、
高駆動力のデバイスを実現でき、一方、ソース、ドレイ
ンにおいても、寄生容量を低減できるので、高速駆動に
適したデバイスを実現できるという効果がある。As described above, in the semiconductor device of the present invention, the channel of the MOS transistor is formed by controlling the film thickness of epitaxial growth.
Since it is possible to accurately form a minute channel length,
A device with a high driving force can be realized, while parasitic capacitance can be reduced also in the source and drain, so that there is an effect that a device suitable for high speed driving can be realized.
【図1】本発明の実施例の半導体装置の工程断面図であ
る。FIG. 1 is a process sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1(B)で示した工程の他の例を示す断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the step shown in FIG.
【図3】図1(D)で示した工程の他の例を示す断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the step shown in FIG.
【図4】従来の半導体装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.
1 シリコン基板 2 シリコン酸化膜 3 シリコン層 4 ドレイン層 5 チャネル層 6 ソース層 7 ゲート絶縁膜 8 ゲート電極 9 ソース/ドレイン領域 10 チャネル領域 1 silicon substrate 2 silicon oxide film 3 silicon layer 4 drain layer 5 channel layer 6 source layer 7 gate insulating film 8 gate electrode 9 source / drain region 10 channel region
Claims (5)
る第1の導電型の第1の半導体層と、 前記第1の半導体層の上に積層される第2の半導体層
と、 前記第2の半導体層の上に積層される第1の導電型の第
3の半導体層と、 前記第2の半導体層の露出した部分領域に絶縁膜を介し
て配置される電極と、を備えることを特徴とする半導体
装置。1. A first semiconductor layer of a first conductivity type laminated on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and a second semiconductor layer laminated on the first semiconductor layer. A third semiconductor layer of a first conductivity type stacked on the second semiconductor layer; and an electrode arranged in an exposed partial region of the second semiconductor layer with an insulating film interposed therebetween. A semiconductor device characterized by the above.
れる、請求項1の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is composed of an intrinsic semiconductor.
体層で構成される、請求項1の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is composed of a semiconductor layer of a second conductivity type.
くとも一方で構成される請求項1の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode is formed of at least one of polycrystalline silicon layers.
し、前記第2の半導体層がチャンネル層を構成し、前記
第3の半導体層がソース層を構成し、前記電極がゲート
を構成する、請求項1の半導体装置。5. The first semiconductor layer constitutes a drain layer, the second semiconductor layer constitutes a channel layer, the third semiconductor layer constitutes a source layer, and the electrode constitutes a gate. The semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5974796A JPH09252134A (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5974796A JPH09252134A (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09252134A true JPH09252134A (en) | 1997-09-22 |
Family
ID=13122147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP5974796A Pending JPH09252134A (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09252134A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107331709A (en) * | 2017-07-03 | 2017-11-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | Thin film transistor (TFT) and preparation method thereof, display base plate and display device |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP5974796A patent/JPH09252134A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107331709A (en) * | 2017-07-03 | 2017-11-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | Thin film transistor (TFT) and preparation method thereof, display base plate and display device |
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