JPS6118170A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6118170A
JPS6118170A JP59137177A JP13717784A JPS6118170A JP S6118170 A JPS6118170 A JP S6118170A JP 59137177 A JP59137177 A JP 59137177A JP 13717784 A JP13717784 A JP 13717784A JP S6118170 A JPS6118170 A JP S6118170A
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JP
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insulating film
gate
region
channel
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JP59137177A
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Inventor
Kenichi Kikushima
菊島 健一
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
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    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0922Combination of complementary transistors having a different structure, e.g. stacked CMOS, high-voltage and low-voltage CMOS

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は半導体装置の製造方法に関し、詳しくは縦構造
ショートチャネルCMOSインバータを有する半導体装
置の製造方法に関するものである。
[背景技術] 一般に知られているスタックドCMOSインバータ、い
わゆる縦構造のCMOSインバータは第1図に示すよう
な縦断面構造を有している(たとえば、日経マグロウヒ
ル社発行「日経エレクトロニクスJ 19B1年8月3
日号、P187)。図において、符号1はN型シリコン
半導体基板である。この基板1が比較的厚い5i02か
らなるフィールド絶縁膜1aによって囲まれる素子形成
領域には、縦方向にPチャネルMOSFETとNチャネ
ルMOSFETとが形成されている。すなわち、Pチャ
ネルMOSFETは、P+型拡散層のソース2およびド
レイン3.ドープドポリシリコン等のゲート4、および
5i02のゲート絶縁膜5より形成されている。また、
NチャネルMO8FETは。
N中型拡散層のソース6およびドレイン7、ゲート4お
よびゲート絶縁膜8より形成されている。
このような従来構造のCMOSインバータにおいて、下
層のPチャネルFETのゲートチャネルはソース2およ
びドレイ−23間の基板1 (N型)であり、上層のP
チャネルFETのゲートチャネルはソース6およびドレ
イン7間の領域(P型)9である。下層のPチャネルF
ETのゲート4とソース、ドレイン2,3とは、既に一
般に知られている種々のプロセス技術を用いて自己整合
的に形成することができる。
これに対し、上層のNチャネルFETのソース、ドレイ
ン6.7 (N+型)とチャネル領域9(P型)とは、
各々の領域がイオン打込みによって決定されている。こ
のため、既に形成されているゲート4に対してチャネル
領域9を自己整合的に形成することができない。
[発明の目的] 本発明の目的は、縦構造ショートチャネルCMOSイン
バータを自己整合的に製造する半導体装置の製造方法を
提供するものである。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、半導体基板の導電型を第1導電型(たとえば
P型)とすれば、基板の素子形成領域上に下から第1導
電型と逆導電型の第2導電型(N型)と第1導電型(P
型)゛の活性領域を順次積み上げている。そして、第2
導電型(N型)の第1活性領域の一部には秦l絶縁膜を
形成しておき、第1導電型(P型)の第2活性領域との
間の電気的絶縁を行っている。第1絶縁膜が介在する第
1活性領域と第2活性領域を第1の領域と称し、第1絶
縁膜が介在しない第1活性領域と第2活性領域を第2の
領域と称することにすれば、これら第■領域と第2領域
とにまたがる、内周面に第2絶縁膜を有する溝を半導体
基板に達する位置に形成している。この溝内に導電体を
埋込みその上表面に第3絶縁膜を形成している。
したがって、前記導電体をゲートとし、第2および第3
絶縁膜をゲート絶縁膜とすることができ、下層のMIS
 (MOS)FETのソースドレインはゲート両側の第
1活性層であり、上層のMISFETのソースドレイン
はゲート両側の第2活性層となる。下層のゲートチャネ
ルは第2絶縁膜下の半導体基板であり、上層のゲートチ
ャネルは、第3絶縁膜上の第2活性層上に形成された第
2導電型の第3活性層である。このためゲート、ゲート
チャネル、およびソースドレインが各々自己整合的に形
成されるので、ショートチャネル化を達成し得るもので
ある。
[実施例] 以下、本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を第2
図から第6図を参照して説明する。
第2図において、符号10は半導体基板を示し、たとえ
ば、P型(第1導電型)シリコン半導体基板である。こ
の基板10の一生面の素子形成領域は、公知の技術を用
いて形成した比較的厚い5to2のフィールド絶縁膜1
1によって囲まれている。このフィールド絶縁膜11に
よって囲まれた基板10内に、A s (ひ素)、P(
リン)等のイオン打込みによる第2導電型のN中型の第
1活性層12を形成する。つぎに、第1活性層12の上
表面の一部に選択的に第1の絶縁膜13を形成する。
この第1の絶縁膜13は、たとえば、熱酸化による5i
02膜である。このあと、第1の絶縁膜13および露出
している第1活性層12上に、第1導電型であるP+型
の第2活性層14を形成する。この第2活性層14はシ
リコンのエピタキシャル成長後、Bイオン打込み等によ
って形成できる。
第2図までのプロセスを経た後、第3図に示すように周
知の溝掘り技術を用いて第1活性層12および第2活性
層14を経て基板10に達する溝15を形成する。溝1
5を形成する位置は、溝15の内周面に形成する熱酸化
による5i02の第2絶縁膜16が、一方の内側面にお
いて前記第1絶縁膜13と結合し、他方の内側面におい
て第1絶縁膜13が介在しない第1および第2活性層1
2.14に当接するようにして決定される。この合わせ
余裕は充分とることができプロセス上の困難性はない。
第4図において、このようにして形成した溝15内にド
ープドポリシリコン等の導電体17を埋込む。その後、
この導電体17の上表面に熱酸化による5i02等の第
3絶縁膜18を形成する。
第2絶縁膜16および第3絶縁膜18によって分離され
る領域を便宜上第1の領域および第2の領域と称するこ
とにする。ここで、第1の領域は、第1絶縁膜13が介
在する第1活性層12と第2活性層14を指し、第2の
領域は、第1絶縁膜13が介在しない第1活性層12と
第2活性層14を指す。第1および第2の領域の第2活
性層14と前記第3絶縁膜18上に、エピタキシャル成
長等による第2導電型のN−型の第3活性層19を形成
する。
第5図までのプロセスによって、縦構造のNチャネルお
よびPチャネルMO5FETが形成できることがわかる
。すなわち、下層のNチャネル間O8FETは、基板1
0のゲートチャネル、第2絶縁膜16のゲート絶縁膜、
導電体17のゲート、および第1活性層12のソースド
レインによって形成される。また上層のPチャネルMO
8FETは、第3活性層19のゲートチャネル、第3絶
縁膜18のゲート絶縁膜、導電体17のゲート、および
第2活性層14のソースドレインによって形成される。
これらNおよびPチャネルMO8FETは第1および第
2活性層12.14内の溝15および埋込みゲートであ
る導電体17の形成番;よって自己整合的に形成できる
縦構造のNおよびPチャネルMO8FETのCMOSイ
ンバータ結線を行うために、さらに第5図において所要
部のホトエツチングを行う。まず、公知のホトリソグラ
フィ技術を用いて、第1の領域の第3および第2活性層
19.14をエツチングし、第1の領域の第1活性層1
2のための開口21を形成する。つぎに、同様に、第1
の領域の第2活性層14のための開口22、ゲート電極
の導電体のための開口23、および第2の領域の第2活
性層14のための開口24を各々形成する。
このあと、全面酸化して最上層にSio2膜25膜形5
した後、PSG (リンシリケートガラス)等の絶縁膜
26゛(第6図)を堆積し、最終的にコンタクト孔をあ
けてアルミニウムによる配線を行う。
第6図において、各々のアルミニウム配線に表示する記
号はCMOSインバータの各入出力および電源端子を示
している。すなわち、Vinは入力端子、■outは出
力端子、VccはPチャネルMO8FETの給電端子(
第3活性層19に接続)およびCMOSインバータの正
電源端子(第1の領域の第2活性層に接続)、そしてV
ssはNチャネルMO3FETの給電端子(基板10の
P+型拡散層27に接続)およびCMOSインバータの
負電源端子(第1の領域の第1活性層12に接続)であ
る。
なお、P+型拡散層27はたとえば第2活性層14形成
時のBイオン打込み時に形成することが可能である。同
様に他の周辺回路も、本発明と同時に(たとえば、Nチ
ャネルMO8の場合はインバータの下層NチャネルMO
5形成時に形成し。
上層PチャネルMO3形成時のプロセスを省く)あるい
は個別に従来の技術を用いて同一基板上に容易に製造で
きることは明らかである。
[効果] 以上説明したように、本発明の半導体装置の製造方法は
、CMOSインバータを形成する素子領域に、あらかじ
め両チャネルのソースおよびドレインのための活性層(
拡散層)を積重ね形成しておき、上下活性層を経て基板
に至る溝内にゲート電極を形成するようにしている。こ
のため、ソースドレインおよびゲートが自己整合的に両
チャネルとも形成することができ、CMOSインバータ
のショートチャネル化、ひいては高集積化、高信頼度を
達成できるという効果が得られる。
以ト二本完明者によってなされた発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない翫Zで種々変更
可能であることはいうまでもない。たとえば、基板をP
型として説明したが、各々の活性層を逆導電型としてN
型を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は代表的な従来の縦構造CM、OSインバータの
構造を示す断面図。 第2図から第6図は本発明の半導体装置の製造方法の一
実施例を示すプロセス類に示した縦構造断面図である。 1.10・・・半導体基板(第1導電型、P)、la、
11・・・フィールド絶縁膜、2,6・・・ソース、3
,7・・・ドレイン、4・・・ゲート、5・・・ゲート
絶縁膜、8・・・ゲート絶縁膜、9・・・チャネル領域
、12・・・第2導電型(N+)の第1活性層、13・
・・第1絶縁膜、14・・・第1導電型(P+)の第2
活性層、15・・・溝、16・・・第2絶縁膜、17・
・・導電体(ゲート)、18・・・第3絶縁膜、19・
・・第2導電型(N−)の第3活性層、21゜22.2
3.24・・・開口、25・・・5i02膜、26・・
・絶縁膜(PSG)、27・・・P+型拡散層。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 第  1  図 第  3  図 第  4  図 第  5  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、第1導電型の半導体基板の一主面の素子形成領域に
    第1導電型と逆導電型の第2導電型の第1活性層を形成
    し、第1活性層の表面の一部に第1絶縁膜を形成し、つ
    ぎに、第1絶縁膜ならびに露出している前記第1活性層
    上に第1導電型の第2活性層を形成し、前記半導体基板
    に達する溝を前記第2活性層および第1活性層を経て形
    成して、この溝の内周面に形成した第2絶縁膜によって
    、第1絶縁膜によって分離された第1活性層と第2活性
    層の第1の領域と、第1絶縁膜によって分離されていな
    い第1活性層と第2活性層の第2の領域とを分離形成し
    、前記溝内に導電体を埋込みこの導電体の上表面に第3
    絶縁膜を形成し、前記第2活性層と第3絶縁膜上に第2
    導電型の第3活性層を形成し、前記第1の領域の第1活
    性層ならびに第2活性層と、前記導電体と、前記第2の
    領域の第2活性層とからコンタクトをとることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63141935U (ja) * 1987-03-09 1988-09-19
JPH0411706U (ja) * 1990-05-22 1992-01-30
EP0516335A2 (en) * 1991-05-31 1992-12-02 AT&T Corp. Fabrication method in vertical transistor integration
KR100230754B1 (ko) * 1996-09-13 1999-11-15 최진태 개폐식 골프클럽의 헤드커버 구조

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EP0516335A2 (en) * 1991-05-31 1992-12-02 AT&T Corp. Fabrication method in vertical transistor integration
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