JPH03185873A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH03185873A
JPH03185873A JP1326319A JP32631989A JPH03185873A JP H03185873 A JPH03185873 A JP H03185873A JP 1326319 A JP1326319 A JP 1326319A JP 32631989 A JP32631989 A JP 32631989A JP H03185873 A JPH03185873 A JP H03185873A
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groove
trench
forming
oxide film
drain
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Takashi Nakabayashi
隆 中林
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/63Vertical IGFETs

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To miniaturize a semiconductor device while reducing the metallic wirings by a method wherein a groove is cut in the surface of a substrate; a MOS type transistor having a channel is formed in vertical direction on both sides of the groove; and a drain and a source are commonly used. CONSTITUTION:Field oxide films 2 for isolating elements is formed on the specific positions of a P type silicon substrate 1. Later, a groove 4 is formed by dry-etching the silicon substrate 1 using a photoresist pattern as a mask. Next, an enhancement type transistor is formed by implanting boron ions meeting the requirements for impressed energy of 30keV, the dosage of 3X10<12>cm<-2> to control the threshold value voltage. At this time, it is recommended that the sides of the groove 4 are made vertical as much as possible for the ion implantation preferably performing two time spinning implantation process to assure the even implantation on both sides. Later, a drain source diffused layer 10, a source diffused layer 6 and a drain diffused layer 8 are formed by leading-in phosphorus or arsenic by ion-implantation process or thermal diffusion process.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は 半導体装置及びその製造方法に関するもので
あり、更に詳述すればより高集積化を図ることのできる
新規なMOS型トランジスタ構造及びその製造方法を提
供するものであも従来の技術 第5図は従来例の1つであるCMOS型インバタの構造
を示す断面図であも 2は各素子を分離するための絶縁
領域 3はP型シリコン基板l内に形成されたNウェル
領域 11はゲート絶縁1威 12は多結晶シリコン膜
からなるゲート電板16は層間絶縁JEiL  17〜
20は各ゲート、ソース、 ドレインの電極であり、 
18は2個のMOSトランジスタを接続する金属配線で
もあも以上のように構成された従来のCMOS型O3バ
ータにおいて?;t、、MO5型トランジスタのチャネ
ル、ソース ドレインはシリコン基板1表面に直線上に
形成され さらに各MOS型トランジスタの周りには各
々を絶縁分離するためj;LOGO3技術あるいはトレ
ンチ技術によって素子分離領域2が設けられていも 又
 MO5型トランジスタ上を層間絶縁膜16で覆へ こ
の層間絶縁膜16上の金属配線とMO8型トランジスタ
とのコンタクトをとることによって各素子は接続されて
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more specifically, a novel MOS transistor structure capable of achieving higher integration and a method for manufacturing the same. Conventional technology Figure 5 is a cross-sectional view showing the structure of a CMOS type inverter, which is one of the conventional examples. 2 is an insulating region for separating each element. 3 is a P-type silicon substrate. 11 is a gate insulator 12 is a gate electrode plate 16 made of a polycrystalline silicon film is an interlayer insulator JEiL 17~
20 is each gate, source, and drain electrode;
18 is a metal wiring connecting two MOS transistors. In a conventional CMOS type O3 converter configured as above? ;t,, The channel, source, and drain of the MO5 type transistor are formed linearly on the surface of the silicon substrate 1, and furthermore, in order to insulate and isolate each MOS type transistor, an element isolation region 2 is formed using LOGO3 technology or trench technology. Even if an MO5 type transistor is provided, the MO5 type transistor is covered with an interlayer insulating film 16. Each element is connected by making contact between the metal wiring on this interlayer insulating film 16 and the MO8 type transistor.

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような構成でj&MO5型半導体装
置の集積化を図る際に(友 チャネル長素子分離領域を
縮小しなければならない戟 チャネル長を縮小するとシ
ョートチャネル効果が起こり、素子分離領域を狭くする
と絶縁破壊を起こす等の問題を引き起こす。さらt、:
=MOSMOSトランジスタトや素子分離領域のために
基板表面上 層間絶縁膜上には段差が生し この段差上
に金属配線を形成しなければなら哄 このことが配線の
断線 ショートの原因となっていも本発明はかかる点に
鑑次 ゲート瓜 あるいは素子分離領域を縮小すること
なく、半導体装置の微小化を図り、金属配線を削減した
新規な構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とすも 課題を解決するための手段 本発明1友 上記目的を達成するたべ 基板表面に溝を
堀り、その溝の両側面に表面に対して垂直な方向にチャ
ネルを持つMOS型トランジスタを形威し ドレイン、
ソースを共用すム あるいはゲート電極とドレイン、ソ
ースを直接接合させることによって各素子を接続するも
のであも作用 本発明は前記した構成により、MO8型トランジスタの
チャネルを基板表面に垂直にとり、ソース、 ドレイン
を共有することにより、面積を縮小し ゲート電極とソ
ース ドレインを直接接続することによって金属配線を
削減すも 実施例 (実施例1) 第1図は本発明の第1の実施例におけるNチャネルのE
/E型インバータの製造方法を示す工程断面図であa 第1図(a)で1よ P型の(100)面を有するシリ
コン基板lの所望の位置に 周知の選択酸化法により素
子間分離用のフィールド酸化膜2を形威すもその後フォ
トレジストパターンをマスクとしてドライエツチングに
よってシリコン基板1をエツチングして溝4を形威すも
 この昧 溝4個面は(010)、 (001)面にな
るようにすも第1図(b)でζ友 溝4の両側面((0
10)面〉にしきい値電圧制御のたべ 注入エネルギー
30KeV。
Problems to be Solved by the Invention However, when attempting to integrate a J&MO5 type semiconductor device with the above configuration, it is necessary to reduce the channel length element isolation region. Narrowing the element isolation region causes problems such as dielectric breakdown.Furthermore,:
= There are steps on the substrate surface and interlayer insulating film for MOSMOS transistors and element isolation regions, and metal wiring must be formed on these steps.This may cause disconnections or shorts in the wiring. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of these points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a novel structure in which the size of the semiconductor device is miniaturized and metal wiring is reduced without reducing the gate size or element isolation region, and a method for manufacturing the same. Means for Solving the Problems The present invention is a friend of the present invention A means for achieving the above object A groove is dug in the surface of a substrate, and MOS transistors having channels perpendicular to the surface are formed on both sides of the groove. Drain,
The present invention has the above-described structure, and the channel of the MO8 type transistor is set perpendicular to the substrate surface, and the source, By sharing the drain, the area is reduced, and by directly connecting the gate electrode and the source and drain, the metal wiring is reduced.Example (Example 1) Figure 1 shows an N-channel diagram in the first example of the present invention. E of
Figure 1(a) is a process cross-sectional view showing a manufacturing method for an E-type inverter. After forming the field oxide film 2, the silicon substrate 1 is etched by dry etching using the photoresist pattern as a mask to form the grooves 4. Both sides of groove 4 ((0
10) Threshold voltage control on plane> Implant energy: 30 KeV.

ドーズ量3 x 10”cm−”の条件でボロンイオン
を注入してエンハンスメント型のトランジスタを形威す
も このとき、注入前に溝4の側面を酸化させ、注入後
にこの酸化膜を除去しても良(1又イオン注入はできる
限り溝4の側面に垂直にすることが望ましく、両側面と
も均等に注入されるように2回転注入を行う。この後イ
オン注入法又は熱拡散法により燐又はひ素を導入してド
レイン・ソース拡散層lO、ソース拡散層6及びドレイ
ン拡散層8を形威すも 第1図(c)で1上 シリコン基板lの表面及び溝4の
鷹派 側面にドライ酸化又はウェット酸化を用いて酸化
膜11を形威すも 次に一方のドレイン拡散層8上の酸
化膜をフォトレジストパターンをマスクとしてエツチン
グによって取り除く。
Boron ions were implanted at a dose of 3 x 10"cm-" to form an enhancement type transistor.At this time, the sides of trench 4 were oxidized before implantation, and this oxide film was removed after implantation. (1) It is desirable that the ion implantation be perpendicular to the side surfaces of the groove 4 as much as possible, and the implantation is performed twice so that both sides are evenly implanted. After this, phosphorus or Arsenic is introduced to form the drain/source diffusion layer 1O, the source diffusion layer 6, and the drain diffusion layer 8, but dry oxidation or After forming the oxide film 11 using wet oxidation, the oxide film on one of the drain diffusion layers 8 is removed by etching using a photoresist pattern as a mask.

第1図(d)で&よ 次に周知の気相成長法による多結
晶シリコン膜の堆積とエッチバック法を用いて溝4の一
部を埋めも この後フォトレジストパターンをマスクと
して、溝4の上部以外の多結晶シリコンをドライエッチ
によって除く。次にフォトレジストパターンをマスクと
し ドライエッチ(RIE)によってソース・ドレイン
拡散層lOに達するまで多結晶シリコンをエツチングし
両側面の多結晶シリコンを分離り、2つのゲート電極1
2を形威すも このとき指向性がよく微細加工に優れた
イオンビーム・エツチングを用いても良L1第1図(e
)では ゲート電極12の表面及び溝4の底面をドライ
酸化又はウェット酸化を用いて酸化し 底面の酸化膜1
1をフォトレジストパターンをマスクとしてエッチすa
 次に この工程によってできたコンタクト開孔部をス
パッタを用いてアルミニウム14で埋めも この時性の
金属を用いることも可能であん この後装置表面に気相
成長法を用いて酸化膜16を堆積せしめて、写真蝕刻法
により所望の位置にコンタクト孔を開εす、電極17、
18、19、20を設けて完了すん以上のように構成さ
れた本実施例のE/E型MOSインバータでζよ ドレ
イン・ソース拡散層10により2個のMO8型トランジ
スタのソースとドレインを共有し 一方のゲート電極と
ドレイン8を直接接合させることによって金属配線を削
減することができも (実施例2) 第2図は本発明の第2の実施例におけるNチャネルのE
/D型インバータの製造方法を示す工程断面図であも 第2図(a)で!友 P型の(100)面を有するシリ
コン基板lの所望の位置に 周知の選択酸化法により素
子間分離用のフィールド酸化膜2を形成すもその後フォ
トレジストパターンをマスクとしてドライエツチングに
よってシリコン基板をエツチングして溝4を形成すも 
この隊 溝4個面は(010)、(001)面になるよ
うにすも 第2図(b)でCヨ  フォトレジストパターン5を用
1.%  溝4の一方の側面((010)面)にしきい
値電圧制御のたべ 注入エネルギー30 KeV、  
ドーズ量3x 10”cm−’の条件でボロンイオンを
注入してエンハンスメント型のトランジスタを形威すも
このとき、注入前に溝4の側面を酸化させ、注入後にこ
の酸化膜を除去しても良(1又 イオン注入はできる限
り溝4の側面に垂直にすることが望ましL〜 次iQ 
 イオン注入法又は熱拡散法により燐又はひ素を導入し
てドレイン・ソース拡散層9及びソース拡散層6を形成
すも 他方の側面も同様にして注入エネルギー30 K
ey、  ドーズ量1xlO”cm−’の条件でボロン
イオン注入によるしきい値電圧制御(デプレッション型
)、 ドレイン・ソース拡散層10及びドレイン拡散層
8の形成を行う。
In FIG. 1(d), a portion of the trench 4 is then filled by depositing a polycrystalline silicon film by the well-known vapor phase growth method and using an etch-back method. Polycrystalline silicon other than the upper part of the film is removed by dry etching. Next, using the photoresist pattern as a mask, the polycrystalline silicon is etched by dry etching (RIE) until it reaches the source/drain diffusion layer 1O, the polycrystalline silicon on both sides is separated, and the two gate electrodes 1 are etched.
2, but it is also possible to use ion beam etching with good directivity and excellent microfabrication.
), the surface of the gate electrode 12 and the bottom surface of the trench 4 are oxidized using dry oxidation or wet oxidation to form an oxide film 1 on the bottom surface.
Etch 1 using the photoresist pattern as a mask
Next, the contact openings created by this step are filled with aluminum 14 using sputtering.Although it is also possible to use other metals at this time, an oxide film 16 is then deposited on the surface of the device using a vapor phase growth method. At least, an electrode 17 is formed by forming a contact hole at a desired position by photolithography.
In the E/E type MOS inverter of this embodiment configured as described above, the source and drain of two MO8 type transistors are shared by the drain/source diffusion layer 10. Although it is possible to reduce the amount of metal wiring by directly connecting one gate electrode and the drain 8 (Embodiment 2), FIG.
Figure 2 (a) is a cross-sectional view of the manufacturing process for a D-type inverter! A field oxide film 2 for isolation between elements is formed at a desired position on a P-type silicon substrate l having a (100) plane by a well-known selective oxidation method, and then the silicon substrate is removed by dry etching using a photoresist pattern as a mask. Etching to form groove 4
As shown in Figure 2(b), photoresist pattern 5 is used so that the four groove planes are (010) and (001) planes.1. % Threshold voltage control plate on one side of groove 4 ((010) plane) Implant energy: 30 KeV,
Boron ions are implanted at a dose of 3 x 10"cm to form an enhancement type transistor, but at this time, the side surfaces of trench 4 are oxidized before implantation, and this oxide film is removed after implantation. Good (1) It is desirable that the ion implantation be perpendicular to the side surface of the groove 4 as much as possible.
Phosphorus or arsenic is introduced by ion implantation or thermal diffusion to form the drain/source diffusion layer 9 and the source diffusion layer 6. The other side is similarly implanted with an implantation energy of 30 K.
Threshold voltage control (depression type) by boron ion implantation and formation of the drain/source diffusion layer 10 and the drain diffusion layer 8 are carried out under the conditions of a dose of 1×lO"cm-'.

第2図(C)で(よ 半導体基板1の表面及び溝4の底
置 側面をドライ酸化又はウェット酸化を用いて酸化す
も 次に溝4の底面の酸化膜11の半分をフォトレジス
トパターンをマスクとしてエツチングすも この胤 指
向性の優れたドライエツチング法又はイオンビームエツ
チングを用いも第2図(d)でGEL  周知の気相成
長法による多結晶シリコンの堆積とエッチバック法を用
いて溝4の一部を埋めも この後フォトレジストパター
ンをマスクとして、溝4の上部以外の多結晶シリコンを
ドライエッチによって除く。次に フォトレジストパタ
ーンをマスクとし ドライエッチによってソース・ドレ
イン拡散層9.10に達するまで多結晶シリコンをエツ
チングし両側面の多結晶シリコンを分離り、、2つのゲ
ート電極12を形威すもこのとき指向性がよく微細加工
に優れたイオンビム・エツチングを用いても食残 第2図(e)では 前工程によってできたコンタクト孔
13を周知の気相成長法を用いて酸化膜15で埋め、 
さらに半導体装置表面を酸化膜16で覆う。次に所望の
位置にコンタクト孔を開法 電極17、18、1.9、
20を設けて完了すん以上のように構成された本実施例
のE/D型MOSインバータで(上 ドレイン・ソース
拡散層9.10により2個のMO8型トランジスタのソ
ースとドレインを共有し デプレッション型トランジス
タのゲート電極I8を溝4の底面のソース10に直接接
合させることによって、金属配線を削減することができ
も (実施例3) 第3図は本発明の第3の実施例におけるCMOS型O3
バータの製造方法を示す工程断面図である。
In FIG. 2(C), the surface of the semiconductor substrate 1 and the side surfaces of the groove 4 are oxidized using dry oxidation or wet oxidation. Next, half of the oxide film 11 on the bottom of the groove 4 is covered with a photoresist pattern. In this case, dry etching with excellent directivity or ion beam etching can be used as a mask. After that, using the photoresist pattern as a mask, polycrystalline silicon other than the top of trench 4 is removed by dry etching.Next, using the photoresist pattern as a mask, dry etching is performed to remove the source/drain diffusion layer 9.10. The polycrystalline silicon is etched until the polycrystalline silicon is etched on both sides, and the two gate electrodes 12 are formed. In FIG. 2(e), the contact hole 13 created in the previous step is filled with an oxide film 15 using the well-known vapor phase growth method.
Further, the surface of the semiconductor device is covered with an oxide film 16. Next, open contact holes at desired positions. Electrodes 17, 18, 1.9,
In the E/D type MOS inverter of this embodiment configured as above, the source and drain of the two MO8 type transistors are shared by the drain/source diffusion layer 9 and 10, and the depletion type transistor is formed. By connecting the gate electrode I8 of the transistor directly to the source 10 on the bottom surface of the trench 4, it is possible to reduce the number of metal wirings (Embodiment 3).
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing a barter.

第3図(a)でCよP型の(100)面を有するシリコ
ン基板lにフォトレジストパターンをマスクとして燐イ
オンを注入し 熱処理を行うことによって燐イオンを拡
散させNウェル拡散領域3を形成する。その後シリコン
基板lの所望の位置に 周知の選択酸化法により素子間
分離用のフィールド酸化膜2を形威すも 次に フォト
レジストパターンをマスクとしてドライエツチングによ
ってシリコン基板をエツチングして溝4を形成すも こ
の時、溝4個面は(010)、 (001’)面になる
ようにすも第3図(b)で(上 フォトレジストパター
ン5をマスクとして溝4のN型トランジスタ側の側面に
((010)面)にしきい値電圧制御のた取 注入エネ
ルギー30 Key、  ドーズ量3 x 10”cm
−”の条件でボロンイオンを注入すも このとき、注入
前に溝4の側面を酸化させ、注入後にこの酸化膜を除去
しても良(1又 イオン注入はできる限り溝の側面に垂
直にすることが望まし八 次に半休基板lの表面及び溝
4の底置 及び基板表面にヒ素イオンを注入しソース拡
散領域6とドレイン拡散領域9を形成すも 溝4のP型
の側面も同様にしきい値電圧制御を行(\ ボロンイオ
ンを注入することによってソース拡散領域26とドレイ
ン拡散領域10を形成すも 第3図(C)でζ上 半導体基板lの表面及び溝4の底
置 側面にドライ酸化又はウェット酸化を用いて酸化M
11を形、威すも 次に周知の気相成長法による多結晶
シリコンの堆積とエッチバック法を用いて溝4の一部を
埋めも この後フォトレジストパターンをマスクとして
、溝4の上部又はコンタクト溝の上部以外の多結晶シリ
コンをドライエッチによって除く。
In Fig. 3(a), phosphorus ions are implanted into a silicon substrate l having a C-P type (100) plane using a photoresist pattern as a mask, and heat treatment is performed to diffuse the phosphorus ions and form an N-well diffusion region 3. do. Thereafter, a field oxide film 2 for isolation between elements is formed at a desired position on the silicon substrate 1 using a well-known selective oxidation method, and then a groove 4 is formed by etching the silicon substrate by dry etching using the photoresist pattern as a mask. At this time, the four grooves are arranged so that the planes are (010) and (001'). Threshold voltage control on (010) plane Implant energy: 30 Key, dose: 3 x 10”cm
In this case, it is possible to oxidize the side surfaces of the groove 4 before implantation and remove this oxide film after implantation (1) The ion implantation should be performed perpendicularly to the side surfaces of the groove as much as possible. Next, arsenic ions are implanted into the surface of the semi-dead substrate 1, the bottom of the trench 4, and the substrate surface to form the source diffusion region 6 and drain diffusion region 9.The same applies to the P-type side surface of the trench 4. The source diffusion region 26 and the drain diffusion region 10 are formed by implanting boron ions, and in FIG. Oxidize M using dry oxidation or wet oxidation to
11 is formed. Next, a part of the groove 4 is filled by depositing polycrystalline silicon by a well-known vapor phase growth method and using an etch-back method. After this, using the photoresist pattern as a mask, the upper part of the groove 4 or Polycrystalline silicon other than the upper part of the contact groove is removed by dry etching.

第3図(d)で(よ フォトレジストパターンをマスク
とし ドライエッチによってドレイン拡散層9.10に
達するまで多結晶シリコンをエツチングし共通のゲート
電極12を形成すも このとき指向性がよく微細加工に
優れたイオンビーム・エツチングを用いても良1.% 
 この後多結晶シリコンの表面および、コンタクト孔の
底面をドライ酸化又はウェット酸化を用いて酸化し 底
面の酸化膜11をフォトレジストパターンをマスクとし
てエッチする。
In FIG. 3(d), using the photoresist pattern as a mask, the polycrystalline silicon is etched by dry etching until it reaches the drain diffusion layer 9 and 10, forming a common gate electrode 12. At this time, the directivity is fine and fine processing is performed. It is also possible to use ion beam etching, which is excellent for 1.%
Thereafter, the surface of the polycrystalline silicon and the bottom of the contact hole are oxidized using dry oxidation or wet oxidation, and the oxide film 11 on the bottom is etched using the photoresist pattern as a mask.

第3図(e)で4よ(D)工程によってできたコンタク
ト孔13をスパッター法を用いてアルミニウム14で埋
めも この時、他の金属を用いることも可能であん こ
の後装置表面に気相成長法を用いて酸化膜16を堆積せ
しめて、写真蝕刻法により所望の位置にコンタクト孔を
開(す、電極17、18、19.20を設けて完了すん 以上のように構成された本実施例のCMOS型インバー
タで1友 ドレイン拡散層9.10により2個のMO5
型トランジスタのドレインを共有することによって金属
配線を削減することができも(実施例4) 第4図は本発明の第4の実施例におけるCMOS型イン
バータの製造方法を示す工程断面図である。第3図(a
)〜(C)工程の徴 第4図(a)で(よ フォトレジ
ストパターンをマスクとし ドライエッチによってソー
ス拡散層9.10を突き抜けるまで多結晶シリコンをエ
ツチングし両側面の多結晶シリコン及びソース拡散層9
.lOを分離り、、2つのゲート電極12を形威すも 
このとき指向性がよく微細加工に優れたイオンビーム・
エツチングを用いても良し1 この後多結晶シリコンの
表面をドライ酸化又はウェット酸化を用いて酸化し 底
面の酸化膜11をフォトレジストパターンをマスクとし
てエッチすも 第4図(b)で(よ 同図(a)工程によってできたコ
ンタクト開孔部13を周知の気相成長法を用いて酸化膜
15で埋めも この後装置表面に気相成長法を用いて酸
化膜16を堆積せしめて、写真蝕刻法により所望の位置
にコンタクト孔を開1す、電極17、18.20を投法
 電極18.20を接続させて完了すん 以上のように構成された本実施例のCMOS型インバー
タでは 溝4の底面に設けたNチャネルMOSトランジ
スタのソース領域9とPチャネルトランジスタのソース
領域10をそれぞれの基板と同電位にすム つまりシリ
コン基板1内ではOV、  Nウェル3内では5vにす
ることによって電圧を印加するた吹 この部分の電極を
形成する必要がなし1 又 PチャネルMOSトランジ
スタのソース領域10とP型基板lの距離が短くなり、
ラッチアップ特性に優れていも 発明の効果 以上のように本発明(よ 基板表面に溝を形威しその両
側面に 垂直にチャネルを持つMOSトランジスタを形
成することによって表面積を縮小することができも 又
 一方のMO5型トランジスタのドレインともう一方の
MO8型トランジスタのソースを共用し さらにMO8
型トランジスタのゲート電極とドレインを直接接合させ
ることによって金属配線を削減することができ、その実
用効果は太き〜1
In FIG. 3(e), the contact hole 13 created in step 4(D) is filled with aluminum 14 using a sputtering method. At this time, it is also possible to use other metals. This process is completed by depositing an oxide film 16 using a growth method and forming contact holes at desired positions using a photolithography method. In the example CMOS type inverter, two MO5
By sharing the drains of type transistors, metal wiring can be reduced (Embodiment 4) FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a method of manufacturing a CMOS type inverter according to a fourth embodiment of the present invention. Figure 3 (a
)~(C) Process characteristics In Figure 4(a), the polycrystalline silicon is etched using the photoresist pattern as a mask until it penetrates through the source diffusion layer 9 and 10 by dry etching. layer 9
.. Separate the IO and form the two gate electrodes 12.
At this time, an ion beam with good directivity and excellent microfabrication
Etching may also be used.1 After this, the surface of the polycrystalline silicon is oxidized using dry oxidation or wet oxidation, and the oxide film 11 on the bottom surface is etched using the photoresist pattern as a mask. The contact opening 13 created in the process shown in FIG. In the CMOS type inverter of this embodiment configured as above, the contact hole 1 is formed at a desired position by the etching method, the electrodes 17, 18, 20 are connected, and the groove 4 is completed. By setting the source region 9 of the N-channel MOS transistor and the source region 10 of the P-channel transistor provided on the bottom surface of the substrate to the same potential as the respective substrates, the voltage is set to OV in the silicon substrate 1 and 5V in the N well 3. There is no need to form an electrode in this part1.Also, the distance between the source region 10 of the P-channel MOS transistor and the P-type substrate l is shortened.
Even though the latch-up characteristics are excellent, the present invention has more advantages than the present invention.By forming a groove on the substrate surface and forming MOS transistors with vertical channels on both sides of the groove, the surface area can be reduced. Also, the drain of one MO5 type transistor and the source of the other MO8 type transistor are shared, and further MO8
By directly connecting the gate electrode and drain of a type transistor, it is possible to reduce the amount of metal wiring, and the practical effect is 1.

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

第1図は本発明の第1の実施例であるE/E型インバー
タの製造工程は 第2図は本発明の第2の実施例である
E/D型インバータの製造工程は第3図は本発明の第3
の実施例であるCMOS型インバータの製造工程は 第
4図は本発明の第4の実施例であるCMOS型インバー
タの製造工程は 第5図は従来例の1つであるCMOS
型インバータの構造断面図であも
Figure 1 shows the manufacturing process of an E/E type inverter, which is the first embodiment of the present invention. Figure 2 shows the manufacturing process of the E/D type inverter, which is the second embodiment of the invention. Third aspect of the present invention
Figure 4 shows the manufacturing process of a CMOS type inverter, which is an embodiment of the present invention. Figure 5 shows the manufacturing process of a CMOS type inverter, which is a fourth example of the present invention.
A cross-sectional view of the structure of a type inverter

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板に形成された溝の上部表面及び底面に
形成されたソース、ドレイン拡散領域と、前記溝の両側
面に形成されたゲート絶縁膜とを備え、前記溝の両側面
にMOS型トランジスタが形成されてなる半導体装置。
(1) Source and drain diffusion regions formed on the top and bottom surfaces of a trench formed in a semiconductor substrate, and gate insulating films formed on both sides of the trench, and a MOS type A semiconductor device made up of transistors.
(2)溝の両側面にエンハンスメント型MOSトランジ
スタが形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の半導体装置。
(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein enhancement type MOS transistors are formed on both sides of the trench.
(3)溝の一方の側面にエンハンスメント型MOSトラ
ンジスタが形成され、もう一方の側面にデプレッション
型MOSトランジスタが形成されてなることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
(3) The semiconductor device according to claim 1, wherein an enhancement type MOS transistor is formed on one side of the trench, and a depletion type MOS transistor is formed on the other side.
(4)溝の一方の側面にN型MOSトランジスタが形成
され、もう一方の側面にP型MOSトランジスタが形成
されてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の半導体装置。
(4) The semiconductor device according to claim 1, wherein an N-type MOS transistor is formed on one side of the trench, and a P-type MOS transistor is formed on the other side.
(5)半導体基板に溝を形成する工程と、この溝の上部
表面及び底面にソース、ドレインを形成する工程と、前
記基板表面、前記溝の底面及び側面を酸化膜で覆い、前
記基板表面に形成されたドレイン上の酸化膜を除去する
工程と、その後前記溝の一部をゲート金属で埋め、前記
溝中央のゲート金属を溝底部のソース、ドレインに至る
までエッチングすることによって両側面のゲート金属を
分離する工程と、前記ゲート金属の表面を酸化膜で覆い
、形成されたコンタクト孔の底部の酸化膜をエッチング
によって除去する工程と、前記エッチング孔を金属で埋
めた後、半導体装置の表面を酸化膜で覆い、所望の位置
にコンタクト孔を形成する工程とを備え、E/E型イン
バータを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
(5) forming a groove in the semiconductor substrate; forming a source and a drain on the top and bottom surfaces of the groove; and covering the substrate surface, the bottom and side surfaces of the groove with an oxide film; The gates on both sides are removed by removing the oxide film on the formed drain, and then filling a part of the trench with gate metal and etching the gate metal in the center of the trench down to the source and drain at the bottom of the trench. a step of separating the metal; a step of covering the surface of the gate metal with an oxide film and removing the oxide film at the bottom of the formed contact hole by etching; and after filling the etched hole with the metal, the surface of the semiconductor device is removed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: covering the semiconductor device with an oxide film and forming a contact hole at a desired position to form an E/E type inverter.
(6)半導体基板に溝を形成する工程と、この溝の上部
表面及び底面にソース、ドレインを形成する工程と、前
記基板表面、前記溝の底面及び側面を酸化膜で覆い、溝
の底面上の酸化膜のほぼ半分を除去する工程と、その後
、前記溝をゲート金属で埋め、前記溝中央のゲート金属
を溝底部のソース、ドレインに至るまでエッチングする
ことによって両側面のゲート金属を分離する工程と、エ
ッチングによって形成されたコンタクト孔を酸化膜で埋
めた後、半導体装置の表面を酸化膜で覆い、所望の位置
にコンタクト孔を形成する工程とを備え、E/D型イン
バータを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
(6) forming a groove in a semiconductor substrate; forming a source and a drain on the upper surface and bottom surface of the groove; and covering the substrate surface, the bottom surface and side surfaces of the groove with an oxide film, After that, the trench is filled with gate metal, and the gate metal on both sides is separated by etching the gate metal in the center of the trench down to the source and drain at the bottom of the trench. and a step of filling the contact hole formed by etching with an oxide film, covering the surface of the semiconductor device with an oxide film, and forming the contact hole at a desired position to form an E/D type inverter. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
(7)一導電型半導体基板に他導電型拡散領域を形成す
る工程と、この他導電型拡散領域と一導電型半導体基板
の境界に溝を形成し、前記溝の上部表面にソース、底面
にドレインを形成する工程と、前記基板表面、前記溝の
底面及び側面を酸化膜で覆った後ゲート金属で埋め、前
記溝の中央のゲート金属を溝底部のソース、ドレインに
いたるまでエッチングする工程と、前記ゲート金属の表
面を酸化膜で覆い、エッチングによって形成されたコン
タクト孔の底部の酸化膜を除去する工程と、前記エッチ
ング孔を金属で埋めた後、半導体装置の表面を酸化膜で
覆い、所望の位置にコンタクト孔を形成する工程とを備
え、CMOS型インバータを形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
(7) Forming a diffusion region of another conductivity type in a semiconductor substrate of one conductivity type, forming a groove at the boundary between the diffusion region of another conductivity type and the semiconductor substrate of one conductivity type, and forming a source on the upper surface of the groove and a source on the bottom surface of the groove. a step of forming a drain, and a step of covering the substrate surface, the bottom and side surfaces of the trench with an oxide film, filling it with gate metal, and etching the gate metal in the center of the trench down to the source and drain at the bottom of the trench. , a step of covering the surface of the gate metal with an oxide film and removing the oxide film at the bottom of the contact hole formed by etching, and covering the surface of the semiconductor device with an oxide film after filling the etching hole with metal; 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a contact hole at a desired position, and forming a CMOS type inverter.
(8)一導電型半導体基板に他導電型拡散領域を形成す
る工程と、この他導電型拡散領域と一導電型半導体基板
の境界に溝を形成する工程と、この溝の上部表面にドレ
イン、底面にソースを形成する工程と、前記基板表面、
前記溝の底面及び側面を酸化膜で覆った後ゲート金属で
埋め、前記溝の中央のゲート金属を前記溝のソース、ド
レインの底部に至るまでエッチングすることによって両
側面のゲート金属及び穴の底部のソースを分離する工程
と、その後、エッチングによって形成されたコンタクト
孔を酸化膜で埋め、半導体装置の表面を酸化膜で覆い、
所望の位置にコンタクト孔を形成する工程とを備え、C
MOS型インバータを形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
(8) A step of forming a diffusion region of another conductivity type in a semiconductor substrate of one conductivity type, a step of forming a groove at the boundary between the diffusion region of another conductivity type and the semiconductor substrate of one conductivity type, and a step of forming a drain on the upper surface of the groove. forming a source on the bottom surface;
The bottom and side surfaces of the trench are covered with an oxide film and then filled with gate metal, and the gate metal in the center of the trench is etched down to the bottom of the source and drain of the trench, thereby removing the gate metal on both sides and the bottom of the hole. After that, the contact hole formed by etching is filled with an oxide film, and the surface of the semiconductor device is covered with the oxide film.
C. forming a contact hole at a desired position;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a MOS type inverter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024194727A1 (en) * 2023-03-17 2024-09-26 株式会社半導体エネルギー研究所 Display apparatus and method for manufacturing display apparatus

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