JPH03265145A - Manufacture of vertical type mos transistor - Google Patents
Manufacture of vertical type mos transistorInfo
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- JPH03265145A JPH03265145A JP2064802A JP6480290A JPH03265145A JP H03265145 A JPH03265145 A JP H03265145A JP 2064802 A JP2064802 A JP 2064802A JP 6480290 A JP6480290 A JP 6480290A JP H03265145 A JPH03265145 A JP H03265145A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/63—Vertical IGFETs
Landscapes
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明はS○工基板上のMOSトランジスタの製造方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a MOS transistor on a SO substrate.
[発明の概要]
高濃度の第1伝導型のシリコン基板上に、低濃度の第2
伝導型シリコンエピタキシャル層を形成し、その上に高
濃度の第1伝導型シリコンエピタキシャル層を形成する
0次に表面に熱酸化膜を形成し、シリコン窒化膜を堆積
したのち、フォトリソ工程と異方性エツチングにより、
素子形成領域となる部分を残して、高濃度の第1伝導型
のシリコン基板内部まで除去する。[Summary of the Invention] On a high concentration first conductivity type silicon substrate, a low concentration second conductivity type silicon substrate is formed.
A conductive silicon epitaxial layer is formed, and a highly concentrated first conductive silicon epitaxial layer is formed thereon.A thermal oxide film is formed on the surface, and a silicon nitride film is deposited, followed by a photolithography process and anisotropic process. By sexual etching,
The interior of the highly doped silicon substrate of the first conductivity type is removed, leaving a portion that will become an element formation region.
この後、再び下地の熱酸化膜を形成し、シリコン窒化膜
を堆積し、基板の平坦部上のシリコン窒化膜及び下地の
熱酸化膜のみを異方性エツチングにより除去する。露出
した基板平坦部に対して等方性エツチングを行った後、
熱酸化を行い、高濃度の第1伝導型シリコンエピタキシ
ャル層と、低濃度の第2伝導型シリコンエピタキシャル
層と、高濃度の第1伝導型のシリコン基板の一部より成
るシリコン島を基板より厚い熱酸化膜により分離し、得
られたシリコン島内にたて型MO5I−ランジスクを形
成する6のである。Thereafter, a base thermal oxide film is formed again, a silicon nitride film is deposited, and only the silicon nitride film on the flat portion of the substrate and the base thermal oxide film are removed by anisotropic etching. After performing isotropic etching on the exposed flat part of the substrate,
Thermal oxidation is performed to form a silicon island that is thicker than the substrate, consisting of a highly concentrated silicon epitaxial layer of the first conductive type, a lightly concentrated silicon epitaxial layer of the second conductive type, and a part of the highly concentrated silicon substrate of the first conductive type. In step 6, a vertical MO5I-land disk is formed in the silicon island obtained by separating it by a thermal oxide film.
従来、S○工基板上に形成された横型のMOSトランジ
スタが知られていた。Hitherto, horizontal MOS transistors formed on SO substrates have been known.
[発明が解決しようとする課題]
しかし、多様な方法により得られるSOI基板は、製造
方法により、結晶性の悪化、素子形成層の膜厚の不均一
さ等の問題を有しており、それに起因するMO5I−ラ
ンジスタ特性の悪化、同一基板内での不均一さなどが現
れている。さらにSO■基板上の素子形成層、特にチャ
ネル部の膜厚を非常に薄くして、チャネル部全体を空乏
化できるようにすると、MOSトランジスタの緒特性の
飛躍的向上が見られることが最近指摘されているが、こ
の様な薄い素子形成層を基板全面にわたり形成すること
はきわめて困難である。また素子を微細化することは有
意義であるが、横型MOSトランジスタでは、フォトリ
ソ技術により制限されているという欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, SOI substrates obtained by various methods have problems such as deterioration of crystallinity and non-uniformity of the thickness of the element formation layer depending on the manufacturing method. The resulting deterioration of MO5I-transistor characteristics, non-uniformity within the same substrate, etc. are appearing. Furthermore, it has recently been pointed out that if the thickness of the element formation layer on the SO substrate, especially the channel part, is made extremely thin so that the entire channel part can be depleted, the performance characteristics of MOS transistors can be dramatically improved. However, it is extremely difficult to form such a thin element forming layer over the entire surface of the substrate. Furthermore, although it is meaningful to miniaturize elements, lateral MOS transistors have the drawback of being limited by photolithography technology.
そこで本発明は均一な膜厚の素子形成領域を基板全面に
形成し、SOI構造の特長を十分に引きだしたMOSト
ランジスタを高密度で形成することを目的としている。Therefore, an object of the present invention is to form an element formation region with a uniform thickness over the entire surface of a substrate, and to form MOS transistors with high density that fully bring out the features of the SOI structure.
[課題を解決するための手段]
上記課題を解決するために、この発明は高濃度の第1伝
導型のシリコン基板上に、低濃度の第2伝導型シリコン
エピタキシャル層を形成し、その上に高濃度の第1伝導
型シリコンエピタキシャル層を形成し、フォトリソ、エ
ツチング、酸化工程により前記3層からなるシリコン島
を基板より厚い酸化膜により分離し、このシリコン島内
にたて型MOSトランジスタを形成するちのである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention forms a low concentration silicon epitaxial layer of a second conductivity type on a high concentration silicon substrate of a first conductivity type, A highly concentrated silicon epitaxial layer of the first conductivity type is formed, and the silicon island consisting of the three layers is separated by an oxide film thicker than the substrate by photolithography, etching, and oxidation steps, and a vertical MOS transistor is formed in this silicon island. It's Chino.
〔作用1
本発明のたで型MO5I−ランジスタの製造方法によれ
ば、基板全面にわたり、高密度でSOI構造の特長を十
分に引きだしたMO5I−ランジスタが形成できる。[Operation 1] According to the method for manufacturing a vertical MO5I-transistor of the present invention, an MO5I-transistor that fully brings out the features of the SOI structure can be formed at high density over the entire surface of the substrate.
[実施例] 以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図(a)〜(g)は本発明によるたて型MOSトラ
ンジスタの製造方法の工程順断面図である。FIGS. 1(a) to 1(g) are cross-sectional views in the order of steps of a method for manufacturing a vertical MOS transistor according to the present invention.
まず高濃度の第1伝導型シリコン基板1上に低濃度の第
2伝導型のシリコンエピタキシャル層2を例えば200
0人形成し、さらに高濃度の第1伝導型のシリコンエピ
タキシャル層3を例えば5000A形成する(第1図(
a))、2及び3のエビクキシャル層の形成は、通常の
エピタキシャル7去で6良いが、MLE (分子゛層エ
ビクキシー)技術を用いることにより、膜厚の高精度化
ができ、不純物拡散を最小限に押さえることらできる。First, a silicon epitaxial layer 2 of a second conductivity type with a low concentration is formed on a silicon substrate 1 of a high concentration first conductivity type with a thickness of, for example, 200 nm.
A silicon epitaxial layer 3 of the first conductivity type with a high concentration of, for example, 5000A is formed (see Fig. 1).
A)), 2 and 3 can be formed by normal epitaxial method, but by using MLE (molecular layer eviction) technology, the film thickness can be formed with high precision and impurity diffusion can be minimized. It is possible to keep it to a minimum.
次に高濃度の第1伝導型のシリコンエピタキシャル層3
の表面に熱酸化膜4を約500人形成した後、シリコン
窒化膜5を約1500ス堆積する。Next, a highly concentrated silicon epitaxial layer 3 of the first conductivity type is formed.
After forming about 500 layers of thermal oxide film 4 on the surface, about 1500 layers of silicon nitride film 5 is deposited.
表面にレジストを塗布し、フォトリソ工程によって必要
なパターニングを行った後、RIE等の異方性エツチン
グにより、高濃度の第1伝導型シリコン基板l内部に達
するようエツチングを行い、レジストを除去する(第1
図(b))、パタニング幅は、後の工程を経て得られる
たで型トランジスタのチャネル部の厚さを決めるもので
あるから、通常のフォトリソ、エツチング技術によって
チャネル部の完全空乏化ができる微細なチャネル部厚さ
が得られない場合は、熱酸化工程と、形成された熱酸化
膜をフッ酸等で除去する工程を加えて、必要なチャネル
部厚さに調整する。After applying a resist to the surface and performing necessary patterning by a photolithography process, etching is performed by anisotropic etching such as RIE to reach the inside of the highly concentrated first conductive type silicon substrate l, and the resist is removed ( 1st
As shown in Figure (b)), the patterning width determines the thickness of the channel part of the rectangular transistor obtained through later steps, so the patterning width is fine enough to completely deplete the channel part using normal photolithography and etching techniques. If a desired channel thickness cannot be obtained, a thermal oxidation step and a step of removing the formed thermal oxide film with hydrofluoric acid or the like are added to adjust the channel thickness to the required thickness.
次に下地の酸化膜6を熱酸化により形成し、さらにシリ
コン窒化膜5を堆積する(第1図(C))。Next, a base oxide film 6 is formed by thermal oxidation, and a silicon nitride film 5 is further deposited (FIG. 1(C)).
この後、異方性エツチングにより、高濃度の第1伝導型
シリコン基板1の表面が露出するまでエツチングする(
第1図(d))。次にフッ酸−硝酸系エッチャントによ
り高濃度の第1伝導型シリコン基板1を例えば2000
人エツチングする(第1図(e))、この後通常LOC
O3酸化と呼ばれる手法により厚い酸化膜7を形成する
と、素子形成領域となるシリコン島9が高濃度の第1伝
導型シリコン基板1より分離される(第1図(f))、
シリコン窒化膜5と下地の酸化M6を除去した後、熱酸
化によりゲート酸化!10を形成する0次に多結晶シリ
コンを堆積し、必要に応じて平坦化を行ってゲート電極
11を形成する(第1図(g))。この後は図示しない
が、必要な層間絶縁膜を形成し、アルミニウム等により
配線すれば集積回路を形成できる。上記実施例では、厚
い酸化膜7で分離された高濃度の第1伝導型シリコン基
板の一部8と、高濃度の第1伝導型のシリコンエピタキ
シャル層3を一対のソース、ドレインとし、低濃度の第
2伝導型のシリコンエピタキシャル層2をチャネルとす
るたて型MOSトランジスタが形成される。チャネル長
は2000人であり、チャネル部の完全空乏化が達成で
きる厚さに形成すれば、従来のシリコン基板上に形成し
たMOS)ランジスクに比べて飛躍的に特性の優れたS
OI構造のMO5I−ランジスタが得られる。Thereafter, etching is performed by anisotropic etching until the surface of the highly-concentrated first conductive type silicon substrate 1 is exposed (
Figure 1(d)). Next, using a hydrofluoric acid-nitric acid etchant, the highly concentrated first conductive type silicon substrate 1 is heated to
Human etching (Fig. 1 (e)), followed by normal LOC
When a thick oxide film 7 is formed by a method called O3 oxidation, the silicon island 9, which will become an element formation region, is separated from the high concentration first conductivity type silicon substrate 1 (FIG. 1(f)).
After removing the silicon nitride film 5 and the underlying oxide M6, oxidize the gate by thermal oxidation! Zero-order polycrystalline silicon is deposited to form a gate electrode 10, and planarized if necessary to form a gate electrode 11 (FIG. 1(g)). After this, although not shown, a necessary interlayer insulating film is formed and wiring is made of aluminum or the like to form an integrated circuit. In the above embodiment, a portion 8 of a highly doped first conduction type silicon substrate separated by a thick oxide film 7 and a highly doped first conduction type silicon epitaxial layer 3 are used as a pair of sources and drains, and a low concentration A vertical MOS transistor is formed using the silicon epitaxial layer 2 of the second conductivity type as a channel. The channel length is 2000 nm, and if it is formed to a thickness that allows complete depletion of the channel part, it will have dramatically superior characteristics compared to conventional MOS transistors formed on silicon substrates.
A MO5I transistor with OI structure is obtained.
[発明の効果]
以上述べたように、本発明の方法によれば、特種な装置
を使用し、その製造上費用、時間ともに必要な従来のS
QI基板を使用しなくとも、通常のシリコン基板上に通
常の半導体プロセスでSOi■構造のMOSトランジス
タを形成することができる。さらに、たて型MOSトラ
ンジスタなので、基板に占める面積は、従来の横型MO
Sトランジスタに比べて数分の−となり、一基板上に、
より多くのMOSトランジスタが形成でき、コスト低減
に大きく貢献できる。また、従来の横型MOSトランジ
スタでフォトリソ及びエツチング技術により制限されて
いたチャネル長(ゲート長)の制御がたで型構造をとる
と、チャネル部を形成するエピタキシャル層の膜厚で制
御できるので、分子層エビクキシー(MLE)技術等の
使用により、より高精度で行うことができ、チャネル長
は従来限界と考えられている0、25LLm以下にも容
易に制御することができるに
のように本発明の方法によれば、通常の基板上のMOS
トランジスタに比べ優れた緒特性を有するSOI構造の
MOS)ランジスクを通常のプロセスを使用して基板全
面にわたり、高集積密度で形成することができるという
効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the method of the present invention, the conventional S
Even without using a QI substrate, a MOS transistor having an SOi structure can be formed on a normal silicon substrate by a normal semiconductor process. Furthermore, since it is a vertical MOS transistor, the area occupied on the substrate is smaller than that of a conventional horizontal MOS transistor.
It is several minutes lower than that of an S transistor, and on one substrate,
More MOS transistors can be formed, which can greatly contribute to cost reduction. In addition, the control of the channel length (gate length), which was limited by photolithography and etching techniques in conventional lateral MOS transistors, can be controlled by the thickness of the epitaxial layer that forms the channel section with the vertical structure. By using MLE technology, etc., it is possible to achieve higher precision, and the channel length can be easily controlled to less than 0.25 LLm, which was considered to be the limit in the past. According to the method, MOS on a normal substrate
This has the advantage that an SOI-structured MOS transistor (MOS transistor) having superior performance characteristics compared to a transistor can be formed over the entire surface of the substrate at a high integration density using a normal process.
第1図(a)〜(g)は、本発明によるたて型MOSト
ランジスタの製造方法の工程順断面図である。
l・・・高濃度の第1伝導型シリコン基板2・・・低濃
度の第2伝導型シリコンエピタキシャル層
3・・・高濃度の第1伝導型シリコンエビクキシヤル層
4・・・熱酸化膜
シリコン窒化膜
・下地の熱酸化膜
・厚い酸化膜
・高濃度の第1伝導型シリコン基板の
一部
9・・・シリコン島
10・・・ゲート酸化膜
11・・・ゲート電極
以上FIGS. 1(a) to 1(g) are cross-sectional views in the order of steps of a method for manufacturing a vertical MOS transistor according to the present invention. l...High concentration first conduction type silicon substrate 2...Low concentration second conduction type silicon epitaxial layer 3...High concentration first conduction type silicon epitaxial layer 4...Thermal oxide film Silicon nitride film, underlying thermal oxide film, thick oxide film, part of high concentration first conduction type silicon substrate 9...silicon island 10...gate oxide film 11...gate electrode or higher
Claims (1)
伝導型のシリコンエピタキシャル層を形成し、前記低濃
度の第2伝導型のシリコンエピタキシャル層上に高濃度
の第1伝導型のシリコンエピタキシャル層を形成する工
程と、前記高濃度の第1伝導型のシリコンエピタキシャ
ル層上に熱酸化膜を形成し、前記熱酸化膜上にシリコン
窒化膜を堆積する工程と、シリコン窒化膜上にレジスト
を塗布しフォトリソ技術により必要なパターンを形成し
た後前記高濃度の第1伝導型のシリコン基板内部に達す
るように異方性エッチングによって垂直にエッチングす
る工程と、前記レジストを除去した後、露出している前
記高濃度の第一伝導型のシリコンエピタキシャル層の側
面と、前記低濃度の第2伝導型のシリコンエピタキシャ
ル層の側面と、前記高濃度の第1伝導型のシリコン基板
上に下地の熱酸化膜を形成する工程と、前記下地の熱酸
化膜上にシリコン窒化膜を堆積する工程と、異方性エッ
チングにより前記高濃度の第1伝導型のシリコン基板上
に水平方向に堆積している前記シリコン窒化膜ならびに
前記下地の酸化膜を除去する工程と、露出した前記高濃
度の第1伝導型のシリコン基板を等方性エッチングで一
部除去する工程と、熱酸化を行い、前記高濃度の第1伝
導型シリコンエピタキシャル層と前記低濃度の第2伝導
型のシリコンエピタキシャル層と前記高濃度の第1伝導
型のシリコン基板の一部より成るシリコン島を、前記高
濃度の第1伝導型のシリコン基板から厚い熱酸化膜によ
り分離する工程と、得られた前記シリコン島中の前記高
濃度の第1伝導型のシリコンエピタキシャル層と前記高
濃度の第1伝導型のシリコン基板の一部を一対のソース
、ドレインとし、前記低濃度の第2伝導型のシリコンエ
ピタキシャル層をチャネルとしてたて型MOSトランジ
スタを形成する工程を有することを特徴とするたて型M
OSトランジスタの製造方法。A low concentration second conduction type silicon substrate is placed on a high concentration first conduction type silicon substrate.
forming a conduction type silicon epitaxial layer, and forming a high concentration first conduction type silicon epitaxial layer on the low concentration second conduction type silicon epitaxial layer; A process of forming a thermal oxide film on the silicon epitaxial layer and depositing a silicon nitride film on the thermal oxide film, applying a resist on the silicon nitride film and forming a necessary pattern by photolithography, and then depositing the high concentration film on the silicon epitaxial layer. etching vertically by anisotropic etching so as to reach the inside of the first conductivity type silicon substrate; and after removing the resist, the exposed side surfaces of the high concentration first conductivity type silicon epitaxial layer; forming a base thermal oxide film on the side surface of the low concentration second conductivity type silicon epitaxial layer and on the high concentration first conductivity type silicon substrate; and forming a base thermal oxide film on the base thermal oxide film. a step of depositing a nitride film; a step of removing the silicon nitride film and the underlying oxide film deposited in the horizontal direction on the highly concentrated silicon substrate of the first conductivity type by anisotropic etching; and exposing the silicon nitride film. A step of partially removing the high concentration first conductivity type silicon substrate by isotropic etching and thermal oxidation is performed to form the high concentration first conductivity type silicon epitaxial layer and the low concentration second conductivity type silicon substrate. separating a silicon island consisting of a silicon epitaxial layer of The high concentration first conduction type silicon epitaxial layer in the silicon island and a part of the high concentration first conduction type silicon substrate are used as a pair of sources and drains, and the low concentration second conduction type silicon is used as a pair of sources and drains. A vertical type M characterized by having a step of forming a vertical MOS transistor using an epitaxial layer as a channel.
A method for manufacturing an OS transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064802A JPH03265145A (en) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | Manufacture of vertical type mos transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064802A JPH03265145A (en) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | Manufacture of vertical type mos transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265145A true JPH03265145A (en) | 1991-11-26 |
Family
ID=13268740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2064802A Pending JPH03265145A (en) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | Manufacture of vertical type mos transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03265145A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009043990A (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-26 | Elpida Memory Inc | Manufacturing method of vertical MOS transistor |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP2064802A patent/JPH03265145A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009043990A (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-26 | Elpida Memory Inc | Manufacturing method of vertical MOS transistor |
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