JPH0529560A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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- JPH0529560A JPH0529560A JP3208589A JP20858991A JPH0529560A JP H0529560 A JPH0529560 A JP H0529560A JP 3208589 A JP3208589 A JP 3208589A JP 20858991 A JP20858991 A JP 20858991A JP H0529560 A JPH0529560 A JP H0529560A
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トランジスタのゲート幅によらずに、素子の
面積を縮小でき、大容量化できる半導体装置におけるイ
ンバータ回路のデバイス構造とその製造方法を得るこ
と。
【構成】 シリコン基板1中にソース8,9を形成した
後、エピタキシャル・シリコン層を成長させ、シリコン
基板1の主面と垂直方向にゲート電極18,ドレイン2
7,29を形成するようにしたので、トランジスタのゲ
ート幅によらずに素子の面積を縮小でき、大容量化でき
る半導体装置を得ることができる。
(57) [Summary] [Object] To obtain a device structure of an inverter circuit in a semiconductor device and a manufacturing method thereof in which the area of the element can be reduced and the capacity can be increased regardless of the gate width of the transistor. [Structure] After forming sources 8 and 9 in a silicon substrate 1, an epitaxial silicon layer is grown, and a gate electrode 18 and a drain 2 are formed in a direction perpendicular to the main surface of the silicon substrate 1.
Since 7 and 29 are formed, it is possible to obtain a semiconductor device capable of reducing the area of the element and increasing the capacity regardless of the gate width of the transistor.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置における
インバータ回路に関し、特に素子の面積を縮小でき、大
容量化できる半導体装置のデバイス構造とその製造方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter circuit in a semiconductor device, and more particularly to a device structure of a semiconductor device capable of reducing the element area and increasing the capacity, and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】図15は従来の半導体装置におけるイン
バータ回路のデバイス構造を示す構造断面図であり、図
において、1はシリコン基板、2はPウェル、3はNウ
ェル、4は素子分離領域、5は寄生チャネル防止用イオ
ン、6はゲート酸化膜、7はゲート電極となる多結晶シ
リコン、8はNチャネルトランジスタのソース,ドレイ
ン領域、9はPチャネル・トランジスタのソース,ドレ
イン領域、10は層間絶縁膜、11はコンタクトホー
ル、12はアルミ配線である。また図16は上記半導体
装置におけるインバータ回路の回路構成を示す。2. Description of the Related Art FIG. 15 is a structural sectional view showing a device structure of an inverter circuit in a conventional semiconductor device, in which 1 is a silicon substrate, 2 is a P well, 3 is an N well, 4 is an element isolation region, Reference numeral 5 is an ion for preventing a parasitic channel, 6 is a gate oxide film, 7 is polycrystalline silicon to be a gate electrode, 8 is a source / drain region of an N-channel transistor, 9 is a source / drain region of a P-channel transistor, and 10 is an interlayer. An insulating film, 11 is a contact hole, and 12 is an aluminum wiring. 16 shows a circuit configuration of an inverter circuit in the above semiconductor device.
【0003】次に製造方法について説明する。シリコン
基板1にBを100KeV,1.0〜5.0×1013cm
-2程度、Nチャネル領域のみに注入し、Pウェル2を形
成する。同様に、Pを60KeV,1.0〜9.0×1
012cm-2程度、Pチャネル領域のみに注入し、Nウェル
3を形成する。Next, a manufacturing method will be described. 100 KeV of B on the silicon substrate 1, 1.0 to 5.0 × 10 13 cm
About -2 is injected only into the N channel region to form the P well 2. Similarly, P is 60 KeV, 1.0 to 9.0 × 1
The N well 3 is formed by implanting only about 0 12 cm -2 in the P channel region.
【0004】次に、素子分離領域4をシリコン酸化膜で
形成する。この時、Pウェル2の素子分離領域4には寄
生チャネル防止用イオン5としてシリコン酸化膜下にB
を50KeV,1〜2×1013cm-2程度注入する。Next, the element isolation region 4 is formed of a silicon oxide film. At this time, in the element isolation region 4 of the P well 2, B as a parasitic channel preventing ion 5 is formed under the silicon oxide film.
Is injected at 50 KeV, about 1 to 2 × 10 13 cm -2 .
【0005】次に膜厚100〜200オングストローム
程度のゲート酸化膜6と膜厚1500〜3000オング
ストローム程度の多結晶シリコン7よりなるゲート電極
を形成する。Next, a gate electrode made of a gate oxide film 6 having a film thickness of about 100 to 200 Å and a polycrystalline silicon 7 having a film thickness of about 1500 to 3000 Å is formed.
【0006】次にPウェル2にのみAsを50KeV,
1〜5×1015cm-2程度注入し、Nチャネルトランジス
タのソース,ドレイン領域8を形成する。Next, 50 KeV of As is applied only to the P well 2,
Implanting about 1 to 5 × 10 15 cm -2 to form the source / drain regions 8 of the N-channel transistor.
【0007】次に、Nウェル3にのみBを30KeV,
1〜5×1015cm-2程度注入し、Pチャネルトランジス
タのソース,ドレイン領域9を形成する。Next, B is added to the N well 3 only at 30 KeV,
Implanting about 1 to 5 × 10 15 cm -2 to form the source / drain regions 9 of the P-channel transistor.
【0008】次に、膜厚10000オングストローム程
度の層間絶縁膜10をデポし、結線をする。多結晶シリ
コン7及び各トランジスタのソース,ドレイン領域8,
9の層間絶縁膜10のみをエッチング除去し、コンタク
トホール11を形成する。Next, the interlayer insulating film 10 having a film thickness of about 10000 angstrom is deposited and connected. Source and drain regions 8 of the polycrystalline silicon 7 and each transistor,
Only the interlayer insulating film 10 of 9 is removed by etching to form the contact hole 11.
【0009】最後に、アルミ配線12により各素子の結
線を行う。このようにして形成されたインバータ回路の
回路図を図16に示す。Finally, each element is connected by the aluminum wiring 12. A circuit diagram of the inverter circuit thus formed is shown in FIG.
【0010】[0010]
【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るので、インバータ回路の2つ
のトランジスタを形成しているため、トランジスタのゲ
ート幅により素子の面積が決定され、微細化による大容
量化の支障になるという問題点があった。Since the conventional semiconductor device is configured as described above, since two transistors of the inverter circuit are formed, the element area is determined by the gate width of the transistor, and However, there was a problem that the increase in capacity would hinder the increase in capacity.
【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、トランジスタのゲート幅によら
ずに、素子の面積を縮小でき、大容量化できる半導体装
置及びその製造方法を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and provides a semiconductor device capable of reducing the area of the element and increasing the capacity regardless of the gate width of the transistor, and a method of manufacturing the same. The purpose is to
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、Pチャネル及びNチャネルトランジスタのゲー
ト,ソース,チャネル,ドレインを半導体基板の主面に
対し、垂直方向に各々形成したものである。In the semiconductor device according to the present invention, the gates, sources, channels, and drains of P-channel and N-channel transistors are formed in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate.
【0013】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、上記半導体基板上にNチャネル及びPチャネルトラ
ンジスタのソース領域をそれぞれ形成し、N型のエピタ
キシャル・シリコン層を成長させ、PウェルとNウェル
とを形成した後、素子分離領域及びゲート電極領域を形
成する。次に該素子分離領域及びゲート電極領域を半導
体基板の主面に対し、垂直方向にエッチングし、ここに
絶縁膜を埋設形成し、上記Nチャネル及びPチャネルト
ランジスタのソースを結成するためのソースウォールを
形成し、拡散を行いNチャネル及びPチャネル・トラン
ジスタのソースを形成する。次にゲート電極領域の絶縁
膜をソースよりも深くエッチングし、ゲート酸化膜を熱
酸化で形成し、ゲート電極をシリコン主面よりも落ち込
むように形成し、次に上記Pウェル及びNウェルにNチ
ャネル及びPチャネルトランジスタのドレインを形成
し、上記ゲート酸化膜上に層間絶縁膜を積層し、Nチャ
ネル及びPチャネルトランジスタのソース,ドレイン,
ゲートの各領域の層間絶縁膜のみをエッチング除去し、
コンタクトホールを形成し、アルミ配線により各領域を
結線するようにしたものである。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the source regions of the N-channel and P-channel transistors are formed on the semiconductor substrate, and the N-type epitaxial silicon layer is grown to form the P-well and the N-well. After forming and, an element isolation region and a gate electrode region are formed. Next, the element isolation region and the gate electrode region are etched in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, an insulating film is buried therein, and a source wall for forming sources of the N-channel and P-channel transistors is formed. And diffuse to form the sources of N-channel and P-channel transistors. Next, the insulating film in the gate electrode region is etched deeper than the source, the gate oxide film is formed by thermal oxidation, the gate electrode is formed so as to fall below the silicon main surface, and then the N well is formed in the P well and the N well. The channel and the drain of the P-channel transistor are formed, the interlayer insulating film is laminated on the gate oxide film, the source and the drain of the N-channel and the P-channel transistor,
Etching off only the interlayer insulating film in each region of the gate,
A contact hole is formed and each area is connected by aluminum wiring.
【0014】[0014]
【作用】この発明においては、Nチャネル及びPチャネ
ルトランジスタのゲート,ソース,チャネル,ドレイン
を半導体基板の主面に対し、垂直方向に各々形成したの
で、トランジスタのゲート幅によらずに、素子の面積を
縮小でき、大容量化が可能となる。In the present invention, the gates, sources, channels, and drains of N-channel and P-channel transistors are formed in the vertical direction with respect to the main surface of the semiconductor substrate. The area can be reduced and the capacity can be increased.
【0015】またこの発明の半導体装置の製造方法は、
エピタキシャル層によるチャネルを形成し、イオン注入
及び拡散によりソース,ドレインを形成するので、既存
の製造プロセスにより形成することができる。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
Since the channel is formed by the epitaxial layer and the source and the drain are formed by ion implantation and diffusion, the channel can be formed by the existing manufacturing process.
【0016】[0016]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は本発明の一実施例による半導体装置の構造
を示す構造断面図であり、図において、1〜12は上記
従来例と同一部分を示す。18はゲート電極領域、27
はNチャネルトランジスタのドレイン領域、29はPチ
ャネルトランジスタのドレイン領域である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a structural cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 12 show the same parts as in the conventional example. 18 is a gate electrode region, 27
Is a drain region of the N-channel transistor, and 29 is a drain region of the P-channel transistor.
【0017】また、図2〜図12は半導体装置の製造工
程を示す工程断面図であり、図において、13はPチャ
ネルトランジスタのソースを形成するためのレジスト、
14はNチャネルトランジスタのソースを形成するため
のレジスト、15はエピタキシャルシリコン層、16は
Pウェルを形成するためのレジスト、17は素子分離領
域,ゲート電極領域を形成するためのレジスト、18は
ゲート電極領域、19は寄生チャネル防止用イオン注入
のためのレジスト、20はTEOS酸化膜、21はNチ
ャネルトランジスタのソースウォール形成のためのレジ
スト、22はソースウォール、23はPチャネルトラン
ジスタのソースウォール形成のためのレジスト、24は
Pチャネルトランジスタのソースウォール、25はゲー
ト電極のTEOS酸化膜をエッチングするためのレジス
ト、26はNチャネルトランジスタのドレインを形成す
るためのレジスト、27はNチャネルトランジスタのド
レイン領域、28はPチャネルトランジスタのドレイン
を形成するためのレジスト、30はコンタクトホール形
成のためのレジストである。2 to 12 are process cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device, in which 13 is a resist for forming a source of a P-channel transistor,
14 is a resist for forming the source of the N channel transistor, 15 is an epitaxial silicon layer, 16 is a resist for forming a P well, 17 is a resist for forming an element isolation region and a gate electrode region, and 18 is a gate. Electrode region, 19 is a resist for ion implantation for parasitic channel prevention, 20 is a TEOS oxide film, 21 is a resist for forming a source wall of an N-channel transistor, 22 is a source wall, and 23 is a source wall of a P-channel transistor. For resisting, 24 for the source wall of the P-channel transistor, 25 for etching the TEOS oxide film of the gate electrode, 26 for forming the drain of the N-channel transistor, and 27 for the drain of the N-channel transistor. Area, 28 Resist for forming the drain of the P-channel transistor 30 is a resist for forming contact holes.
【0018】次に製造方法について説明する。まずレジ
スト13をマスクとし、シリコン基板1上の図2に示す
Pチャネルトランジスタのソース9となる部分にBを4
0KeV,3〜9×1015cm-2程度注入する。その後、
レジスト13をO2 プラズマ等でアッシング除去する。
次にレジスト14をマスクとし、シリコン基板1上の図
3に示すNチャネルトランジスタのソース8となる部分
にAsを50KeV,5〜9×1015cm-2程度注入す
る。その後、レジスト14をO2 プラズマ等でアッシン
グ除去する。次に図4に示すようにN型のエピタキシャ
ルシリコン層15を成長させ、レジスト16をマスクと
し、エピタキシャルシリコン層15のNチャネルトラン
ジスタ領域となるPウェル2にBを100KeV,1〜
5×1013cm-2程度注入する。その後、レジスト16を
O2プラズマ等でアッシング除去する。Next, the manufacturing method will be described. First, using the resist 13 as a mask, B is added to the portion of the silicon substrate 1 which becomes the source 9 of the P-channel transistor shown in FIG.
Implant about 0 to 9 × 10 15 cm −2 at 0 KeV. afterwards,
The resist 13 is removed by ashing with O 2 plasma or the like.
Next, using the resist 14 as a mask, 50 KeV of 5 to 9 × 10 15 cm -2 is implanted into the portion of the silicon substrate 1 which will be the source 8 of the N-channel transistor shown in FIG. After that, the resist 14 is removed by ashing with O 2 plasma or the like. Next, as shown in FIG. 4, an N-type epitaxial silicon layer 15 is grown, B is 100 KeV, 1 to 1 in the P well 2 which becomes the N channel transistor region of the epitaxial silicon layer 15 using the resist 16 as a mask.
Inject about 5 × 10 13 cm -2 . Then, the resist 16 is removed by ashing with O 2 plasma or the like.
【0019】次にPウェル2のBを拡散し、Pウェル2
とNウェル3とを形成した後、レジスト17をマスクと
し、図5に示すように素子分離領域4を形成する。この
際、ゲート電極領域18も同時にエッチングする。次に
図6に示すように素子分離領域4及びゲート電極領域1
8をフッ素系ガス等で異方性エッチングを行った後、レ
ジスト19をマスクとしてPウェル2に形成される、素
子分離領域4にのみ寄生チャネル防止用イオン5として
Bを50KeV,1〜5×1013cm-2程度注入する。そ
の後、レジスト17及び19をO2 プラズマ等でアッシ
ング除去する。Next, the B of the P well 2 is diffused to form the P well 2
And the N well 3 are formed, the resist 17 is used as a mask to form the element isolation region 4 as shown in FIG. At this time, the gate electrode region 18 is also etched at the same time. Next, as shown in FIG. 6, the element isolation region 4 and the gate electrode region 1
After anisotropic etching of 8 with a fluorine-based gas or the like, B is 50 KeV, 1 to 5 × as a parasitic channel preventing ion 5 formed only in the element isolation region 4 formed in the P well 2 using the resist 19 as a mask. Inject about 10 13 cm -2 . After that, the resists 17 and 19 are removed by ashing with O 2 plasma or the like.
【0020】次に図7に示すようにTEOS酸化膜20
をデポすることにより、素子分離領域4及びゲート電極
領域18の中に絶縁膜を埋め込むことができる。これは
ウエハ全面にTEOS酸化膜20を素子分離領域4が充
分埋め込まれる程デポした後、組成比15:1のBHF
等によりウエハ全面をエッチングし、素子分離領域4及
びゲート電極領域18の中にのみTEOS酸化膜20が
残るようにすれば形成できる。さらに、レジスト21を
マスクとし、Nチャネル・トランジスタのソース8を結
線するためのソース・ウォール22を形成するためにP
を注入する。その後、レジスト21をO2 プラズマ等で
アッシング除去する。次に図8に示すようにレジスト2
3をマスクとし、Pチャネルトランジスタのソース9を
結線するためのソース・ウォール24を形成するために
Bを注入する。その後、レジスト23をO2 プラズマ等
でアッシング除去する。Next, as shown in FIG. 7, a TEOS oxide film 20 is formed.
By depositing, the insulating film can be embedded in the element isolation region 4 and the gate electrode region 18. This is because the TEOS oxide film 20 is deposited on the entire surface of the wafer so as to sufficiently fill the element isolation region 4, and then the BHF having a composition ratio of 15: 1 is deposited.
It is possible to form the TEOS oxide film 20 by etching the entire surface of the wafer by the above method so that the TEOS oxide film 20 remains only in the element isolation region 4 and the gate electrode region 18. Further, by using the resist 21 as a mask, P is formed to form a source wall 22 for connecting the source 8 of the N-channel transistor.
Inject. After that, the resist 21 is removed by ashing with O 2 plasma or the like. Next, as shown in FIG.
Using 3 as a mask, B is implanted to form a source wall 24 for connecting the source 9 of the P-channel transistor. After that, the resist 23 is removed by ashing with O 2 plasma or the like.
【0021】次に拡散を行い、図9に示すようにNチャ
ネルトランジスタのソース8及びPチャネルトランジス
タのソース9を形成した後、レジスト25をマスクとし
てゲート電極18のTEOS酸化膜20をフッ素系ガス
でエッチングする。この時、ソース8,9よりも0.1
〜0.2μm程度深くエッチングする。これはソース
8,9とゲート電極18の間のオフセットにより発生す
る抵抗を回避するためである。その後、レジスト25を
O2 プラズマ等でアッシング除去する。次に図10に示
すように膜厚100〜200オングストローム程度のゲ
ート酸化膜6を熱酸化で形成し、多結晶シリコン7をウ
エハ全面に、ゲート電極18が充分埋め込まれる程デポ
した後、フッ素系ガスによりウエハ全面をエッチング
し、ゲート電極18が0.5〜2μm程、シリコン主面
よりも落ち込むようにする。そして、レジスト26をマ
スクにして、Nチャネルトランジスタのドレイン27の
領域にAsを50KeV,1〜5×1015cm-2程度注入
する。その後、レジスト26をO2 プラズマ等でアッシ
ング除去する。Next, diffusion is performed to form the source 8 of the N-channel transistor and the source 9 of the P-channel transistor as shown in FIG. 9, and then the TEOS oxide film 20 of the gate electrode 18 is covered with a fluorine-based gas using the resist 25 as a mask. Etching with. At this time, 0.1 more than the sources 8 and 9
Etching is deep to about 0.2 μm. This is to avoid the resistance generated by the offset between the sources 8 and 9 and the gate electrode 18. Then, the resist 25 is removed by ashing with O 2 plasma or the like. Next, as shown in FIG. 10, a gate oxide film 6 having a film thickness of about 100 to 200 angstrom is formed by thermal oxidation, and polycrystalline silicon 7 is deposited on the entire surface of the wafer so that the gate electrode 18 is sufficiently buried. The entire surface of the wafer is etched by the gas so that the gate electrode 18 is about 0.5 to 2 μm lower than the silicon main surface. Then, using the resist 26 as a mask, As is implanted into the region of the drain 27 of the N-channel transistor at about 50 KeV and 1 to 5 × 10 15 cm -2 . After that, the resist 26 is removed by ashing with O 2 plasma or the like.
【0022】次にレジスト28をマスクとして、図11
に示すPチャネルトランジスタのドレイン29の領域に
Bを30KeV,1〜5×1015cm-2程度注入する。そ
の後、レジスト28をO2 プラズマ等でアッシング除去
する。次に図12に示すように拡散によりドレイン2
7,29を形成した後、膜厚10000オングストロー
ム程度の層間絶縁膜10をデポする。そして、レジスト
30をマスクとして結線をする多結晶シリコン7及び各
トランジスタのソース8,9,ドレイン27,29の領
域の層間絶縁膜のみをフッ素系ガスにより、エッチング
除去し、コンタクトホール11を形成する。その後、レ
ジスト30をO2 プラズマ等でアッシング除去する。最
後に、図1に示すようにアルミ配線12により各素子の
結線を行う。Next, using the resist 28 as a mask, FIG.
B is implanted into the region of the drain 29 of the P-channel transistor shown in FIG. 1 at about 30 KeV and about 1 × 5 × 10 15 cm −2 . After that, the resist 28 is removed by ashing with O 2 plasma or the like. Next, as shown in FIG. 12, the drain 2 is formed by diffusion.
After forming 7, 29, the interlayer insulating film 10 having a film thickness of about 10000 angstrom is deposited. Then, only the polycrystalline silicon 7 to be connected by using the resist 30 as a mask and the interlayer insulating film in the regions of the sources 8 and 9 and the drains 27 and 29 of each transistor are removed by etching with a fluorine-based gas to form the contact holes 11. . Then, the resist 30 is removed by ashing with O 2 plasma or the like. Finally, as shown in FIG. 1, each element is connected by aluminum wiring 12.
【0023】このような本実施例では、トランジスタの
ソース,チャネル,ドレインを半導体基板1の主面に対
し、垂直方向に各々積層し、インバータ回路を構成する
PチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタとの
向かい合うチャネルの側面に絶縁膜6とゲート電極7と
を配置したので、トランジスタのゲート幅によらずに、
素子の面積を縮小でき、大容量化できる半導体装置を得
ることができる。In this embodiment, the source, channel, and drain of the transistor are stacked vertically with respect to the main surface of the semiconductor substrate 1 so that the P-channel transistor and the N-channel transistor forming the inverter circuit face each other. Since the insulating film 6 and the gate electrode 7 are arranged on the side surface of the channel, regardless of the gate width of the transistor,
A semiconductor device can be obtained in which the area of the element can be reduced and the capacity can be increased.
【0024】また上記実施例では、シリコン基板1及び
エピタキシャルシリコン層15にBやAsを注入,拡散
することにより、トランジスタのソース,ドレインを形
成したものを例にとって説明したが、N型及びP型の多
結晶シリコンを交互に積層することにより形成してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。In the above-mentioned embodiment, the source and drain of the transistor are formed by injecting and diffusing B and As into the silicon substrate 1 and the epitaxial silicon layer 15, but the N-type and P-type are described. It may be formed by alternately laminating the polycrystalline silicon of, and the same effect as that of the above-described embodiment is obtained.
【0025】以下、このようにした本発明の第2の実施
例を図について説明する。図13及び図14はこの発明
の他の実施例による半導体装置の製造工程を示す工程断
面図であり、図において、上記実施例と同一符号は同一
または相当部分を示す。The second embodiment of the present invention thus configured will be described below with reference to the drawings. 13 and 14 are process cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In the drawings, the same reference numerals as those in the above-mentioned embodiments indicate the same or corresponding portions.
【0026】次に製造工程について説明する。図13に
示すようにシリコン基板1上に素子分離領域4,ゲート
電極18を形成した後、Nチャネル領域にはN型多結晶
シリコン8,P型多結晶シリコン2,N型多結晶シリコ
ン27の順にデポする。また、Pチャネル領域にはP型
多結晶シリコン9,N型多結晶シリコン3,P型多結晶
シリコン29の順にデポする。そして、図14に示すよ
うにゲート電極18にレジスト31でマスクした後、フ
ッ素系ガス等で素子分離領域4上の各々の多結晶シリコ
ンが完全に除去されるまでエッチングする。これによ
り、上記実施例の図11と同一の構造が得られる。Next, the manufacturing process will be described. After forming the element isolation region 4 and the gate electrode 18 on the silicon substrate 1 as shown in FIG. 13, the N-type polycrystalline silicon 8, P-type polycrystalline silicon 2, and N-type polycrystalline silicon 27 are formed in the N-channel region. Depot in order. Further, P-type polycrystalline silicon 9, N-type polycrystalline silicon 3, and P-type polycrystalline silicon 29 are deposited in this order in the P-channel region. Then, as shown in FIG. 14, after masking the gate electrode 18 with the resist 31, etching is performed with a fluorine-based gas or the like until each polycrystalline silicon on the element isolation region 4 is completely removed. As a result, the same structure as that of the above-described embodiment shown in FIG. 11 is obtained.
【0027】また上記実施例において、図4に示すよう
に各トランジスタのソース8,9を形成した後、エピタ
キシャルシリコン層15を成長させ、チャネル,ドレイ
ン領域を形成することを例にとって説明したが、1M〜
10MV程度の高加速度による注入によりソース8,9
を形成すれば、シリコン基板1中に各トランジスタのソ
ース,チャネル,ドレインを形成することができる。In the above embodiment, the source 8 and the source 9 of each transistor are formed as shown in FIG. 4 and then the epitaxial silicon layer 15 is grown to form the channel and drain regions. 1M ~
Source 8, 9 by injection with high acceleration of about 10 MV
By forming, the source, channel and drain of each transistor can be formed in the silicon substrate 1.
【0028】また上記実施例において、ゲート酸化膜6
は熱酸化により形成することを例にとって説明したが、
ゲート酸化膜6を形成する箇所に酸素イオンを注入し、
アニールすることによっても得られる。In the above embodiment, the gate oxide film 6
Has been described as an example of being formed by thermal oxidation,
Oxygen ions are implanted into the area where the gate oxide film 6 is formed,
It can also be obtained by annealing.
【0029】また上記実施例では、インバータ回路に利
用することを例にとって説明したが、同一のインバータ
回路を2組用いることにより、スタティックランダム・
アクセスメモリのメモリセルとして構成することができ
る。Further, although the above embodiment has been described by taking as an example the use in the inverter circuit, by using two sets of the same inverter circuit, the static random
It can be configured as a memory cell of the access memory.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置によれば、トランジスタのソース,チャネル,ドレイ
ンを半導体基板の主面に対して垂直方向に各々積層し、
インバータ回路を構成するPチャネルトランジスタとN
チャネルトランジスタとの向かい合うチャネルの側面に
絶縁膜とゲート電極を配置したので、トランジスタのゲ
ート幅によらずに、素子の面積を縮小でき、大容量化で
きる半導体装置を得ることができる効果がある。As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the source, channel, and drain of the transistor are stacked in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate,
P-channel transistor and N forming the inverter circuit
Since the insulating film and the gate electrode are arranged on the side surfaces of the channel facing the channel transistor, there is an effect that a device area can be reduced and a semiconductor device having a large capacity can be obtained regardless of the gate width of the transistor.
【0031】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
によれば、上記半導体基板上にNチャネル及びPチャネ
ルトランジスタのソース領域を形成し、N型のエピタキ
シャルシリコン層を成長させ、PウェルとNウェルとを
形成した後、素子分離領域及びゲート電極領域を形成
し、次に該素子分離領域及びゲート電極領域を半導体基
板の主面に対し、垂直方向にエッチングし、ここに絶縁
膜を埋設形成し、上記Nチャネル及びPチャネルトラン
ジスタのソースを結成するためのソースウォールを形成
し、拡散を行いNチャネル及びPチャネルトランジスタ
のソースを形成し、次にゲート電極の絶縁膜をソースよ
りも深くエッチングし、ゲート酸化膜を熱酸化で形成
し、ゲート電極をシリコン主面よりも落ち込むように形
成し、次に上記Pウェル及びNウェルにNチャネル及び
Pチャネルトランジスタのドレインを形成し、上記ゲー
ト酸化膜上に層間絶縁膜を積層し、Nチャネル及びPチ
ャネルトランジスタのソース,ドレイン,ゲートの各領
域の層間絶縁膜のみをエッチング除去してコンタクトホ
ールを形成し、アルミ配線により各領域を結線するよう
にしたので、既存の製造プロセスにより形成することが
できる効果がある。According to the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention, the source regions of the N-channel and P-channel transistors are formed on the semiconductor substrate, the N-type epitaxial silicon layer is grown, and the P-well and the N-well are formed. After forming and, the element isolation region and the gate electrode region are formed, and then the element isolation region and the gate electrode region are etched in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, and an insulating film is buried and formed therein. A source wall for forming the sources of the N-channel and P-channel transistors is formed, diffusion is performed to form the sources of the N-channel and P-channel transistors, and then the insulating film of the gate electrode is etched deeper than the sources. , The gate oxide film is formed by thermal oxidation, and the gate electrode is formed so as to be lower than the silicon main surface. And drains of N-channel and P-channel transistors are formed in the N-well, and an interlayer insulating film is laminated on the gate oxide film, and only the interlayer insulating films of the source, drain and gate regions of the N-channel and P-channel transistors are formed. Since the contact holes are formed by etching and the respective regions are connected by the aluminum wiring, there is an effect that they can be formed by the existing manufacturing process.
【図1】この発明の一実施例による半導体装置の構造を
示す構造断面図である。FIG. 1 is a structural cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 2 is a process sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the invention.
【図3】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図4】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図5】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 5 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図6】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 6 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図7】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 7 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図8】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 8 is a process sectional view showing a manufacturing process for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図9】この発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す工程断面図である。FIG. 9 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図10】この発明の一実施例による半導体装置の製造
工程を示す工程断面図である。FIG. 10 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図11】この発明の一実施例による半導体装置の製造
工程を示す工程断面図である。FIG. 11 is a process sectional view showing a manufacturing process for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図12】この発明の一実施例による半導体装置の製造
工程を示す工程断面図である。FIG. 12 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図13】この発明の他の実施例による半導体装置の製
造工程を示す工程断面図である。FIG. 13 is a process sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
【図14】この発明の他の実施例による半導体装置の製
造工程を示す工程断面図である。FIG. 14 is a process sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
【図15】従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device.
【図16】従来のインバータ回路の回路構成を示す回路
図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a conventional inverter circuit.
1 シリコン基板 2 Pウェル 3 Nウェル 4 素子分離領域 5 寄生チャネル防止用イオン 6 ゲート酸化膜 7 多結晶シリコン 8 Nチャネルトランジスタのソース領域 9 Pチャネルトランジスタのソース領域 10 層間絶縁膜 11 コンタクト・ホール 12 アルミ配線 18 ゲート電極領域 27 Nチャネルトランジスタのドレイン領域 29 Pチャネルトランジスタのドレイン領域 1 Silicon substrate 2 P well 3 N wells 4 element isolation region 5 Ions for preventing parasitic channels 6 Gate oxide film 7 Polycrystalline silicon Source region of 8 N-channel transistor 9 P-channel transistor source region 10 Interlayer insulation film 11 contact holes 12 Aluminum wiring 18 Gate electrode area 27 N-channel transistor drain region 29 P-channel transistor drain region
Claims (6)
ネルトランジスタとにより形成されたインバータ回路を
備えた半導体装置において、 半導体基板の主面に対して垂直方向に積層した上記Pチ
ャネルあるいはNチャネルの各トランジスタのソース,
チャネル及びドレインと、 上記インバータ回路を構成する上記Pチャネルトランジ
スタとNチャネルトランジスタとの向かい合うチャネル
の側面に上記半導体基板の主面に対して垂直方向に積層
した絶縁膜及びゲート電極とを備えたことを特徴とする
半導体装置。1. A semiconductor device including an inverter circuit formed by a pair of P-channel transistors and N-channel transistors, wherein each of the P-channel or N-channel transistors stacked in a direction perpendicular to a main surface of a semiconductor substrate. Source of
A channel and a drain, and an insulating film and a gate electrode laminated in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate on a side surface of the channel that faces the P-channel transistor and the N-channel transistor that form the inverter circuit. A semiconductor device characterized by:
トランジスタのソース,チャネル,ドレインは、基板上
に素子分離領域及びゲート電極を形成し、P型,N型シ
リコンが交互に三層積層されたものであることを特徴と
する請求項2記載の半導体装置。2. The source, channel, and drain of each of the N-channel or P-channel transistors have an element isolation region and a gate electrode formed on a substrate, and P-type and N-type silicon are alternately laminated in three layers. The semiconductor device according to claim 2, wherein
ルトランジスタとNチャネルトランジスタとにより形成
されたインバータ回路を有する半導体装置を製造する方
法において、 上記半導体基板上にNチャネル及びPチャネルトランジ
スタのソース領域を形成し、N型のエピタキシャルシリ
コン層を成長させ、PウェルとNウェルとを形成した
後、素子分離領域及びゲート電極領域を形成する工程
と、 該素子分離領域及びゲート電極領域を半導体基板の主面
に対して、垂直方向にエッチングし、ここに絶縁膜を埋
設形成する工程と、 上記Nチャネル及びPチャネルトランジスタのソースを
形成するためのソースウォールを形成し、拡散を行いN
チャネル及びPチャネルトランジスタのソースを形成す
る工程と、 ゲート電極領域の絶縁膜をソースよりも深くエッチング
し、ゲート酸化膜を熱酸化で形成し、ゲート電極をシリ
コン主面よりも落ち込むように形成する工程と、 上記Pウェル及びNウェルにNチャネル及びPチャネル
トランジスタのドレインを形成する工程と、 上記ゲート酸化膜上に層間絶縁膜を積層し、Nチャネル
及びPチャネルトランジスタのソース,ドレイン,ゲー
トの各領域の層間絶縁膜のみをエッチング除去してコン
タクトホールを形成し、アルミ配線により各領域の結線
を行う工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。3. A method of manufacturing a semiconductor device having an inverter circuit formed by a pair of P-channel transistors and N-channel transistors on a silicon semiconductor substrate, wherein source regions of the N-channel and P-channel transistors are on the semiconductor substrate. Forming an N-type epitaxial silicon layer, forming a P well and an N well, and then forming an element isolation region and a gate electrode region, and forming the element isolation region and the gate electrode region on the semiconductor substrate. A process of etching in the direction perpendicular to the main surface and burying an insulating film there, and forming a source wall for forming the sources of the N-channel and P-channel transistors and diffusing it
Step of forming source of channel and P-channel transistor, etching insulating film in gate electrode region deeper than source, forming gate oxide film by thermal oxidation, forming gate electrode so as to be lower than silicon main surface A step of forming drains of N-channel and P-channel transistors in the P-well and N-well, and stacking an interlayer insulating film on the gate oxide film to form the source, drain and gate of the N-channel and P-channel transistors. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of etching only an interlayer insulating film in each region to form a contact hole and connecting each region with an aluminum wiring.
トランジスタのソース,チャネル,ドレインは、N型,
P型の各イオン種を注入,拡散することにより形成する
ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方
法。4. The source, channel, and drain of each of the N-channel or P-channel transistors are N-type,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the P-type ion species are formed by implanting and diffusing.
ネル,ドレインにつき異なる加速電圧により行うことを
特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the implantation of each of the ion species is performed with different acceleration voltages for the source, the channel, and the drain.
膜を形成する箇所に酸素イオンを注入してアニールする
ことによって形成することを特徴とする請求項3記載の
半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the gate oxide film is formed by implanting oxygen ions into a portion where the gate oxide film is to be formed and annealing it.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3208589A JP2983083B2 (en) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | Method for manufacturing semiconductor device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP3208589A JP2983083B2 (en) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529560A true JPH0529560A (en) | 1993-02-05 |
| JP2983083B2 JP2983083B2 (en) | 1999-11-29 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2983083B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005538537A (en) * | 2002-07-15 | 2005-12-15 | インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | Field effect transistor, use thereof, and manufacturing method thereof |
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1991
- 1991-07-23 JP JP3208589A patent/JP2983083B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US7786530B2 (en) | 2002-07-15 | 2010-08-31 | Infineon Technologies Ag | Vertical field-effect transistor |
| JP2012109588A (en) * | 2002-07-15 | 2012-06-07 | Infineon Technologies Ag | Field effect transistor, use thereof and manufacturing method thereof |
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