JPS63250852A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63250852A
JPS63250852A JP62086183A JP8618387A JPS63250852A JP S63250852 A JPS63250852 A JP S63250852A JP 62086183 A JP62086183 A JP 62086183A JP 8618387 A JP8618387 A JP 8618387A JP S63250852 A JPS63250852 A JP S63250852A
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JP
Japan
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side wall
mis
fet
crystal face
wall faces
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Application number
JP62086183A
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English (en)
Inventor
Hideharu Nakajima
中嶋 英晴
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置、特に絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタ(?1IS−PET )を有してなる例えばダイ
ナミック・ランダム・アクセス・メモリ(D−RAM 
)にイ系わる。
〔発明の概要〕
本発明は、主面が(100)結晶面とされた半導体基板
に側壁面が(100)結晶面の溝または柱状突起部を設
け、その(100)結晶面よりなる側壁面にMIS−P
ETを形成してこの旧5−FIETにおける電荷の移動
度の向上と均一化、サブスレッシゴールド特性の改善を
はかる。
〔従来の技術〕
例えば特公昭61−60589号公報に開示された半導
体装置におけるように半導体基板に設けられた段差部即
ち突起もしくは溝の側壁面に旧5−FETを形成する構
造をとるものが提案されている。
また例えばスイッチングトランジスタと情報メモリ用キ
ャパシタとを有するD−RAMにおいては、メモリセル
の実質的有効面積の縮小化をはかり、かつ大容量キャパ
シタの形成を可能にするためにいわゆるトレンチ型構成
をとるようにしたD−RAMの開発が盛んである。この
場合、その突起部あるいは溝の側壁面にそって旧5−P
ETとMIS構造をとるキャパシタが形成される。
通常このようにM[5−FETが突起部あるいは溝の側
壁面に形成される構成による半導体装置を製造する場合
、これら突起部あるいは溝の形成は、例えば(100)
結晶面に沿って切り出された半導体基板、例えばシリコ
ンウェファの一生面に選択的工・ノチングを行って形成
するものであるが、この場合その側壁面についての面方
位の決定は特になされていない。このためこの側壁面に
形成された旧5−PETは、(100)結晶面方位の他
に(110)結晶面あるいは(111)結晶面等の各結
晶面方位上にも形成されることになり、このMIS−F
ETは実質的に各面方位によってチャンネル部が形成さ
れた旧5−FETの並列接続による総合的特性を示すこ
とになる。ところが電子(電荷)の移動度は結晶軸方向
で相異するものであり (フイジカルレビュB 4  
(1971) PP1950〜1955参照)1例えば
シリコンにおける電子の移動度は、(100)面方位が
最も大であり、各面方位に関してそれぞれ移動度が相異
する。したがってこのように形成された旧5−FETを
有する半導体装置においては全体としてその移動度が低
下するとか、ばらつきが大であり、またサブスレッショ
ールド電圧が小さいとか不均一性を示すなどのいわゆる
サブスレッショールド特性に問題がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上述した諸問題即ちMIS−PETを有する半
導体装置における移動度の低下および不拘−性更にサブ
スレッショールド特性に関する諸問題を解決して高速度
スイッチング特性を有し安定した特性を有する半導体装
置を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、第1図あるいは第2図に示すように
、その半導体基板(1)例えばシリコンウェファ−1図
においては半導体単結晶インゴットから切り出した半導
体スライスに、側壁面(2)が(100)結晶面とされ
た溝または突起部(3)を例えば選択的エツチングによ
って配列形成し、その(100)結晶面による側壁面(
2)にMis−FETを形成する。
〔作用〕
上述の本発明構成によれば、Mis−PETを形成する
側壁面が(100)結晶面即ち最も電子(電荷)移動度
の高い結晶面によって形成されたのでその側壁面の高さ
方向に沿って即ちr(100)結晶軸」方向に電子(電
荷)の移動を行うようにそのチャンネル長方向を選定す
れば、安定して部ち均一な特性を有し且つ移動度の高い
従って高速度化された旧5−FETが形成されると共に
サブスレッショールド特性の改善がはかられる。
〔実施例〕
通常の、その主面が(100)結晶面に沿うように切り
出された半導体基板(1)例えばSiスライスは、第1
図に示すように円板状の基Fi(1)の一部に(110
)面に沿うファセット(4)が形成され、結晶面方位が
判知できるようになされている。
このような半導体基板(1)を用いる場合、このファセ
ット(4)即ち<100)結晶面に対して45度の角・
 度に各側面を有する即ち(100)結晶面を有する例
えば方形状の溝または突起部(3)を選択的エツチング
等によって形成し、その各(100)結晶面による側壁
面(2)に旧5−FETの形成を行う。
あるいは本発明においては、第2図に示すように(10
0)面を主面とする半導体基板(1)を用いるもそのフ
ァセット(4)をあらかじめ(100)結晶面に沿う方
向に形成し、各溝または突起部(3)の形成をこのファ
セット(4)と平行および直交する(100)結晶面を
各側壁面とするように選択的エツチング等によって配列
形成する。゛ここで(100)面あるいは<100>軸
は各々(100)  (010)  (001)(10
0)  ・・、  <100> 、  <010> 、
  ・・を総称するものである。
第3図は本発明をD−RAMに通用した場合の1例の1
メモリセルの断面図を示す。(100)結晶面を主面と
するp型の基板(1)に溝(3)を形成する。この場合
溝(3)は、その平面形状が例えば方形をなすパターン
に形成し、各側壁面を(100)結晶面に選定したもの
であり、この場合溝(3)の内面に即ち側壁面(2)の
底部側に5i02等の絶縁膜(5)が被着され、溝(3
)内の底部を埋め込むように低比抵抗の多結晶シリコン
層よりなるキャパシタ電極(6)が設けられて、ここに
MIS構造のキャパシタCを形成するようになされてい
る。そして、このキャパシタCの上方即ち溝(3)の中
間部周縁には、例えばスイッチングトランジスタとして
のMIS−FETのドレイン/ソース領域(ワ)が、必
要に応じて形成される。この領域(7)は、キャパシタ
電極(6)上に〜型不純物がドーピングされたガラス層
を被着し、これよりの不純物ドーピングによってリング
状に形成し得る。
そして、これより上方にMis−FETのゲート絶縁膜
例えば5t(h酸化膜(8)が被着形成され、溝(3)
の上部周辺には選択的にn型の不純物が導入されてソー
ス/ドレイン領域(9)が形成されてなる。ゲート絶縁
膜(8)上には、即ち溝(3)の上方内周縁には例えば
低比抵抗多結晶シリコンよりなるゲート電極(10)が
被着されて旧5−PETとMIS構造のキャパシタCと
よりなるD−RAMのメモリセルが構成される。
また第4図はD−RAMの1メモリセルの他の例を示す
。この場合においては(100)面を主面とする低比抵
抗p型の半導体基板(1)に選択的エツチングによって
方形状パターンの柱状突起部(3)を形成した場合であ
り、本発明においては、この柱状突起部(3)の各側壁
面が(100)面となるように形成する。そしてこの柱
状突起部(3)の基部側周面にS i02等の絶縁膜(
5)を形成し、その周面に低比抵抗多結晶シリコン層等
よりなるキャパシタ電極(6)を配し、これの上に必要
に応じて環状にドレイン/ソース領域(7)を例えば前
述した例と同様に不純物ドーピングがなされたガラス層
を被着しこれよ勾の不純物ドーピングによって形成する
。また、柱状突起部(3)の上端面には選択的にn型の
不純物をイオン注入あるいは拡散等によって形成してな
るソース/ドレイン領域(9)を形成する。そしてソー
ス/ドレイン領域(9)とドレイン/ソース領域(7)
間の柱状突起部(3)の各側壁面(2)に5i02等の
絶縁膜(5)を被着形成し、これの周囲に同様に低比抵
抗多結晶シリコン層よりなるゲート電極(10)を配し
てここに旧5−PUTを形成し、これの下に絶縁膜(5
)及びキャパシタ電極(6)によるMIS構造のキャパ
シタCが形成されたD−RAMのメモリセルを形成する
(11)はソース/ドレイン電極を示す。
上述したように本発明による溝もしくは柱状突起部(3
)は、各周側壁を(100)結晶面によって構成するも
のであるが、選択的エツチングによって溝または突起部
(3)を形成するとき、その角部においては丸みを帯び
て(100)結晶面以外の面が露出してくる恐れがある
。この場合には例えば第5図に示すように例えば方形状
の柱状突起部(3)を形成する場合において、そのエツ
チングマスクとしては、各四辺が(100)面に沿う方
向に選定された方形状の主マスクMに加えてその四つの
角部に各々鎖線図示のように補助マスクMsを付加した
パターンを形成し、角部におけるサイドエッチによって
得られた突起部(3)の角部が丸みを帯びることなく殆
んど全域において(100)結晶面が生じるような工夫
を行うことが望ましい。
上述した例では、ファセット(4)が、第1図に示すよ
うに(100)面とされた基板(11を用いた場合であ
るが、例えば第2図に示すように、基1(11のファセ
ット(4)を予め(100)面に選定しておけば゛これ
を基準としてこれに平行及び直交する方形の溝または突
起部(3)の形成を行えば良い。
尚、第3図及び第4図はD−RAMに本発明を適用した
場合であるが、これら各別において各領域の導電型を図
示とは逆の導電型に選定することもできるし、これら第
3図及び第4図の構成に限らず種々の変型変更をとり得
る。
また、本発明はD−RAMに限られるものではなくMi
s−FETを有する種々の半導体装置に適用することが
できる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明においては、溝または柱状突起部
(3)の側壁面にMis−FETを形成するに、(10
0)面を主面とする半導体基板(11にその側壁面が(
100)面に特定した溝または柱状突起部を形成し、そ
の溝もしくは柱状突起部(3)の高さく深さ)方向につ
まり(100)結晶方向にMis−PETのチャンネル
長方向が存在するように選定することによって均一な且
つ高移動度を有するMis−FIET即ち高速度スイッ
チング性のMis−PETを形成することができる。更
にサブスレッショールド特性の改善もはかられるので例
えばD−RAMのメモリセルに適用して実用的利益が大
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の装置における結晶面選定
の説明図、第3図および第4図は本発明によるD−RA
I’lの1メモリセルの路線的断面図、第5図はエツチ
ングパターンの説明図である。 (1)は半導体基板、(2)は側壁面、(3)は溝また
は柱状突起部、Mis−FETは絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ、Cはキャパシタである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 主面が(100)結晶面の半導体基板に、そのほぼ全側
    壁面が(100)結晶面である溝または柱状突起部が設
    けられ、 上記側壁面に絶縁ゲート型電界効果トランジスタ素子が
    形成されたことを特徴とする半導体装置。
JP62086183A 1987-04-08 1987-04-08 半導体装置 Pending JPS63250852A (ja)

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