JPH0234171B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0234171B2 JPH0234171B2 JP55141318A JP14131880A JPH0234171B2 JP H0234171 B2 JPH0234171 B2 JP H0234171B2 JP 55141318 A JP55141318 A JP 55141318A JP 14131880 A JP14131880 A JP 14131880A JP H0234171 B2 JPH0234171 B2 JP H0234171B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- type
- electrode
- semiconductor
- mis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 39
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 29
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 13
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 12
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N nitrogen trifluoride Chemical compound FN(F)F GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100119059 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ERG25 gene Proteins 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 W 2 Si Chemical compound 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003481 tantalum Chemical class 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置特にマイクロチヤネル型を
有するMIS型(絶縁ゲイト型)電界効果半導体装
置(以下μチヤネルMIS.FET)およびそれにキ
ヤパシタを連結した半導体装置を提案するものに
ある。[Detailed Description of the Invention] The present invention proposes a semiconductor device, particularly a MIS type (insulated gate type) field effect semiconductor device (hereinafter referred to as μ channel MIS.FET) having a microchannel type, and a semiconductor device in which a capacitor is connected to the MIS type field effect semiconductor device. be.
本発明は、半導体基板上の絶縁膜又は前記基板
上の半導体層上の絶縁膜上に、垂直方向の側面を
する導体又は半導体を設けることにより、キヤパ
シタを構成せしめた凸状の第1の領域と、この第
1の領域の凸部のコーナー部の段差を利用してそ
の高さを第1の領域と概略一致させ、その巾をそ
のコーナーに形成させる被膜の膜厚に概略一致せ
しめる断面が縦型のほぼ三角形状の層をゲイト電
極とし、さらにこの層の他端下には第1の領域と
同一導電型の第2の領域をドレインまたはソース
として設けることによりMIS.FETを構成せしめ
たものである。さらに、この第1の領域または第
1の領域内に同時にキヤパシタを設けることを特
徴としている。 The present invention provides a convex first region that constitutes a capacitor by providing a conductor or a semiconductor having vertical side surfaces on an insulating film on a semiconductor substrate or an insulating film on a semiconductor layer on the substrate. Then, by using the step of the corner of the convex portion of the first region, a cross section is formed whose height is made to roughly match that of the first region, and whose width is made to roughly match the thickness of the coating to be formed at the corner. A MIS.FET is constructed by using a vertical, almost triangular layer as a gate electrode, and further providing a second region of the same conductivity type as the first region below the other end of this layer as a drain or source. It is something. Furthermore, it is characterized in that a capacitor is provided in the first region or within the first region at the same time.
従来、MIS.FETおよびそれに直列に連結した
キヤパシタの構造は第1図に示される如く、フイ
ールド絶縁物2が選択的に設けられた半導体基板
1の一表面上にゲイト絶縁物11、ゲイト電極6
およびソースまたはドレイン13に相対して実効
的にドレインまたはソースでありかつキヤパシタ
の下側電極を構成するドレインまたはソース14
を設け、さらにそのリード9およびキヤパシタ用
絶縁物15、対抗極7を設けていた。 Conventionally, the structure of a MIS.FET and a capacitor connected in series thereto is as shown in FIG.
and a drain or source 14 that is effectively a drain or source opposite to the source or drain 13 and constitutes the lower electrode of the capacitor.
Further, the lead 9, the capacitor insulator 15, and the counter electrode 7 were provided.
従来、MIS.FETはゲイト絶縁物の両端下に必
ず一対のソース、ドレイン領域13,14を半導
体基板に同一平面を構成して形成していた。さら
にこのゲイト電極6はゲイト絶縁物11の上のみ
ならず、キヤパシタの対抗電極7の上面にまで渡
つて設けていた。これはゲイト電極の一端16下
にソースまたはドレイン13の一端を、ドレイン
またはソース14の一端18がゲイト電極のみか
け上の他端とした自己整合性を設け、ゲイト電極
の他端17は18より大きく作つてマスク合わせ
精度のバラツキを補償するようにしたポリ(多
結晶珪素の被膜を7,6に使用したプロセス)で
ある。しかしかかる場合においてもチヤネル長は
1μ以下にすることはフオトエツチングのプロセ
ス上の制約により不可能であり、特に18の段差
部における凹凸のため、チヤネル長を短くするこ
とはパターンの段切れ等が発生し不可能であつ
た。本発明はこの段差を逆に積極的に利用して
MIS.FETのゲイト電極を設け、かつこの電極は
キヤパシタの対抗電極上方にまでわたらせずに形
成させていることを特徴とする。 Conventionally, MIS.FETs have always had a pair of source and drain regions 13 and 14 formed on the same plane on a semiconductor substrate under both ends of a gate insulator. Further, this gate electrode 6 was provided not only on the gate insulator 11 but also over the upper surface of the counter electrode 7 of the capacitor. This provides self-alignment with one end of the source or drain 13 below one end 16 of the gate electrode, one end 18 of the drain or source 14 above the apparent gate electrode, and the other end 17 of the gate electrode This is a process in which polycrystalline silicon coatings 7 and 6 are made large to compensate for variations in mask alignment accuracy. However, even in such a case, the channel length is
It is impossible to reduce the channel length to less than 1 μm due to restrictions in the photoetching process, and in particular, due to the unevenness at the step portion 18, it is impossible to shorten the channel length because pattern breakage and the like occur. The present invention actively utilizes this step to the contrary.
A gate electrode of MIS.FET is provided, and this electrode is formed without extending above the opposing electrode of the capacitor.
本発明はこのゲイト電極として機能する層のチ
ヤネル長に対応する巾は0.1〜1μときわめて小さ
くでき、さらにその厚さは0.5〜1μと厚い縦型の
ほぼ三角形状を有し、これまでのゲイト電極に比
べて縦方向に長い断面構造を有している。 In the present invention, the width corresponding to the channel length of the layer functioning as a gate electrode can be extremely small, 0.1 to 1μ, and the thickness is 0.5 to 1μ, which is thick and has a vertical, almost triangular shape. It has a longitudinally longer cross-sectional structure than the electrode.
加えてこの縦方向に長いため、そのままではそ
の強度が十分でない。このためこの強度を補償す
るため、この層にそつて第1の領域が設けられて
いる。加えてこの第1の領域はMIS.FETのソー
スまたはドレインの一部または全部として構成せ
しめ、さらにこの領域の内部に導体、絶縁体、導
体を積層したキヤパシタをソースまたはドレイン
に直列して設けたことを特徴としている。 In addition, since it is long in the vertical direction, its strength is not sufficient as it is. To compensate for this intensity, a first region is therefore provided along this layer. In addition, this first region is configured as part or all of the source or drain of the MIS.FET, and a capacitor made of a conductor, an insulator, and a conductor stacked inside this region is provided in series with the source or drain. It is characterized by
このため本発明の半導体装置はその要素を構成
させるための高密度化を従来の横方向の面積をス
ケーリングにより縮めるのではなく高さ方向に積
極的に設けることにより成就させることを目的と
している。 Therefore, the purpose of the semiconductor device of the present invention is to achieve high density for configuring its elements by proactively providing the elements in the height direction, rather than reducing the area in the lateral direction by scaling as in the past.
以下に図面に従つて本発明の実施例を記す。 Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施例 1
この実施例は第2図にその製造工程を示すが、
多数キヤリアを使用するNチヤネル型MIS.FET
およびキヤパシタを形成する実施例である。Example 1 The manufacturing process of this example is shown in Fig. 2.
N-channel MIS.FET that uses multiple carriers
This is an example of forming a capacitor.
半導体基板例えばシリコン単結晶半導体10
0、P型10〜500Ωmmを選んだ。その基板にアン
モニアを誘導エネルギにより活性化した反応性気
体を800〜1200℃にて反応せしめるプラズマ窒化
法にて50〜300Åの膜厚の窒化珪素を形成した。
この酸化性気体に対しマスク作用のある被膜は酸
化珪素、多結晶珪素と窒化珪素との多層膜でもよ
い。その後第2図Aに示される如く選択的酸化法
を用いるため第1フオトマスクにより窒化珪素
を除去させ、その領域をPとした後、フイールド
絶縁物2を0.5〜2μの厚さに埋置させて形成した。 Semiconductor substrate, for example silicon single crystal semiconductor 10
0, P type 10-500Ωmm was selected. A silicon nitride film with a thickness of 50 to 300 Å was formed on the substrate by a plasma nitriding method in which a reactive gas made by activating ammonia by induction energy was reacted at 800 to 1200°C.
The film having a masking effect against the oxidizing gas may be a multilayer film of silicon oxide, polycrystalline silicon, and silicon nitride. Thereafter, as shown in FIG. 2A, the silicon nitride was removed using a first photomask to use a selective oxidation method, and the area was made P, and a field insulator 2 was buried to a thickness of 0.5 to 2μ. Formed.
さらにこの窒化珪素膜4下に50〜5000Å特に
1000Å以下の深さにAsをイオン注入法によりド
ープし、界面近傍をN化して層20を形成した。 Furthermore, under this silicon nitride film 4, there is a thickness of 50 to 5000 Å.
The layer 20 was formed by doping As to a depth of 1000 Å or less by ion implantation and converting the vicinity of the interface to N.
このイオン注入により損傷を受けるのは単に基
板のみならず窒化珪素も受け、またこの窒化珪素
は単なる熱アニールではその損傷を酸化珪素の如
く除去できないため誘導エネルギを加えて強制的
にその損傷の珪素または窒素の不対結合手の水素
化、窒化を10〜30分間行つた。その結果イオン注
入前と同様に1010mm-2の界面準位を得ることがで
きた。 This ion implantation damages not only the substrate but also silicon nitride, and since silicon nitride cannot be removed like silicon oxide by mere thermal annealing, induction energy is applied to forcibly remove the damage from silicon nitride. Alternatively, hydrogenation and nitridation of nitrogen dangling bonds were performed for 10 to 30 minutes. As a result, we were able to obtain an interface level of 10 10 mm -2 , the same as before ion implantation.
この窒化珪素膜またはこの膜を除去して他の絶
縁膜例えば窒化珪素、酸化タンタルを100〜500Å
の厚さに形成しゲイト絶縁膜11、キヤパシタの
誘電体15とした。次にその絶縁膜の表面を十分
清浄にした後、該基板上に減圧気相法(LPCVD
法)により一導電型の不純物例えばN型の不純物
がドープされたシリコン半導体を0.5〜2.5μの厚
さに形成した。 Remove this silicon nitride film or replace it with another insulating film such as silicon nitride or tantalum oxide with a thickness of 100 to 500 Å.
The gate insulating film 11 and the capacitor dielectric 15 were formed to have a thickness of . Next, after thoroughly cleaning the surface of the insulating film, a low pressure vapor phase method (LPCVD) is applied onto the substrate.
A silicon semiconductor doped with an impurity of one conductivity type, for example, an N-type impurity, was formed to a thickness of 0.5 to 2.5 .mu.m by a method (method).
さらに公知のフオトリソグラフイーによりそ
の側周辺のエツジがサイドエツジされずに垂直な
エツジ側面ができるように注意しながら選択的に
除去し(異方性エツチを行い)第1の領域3を残
存させた。例えば、2.45GHzのマイクロ波により
励起されたフツ素系ガス(例えばNF3または
CF4)を基板に対し上方向より0.001〜0.01torrに
て垂直にあてエツチングをした。その結果側周辺
は基板表面に対し85〜90度にほぼ垂直にきれいに
切ることができた。この実施例ではこの第1の領
域の巾を3〜200μとした。その一部をフイール
ド絶縁物2上にわたつて形成し、本実施例の如く
キヤパシタ25の容量が大きくかつ領域14の基
板1との寄生容量を小さくさせた。この後、この
第1の領域の上および側表面に酸化珪素被膜19
を500〜5000Åの厚さに形成させた。この酸化珪
素膜は湿酸素を使用し900〜1100℃にて5〜10気
圧に加圧して酸化する高圧酸化法、または0.001
〜1torrに減圧して高周波誘導エネルギによるプ
ラズマを発生させて形成した。 Furthermore, by using known photolithography, the edges around that side were selectively removed (anisotropic etching was performed) so that vertical edge sides were created without being side-edged, leaving the first region 3. . For example, a fluorine-based gas (e.g. NF3 or
CF 4 ) was applied perpendicularly to the substrate from above at a pressure of 0.001 to 0.01 torr for etching. As a result, I was able to cleanly cut the periphery of the board at an angle of 85 to 90 degrees perpendicular to the substrate surface. In this embodiment, the width of this first region is 3 to 200 microns. A portion thereof is formed over the field insulator 2, so that the capacitance of the capacitor 25 is large as in this embodiment, and the parasitic capacitance between the region 14 and the substrate 1 is made small. After this, a silicon oxide film 19 is formed on the top and side surfaces of this first region.
was formed to a thickness of 500 to 5000 Å. This silicon oxide film is oxidized using a high-pressure oxidation method using wet oxygen at 900-1100℃ and pressurized to 5-10 atm, or 0.001
It was formed by reducing the pressure to ~1 torr and generating plasma using high-frequency induction energy.
この被膜4は他の絶縁膜例えば金属酸化物であ
るアルミナ等でもよく、またこの第1の領域も不
純物がドープされた珪素ではなく、真性または真
性とP+またはN+型の半導体との多層膜、さらに
または金属または金属化合物特にMO、Wまたは
その珪化物(Mo2Si、W2Si)であつてもよい。 This coating 4 may be made of other insulating film such as alumina which is a metal oxide, and this first region is also not made of silicon doped with impurities, but is a multilayer of intrinsic or intrinsic and P + or N + type semiconductors. The membrane may also be a metal or a metal compound, in particular MO, W or a silicide thereof (Mo 2 Si, W 2 Si).
次に、公知のCF4ガスを用いたプラズマエツチ
ング法により、開口41,42をフオトマスク
を用いて設けた。次にその上面に導体または半導
体の被膜5を例えば減圧CVD法により0.1〜1μの
厚さに形成した。この被膜5において、凸部を構
成している第1の領域3の上面及び側面の厚さを
均質にまた所定の厚さに形成させることがきわめ
て重要である。こうすると第1の領域3の側周辺
はその側周辺にとつての厚さ方向は被膜5の厚さ
と同じであるから、その領域の基板上方からのみ
かけの厚さは2〜5倍の厚さにさせること可能と
なつた。 Next, openings 41 and 42 were formed using a photomask by a known plasma etching method using CF 4 gas. Next, a conductor or semiconductor film 5 was formed on the upper surface by, for example, a low pressure CVD method to a thickness of 0.1 to 1 μm. In this coating 5, it is extremely important that the upper and side surfaces of the first region 3 forming the convex portion are formed to have a uniform thickness and a predetermined thickness. In this way, the thickness direction of the side periphery of the first region 3 is the same as the thickness of the coating 5, so the apparent thickness of that region from above the substrate is 2 to 5 times the thickness. It became possible to make the
例えばN+型の珪素を0.10〜1.5μ特に0.3〜0.7μ
の厚さに形成した。この被膜に添加する不純物の
濃度および導電型は一般にこの電極6の導電性の
程度、さらにその被膜と半導体基板1との開口4
1でのオーム接触型またはPN接合型とすること
の選択性およびこの被膜下ゲイト絶縁物11下の
半導体基板をデイプレツシヨン型またはエンヘン
スメント型にするかの選択性により決定される。 For example, N + type silicon is 0.10~1.5μ, especially 0.3~0.7μ.
It was formed to a thickness of . The concentration and conductivity type of impurities added to this film generally depend on the degree of conductivity of this electrode 6 and the opening 4 between the film and the semiconductor substrate 1.
It is determined by the selection of ohmic contact type or PN junction type in 1 and the selection of whether the semiconductor substrate under this under-film gate insulator 11 is of depletion type or enhancement type.
Nチヤネル型MIS.FETであつて、例えば基板
1がP-型であつてその界面のN型層20をP化
しエンヘンスメント型とすると、被膜5はBを
1018〜1021cm-3の濃度に添加してP+の珪素を用い
ればよい。加えてこの被膜と半導体基板に設けら
れるN型の第1の領域3とをオーム接触させよう
とするため、この実施例では、後にイオン注入法
によつて形成され、ソースまたはドレインとして
働く領域であつて、その端をゲイト電極の端と概
略一致させた第2の領域13およびそのリード9
の部のためN+とし、最後にゲイト電極の部分の
みP+とするのに必要な不純物を5〜50倍の濃度
の不純物を添加して相殺して形成させた。また逆
にこの被膜5に不純物を添加してP+型とし、ま
たリード9となる領域はその5〜100倍の濃度の
N+を後工程において形成してもよい。また第2
の領域13とゲイト電極6とが同一導電型とした
デイプレシヨン型とするならば、被膜5はN+と
し開口41,42はオーム接触させればよい。 In an N-channel type MIS.FET, for example, if the substrate 1 is P - type and the N-type layer 20 at the interface is made P to make it an enhancement type, then the coating 5 has B.
P + silicon may be used by adding it to a concentration of 10 18 to 10 21 cm -3 . In addition, in order to make ohmic contact between this film and the N-type first region 3 provided on the semiconductor substrate, in this embodiment, a region which is later formed by ion implantation and serves as a source or drain is used. a second region 13 whose end is approximately aligned with the end of the gate electrode and its lead 9;
Finally, the impurity necessary to make only the gate electrode part P + was added with an impurity at a concentration 5 to 50 times higher to cancel it out. Conversely, impurities are added to this film 5 to make it P + type, and the region that will become the lead 9 has a concentration of 5 to 100 times that.
N + may be formed in a subsequent step. Also the second
If the depletion type is used in which the region 13 and the gate electrode 6 are of the same conductivity type, the coating 5 may be N + and the openings 41 and 42 may be in ohmic contact.
またこの被膜5をW2Si、Mo2Si等珪素とタン
グステン、モリブデンの化合物または混合物とす
る場合にはそれらの被膜をLPCVD、電子ビーム
蒸着又は反応性スパツタ法にて、0.3〜1.5μ特に
0.5〜0.7μ形成すればよい。 In addition, when this coating 5 is made of a compound or mixture of silicon such as W 2 Si, Mo 2 Si, tungsten, molybdenum, etc., the coating is formed by LPCVD, electron beam evaporation, or reactive sputtering to a thickness of 0.3 to 1.5μ, especially
It is sufficient to form a layer with a thickness of 0.5 to 0.7μ.
かくして第2図Bを得た。 Thus, Figure 2B was obtained.
次に第2図Cに示される如く、この上面に被膜
の一部として残置させる領域上にフオトレジスト
(例えばOMR−83東京応化製)でコーテイング
し露光の後フオトエツチングを行つた。このエツ
チングに関しては、従来より用いられた溶液を用
いるエチング方法ではなく、サイドエツチおよび
テーパエツチのきわめて少ないまたはまつたくな
い異方性エツチング方法を用いることが重要であ
る。具体的には2.45GHzを用いたマイクロ波によ
り、エツチング用反応性気体、例えばフツ化窒素
(NF3)、CF4を化学的に活性化し、さらにその真
空度を0.1〜0.001torr特に0.005〜0.01torrの真空
度の雰囲気でプラズマ化したフツ素シヤワーを基
板の上面より垂直方向に流し、サイドエツチを皆
無にすべく努めた。 Next, as shown in FIG. 2C, a photoresist (for example, OMR-83 manufactured by Tokyo Ohka) was coated on the upper surface of the area to be left as part of the film, and after exposure, photoetching was performed. Regarding this etching, it is important to use an anisotropic etching method with very little side etching and taper etching, or with less smudges, rather than the conventional etching method using a solution. Specifically, reactive gases for etching, such as nitrogen fluoride (NF 3 ) and CF 4 , are chemically activated using microwaves using 2.45 GHz, and the degree of vacuum is further reduced to 0.1 to 0.001 torr, especially 0.005 to 0.01. In an effort to completely eliminate side etching, a fluorine shower produced as plasma in a vacuum atmosphere of torr was flowed vertically from the top surface of the substrate.
その結果、被膜5のうちフオトレジストの形成
されていない平面部が完全に除去される時、第1
の領域3のコーナー部である側周辺の被膜8は、
側周辺に縦型のほぼ三角形状の層6として残存さ
せることができた。加えて絶縁膜4上にキヤパシ
タの対抗電極3として構成させて設けることがで
きた。さらに第2の領域となる部分のコンタクト
41とそのリード9はこの実施例ではN+型にて
電極リード9して残存させることができた。また
ゲイト電極6は凸状の第1の領域3の上面にわた
つて存在しておらず、またその巾もフオトリソグ
ラフイーで決められる巾ではなく被膜5の側面の
厚さと異方性エツチングの程度とによりチヤネル
長とを決めることができるという特徴を有する。
この縦型のほぼ三角形状の層6はその巾が0.05〜
1.0μ代表的には0.1〜0.5μを有し、さらにその高さ
も0.3〜2.5μ代表的には0.4〜0.8μをしている。特
にこの巾は被膜5の膜厚とプラズマエツチングに
よるサイドエツチされた場合そのエツチング時
間、強度の関数であるが、電子ビーム露光のよう
な高度の技術を用いることなく、0.05〜1.0μのご
く短チヤネル(以下マイクロチヤネルという)に
して設けることができた。 As a result, when the flat portion of the coating 5 on which no photoresist is formed is completely removed, the first
The coating 8 around the side, which is the corner part of the area 3, is
It was possible to leave a vertical approximately triangular layer 6 around the sides. In addition, it was possible to configure and provide the counter electrode 3 of the capacitor on the insulating film 4. Further, in this embodiment, the contact 41 and its lead 9 in the portion that will become the second region can be left as an electrode lead 9 of N + type. Furthermore, the gate electrode 6 does not extend over the upper surface of the convex first region 3, and its width is not determined by photolithography, but is determined by the thickness of the side surface of the coating 5 and the degree of anisotropic etching. It has the characteristic that the channel length can be determined by the following.
This vertical almost triangular layer 6 has a width of 0.05~
The thickness is typically 1.0μ, typically 0.1 to 0.5μ, and the height is typically 0.3 to 2.5μ, typically 0.4 to 0.8μ. In particular, this width is a function of the film thickness of the coating 5 and the etching time and intensity when side etching is performed by plasma etching, but it is possible to obtain a very short channel of 0.05 to 1.0μ without using advanced technology such as electron beam exposure. (hereinafter referred to as a microchannel).
この第2図Cにおいて、縦型のほぼ三角形状の
層6は巾が0.1〜1μという細さであるが、その層
は設計の必要に応じてフイールド絶縁物上に延在
させ、そのリード巾を1〜10μと巾広に設け、同
一基板に設けられた他のMIS.FETの電極リード
と連結したり、または他の電極リード9と電気的
に連結してもよいことはいうまでもない。さら
に、電極7、リード9の上面にマスク作用を有す
る金属を形成し、かつその下の半導体をN+型と
し、ゲイト電極6の部分にP+型の不純物を拡散
してもよい、但しこの場合は半導体層に形成され
るPN接合を実質的にオーム接触とする為、この
電極より延在したリード下にまで、横拡散をさ
せ、PN接合がその上側の金属膜下にて形成させ
実質的にPN接合を消滅させた。 In FIG. 2C, the vertical approximately triangular layer 6 has a width of 0.1 to 1 μm, but the layer can be extended over the field insulator according to design needs, and its lead width It goes without saying that it may be provided with a width of 1 to 10μ and connected to the electrode leads of other MIS.FETs provided on the same board, or electrically connected to other electrode leads 9. . Furthermore, a metal having a masking effect may be formed on the upper surfaces of the electrodes 7 and leads 9, and the semiconductor underneath may be of N + type, and P + type impurities may be diffused into the gate electrode 6. In this case, in order to make the PN junction formed in the semiconductor layer essentially an ohmic contact, the PN junction is formed under the metal film above by lateral diffusion to the bottom of the lead extending from this electrode. This effectively eliminated the PN junction.
次に第2図Dに示される如く、イオン注入法に
よりN型の不純物である砒素を30KeVの加速電
圧にて注入し1020程度の不純物濃度のソースまた
はドレインとして働く第2の領域13をその端部
を縦型のほぼ三角形状の層6の端部の位置と概略
一致させて、基板上部に形成させた。加えてこの
領域とリード9とをオーム接触させた。 Next, as shown in FIG. 2D, arsenic, which is an N-type impurity, is implanted using an ion implantation method at an acceleration voltage of 30 KeV to form a second region 13 serving as a source or drain with an impurity concentration of about 10 to 20 . It was formed on the upper part of the substrate, with the end approximately matching the position of the end of the vertical, substantially triangular layer 6. In addition, this region and the lead 9 were brought into ohmic contact.
するとこの第1および第2の領域14,13は
縦型のほぼ三角形状の層6の両端下にその両端を
実質的に一致したμMIS.FETとすることができ
た。 Then, the first and second regions 14 and 13 could be formed into a μMIS.FET whose both ends substantially coincided with each other under both ends of the vertical, substantially triangular layer 6.
また、電極、リード9とソースまたはドレイン
として作用する第2の領域13とをオーム接触さ
せるため、電極下にはそれよりの不純物の拡散層
が50〜2000Åの深さで形成され、さらにキヤパシ
タの対抗電極である第1の領域3下の誘電膜15
下にキヤパシタの電荷により決められる空乏層が
設けられ、これらの下部にドレインまたはソース
14を構成させることができる。 In addition, in order to bring the electrode or lead 9 into ohmic contact with the second region 13 acting as a source or drain, a further impurity diffusion layer is formed under the electrode to a depth of 50 to 2000 Å, and furthermore, the capacitor is Dielectric film 15 under the first region 3 which is the counter electrode
A depletion layer determined by the charge of the capacitor is provided below, and a drain or source 14 can be formed below these.
以上の実施例より明らかなごとく、本発明は縦
型のほぼ三角形状の層6を巾よりも高さ(厚さ)
を実質的により大きく、さらにその巾が0.1〜1μ
という小さなものにすることを可能となり、また
それを直列にキヤパシタを連結して、1Tr/cell
のダイミツクRAMのメモリセルを容易に得るこ
とができた。 As is clear from the above embodiments, the present invention provides a vertical, approximately triangular layer 6 with a height (thickness) larger than the width.
is substantially larger, and its width is 0.1 to 1μ
It is possible to make it as small as 1Tr/cell by connecting capacitors in series.
Dymic RAM memory cells could be easily obtained.
さらにこのゲイト電極となる層6の厚さが大き
いため、ジオメトリカルには強度的に弱くなり、
また凹凸が激しくなりやすいため、それを電気的
には絶縁膜4にてアイソレイシヨンにし、さらに
力学的には凸状の第1の領域によりかからせるこ
とにより補強させることができたことを特徴とし
ている。 Furthermore, since the layer 6 that becomes the gate electrode is thick, it becomes geometrically weak.
In addition, since unevenness tends to become severe, it was possible to electrically isolate it with the insulating film 4 and mechanically reinforce it by placing it on the convex first region. It is a feature.
第2図Dにおいて明らかなごとく、第13,1
4および第2の領域13を互いに縦型のほぼ三角
形状の層6にて離間し、一方をソース、他方をド
レインとし、層6をゲイト電極とすると極短チヤ
ネル(μチヤネル)型のMIS.FETを作ることが
できる。加えてソースまたはドレインを構成する
第1の領域3を領域3を一方の対抗電極とし、絶
縁膜15をさらにその下側に電極14を設けるこ
とによりこのMIS.FETに直列にキヤパシタ15
により1Tr/cellのメモリセルを設けたことを本
発明の特徴としている。 As is clear in Figure 2D, 13.1
4 and the second region 13 are separated from each other by a vertical approximately triangular layer 6, one of which is used as a source, the other as a drain, and the layer 6 is used as a gate electrode, an extremely short channel (μ channel) type MIS. FET can be made. In addition, by using the first region 3 constituting the source or drain as one counter electrode and providing the electrode 14 under the insulating film 15, a capacitor 15 is connected in series to this MIS.FET.
A feature of the present invention is that a memory cell of 1 Tr/cell is provided.
さらにこのリード9,5に直角方向のリード1
0を層間絶縁物25をPIQ等のポリイミド系の絶
縁物で形成した際、その上面の金属をフオトリソ
グラフイーにより選択酸化をして構成させるこ
とができた。 Furthermore, lead 1 in the direction perpendicular to these leads 9 and 5
When the interlayer insulator 25 of 0 was formed of a polyimide-based insulator such as PIQ, the metal on the upper surface of the interlayer insulator 25 could be selectively oxidized by photolithography.
本発明はかかる1〜10GPHzの周波数の応答速
度を有するμチヤネルMIS.FET6の一方のソー
スまたはドレイン14がキヤパシタの下側電極1
4として兼用することができたことを他の特徴と
している。 The present invention provides a μ channel MIS.
Another feature is that it can also be used as a 4.
第2図Eは第2図Dの縦断面図のMIS.FET6
とキヤパシタ15をその番号を対応させて記号化
したメモリセルを記したものである。 Figure 2 E is a vertical cross-sectional view of MIS.FET6 in Figure 2 D.
and capacitor 15, and the memory cells are symbolized by corresponding numbers.
本発明の実施例は導電型は基板をP-型、チヤ
ネル領域12をN型、第1及び第2の領域13,
14をN+型、ゲイト電極16をP+型とするいわ
ゆる多数キヤリアを用いたμMIS.FETである。 In the embodiment of the present invention, the conductivity type is that the substrate is P - type, the channel region 12 is N type, the first and second regions 13,
This is a μMIS.FET using so-called multiple carriers in which the gate electrode 14 is of N + type and the gate electrode 16 is of P + type.
しかし、ゲイト電極もソース、ドレインと同じ
N+型としたMIS.FETとしてもよい。 However, the gate electrode is the same as the source and drain.
It may also be an N + type MIS.FET.
またチヤネル領域にP型、第1および第2の領
域にN+型、ゲイト電極をP+またはN+としたバル
クの少数キヤリアを用いたそれぞれエンヘンスメ
ント型またはデイプレツシヨン型のMIS.FETと
してもよい。 It can also be used as an enhancement type or depletion type MIS.FET using bulk minority carriers with P type in the channel region, N + type in the first and second regions, and P + or N + gate electrode. good.
第1図は基板に一つのMIS.FETと一つのキヤ
パシタにより1Tr/cellのダイナミツクRAMのメ
モリを形成させたものであるが、フイールド絶縁
物により離間した他部に他のMIS.FETを同一基
板に設けて複数個のMIS.FETを作るいわゆる
LSI、VLSTにすることは本発明をさらに助長さ
せることができる。 Figure 1 shows a 1Tr/cell dynamic RAM memory formed on a substrate using one MIS.FET and one capacitor, but other MIS.FETs are placed on the same substrate in other parts separated by field insulators. The so-called
The present invention can be further promoted by using LSI or VLST.
実施例 2 第3図は本発明の他の実施例である。Example 2 FIG. 3 shows another embodiment of the invention.
即ちP-型の導電型を有する半導体基板1に対
しその基板にプラズマ窒化を800〜1200℃にて施
し、表面50〜250Åの厚さの窒化珪素膜を形成し
た。さらにその窒化膜を第1のフオトマスクを
用いてフオトリソグラフイー技術によつて選択的
にバツフアエツチ液にて除去した。さらにその除
去された領域のみを5〜15気圧に加圧された水蒸
気中にて600〜1100℃にて加熱酸化をし、フイー
ルド絶縁膜2を0.3〜2μの厚さに埋置して形成し
た。またこのフイールド絶縁物上部をその上面を
平坦にするため30〜50%化学的にバツフアエツチ
液にてマスクとなつた窒化物を除去すると同時に
除去してもよい。 That is, a semiconductor substrate 1 having a conductivity type of P - type was subjected to plasma nitridation at 800 to 1200° C. to form a silicon nitride film with a thickness of 50 to 250 Å on the surface. Further, the nitride film was selectively removed with a buffer etchant by photolithography using a first photomask. Further, only the removed area was heated and oxidized at 600 to 1100°C in water vapor pressurized to 5 to 15 atmospheres, and a field insulating film 2 was buried to a thickness of 0.3 to 2 μm. . Further, the upper part of the field insulator may be removed at the same time as the nitride serving as a mask using a 30 to 50% buffered etchant to make the upper surface flat.
この後、第3図Aにおいてはその右部のフイー
ルド絶縁物2上にわたつて半導体基板1上に第1
の領域3を形成した。 After this, in FIG. 3A, a first layer is placed on the semiconductor substrate 1 over the field insulator 2 on the right side.
Region 3 was formed.
この第1の領域はその下部の0.05〜0.2の厚さ
に高濃度のN+型の導電型になる不純物をドープ
した半導体層30をさらにその上面に積層した酸
化タンタル、窒化珪素、酸化チタンまたは強誘電
体膜31を形成し、その上面に対抗電極32を導
体または半導体により形成した。 This first region is made of tantalum oxide, silicon nitride, titanium oxide or the like, with a semiconductor layer 30 doped with a highly concentrated impurity of N + type conductivity to a thickness of 0.05 to 0.2 in the lower part, and further laminated on the upper surface thereof. A ferroelectric film 31 was formed, and a counter electrode 32 made of a conductor or semiconductor was formed on the upper surface thereof.
この第1の領域3の高さは実施例1と同様に
0.5〜2.5μであり、また全面積は設計上必要な容
量により決められた。半導体基板1との接触は基
板との寄生容量を除去するため小面積とし、フイ
ールド絶縁物にわたつてキヤパシタを設けたこと
が本発明の特徴である。加えてキヤパシタの誘電
体31電極30対抗電極32のすべてが第1の領
域を構成させている点も実施例1と異なる。 The height of this first region 3 is the same as in Example 1.
The size was 0.5 to 2.5μ, and the total area was determined based on the capacity required in the design. The present invention is characterized in that the area of contact with the semiconductor substrate 1 is small in order to eliminate parasitic capacitance with the substrate, and a capacitor is provided across the field insulator. In addition, this embodiment differs from the first embodiment in that the dielectric 31, electrode 30, and counter electrode 32 of the capacitor all constitute the first region.
キヤパシタを設けるため、第1の領域を半導体
層とし、その上面より所定の部分に酸素または窒
素を高濃度に添加して酸化珪素または窒化珪素の
絶縁膜を形成させてもよい。 In order to provide a capacitor, the first region may be a semiconductor layer, and a silicon oxide or silicon nitride insulating film may be formed by adding oxygen or nitrogen at a high concentration to a predetermined portion from the upper surface of the semiconductor layer.
第3図Bにおいてさらにこの半導体基板1およ
び第1の領域3の上表面を実施例1と同様に酸化
または窒化をして絶縁膜4を形成した。もちろん
この絶縁膜4は気相法または真空蒸着法により形
成してもよい。また第1の領域3が基板と異種の
半導体または導体の場合はその酸化物または窒化
物となり基板表面上の絶縁膜とはことなる種類の
絶縁膜となることはいうまでもない。 In FIG. 3B, the upper surfaces of semiconductor substrate 1 and first region 3 were further oxidized or nitrided in the same manner as in Example 1 to form insulating film 4. Of course, this insulating film 4 may be formed by a vapor phase method or a vacuum evaporation method. Furthermore, if the first region 3 is a semiconductor or conductor of a different type from the substrate, it will be an oxide or nitride of the semiconductor or conductor, and it goes without saying that the first region 3 will be an insulating film of a different type from the insulating film on the surface of the substrate.
さらに第3図Bにおいては実施例1と同様に開
口41,42を第3のフオトマスクを用いて形
成しその上に縦型のほぼ三角形状の層6を形成す
るための被膜5を形成した。この後第3図Cに示
す如く、この被膜5の側周辺部8を利用してイオ
ン注入法によりソースまたはドレインとして働く
第2の領域13をこの被膜5を貫通して下側の基
板上部に注入して形成した。この領域は層30と
同一導電型を有せしめた。次に陽極酸化または選
択酸化法を用いて第4のフオトマスク、フオトレ
ジストにより選択的に電極・リード9,45を
除く他部を酸化して酸化珪素等の絶縁物44を形
成した。この時第1の領域3の側周辺には縦型の
ほぼ三角状の層6,8′が形成される。そしてこ
の層6はゲイト電極として機能せしめ、他の層
8′は第5のフオトリソグラフイー技術により
再度酸化されて消滅させた。マスクの工程にお
いて、ゲイト電極6と同時にリード9、コンタク
ト45を作り同一基板上の他のMIS.FETのゲイ
ト、ソース、ドレインと連続させることができ
る。 Furthermore, in FIG. 3B, similarly to Example 1, openings 41 and 42 were formed using a third photomask, and a coating 5 for forming a vertical, substantially triangular layer 6 was formed thereon. Thereafter, as shown in FIG. 3C, a second region 13 serving as a source or a drain is inserted into the upper part of the lower substrate by penetrating this film 5 by ion implantation using the side peripheral part 8 of this film 5. Formed by injection. This region had the same conductivity type as layer 30. Next, using anodic oxidation or a selective oxidation method, the other parts except for the electrodes/leads 9 and 45 were selectively oxidized using a fourth photomask and a photoresist to form an insulator 44 such as silicon oxide. At this time, vertical, substantially triangular layers 6, 8' are formed around the side of the first region 3. This layer 6 was then made to function as a gate electrode, and the other layer 8' was again oxidized and eliminated by the fifth photolithography technique. In the mask process, the leads 9 and contacts 45 can be made at the same time as the gate electrode 6 and can be connected to the gates, sources, and drains of other MIS.FETs on the same substrate.
第3図のCに示す如く、フイールド絶縁膜2の
および縦型のほぼ三角形状の層6の両端下をより
精密に一致せしめるため、第2の領域を13及び
第1の領域3の下側の拡散層14を熱処理により
形成せしめてもよい。そしてそれぞれの領域13
及び14または3をソースおよびドレインまたは
ドレインまたはソースとし、縦型のほぼ三角形状
の層6をゲイト電極とするμチヤネルMIS.FET
を作ることができた。 As shown in FIG. 3C, in order to more precisely match the lower ends of the field insulating film 2 and the vertical approximately triangular layer 6, the second region 13 and the lower side of the first region 3 are The diffusion layer 14 may be formed by heat treatment. and each area 13
and a μ-channel MIS.FET in which 14 or 3 is a source and a drain or a drain or a source, and a vertical approximately triangular layer 6 is a gate electrode.
I was able to make it.
そして第3図Dにおいては層間絶縁物36を利
用してフオトマスク,により第3のリード1
0を設けたものである。 In FIG. 3D, the third lead 1 is removed using a photomask using the interlayer insulator 36.
0 is set.
このMIS.FETは基板中の少数キヤリアを用い
るN+13−P(ゲイト電極下のチヤネル形成領
域)−N+14または30の構造であつた。しかし
また実施例1の如く基板の多数キヤリアを用いる
N+13−N(ゲイト電極6下のチヤネル形成領
域)−N+(14または30)であつてもよい。ま
た複数個を相対に設けたC/MIS.FET構造とし
てもよい。 This MIS.FET had an N + 13-P (channel forming region under the gate electrode) -N + 14 or 30 structure using minority carriers in the substrate. However, as in Example 1, multiple carriers of the substrate are also used.
It may be N + 13-N (channel formation region under gate electrode 6)-N + (14 or 30). Alternatively, a C/MIS.FET structure may be used in which a plurality of C/MIS.FETs are provided relative to each other.
またリード5,9がフイールド絶縁物2上に設
けられているため、複数のMIS.FETを集積化す
ることはきわめて容易であつた。 Furthermore, since the leads 5 and 9 were provided on the field insulator 2, it was extremely easy to integrate a plurality of MIS.FETs.
第3図Eは第3図Dの電気的な等価回路とした
ものであるとすると、電極6はN+型、キヤパシ
タ31は第1の領域の内部にその一部を構成して
下側電極30上側対抗電極32誘電体31よりな
り、さらにこの下側電極はμチヤネルMIS.FET
のソースまたはドレインを併用しているため、高
密度のメモリセル(1Tr/cell)を作ることがで
きた。また第1の領域をフオトマスクにてマス
クアラインを行う際、その第1の領域の大部分は
フイールド絶縁物2の上面にわたつて設けること
ができる。そのため実質的に第1の領域3下に作
り得る拡散層14の存在する領域の巾を0.3〜3μ
ときわめて巾狭くできる。そのため層14と基板
との寄生容量をきわめて少なくすることができ
た。 Assuming that FIG. 3E is an electrical equivalent circuit of FIG. 3D, the electrode 6 is of N + type, and the capacitor 31 is partially formed inside the first region, and is connected to the lower electrode. 30 upper counter electrode 32 dielectric 31, furthermore, this lower electrode is μ channel MIS.FET.
By using both sources and drains, it was possible to create high-density memory cells (1Tr/cell). Further, when mask aligning the first region using a photomask, most of the first region can be provided over the upper surface of the field insulator 2. Therefore, the width of the region where the diffusion layer 14 exists which can be substantially formed under the first region 3 is set to 0.3 to 3 μm.
It can be made extremely narrow. Therefore, the parasitic capacitance between the layer 14 and the substrate could be extremely reduced.
さらにこのゲイト電極6とソースまたはドレイ
ンとが特殊な工程を必要とすることなく電極、リ
ード5,9により作製できること、またこの上面
に層間絶縁物36の上に第6、第7のフオトマス
ク,によるフオトエツチングが行えること、
2層配線がX,Y方向に実施でき、さらにその必
要なマスク数が7種類のみであるという特徴を有
する。 Furthermore, the gate electrode 6 and the source or drain can be fabricated by using the electrodes and leads 5 and 9 without requiring any special process. Being able to perform photo etching,
It is characterized in that two-layer wiring can be implemented in the X and Y directions, and only seven types of masks are required.
実施例 3 第4図Aは本発明の他の実施例である。Example 3 FIG. 4A shows another embodiment of the invention.
第4図Aは実施例2をさらに多層としたもので
ある。即ち第2の領域13およびそれと対称に一
対の第1の領域3,3′とを設けている。第1の
領域はその一部をフイールド絶縁物2上にわたつ
て設け、μチヤネルMIS.FETはソースまたはド
レイン13、ゲイト6,6′、ドレインまたはソ
ース14,14として構成し、この14,14′
を経てキヤパシタの下側電極30,30′誘電体
31,31′、上側対抗電極32,32′が設けら
れている。図面において13,9はビツト線であ
り、6,6′をリード線として1Tr/cellを2個対
をなす構造とするメモリシステムの一部である。
かかる構造とすると第2の領域は共通させること
ができ、又誘電体31,31′はゲイト絶縁膜と
は異なる高い誘電率の材料例えば酸化タンタル、
チタン酸バリユーム等を使用することができる特
等を有する。この実施例においてはゲイト電極
6,6′の外周辺がその酸化物絶縁物24により
絶縁されているが、その厚さは0.01〜0.3μであ
り、さらにその外側はポリイミド等の層間絶縁物
36を形成し、その上面に第3の導電体層9を形
成した。 FIG. 4A shows Embodiment 2 with even more layers. That is, a second region 13 and a pair of first regions 3, 3' are provided symmetrically thereto. The first region is provided partially over the field insulator 2, and the μ-channel MIS.FET is configured as a source or drain 13, gates 6, 6', drains or sources 14, 14, ′
A lower electrode 30, 30' of the capacitor, a dielectric 31, 31', and an upper counter electrode 32, 32' of the capacitor are provided through the capacitor. In the drawing, reference numerals 13 and 9 indicate bit lines, which are part of a memory system having a structure in which two 1Tr/cells are paired with lead lines 6 and 6'.
With such a structure, the second region can be shared, and the dielectrics 31 and 31' are made of a material with a high dielectric constant different from the gate insulating film, such as tantalum oxide,
It has the special feature of being able to use barium titanate, etc. In this embodiment, the outer periphery of the gate electrodes 6, 6' is insulated by the oxide insulator 24, which has a thickness of 0.01 to 0.3 μm, and the outer periphery of the gate electrode 6, 6' is insulated by an interlayer insulator 36 such as polyimide. was formed, and a third conductor layer 9 was formed on the upper surface thereof.
実施例 4
この実施例は第4図Bにその縦断面図が示され
ている。Example 4 This example is shown in longitudinal section in FIG. 4B.
図面より明らかなごとく、半導体基板表面上に
凸状に第1の領域3を半導体基板表面に密接して
設け、その側周辺と基板とのコーナー部に絶縁膜
を設け、さらにゲイト電極6,6′を一対をなし
て形成している。この珪素よりなるゲイト電極の
一部を酸化して酸化珪素24を設け、さらにイオ
ン注入法により第1の領域3と同一導電型の第2
の領域を対称に13,13′として設けた。こう
してμチヤネルMIS.FETを2ヶ対をなす構造に
設けた。 As is clear from the drawing, the first region 3 is provided in a convex manner on the surface of the semiconductor substrate in close contact with the surface of the semiconductor substrate, an insulating film is provided around the side thereof and at the corner of the substrate, and gate electrodes 6, 6 are provided. ' form a pair. A part of the gate electrode made of silicon is oxidized to form a silicon oxide 24, and a second region of the same conductivity type as the first region 3 is formed by ion implantation.
The areas 13 and 13' are symmetrically provided. In this way, μ-channel MIS.FETs were provided in a structure that formed two pairs.
次にこの第1の領域の一部に設けられているコ
ンタクト開口41,41′が実施例1と同様に設
けられているため、これにより誘電体の下側電極
30を例えば金属タンタルを0.1〜1μの厚さに形
成させて設けた。さらにこのタンタルの表面を緻
密な陽極化成法により酸化をして誘電膜31を
100〜500Åの厚さに形成した。この後この面上に
対抗電極32を金属または半導体により設け、こ
れをフオトエツチングした後、この電極32をエ
ツチして再度その下側の電極を多孔性の酸化タン
タルを陽極化成法により形成し、絶縁膜39とし
た。 Next, since the contact openings 41 and 41' provided in a part of this first region are provided in the same manner as in the first embodiment, the dielectric lower electrode 30 is It was formed to have a thickness of 1μ. Furthermore, the surface of this tantalum is oxidized by a precise anodization method to form a dielectric film 31.
It was formed to a thickness of 100 to 500 Å. Thereafter, a counter electrode 32 made of metal or semiconductor is provided on this surface, and this is photoetched, and then this electrode 32 is etched and the lower electrode is again formed of porous tantalum oxide by anodization. An insulating film 39 was used.
かくしてキヤパシタのその上側の電極32,3
2′と誘電体31,31′および下側の電極30,
30′を概略同一形状を有せしめることができた。
加えてこのキヤパシタをフイールド絶縁膜上また
はゲイト電極上の絶縁膜24上にわたつて設ける
ことができ、必要に応じては第1の領域3の上方
にわたつて設けた、この時この領域、ゲイト電極
が凸状でありフオトエツチング技術の適用が困難
であつてが、本発明の実施例では粗いフオトエツ
チングの精度にて上側電極32を形成し、その電
極を利用してセルフアライン的に誘電体および下
側電極を陽極化成法によつて同一形状に作ること
は小型化、高密度化と信頼性の向上にきわめて有
効であつた。 Thus the upper electrode 32,3 of the capacitor
2', dielectrics 31, 31' and lower electrode 30,
30' could have approximately the same shape.
In addition, this capacitor can be provided over the field insulating film or the insulating film 24 on the gate electrode, and if necessary, it can be provided over the first region 3. At this time, this region, the gate electrode Since the electrode is convex, it is difficult to apply photo-etching techniques, but in the embodiment of the present invention, the upper electrode 32 is formed with rough photo-etching precision, and the dielectric is formed in a self-aligned manner using the upper electrode 32. Making the lower electrode and the lower electrode into the same shape by anodizing was extremely effective in reducing the size, increasing density, and improving reliability.
この実施例においても実施例3と同様に誘電体
の材料に酸化タンタル等の高誘電率の材料を使用
でき、またビツト線を領域3、ワード線をゲイト
電極6,6′と一対をなす1Tr/cellのメモリシス
テムの一部として構成させることができた。 In this embodiment as well, similar to Embodiment 3, a high dielectric constant material such as tantalum oxide can be used as the dielectric material, and the bit line is the region 3 and the word line is the 1Tr which forms a pair with the gate electrodes 6 and 6'. /cell could be configured as part of the memory system.
以上の実施例はすべて1Tr/cellのRANを作る
ことを目的としている。しかし本発明のプロセス
はそのすべてにおいて同様に同一基板の他部に増
巾またインバータ等のμチヤネルMIS.FETを何
等のフオトマスクを加えることなく形成すること
ができる。このためメモリシステムまたはロジツ
クシステムを作るにきわめて好都合であつた。 All of the above embodiments are aimed at creating a 1Tr/cell RAN. However, in all of the processes of the present invention, μ-channel MIS.FETs such as amplifiers and inverters can be formed on other parts of the same substrate without adding any photomasks. This made it extremely convenient for creating memory systems or logic systems.
またキヤパシタの下側電極、上側電極及び第1
の領域はすべて基板と同一主成分で形成されたシ
リコンフアミリーとして信頼性を向上させてもよ
い。また実施例4において、この上側に層間絶縁
物を介してAl等のリードを多層に形成させても
よい。 Also, the lower electrode, upper electrode and first electrode of the capacitor
All of the regions may be formed as a silicon family made of the same main component as the substrate to improve reliability. Further, in the fourth embodiment, a multilayer lead made of Al or the like may be formed on the upper side with an interlayer insulator interposed therebetween.
本発明において、ゲイト電極を電気的にフロー
テイングとしてフローテイングゲイト型不揮発性
メモリを構成させてもよい。 In the present invention, a floating gate type nonvolatile memory may be constructed by electrically floating the gate electrode.
以上4つの実施例において、第1の領域を構成
する材料また縦型のほぼ三角形状の層6を構成す
る材料はP+またはN+型の導電型を有する不純物
をドープした基板と同一主成分の材料例えば珪素
を中心として記した。 In the above four embodiments, the material constituting the first region or the material constituting the vertical approximately triangular layer 6 has the same main component as the substrate doped with impurities having conductivity type of P + or N + type. Materials such as silicon are mainly described.
しかしそれらは珪素とMo、Wとの混合物また
は化合物(Mo2Si、W2Si)であつてもよく、ま
た真性、P+型またはN+の半導体を多層構造にし
ても、また珪素の如き半導体とMo、W、白金ま
たはその化合物との多層構造を有せしめてもよい
ことはいうまでもない。 However, they may be mixtures or compounds of silicon with Mo and W (Mo 2 Si, W 2 Si), and may also be made of multilayer structures of intrinsic, P + type or N + semiconductors, as well as materials such as silicon. It goes without saying that it may have a multilayer structure of a semiconductor and Mo, W, platinum, or a compound thereof.
本発明においては半導体基板は単結晶を主とし
て記した。しかしGaAs、InP等の化合物半導体
であつても、また多結晶、アモルフアス、セミア
モルフアス半導体であつてもよいことはいうまで
もない。 In the present invention, the semiconductor substrate is mainly described as a single crystal. However, it goes without saying that it may be a compound semiconductor such as GaAs or InP, or a polycrystalline, amorphous, or semi-amorphous semiconductor.
以上の実施例より明らかな如く、本発明は従来
の一対の構造を有するソース、ドレインをゲイト
電極により互いに離間する構造ではなく、ソース
またはドレインを構成し得る第1の領域にその側
部がよりかかるようるして力学的に補強をしたゲ
イト電極を有し、そのソースまたはドレインは半
導体基板表面上に設けられた。また他のソースお
よびドレインはゲイトの一端部に概略一致して半
導体上部に設けられた構造を有し、その構造的な
特徴さらに0.1〜1μの周波数応答速度が1〜10G
Hzを有する極短チヤネル(μチヤネル)MIS.
FETを電子ビーム露光等の技術を絶対必要条件
として用いることなく、実施せしめるという大き
な特徴を有する。 As is clear from the above embodiments, the present invention does not have a conventional structure in which a pair of sources and drains are separated from each other by a gate electrode, but rather the side portion thereof is closer to the first region that can constitute the source or drain. In this way, the gate electrode was mechanically reinforced, and its source or drain was provided on the surface of the semiconductor substrate. In addition, the other source and drain have a structure provided on the upper part of the semiconductor approximately in line with one end of the gate, and their structural features include a frequency response speed of 0.1 to 1μ and a frequency response speed of 1 to 10G.
Ultra short channel (μ channel) MIS with Hz.
A major feature is that the FET can be implemented without using techniques such as electron beam exposure as an absolute requirement.
第1図は従来より知られたMIS.FETの縦断面
図を示す。第2図、第3図は本発明の実施例の製
造工程及び構造を示すための縦断面図である。
第4図A,Bは1Tr/cellのメモリを一対をな
して設けた本発明の他の実施例の縦断面図であ
る。
FIG. 1 shows a longitudinal cross-sectional view of a conventionally known MIS.FET. FIGS. 2 and 3 are longitudinal sectional views showing the manufacturing process and structure of an embodiment of the present invention. FIGS. 4A and 4B are longitudinal sectional views of another embodiment of the present invention in which a pair of memories of 1 Tr/cell are provided.
Claims (1)
上に、選択的に導体又は半導体がその一部又は全
部を構成する凸状の第1の領域を形成する工程
と、前記第1の領域の側面及び上面に絶縁膜を形
成する工程と、前記絶縁膜を選択的に除去し前記
第1の領域を露呈させる工程と、前記第1の領域
及び前記絶縁膜を覆つて導体又は半導体からなる
被膜を形成する工程と、前記被膜を選択的に異方
性エツチング除去することにより、前記第1の領
域の側面と前記基板表面とのコーナー部に形成さ
れた前記絶縁膜上に、縦型のほぼ三角形状のゲイ
ト電極を形成するとともに、前記第1の領域の導
体又は半導体と接触する電極リードとを同時に形
成する工程と、前記ゲイト電極の一端部に一致さ
せて、ソースまたはドレインとなる第2の領域を
形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の作製方法。1. A step of forming a convex first region selectively comprising a conductor or a semiconductor in part or in whole on one surface of a semiconductor substrate or an insulating film on the surface; forming an insulating film on a side surface and a top surface; selectively removing the insulating film to expose the first region; and covering the first region and the insulating film with a film made of a conductor or semiconductor. By selectively removing the film by anisotropic etching, a vertically shaped approximately forming a triangular gate electrode and simultaneously forming an electrode lead in contact with the conductor or semiconductor in the first region; 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55141318A JPS5764967A (en) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55141318A JPS5764967A (en) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Semiconductor device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58125720A Division JPS5925266A (en) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5764967A JPS5764967A (en) | 1982-04-20 |
| JPH0234171B2 true JPH0234171B2 (en) | 1990-08-01 |
Family
ID=15289116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55141318A Granted JPS5764967A (en) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5764967A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715973B2 (en) * | 1984-11-29 | 1995-02-22 | 新技術事業団 | Semiconductor non-volatile memory |
-
1980
- 1980-10-08 JP JP55141318A patent/JPS5764967A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5764967A (en) | 1982-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4517729A (en) | Method for fabricating MOS device with self-aligned contacts | |
| US4449287A (en) | Method of providing a narrow groove or slot in a substrate region, in particular a semiconductor substrate region | |
| JPS6249750B2 (en) | ||
| KR100267013B1 (en) | A semiconductor device and method of the fabricating same | |
| JPH0586863B2 (en) | ||
| US4357747A (en) | Method for producing a semiconductor device having an insulated gate type field effect transistor | |
| JPH0237106B2 (en) | ||
| JPH03136275A (en) | Semiconductor device | |
| JPH0237107B2 (en) | ||
| JPH0234171B2 (en) | ||
| JPH0432548B2 (en) | ||
| JPH0532909B2 (en) | ||
| JP3352999B2 (en) | Manufacturing method of vertical channel type insulated gate field effect semiconductor device | |
| JPS6360544B2 (en) | ||
| JPH02290063A (en) | Semiconductor device | |
| JP3054178B2 (en) | Insulated gate field effect semiconductor device | |
| JPH053144B2 (en) | ||
| KR0166032B1 (en) | Capacitor fabrication method of semiconductor device | |
| JPH09237897A (en) | Insulated-gate field effect semiconductor device | |
| JPH04218971A (en) | Fabrication of vertical channel insulated gate type filed effect semiconductor device | |
| KR960011472B1 (en) | Semiconductor Memory Manufacturing Method | |
| JP2990231B2 (en) | Manufacturing method of vertical channel type insulated gate field effect semiconductor device | |
| JP2627970B2 (en) | Manufacturing method of vertical channel type insulated gate field effect semiconductor device | |
| KR970000714B1 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JP3302685B2 (en) | Semiconductor device |