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JPH0433141B2 - - Google Patents
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JPH0433141B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0433141B2
JPH0433141B2 JP58125719A JP12571983A JPH0433141B2 JP H0433141 B2 JPH0433141 B2 JP H0433141B2 JP 58125719 A JP58125719 A JP 58125719A JP 12571983 A JP12571983 A JP 12571983A JP H0433141 B2 JPH0433141 B2 JP H0433141B2
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JP
Japan
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region
type
semiconductor
etching
forming
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JP58125719A
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Japanese (ja)
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JPS5925274A (en
Inventor
Shunpei Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0433141B2 publication Critical patent/JPH0433141B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Semiconductor Memories (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の作製方法を提
案するにある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for manufacturing 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. There are suggestions.

本発明は、一導電型の半導体基板表面上に同種
または異種の導電型の半導体、または導体よりな
る凸状の第1の領域を選択的に設け、この第1の
領域のL型のコーナー部にその段差を利用して、
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に概略一致せしめ
る断面が三角形状または縦型の角状(以下単に三
角形状という)の層をゲイト電極として形成し
た。
The present invention selectively provides a convex first region made of a semiconductor or conductor of the same or different conductivity type on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and L-shaped corner portions of the first region. Using that step,
A layer having a triangular or vertical square cross section (hereinafter simply referred to as triangular shape) is formed as a gate electrode, the height of which roughly matches the first region, and the width of which roughly matches the coating formed at the corner of the layer. did.

さらにその次の工程として、本発明はこの第1
の領域またその領域に接した基板上部に同一形状
に設けられた不純物領域をソースまたはドレイン
を構成する領域とし、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、
加えてこの第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。
Furthermore, as the next step, the present invention
The region and the impurity region provided in the same shape on the upper part of the substrate in contact with the region are used as the region constituting the source or drain, the triangular layer is used as the gate electrode, and a first electrode is formed under the other end of this layer. A MIS.FET is configured by providing a second region of the same conductivity type as the region as a drain or source,
In addition, 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図に示された如く、フイ
ールド絶縁物2、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
電極7を設けていた。
The structure of a conventional MIS.FET and a capacitor connected in series with it is, as shown in FIG. A drain or source 14 constituting the lower electrode of the capacitor was provided, and its lead 9, a capacitor insulator 15, and a counter electrode 7 were also 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はゲイド絶縁物11の上のみな
らず、キヤパシタの対抗電極7の上面にまでわた
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、またゲイ
ト電極の見掛け上の他端18下をドレインまたは
ソース14とした自己整合性を有せしめていた。
しかし実際に作られているゲイト電極の他端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。
In the conventional MIS.FET, a pair of source and drain regions 13 and 14 were always formed on the same plane on a semiconductor substrate under both ends of a gate insulator. Furthermore, 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 has self-alignment with one end of the source or drain 13 under one end 16 of the gate electrode and the drain or source 14 under the other end 18 of the gate electrode.
However, the other end 17 of the gate electrode that is actually made
is a polycrystalline silicon film (a process in which a polycrystalline silicon film is used for 7 and 6) which is made larger than 18 to compensate for variations in mask alignment accuracy.

しかしかかる場合にはチヤネル長は1μm以下
にすることがフオト・エツチングのプロセスによ
り不可能であり、特に段差部18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。
However, in such a case, it is impossible to reduce the channel length to 1 μm or less due to the photo-etching process, and in particular, due to the unevenness in the stepped portion 18, it is difficult to shorten the channel length because pattern breakage may occur. It was possible.

本発明はこの段差を逆に利用して、MIS.FET
のゲイト電極を設け、かつこの電極をキヤパシタ
の対抗電極上にまでわたらせずに形成させている
ことを特徴とする。
The present invention reversely utilizes this step to create MIS.FET
A gate electrode is provided, and this electrode is formed without extending over 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を0.1〜1μmときわめて小
さくでき、さらにその厚さは0.5〜1μmと厚い三
角形状または縦型の角状を有し、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 made extremely small to 0.1 to 1 μm, and the thickness is 0.5 to 1 μm, which is a thick triangular or vertical square shape. It has a longitudinally longer cross-sectional structure than the gate 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、この層に添つて第1の領域が設けられて
いる。加えてこの第1の領域下の半導体上部は、
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ている。さらにこの領域の
内部に絶縁体、導体(半導体)を積層してキヤパ
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 strength, a first region is therefore provided along this layer. In addition, the upper part of the semiconductor under this first region is
It is configured as part or all of the source or drain of MIS.FET. A further feature is that an insulator and a conductor (semiconductor) are laminated inside this region, and a capacitor is provided in series with the source or drain.

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 them in the height direction, instead of reducing the conventional lateral area by scaling. There is.

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 この実施例は多数キヤリアを使用するN型チヤ
ネルMIS.FETおよびキヤパシタ直列に形成する
実施例を中心として示す。
Embodiment 1 This embodiment mainly shows an embodiment in which an N-type channel MIS.FET using multiple carriers and a capacitor are formed in series.

半導体基板例えばシリコン単結晶半導体10
0、P型10〜500Ωcmを選んだ。その基板にアン
モニアを誘導エネルギー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。
Semiconductor substrate, for example silicon single crystal semiconductor 10
0, P type 10 to 500Ωcm 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 induced 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.

その後第2図Aに示されるごとく、選択酸化法
を用いるため、第1のフオト・マスクにより窒
化珪素を除去させ、その領域をP型とした後、フ
イールド絶縁物2を0.5〜2μmの厚さに埋置させ
て形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 2A, in order to use a selective oxidation method, the silicon nitride is removed using a first photo mask and the area is made P-type, and then the field insulator 2 is formed to a thickness of 0.5 to 2 μm. It was formed by being buried in

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窒化珪素膜が損傷を受け
るが、酸化珪素膜と異なり、単に700〜1000℃の
アニールでは界面準位を十分小さく1010cm-2以下
にすることができなかつた。このため、本発明に
おいては、水素、水素とヘリユームとの混合ガ
ス、水素と窒素との混合ガスまたはアンモニア中
にこの基板を入れて、これらの気体に100KHz〜
500MHz例えば500KHz、13.56MHzまたは〜10GHz
例えば2.45GHzの周波数の誘導エネルギーを200
〜2KW加え、同時に800〜1200℃特に1000〜1100
℃に加熱して、いわゆるプラズマ・アニールを行
つた。
The silicon nitride film is damaged by this ion implantation, but unlike the silicon oxide film, simply annealing at 700 to 1000°C could not make the interface state sufficiently small to 10 10 cm -2 or less. For this reason, in the present invention, this substrate is placed in hydrogen, a mixed gas of hydrogen and helium, a mixed gas of hydrogen and nitrogen, or ammonia, and these gases are heated at 100 KHz to
500MHz e.g. 500KHz, 13.56MHz or ~10GHz
For example, the induced energy of 2.45GHz frequency is 200
Add ~2KW and at the same time 800~1200℃ especially 1000~1100
℃ to perform so-called plasma annealing.

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、窒化珪素を受け、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
のごとく除去できないため、誘導エネルギーを加
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1010cm-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, inductive energy is applied to forcibly remove the damage. Hydrogenation and nitridation of damaged silicon or nitrogen dangling bonds were performed for 10 to 30 minutes. As a result, we were able to obtain an interface level of 10 10 cm -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およびキヤパ
シタの誘導体15とした。次にその絶縁膜の表面
を十分洗浄した後、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3を
0.5〜2.5μm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, impurities of one conductivity type, such as N, are added onto the substrate by low pressure vapor phase deposition (LPCVD).
A silicon semiconductor 3 doped with type impurities is
It was formed to a thickness of 0.5 to 2.5 μm.

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チされずに垂直
なエツジ側面が出るように注意しながら選択的に
除去し、凸状の第1の領域3を残存させて形成し
た。例えば2.45GHzのマイクロ波により励起され
た弗素系ガス(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。
Furthermore, by known photolithography,
The edge around that side was selectively removed while being careful not to side-etch so that the vertical edge side surface was exposed, and the convex first region 3 was left and formed. For example, a fluorine-based gas (e.g. NF 3 or CF 4 ) excited by a 2.45 GHz microwave is vertically applied to the substrate from above at a pressure of 0.001 to 0.01 torr.
I did etching. As a result, we were able to cleanly cut the periphery of the board at an angle of 85 to 90 degrees perpendicular to the substrate surface.

この実施例ではこの第1の領域の巾を3〜
200μm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、本実施例のごとくキヤパシ
タ15の容量を大きく、かつ領域5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
域の上および側周辺に酸化珪素被膜19を500〜
5000Åの厚さに形成させて覆つた。
In this embodiment, the width of this first area is 3~
It was set to 200 μm. Part of it is field insulator 2
As in this embodiment, the capacitance of the capacitor 15 is increased, and the parasitic capacitance between the region 5 and the substrate 1 is decreased. After this, a silicon oxide film 19 of 500 to
It was formed to a thickness of 5000 Å and covered.

この酸化珪素膜は湿酸素を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ーに
よるプラズマを発生させて形成した。
This silicon oxide film absorbs wet oxygen at 900 to 1100℃ for 50 minutes.
High-pressure oxidation method, which oxidizes by pressurizing to ~10 atmospheres, or
It was formed by reducing the pressure to 0.001 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 another insulating film such as alumina which is a metal oxide, and this first region is also not made of silicon doped with impurities, but may be a multilayer film of an intrinsic or an intrinsic semiconductor and a P or N type semiconductor. It 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CFガスを用いたプラズマエツチン
グ法を用いて開口41,42をフオトマスクを
用いて設けた。
Next, openings 41 and 42 were formed using a photomask using a known plasma etching method using CF gas.

次ぎに絶縁膜11,19を覆つて、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0.1〜1μm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
面およ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。
Next, covering the insulating films 11 and 19, a conductive or semiconductor film 5 with a thickness of 0.1 to 1 μm was formed on the upper surface by, for example, a low pressure CVD method. This coating 5
In this process, it is extremely important to form the upper and side surfaces of the first region 3 constituting the convex portion to be uniform and to a predetermined thickness.

こうすると第1の領域3の側周辺はその側周辺
にとつて厚さ方向は被膜5の厚さと同じである
が、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が可能になつた。
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, but the apparent thickness of that region from above the substrate is 2.
It has become possible to make the thickness up to 5 times.

例えば、N型の珪素を0.10〜1.5μm特に0.3〜
0.7μm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、さらにその被膜の半導体基板1との
開口41でのオーム接触型またはPN接合型とす
ることの選択性、およびこの層6下のゲイト絶縁
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 has a thickness of 0.10 to 1.5 μm, especially 0.3 to 1.5 μm.
It was formed to a thickness of 0.7 μm. The concentration and conductivity type of the impurities added to this film generally depend on the degree of conductivity of this electrode 6, the selectivity of the film to be of an ohmic contact type or a PN junction type at the opening 41 with the semiconductor substrate 1, and It is determined by the selectivity of whether the semiconductor substrate under the gate insulator 11 under this layer 6 is of a depletion type or an enhancement type.

Nチヤネル型MIS.FETであり、例えば基板1
がP型であつて、その界面のN型層20をゲイト
電極のビルドインポテンシヤルによりP化し、エ
ンヘンスメント型とするいわゆる多数キヤリア使
用型である場合、ゲイト6をP型とするため、被
膜5はBを1018〜1021cm-3の濃度に添加して、P
型の珪素を用いればよい。このためこの被膜と半
導体基板に設けられるN型の第2の領域13およ
びそのリード9とのオーム接触のためN型とし、
その後にゲイト電極6の部分のみP型として形成
させた。
It is an N-channel type MIS.FET, for example, substrate 1
is P-type, and the N-type layer 20 at the interface is converted to P by the build potential of the gate electrode to make it an enhancement type, which is the so-called multi-carrier type. By adding B to a concentration of 10 18 to 10 21 cm -3 , P
A type of silicon may be used. For this reason, the coating is made N-type for ohmic contact with the N-type second region 13 provided on the semiconductor substrate and its lead 9;
Thereafter, only the gate electrode 6 was formed as a P type.

また逆にこの被膜5に予め不純物を添加してP
型とし、その後工程においてリード9となる領域
にその5〜100倍の濃度のN型用不純物を添加し
てもよい。
On the other hand, impurities are added to this film 5 in advance.
An impurity for N type may be added at a concentration of 5 to 100 times that of the lead 9 in a subsequent step.

また他方第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ツシヨン型とするなら
ば、被膜5はN型とし、開口41,42はN型の
第2の領域13と単にオーム接触させればよい。
On the other hand, if the second region 13 and the gate electrode 6 are of the same conductivity type and are of the depletion type, the coating 5 is of the N type, and the openings 41 and 42 are simply made in ohmic contact with the N-type second region 13. That's fine.

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、反応性スパツタ法にて、0.3〜1.5μm特
に0.5〜0.7μm形成すればよい。
When the film 5 is made of a compound or mixture of silicon such as W 2 Si, Mo 2 Si, tungsten, or molybdenum, the film is formed to a thickness of 0.3 to 1.5 μm by LPCVD, electron beam evaporation, or reactive sputtering. It is sufficient to form the layer with a thickness of 0.5 to 0.7 μm.

かくして第2図Bを得た。 Thus, Figure 2B was obtained.

次に第2図Cで示されるごとく、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。
Next, as shown in FIG. 2C, a photoresist (for example, OMR-83 manufactured by Tokyo Ohka) was coated on the upper surface on the area to be left as part of the film, and after exposure, photoetching was performed.

このエツチングに関しては、従来より用いられ
た溶液を用いるエツ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弗化窒素
(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弗素シヤワーを
基板の上面より垂直方向に流し、サイドエツチを
皆無にするべく努めた。
For this etching, it is important to use an etching method with very little side etching and taper etching or which is not clean, rather than the conventional solution etching method. 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 generated 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はそ
のまま側周辺に三角形状または角状に層6として
残存させることができた。
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, could be left as it is as a triangular or angular layer 6 around the side.

加えて絶縁膜15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はこの実施例はN型にて電極リード9として
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の側面の厚さがチヤネル
長として決められるという特徴を有する。
In addition, a counter electrode 3 of the capacitor is disposed on the insulating film 15.
It was possible to configure and provide it as Furthermore, the contact 41 and its lead 9 in the second region were N-type in this embodiment and could be left as the electrode lead 9. 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 as the channel length. It has the characteristic of being

この三角形状の層6はその巾が0.05〜2.0μm、
代表的には0.1〜1.5μmを有し、さらにその高さ
も0.3〜2.5μm、代表的には0.4〜0.8μmを有して
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〜
1.0μmの極短チヤネル(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。
This triangular layer 6 has a width of 0.05 to 2.0 μm,
It typically has a height of 0.1 to 1.5 μm, and further has a height of 0.3 to 2.5 μm, typically 0.4 to 0.8 μm. In particular, this width is a function of the thickness of the coating 5 and the etching time and intensity when side etching is performed by plasma etching, but it can be 0.05 to 0.05 mm without using advanced techniques such as electron beam exposure.
It was possible to provide an extremely short channel (hereinafter referred to as a microchannel) of 1.0 μm.

この第2図Cにおいて、三角形状の層6は巾が
0.1〜1μmという細さであるが、その層を設計の
必要に応じてフイールド絶縁物(第1の領域上で
はない)上にリードとして延在させる時、そのリ
ード巾を低いシート抵抗とするため1〜10μm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。またこの三角形状のゲイト電極の作
製に不要物をエツチングにより除去するのではな
く、陽極酸化、選択酸化法等の上方より酸化が進
行する方法により酸化をして、電気的に連結して
しまうことも有効である。
In this FIG. 2C, the triangular layer 6 has a width of
Although it is as thin as 0.1 to 1 μm, when the layer is extended as a lead over the field insulator (not over the first region) as required by the design, the lead width can be made to have a low sheet resistance. The width of the MIS is 1 to 10μm, and other MISs are installed on the same board.
It goes without saying that it may be electrically connected to the electrode lead of the FET or to another electrode lead 9. In addition, to create this triangular gate electrode, instead of removing unnecessary materials by etching, oxidation is performed using a method in which oxidation proceeds from above, such as anodic oxidation or selective oxidation, to electrically connect the electrode. is also valid.

次に第2図Dに示されるごとく、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を三角形状の層6下の基板上部にその他端
を概略一致させて形成した。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, a second region 13 serving as a source or drain was formed by ion implantation so that the other end of the second region 13 was approximately coincident with the upper part of the substrate under the 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
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μチヤネルMIS.FETとすることができた。
Then, the first and second regions 14 and 13 could be formed into a .mu.-channel MIS.FET whose both ends substantially coincided with each other under both ends of the 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の下側の誘導膜
15下にN型層またはキヤパシタの電荷により決
められる空乏層によるドレインまたはソースを構
成し、かつキヤパシタの電極となる不純物層14
を設けることができる。
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 Under the dielectric film 15 under the first region 3, which is a counter electrode, there is an impurity layer 14 that constitutes a drain or source by a depletion layer determined by the charge of an N-type layer or a capacitor, and serves as an electrode of the capacitor.
can be provided.

以上の実施例より明らかなごとく、本発明は三
角形状の層6を巾よりも高さ(厚さ)を実質的に
大きく、さらにその巾が0.1〜1μmという小さい
ものにするこを可能にさせ、またそれと直列にキ
ヤパシタを連結して、1Tr/cellのダイナミツク
RAMのメモリセルを得ることができた。
As is clear from the above embodiments, the present invention makes it possible to make the triangular layer 6 substantially larger in height (thickness) than in width, and furthermore, the width can be made as small as 0.1 to 1 μm. , and connect a capacitor in series with it to create a 1Tr/cell dynamic
I was able to obtain RAM memory cells.

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、
また凹凸が大きくなりやすいため、それを電気的
には絶縁膜4にてアイソレイシヨンとし、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、補強され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 the unevenness tends to become large, it can be reinforced electrically by isolating it with the insulating film 4 and mechanically by making it lean against the convex first region. It is characterized by

第2図Dにおいて明らかなごとく、以上の作製
方法によつて第1の領域3,14および第2の領
域13を互いに三角形状の層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
極とする極短チヤネル(μチヤネル)型のMIS.
FETを作ることができた。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
を構成せしめることにより作られたMIS.FETと
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 from FIG. 2D, by the above manufacturing method, the first regions 3, 14 and the second region 13 are separated from each other by a triangular layer 6, and one is used as a source and the other as a drain, An extremely short channel (μ channel) type MIS with layer 6 as the gate electrode.
I was able to make a FET. In addition, the first region 3 constituting the source or drain is used as one counter electrode, and the insulating film 15 is further provided with an electrode 14 below it.
A feature of the present invention is that a 1Tr/cell memory cell is provided by a capacitor 15 in series with the MIS.FET made by configuring.

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
グライーにより選択除去または酸化をして形成
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 was formed from a polyimide-based insulator such as PIQ, the metal on the upper surface of the interlayer insulator 25 could be selectively removed or oxidized using photolithography.

本発明はかかる1〜10GHzの周波数の応答速度
を有するμチヤネルMIS.FETの一方のソースま
たはドレインを直列に設けた第1の領域をキヤパ
シタの下側電極にそのまますることができたこと
を他の特徴としている。
Another feature of the present invention is that the first region in which one source or drain of the μ-channel MIS.FET having a frequency response speed of 1 to 10 GHz is provided in series can be left as it is as the lower electrode of the capacitor. It is a feature of

第2図Eは第2図Dの縦断面図のMIS.FETと
キヤパシタ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。
FIG. 2E shows a memory cell in which the MIS.FET and capacitor in the vertical cross-sectional view of FIG. 2D 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および第2の領域1
3,14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エンセンスメント型
μチヤネルMIS.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, and the first and second regions 1
This is an sensement type μ-channel MIS.FET using so-called multiple carriers in which 3 and 14 are N-type and the gate electrode 16 is P-type.

しかしゲイト電極もソース、ドレインと同じN
型としたデイプレツシヨン型の多数キヤリア使用
型のMIS.FETとしてもよい。
However, the gate electrode also has the same N as the source and drain.
It is also possible to use MIS.FET of a depression type multiple carrier type.

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型としたバル
クの少数キヤリヤ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。
Alternatively, it may be an enhancement type or depletion type MIS.FET using a bulk minority carrier with a P type in the channel region, an N type in the first and second regions, and a P or N type gate electrode.

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
モリセル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、VLSI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 cell formed by one MIS.FET and one capacitor on the substrate, but another MIS.FET of the same type is placed in another part separated by a field insulator. The present invention can be further promoted by using a so-called LSI or VLSI, which is provided on a substrate to create a plurality of MIS.FETs.

以上の実施例はすべて1Tr/cellのRAM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
増巾またはインバータ等のμチヤネルMIS.FET
を何等の余分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 producing a 1Tr/cell RAM. However, in all of the processes of the present invention, μ-channel MIS.
can be formed without adding any extra photomask. This made it extremely convenient for creating memory systems or logic systems.

またキヤパシタの下側電極、上側電極および第
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。
Further, the lower electrode, the upper electrode, and the first region of the capacitor may all be formed of 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.

以上の実施例において、第1の領域を構成する
材料または三角形状の層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 embodiments, the material constituting the first region or the material constituting the triangular layer 6 is P
Alternatively, the description is centered on a material having the same main component as the substrate doped with an impurity having an N-type conductivity type, for example, silicon.

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型の半導体を多層構造にし
ても、また珪素のごとき半導体と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, Mo, and W (Mo 2 Si, W 2 Si), and may also be made of multilayer structures of intrinsic, P-type, or N-type semiconductors, or may be made of semiconductors such as silicon. Needless to say, it may have a multilayer structure of Mo, W, platinum, or a compound thereof.

また半導体基板は単結晶珪素を記した。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。
Furthermore, the semiconductor substrate is made of single crystal silicon. but
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ごとく、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
細部が寄り掛かるように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1〜10GHz
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 the details thereof lean toward 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 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 1 μ and a frequency response speed of 1 to 10 GHz.
Ultra short channel (μ channel) MIS.FET with
The major feature of this method is that it can be carried out without using techniques such as electron beam exposure as an absolute requirement.

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

第1図は従来から知られたMIS.FETの縦断面
図を示す。第2図は本発明の実施例の製造工程お
よび構造を示すための縦断面図である。
FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of a conventionally known MIS.FET. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the manufacturing process and structure of an embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体の一表面上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、該絶縁膜上に半導体または導体を有する
被膜を形成する工程と、該被膜を選択的に除去し
て凸状の第1の領域を形成し、該第1の領域と前
期絶縁膜とによりコーナー部を設ける工程と、該
第1の領域を覆つて第2の絶縁物を形成する工程
と、前記第1の絶縁物および前記第2の絶縁物を
覆つて導体または半導体よりなる層を形成する工
程と、該層をサイドエツチおよびテーパエツチの
極めて少ないまたは全くないエツチング方法を用
いて選択エツチを行うことにより前記コーナー部
に三角形状または縦型の角状の層を残存させて、
ゲイト電極を形成する工程と、前記第1の領域に
離間して該電極の一端下に概略一致して前記半導
体上部にソースまたはドレインを構成する第2の
領域を前記半導体上部に形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置作製方法。 2 特許請求の範囲第1項において、選択エツチ
が、マイクロ波により活性化させたエツチング用
反応性気体を、0.1〜0.001torrの雰囲気で基板の
上面より垂直方向に流して行われることを特徴と
する半導体装置作製方法。
[Claims] 1. A step of forming a first insulating film on one surface of a semiconductor, a step of forming a film having a semiconductor or a conductor on the insulating film, and selectively removing the film. a step of forming a convex first region and providing a corner portion with the first region and the insulating film; a step of forming a second insulator covering the first region; forming a layer made of a conductor or semiconductor covering the first insulator and the second insulator, and selectively etching the layer using an etching method with very little or no side etching and taper etching. By leaving a triangular or vertical angular layer at the corner,
a step of forming a gate electrode; and a step of forming a second region on the semiconductor upper part, which is spaced apart from the first region and substantially coincident with one end of the electrode, and forms a source or a drain on the semiconductor upper part. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: 2. Claim 1 is characterized in that the selective etching is performed by flowing a reactive gas for etching activated by microwaves in an atmosphere of 0.1 to 0.001 torr in a vertical direction from the upper surface of the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device.
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