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JPH0758792B2 - Method for manufacturing vertical channel insulating gate type field effect semiconductor device - Google Patents
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JPH0758792B2 - Method for manufacturing vertical channel insulating gate type field effect semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing vertical channel insulating gate type field effect semiconductor device

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JPH0758792B2
JPH0758792B2 JP2210042A JP21004290A JPH0758792B2 JP H0758792 B2 JPH0758792 B2 JP H0758792B2 JP 2210042 A JP2210042 A JP 2210042A JP 21004290 A JP21004290 A JP 21004290A JP H0758792 B2 JPH0758792 B2 JP H0758792B2
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gate electrode
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舜平 山崎
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/20Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/27Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
    • H10D64/311Gate electrodes for field-effect devices
    • H10D64/411Gate electrodes for field-effect devices for FETs
    • H10D64/511Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
    • H10D64/512Disposition of the gate electrodes, e.g. buried gates
    • H10D64/513Disposition of the gate electrodes, e.g. buried gates within recesses in the substrate, e.g. trench gates, groove gates or buried gates

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業の利用分野」 本発明は、半導体集積回路、特に16M〜16Gビットレベル
の超高密度化された集積回路(ULSIという)の絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置の作製方法を提供することに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial field of application" The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to an insulating gate type field effect semiconductor device for an ultra-high density integrated circuit (ULSI) of 16M to 16G bit level. Regarding providing a method.

本発明は、半導体装置、特に縦方向に電流が流れるマイ
クロチャネル型を有する縦チャネル型MIS型(絶縁ゲイ
ト型)電界効果半導体装置(FET)(以下チャネル長が
1μm以下の0.03〜1μmであるためμチャネルMIS FE
Tという)の作製方法であって、前記した如きマイクロ
チャネルであってもセルフアライン(自己整合)プロセ
スを適用するとともに、それに例えばキャパシタを連結
し複合化した半導体装置の作製方法を提案するにある。
The present invention relates to a semiconductor device, particularly a vertical channel MIS type (insulating gate type) field effect semiconductor device (FET) having a micro channel type in which a current flows in the vertical direction (hereinafter, the channel length is 0.03 to 1 μm, which is 1 μm or less). μ channel MIS FE
A method of manufacturing a semiconductor device in which a self-alignment (self-alignment) process is applied to a microchannel as described above, and a capacitor is connected to form a composite, for example. .

本発明は、矩形状の凸状の領域を異方性エッチングを行
うことによって設け、この凸状の領域の側面に斜め方向
または横方向より例えばイオン注入法による不純物を添
加し、チャネル形成領域はゲイト電極をマスクとしてソ
ースまたはドレインとドレインまたはソースとを構成す
る一対の不純物領域を作製する方法に関する。
In the present invention, a rectangular convex region is provided by performing anisotropic etching, and impurities are added to a side surface of the convex region from an oblique direction or a lateral direction, for example, by an ion implantation method, and a channel formation region is formed. The present invention relates to a method of forming a pair of impurity regions which form a source or a drain and a drain or a source using a gate electrode as a mask.

本発明はさらに、このゲイト電極を作製する前に、チャ
ネル形成領域において、スレッシュホールド電圧の制御
を行う作製方法に関する。
The present invention further relates to a manufacturing method in which the threshold voltage is controlled in the channel formation region before manufacturing the gate electrode.

本発明はさらにゲイト電極を作製する前または後に他の
凸状の領域の側面での寄生チャネルの発生の防止を行う
縦チャネル型のMIS FETの作製方法に関する。
The present invention further relates to a method of manufacturing a vertical channel type MIS FET which prevents generation of a parasitic channel on the side surface of another convex region before or after manufacturing the gate electrode.

「従来技術」 従来、MIS FETまたはそれに直列に連結したキャパシタ
の作製方法構造は、第1図に示される如く、フィールド
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(2),ゲイト電極(18)お
よびソースまたはドレイン(4),ドレインまたはソー
ス(5)をゲイト電極(18)をマスクとして上方よりの
垂直方向のイオン注入により不純物をドープするセルフ
アライン構成をさせつつの形成、いわゆるLDD(不純物
濃度が比較的低いドレイン即ちライト・ドープド・ドレ
イン)として形成した。このゲイト電極(18)の側周辺
には、絶縁物の矩形または三角形状の部分(38),(3
8′)を形成し、この端部をマスクとしてその外側に高
不純物濃度の第1の不純物領域(15),第2の不純物領
域(14)を平面的に形成し、MIS FET(10)を構成させ
た。またこの第1の不純物領域(15)に連結して、キャ
パシタ(20)として下側電極(21),誘導体(22),上
側電極(23)を設けていた。かくの如く、MIS FET(1
0),キャパシタ(20)を半導体基板に同一平面を構成
して形成していた。そして1Tr/Cell(1つのMIS FETと
1つのキャパシタを直列に連結して1ビットを構成する
メモリとする)の場合、この平面構成のためセル面積が
大となり、高密度集積化に限界があった。
“Prior Art” Conventionally, a structure of a method for manufacturing a MIS FET or a capacitor connected in series thereto has a structure as shown in FIG. 1 in which one surface of a semiconductor substrate (1) on which a field insulator (2) is selectively provided. The gate insulator (2), the gate electrode (18) and the source or drain (4), the drain or source (5) are doped with impurities by vertical ion implantation from above with the gate electrode (18) as a mask. It is formed as a so-called LDD (drain having a relatively low impurity concentration, that is, a light-doped drain) while forming a self-aligned structure. Around the gate electrode (18) side, rectangular or triangular portions (38), (3
8 ') is formed, and using the end portion as a mask, the first impurity region (15) and the second impurity region (14) having a high impurity concentration are planarly formed on the outside thereof, and the MIS FET (10) is formed. Made me composed. Further, the lower electrode (21), the derivative (22), and the upper electrode (23) are provided as the capacitor (20) in connection with the first impurity region (15). As you can see, MIS FET (1
0) and the capacitor (20) were formed on the semiconductor substrate in the same plane. In the case of 1Tr / Cell (one MIS FET and one capacitor are connected in series to form a 1-bit memory), the cell area is large due to this planar structure, and there is a limit to high-density integration. It was

またゲイト電極(18)の左右には、LDD(4),(5)
を作るための補助手段として、矩形または三角形状の部
分(38),(38′)を絶縁物により構成している。本発
明は、この矩形または三角形状の部分を絶縁物としてで
はなく、積極的に導体または半導体のゲイト電極自体と
して設けた構造の作製方法に関する。
LDDs (4) and (5) are located on the left and right of the gate electrode (18).
The rectangular or triangular portions (38) and (38 ') are made of an insulating material as an auxiliary means for producing the. The present invention relates to a method of manufacturing a structure in which the rectangular or triangular portion is positively provided as a conductor or semiconductor gate electrode itself, not as an insulator.

「本発明の目的」 本発明は、矩形の凸状の領域を設け、この領域の1つま
たは2つの側面をチャネル形成領域とした。即ち、縦方
向に電流が流れるようにし、そのチャネル長は0.03〜1
μmときわめて小さくするとともに、1つのMIS FETの
大きさは1μm□〜10μ□程度にまで小さくすることに
より、16M〜16Gビットまで作り得るULSI用の素子構造を
提供することにある。さらにこのMIS FETを複合化して
インバータ構造、また他の素子例えばキャパシタと連結
したメモリセル構造を提供することにある。
"Object of the Invention" In the present invention, a rectangular convex region is provided, and one or two side surfaces of this region are used as a channel formation region. That is, the current is made to flow in the vertical direction, and the channel length is 0.03 to 1
It is to provide an element structure for ULSI which can be made up to 16M to 16 Gbits by making the size of one MIS FET as small as about 1 μm □ to 10 μ □ while making the size extremely small to 1 μm. Another object of the present invention is to provide an inverter structure by combining these MIS FETs and a memory cell structure connected to other elements such as capacitors.

「発明の構成」 本発明は単結晶の半導体基板に対し、矩形の凸状の領域
を設けた。この凸状の(100)面またはその近傍((10
0)面またはその近傍即ち(100)面よりも±10゜以内の
ずれを以下単に(100)面という)を有するそれぞれの
4つの側面を同時に(100)面とし、この側面の2つの
チャネル形成領域とし、電流を縦方向に流す、即ち縦チ
ャネル型とした。
[Structure of the Invention] In the present invention, a rectangular convex region is provided on a single crystal semiconductor substrate. This convex (100) plane or its vicinity ((10
Each of the four side faces having (0) face or its vicinity, that is, a deviation within ± 10 ° from the (100) face is hereinafter referred to simply as (100) face, is simultaneously defined as (100) face, and two channels are formed on this side face. A region is used and a current is passed in the vertical direction, that is, a vertical channel type.

本発明において、MIS FETにおけるソース、ドレインは
その後工程で電極形成をしやすくするため、横方向に形
成することにより、非対称のMIS FETを提供することに
ある。即ち、半導体基板の一主面に矩形の凸状の単結晶
半導体の領域を設ける。この凸状の領域に作られた矩形
または三角形状のゲイト電極をマスクとして、セルフア
ライン(自己整合)方式により即ちゲイト電極の端部を
ソースまたはドレインおよびドレインまたはソースの端
部(チャネル形成領域と接する部分)の製造の基準とし
た。即ち、その上部にはMIS FETの一方のソースまたは
ドレインを構成せしめ、この凸状領域のゲイト電極の下
方向の側部は縦型のチャネル形成領域とせしめ、半導体
基板の底部にはドレインまたはソースを作製する。これ
らソースまたはドレインおよびドレインまたはソース
は、例えばイオン注入法等により、不純物濃度を3×10
17〜5×1020cm-3としつつも、斜め方向または横方向よ
り添加をする。すると不純物のより高濃度の領域は凸状
の領域の斜め表面または半導体基板の底部ではなく、そ
れよりも深い半導体内部となる。その結果、ホットキャ
リアのゲイト絶縁物中への注入の防止を図ることができ
る。
In the present invention, the source and drain of the MIS FET are formed in the lateral direction in order to facilitate the formation of electrodes in the subsequent steps, thereby providing an asymmetric MIS FET. That is, a rectangular convex single crystal semiconductor region is provided on one main surface of the semiconductor substrate. Using the rectangular or triangular gate electrode formed in this convex region as a mask, the end of the gate electrode is formed into a source or drain and the drain or the end of the source (channel forming region and It was used as the standard for manufacturing the contact part). That is, one source or drain of the MIS FET is formed above it, the lower side of the gate electrode of this convex region is formed as a vertical channel formation region, and the drain or source is formed at the bottom of the semiconductor substrate. To make. The source or drain and the drain or source have an impurity concentration of 3 × 10 5 formed by, for example, an ion implantation method.
While adding 17 to 5 × 10 20 cm -3 , the addition is carried out obliquely or laterally. Then, the region with a higher concentration of impurities is not the oblique surface of the convex region or the bottom of the semiconductor substrate, but the inside of the semiconductor deeper than that. As a result, it is possible to prevent injection of hot carriers into the gate insulator.

ゲイト電極の上端部と概略一致して、ソースまたはドレ
インの端部を有し、その内部はさらにチャネル形成領域
側に少しせりだし大きく設け、ゲイト電極をオフセット
構造とすることを防ぎ、かつ製造に余裕(マージン)を
与える。
It has a source or drain end that is roughly aligned with the upper end of the gate electrode, and the inside of the gate electrode is slightly overhanging on the channel formation region side to prevent the gate electrode from having an offset structure and to be manufactured. Give a margin.

この矩形の凸状の領域に横方向または斜め方向から不純
物を例えばイオン注入法等を用いて添加することによ
り、チャネル形成領域のスレッシュホールド電圧の制
御、うめこみチャネルの形成を行った。
Impurities were laterally or obliquely added to this rectangular convex region by, for example, an ion implantation method to control the threshold voltage of the channel formation region and form a buried channel.

この不純物濃度は、界面準位密度により異なるが、Tチ
ャネルMIS FETではスレッシュホールド電圧を±1V以内
とし、ノーマリ・オフとするには+0.1〜+1.0Vとし、
ノーマリ・オンとするには−0.1〜−1.0Vとした。Pチ
ャネルMIS FETでは逆符号となる。
The impurity concentration varies depending on the interface state density, but in the T-channel MIS FET, the threshold voltage is within ± 1V, and normally off is +0.1 to + 1.0V.
To make it normally-on, it was set to -0.1 to -1.0V. It has the opposite sign in the P-channel MIS FET.

チャネル形成を行わない側面では、寄生チャネルの発生
による微小リークが流れないように、上下方向に寄生チ
ャネルの発生の防止を実行せしめた。この寄生チャネル
の防止には、Nチャネル型MIS FETにおいてはホウ素
を、LDD用のソースまたはドレインの不純物濃度よりも
低い濃度であって、基板の不純物濃度よりも高い濃度と
した。一般には1×1016〜2×1018cm-3とした。
On the side where the channel is not formed, the generation of the parasitic channel is prevented in the vertical direction so that a minute leak due to the generation of the parasitic channel does not flow. In order to prevent this parasitic channel, boron is used in the N-channel MIS FET at a concentration lower than the impurity concentration of the source or drain for LDD and higher than the impurity concentration of the substrate. Generally, it is set to 1 × 10 16 to 2 × 10 18 cm -3 .

ソースまたはドレインおよびドレインまたはソースは、
高不純物濃度の第2の不純物領域および第1の不純物領
域を外部の電極とオーム接触をしやすくするため、コン
タクト用の穴を微細に精度よく開穴できるよう、平面を
有して設けている。
Source or drain and drain or source
The second impurity region and the first impurity region having a high impurity concentration are provided with a flat surface so that a contact hole can be finely and accurately opened in order to facilitate ohmic contact with an external electrode. .

逆に側面にコンタクト用穴を形成しようとしても、その
製造はフォトエッチング用の紫外光の露光が一般に上方
より下方に照射されるため、0.1〜0.5μm□の大きさの
コンタクト用穴の形成は不可能に近い。
On the contrary, even if a contact hole is to be formed on the side surface, exposure to ultraviolet light for photoetching is generally performed from the upper side to the lower side in the manufacturing process, so it is not possible to form a contact hole having a size of 0.1 to 0.5 μm □ Nearly impossible.

本発明はこの欠点を除去している。The present invention eliminates this drawback.

このため本発明の半導体装置は、ULSIを構成させるため
の高密度化を従来の横型MIS FETの基板に占める面積を
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。
For this reason, the semiconductor device of the present invention achieves high densification for constructing the ULSI by positively providing it in the height direction instead of reducing the area occupied by the substrate of the conventional lateral MIS FET by scaling. It is an object.

以下に図面に従っ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。Example 1 This example shows the manufacturing process thereof in FIG.

単結晶半導体基板の矩形の凸状の領域(35)を用いて縦
チャネルのNチャネル型MIS FETを2つを対(10),(1
0′)として設けたものである。
Using the rectangular convex region (35) of the single crystal semiconductor substrate, two vertical channel N-channel MIS FETs are paired (10), (1
0 ').

第2図(A)〜(D)はその縦断面図を示し、第2図
(E)は平面図を示している。第2図(E)のA−A′
の断面が第2図(A)〜(D)に対応する。
2 (A) to 2 (D) are vertical sectional views thereof, and FIG. 2 (E) is a plan view thereof. AA 'in FIG. 2 (E)
2 corresponds to FIGS. 2 (A) to (D).

単結晶半導体基板、例えばシリコン単結晶半導体(10
0)面、P型10〜500Ωcmを選んだ。この半導体基板に対
し、第1のフォトマスク(〜はフォトマスクを用
いたフォトリソグラフィ工程を示す)を用いて、第2図
(A)および(E)に示す如く、上側からみて矩形の凸
状の領域(35)を形成した。その作製にはシリコン単結
晶基板の異方性エッチングをすればよい。このコーナ部
は基板上面に対し90゜にきわめて鋭く縦面を出すことが
重要である。この凸状の領域(35)の高さは0.5〜4μ
m例えば1.5μmとした。
Single crystal semiconductor substrate, such as silicon single crystal semiconductor (10
0) surface, P type 10 to 500 Ωcm was selected. For this semiconductor substrate, using a first photomask (-indicates a photolithography process using the photomask), as shown in FIGS. 2A and 2E, a rectangular convex shape when viewed from above. Area (35) was formed. Anisotropic etching of the silicon single crystal substrate may be performed for its production. It is important that this corner has a very sharp vertical surface at 90 ° to the top surface of the substrate. The height of this convex area (35) is 0.5-4 μ
m, for example, 1.5 μm.

すると、矩形を有する凸状の領域(35)は第2図(E)
に示すように、チャネル形成領域を(100)面(<100>
方向(40))となり、寄生チャネル防止面も(010)面
(<010>方向(40′))とする。
Then, the convex area (35) having a rectangle is shown in FIG. 2 (E).
As shown in, the channel formation region is defined by the (100) plane (<100>
Direction (40)), and the parasitic channel prevention surface is also the (010) surface (<010> direction (40 ')).

そしてそれらのすべての側面で固定電荷密度を他の(11
0),(111)結晶面に比べて約1/2にまで少なくさせる
ことができる。
And on all sides of them a fixed charge density (11
It can be reduced to about 1/2 of that of (0) and (111) crystal planes.

酸化性気体に対してマスク作用のある窒化珪素(33)を
約0.1μmの厚さに形成した。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、第2のフォトマスク()により窒化珪素を一部
除去した。
Silicon nitride (33) having a masking action against oxidizing gas was formed to a thickness of about 0.1 μm. The coating film having a masking action against the oxidizing gas may be a multilayer film of silicon oxide, polycrystalline silicon and silicon nitride. Then, as shown in FIG. 2 (A), the silicon nitride was partially removed by the second photomask ().

この除去をした領域にチャネルカット形成用のP型不純
物をドープした後、フィールド絶縁物(3)を0.5〜2
μmの厚さに埋置させて第2図(A)の状態を得る。
After the P-type impurity for forming a channel cut is doped into the removed region, a field insulator (3) is added to 0.5-2.
It is embedded in a thickness of μm to obtain the state of FIG.

第2図(B)に示す如く、この窒化珪素膜(33)を除去
して凸状領域(35)を有する半導体基板(1)上にゲイ
ト絶縁膜を構成するための被膜(2)を形成した。
As shown in FIG. 2B, the silicon nitride film (33) is removed to form a film (2) for forming a gate insulating film on the semiconductor substrate (1) having the convex region (35). did.

チャネル形成領域(6),(6′)をゲイト絶縁膜
(2)の形成の前または後に、イオン注入法等の手段に
より矩形の凸状の領域の少なくとも側面に形成した。即
ち、チャネル形成領域(6),(6′)はこの実施例は
Nチャネル型MIS FETの場合であるため、スレッシュホ
ールド電圧を制御し、エンヘンスメント型のMIS FETの
ためにはノーマリ・オフの+0.1〜+0.1V、例えば+0.5
Vに、またディプレッション型のMIS FETのためにはノー
マリ・オンの−0.1〜−1.0V例えば−0.5Vとドーズ量を
制御して成就した。これらをチャネル形成領域とし、チ
ャネル形成領域(6),(6′)の一方または双方に対
して自動的にフォトマスクを用いて形成した。うめこみ
チャネル型として2回の二または三種類の不純物の添加
を行ってもよい。これらは、凸状領域(35)の(6),
(6′)側の側面に対して、積極的に不純物を添加し
た。例えば、横または斜め方向からのイオン注入(3
8),(38′)はホウ素、またはホウ素と砒素とにより
ドープした。
The channel forming regions (6) and (6 ') were formed on at least the side faces of the rectangular convex region by means such as ion implantation before or after the formation of the gate insulating film (2). That is, since the channel forming regions (6) and (6 ') are the case of the N channel type MIS FET in this embodiment, the threshold voltage is controlled, and normally off for the enhancement type MIS FET. +0.1 to + 0.1V, for example +0.5
For V, and for the depletion type MIS FET, the normally-on -0.1 to -1.0 V, for example, -0.5 V was achieved by controlling the dose amount. These were used as channel formation regions, and one or both of the channel formation regions (6) and (6 ') were automatically formed using a photomask. Two or three types of impurities may be added twice as a filling channel type. These are the convex regions (35) (6),
Impurities were positively added to the side surface on the (6 ') side. For example, ion implantation (3
8) and (38 ') were doped with boron or boron and arsenic.

この矩形の凸状の領域(35)のチャネルが形成されない
領域(第2図(E)における(36),(36′))では寄
生チャネルが発生しやすくなり、ソースまたはドレイン
(4)とドレインまたはソース(5),(5′)との間
で微少リーク電流が発生しないよう、ホウ素を基板即ち
凸状の領域よりも高濃度に添加し、オフ状態をたえず成
就するようにチャネルカットをした。即ち基板上平面に
対し斜め方向または横方向よりイオン注入をして成就し
た。
In the rectangular convex region (35) where the channel is not formed ((36) and (36 ') in FIG. 2E), parasitic channels are easily generated, and the source or drain (4) and the drain (4) Alternatively, boron was added to the source (5), (5 ') in a higher concentration than that of the substrate, that is, the convex region so that a minute leak current was not generated, and a channel was cut so that the off state was always achieved. . That is, the ion implantation was accomplished from the oblique or lateral direction with respect to the plane on the substrate.

これらのイオン注入により、単に基板のみならず絶縁膜
(33)または(2)も損傷を受けるため、これら全体を
熱または強光アニールして半導体基板(1),凸状の領
域(35)を単結晶化した。
These ion implantations not only damage the substrate but also the insulating film (33) or (2), so that they are annealed by heat or intense light to remove the semiconductor substrate (1) and the convex region (35). Single crystallized.

このイオン注入工程は第2図(A)であっても、第2図
(B)の工程で行ってもよい。
This ion implantation process may be performed in FIG. 2 (A) or in FIG. 2 (B).

この酸化珪素膜(2)を除去して他の絶縁膜、例えば他
の酸化珪素、窒化珪素、酸化タンタルまたはこれらの複
合膜を100〜500Åの厚さに形成しゲイト絶縁膜(2)と
してもよい。
The silicon oxide film (2) may be removed to form another insulating film, for example, another silicon oxide, silicon nitride, tantalum oxide, or a composite film thereof with a thickness of 100 to 500 Å as the gate insulating film (2). Good.

次に第2図(B)に示す如く、このゲイト絶縁膜(2)
にソースまたはドレインの電極(コンタクト)とするた
めの窓を第3のフォトマスク()により形成した。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(リン)が1〜10×1020cm-3の濃度にドープさ
れたシリコン半導体(珪素)被膜(7)を0.5〜2.5μm
の厚さにゲイト電極およびその他のリードを構成するた
めに全表面に形成した。この不純物のドープは成膜と同
時ではなく、次の異方性エッチングをしてゲイトとなる
部分(8),(8′)を残存させる工程をこの被膜
(7)に行った後に拡散法または注入法により行っても
よい。
Next, as shown in FIG. 2B, this gate insulating film (2)
A window for forming a source or drain electrode (contact) was formed by using a third photomask (). After sufficiently cleaning the surface of the insulating film, one conductivity type impurities such as N type impurities (phosphorus) of 1 to 10 × 10 20 cm −3 are formed on the substrate by the low pressure vapor phase method (LPCVD method). 0.5-2.5 μm thick silicon semiconductor (silicon) coating (7)
To form a gate electrode and other leads with a thickness of 100 nm. The doping of the impurities is not performed at the same time as the film formation, but the anisotropic etching is performed next to the film (7) to leave the portions (8) and (8 ′) to be the gates, and then the diffusion method or You may perform by the injection method.

この被膜(7)は不純物がドープされた珪素半導体では
なく、金属または金属間化合物等の導体であってもよ
い。さらにP+またはN+型の半導体と金属または金属化合
物、特にMo,Wまたはその珪化物(MoSi2,WSi2)との多層
膜であってもよい。
The film (7) may be a conductor such as a metal or an intermetallic compound, instead of the impurity-doped silicon semiconductor. Further, it may be a multilayer film of a P + or N + type semiconductor and a metal or a metal compound, especially Mo, W or a silicide thereof (MoSi 2 , WSi 2 ).

かくして第2図(B)を得た。Thus, FIG. 2 (B) 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ォトレジスト(例えばOM
R−83東京応化製)()で選択的にコーティングし、
その後に異方性エッチングを行った。このエッチングに
関して、従来より用いられた溶液を用いる等方性エッチ
ング方法ではなく、サイドエッチおよびテーパエッチの
きわめて少ないまたはまったくない異方性エッチング方
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って、エッチング用反応性気体、例
えばフッ化窒素(NF3),弗化炭素(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ッ素シ
ャワーを基板の上面より垂直方向に流し、かつ基板にバ
イアスを加え、低温エッチングとしてサイドエッチを皆
無にすべく努めた。
Then, as shown in FIG. 2C, a photoresist (eg, OM) is formed on the upper surface of the region to be left as a part of the film.
R-83 manufactured by Tokyo Ohka)
After that, anisotropic etching was performed. With respect to this etching, it is important to use an anisotropic etching method with very little or no side etching and taper etching, instead of an isotropic etching method using a conventionally used solution. Specifically, a reactive gas for etching, such as nitrogen fluoride (NF 3 ) and carbon fluoride (CF 4 ) is chemically activated by microwave using 2.45 GHz, and the degree of vacuum is 0.1 to 0.001. torr especially 0.005
We tried to eliminate the side etch as low temperature etching by flowing a fluorine shower made into plasma in an atmosphere with a vacuum degree of ~ 0.01 torr to the vertical direction from the upper surface of the substrate and applying a bias to the substrate.

その結果、被膜(7)のうちフォ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、凸状の領域(3
5)のコーナ部である側面部の被膜(8),(8′)
は、上方よりみて実効的な厚さが厚いため、側周辺に縦
型の矩形または三角形状のゲイト電極(18),(18′)
として残存された。さらにドレインまたはソース
(5),(5′)の第1の不純物領域(第2図(D)の
(15)に対応)のコンタクト(11)とそのリード(12)
は、この実施例ではN+型で電極リードとして残存させる
ことができた。ゲイト電極(18),(18′)は凸状の領
域(35)の上面にわたって存在しておらず、その巾もフ
ォトリソグラフィで決められる巾ではなく、被膜(7)
の側面の厚さと異方性エッチングの程度とにより定める
ことができる。
As a result, when the flat surface of the coating film (7) on which the photoresist is not formed is completely removed, the convex region (3
Films (8), (8 ') on the side surface which is the corner of 5)
Has a larger effective thickness when viewed from above, so that the vertical rectangular or triangular gate electrodes (18), (18 ') are formed around the sides.
Was left as. Further, the contact (11) and its lead (12) of the first impurity region (corresponding to (15) in FIG. 2D) of the drain or source (5), (5 ').
Was able to remain as an electrode lead with N + type in this example. The gate electrodes (18) and (18 ') do not exist over the upper surface of the convex region (35), and the width thereof is not the width determined by photolithography, but the film (7).
The thickness can be determined by the thickness of the side surface and the degree of anisotropic etching.

これら全体をこの後に酸化して酸化珪素絶縁膜(47)を
凸状の領域、半導体基板の底部およびゲイト電極(1
8),(18′)の表面に300〜2000Åの厚さに形成した。
Then, the whole of these is oxidized to form a silicon oxide insulating film (47) in the convex region, the bottom of the semiconductor substrate and the gate electrode (1
8), (18 ') was formed to a thickness of 300-2000Å.

次にこの矩形または三角形状のゲイト電極(18),(1
8′)をマスクとして(37),(37′)に示す如く、斜
め方向より不純物の添加を行う。イン注入法を用いる場
合、Nチャネル型であるため、砒素を30〜100KeVの加速
電圧で0.5〜5×1015cm-2例えば1×1015cm-2の濃度に
添加した。するとゲイト電極(18),(18′)またはそ
の上の絶縁膜(47)の端部(44)をマスクとして凸状の
領域(35)の上部はソースまたはドレイン(4)を有
し、その端部(44′)はゲイト電極の端部(44)と概略
一致し、また、この端部(44′)よりも内部(44″)の
方がチャネル形成領域(6′)からみてドレインまたは
ソースに近い位置に形成される。かくしてソースまたは
ドレイン(4)が形成される。
Next, the rectangular or triangular gate electrodes (18), (1
As shown in (37) and (37 ') using 8') as a mask, impurities are added obliquely. When the in-implantation method is used, arsenic is added at an acceleration voltage of 30 to 100 KeV to a concentration of 0.5 to 5 × 10 15 cm −2, for example, 1 × 10 15 cm −2 because it is an N-channel type. Then, using the gate electrodes (18), (18 ') or the end (44) of the insulating film (47) thereon as a mask, the upper part of the convex region (35) has a source or drain (4). The end portion (44 ') substantially coincides with the end portion (44) of the gate electrode, and the inside (44 ") of the end portion (44') is closer to the drain or drain when viewed from the channel forming region (6 '). Formed near the source, thus forming the source or drain (4).

他方、他のゲイト電極(18′)の端部(48)と概略一致
してドレインまたはソース(5′)の端部(48′)が形
成され、その位置よりもさらに深く(ソースまたはドレ
インに近い位置)ドレインまたはソースの内部(48″)
が形成される。
On the other hand, the end (48 ') of the drain or the source (5') is formed so as to substantially coincide with the end (48) of the other gate electrode (18 '), and the end (48') is formed deeper than that position (in the source or the drain). Close to the inside of the drain or source (48 ″)
Is formed.

かくしてソースまたはドレイン(4),ドレインまたは
ソース(5),(5′)はゲイト電極(18),(18′)
の端部によりセルフアライン(自己整合)的にその位置
が決められ、特に斜め方向からのイオン注入により位置
決めが行われる特長を有する。
Thus, the source or drain (4), drain or source (5), (5 ') is the gate electrode (18), (18').
The position is determined by self-alignment (self-alignment) by the end portion of, and the positioning is performed by ion implantation from an oblique direction.

そしてゲイト電極(18′)は第2図(E)に示す如く、
リード(38′)として延在せしめ、他のゲイト電極(1
8)はリード(12)をへてコンタクト(11)に連結させ
ている。
And the gate electrode (18 ') is as shown in FIG. 2 (E).
Extend it as a lead (38 ') and connect it to the other gate electrode (1
8) connects the lead (12) to the contact (11).

第2図(D)において、上方より高不純物濃度の領域を
作るため、第1の不純物領域(15),(15′)、第2の
不純物領域(14)を形成し、オーム接触をさせてもよ
い。しかしこれらの不純物領域は、ソースまたはドレイ
ン(4),ドレインまたはソース(5),(5′)の形
成の際、加速電圧を可変し、高い加速電圧で低いドーズ
量を、強い加速電圧で高いドーズ領域に添加、例えば10
0KeVにて1×1014cm-2、50KeVで3×1014cm-2、30KeVで
2×1014cm-2と変更ドープすることにより一度に形成す
ることができる。
In FIG. 2 (D), first impurity regions (15) and (15 ') and a second impurity region (14) are formed in order to form a region having a high impurity concentration from above, and ohmic contact is made. Good. However, these impurity regions change the accelerating voltage when forming the source or drain (4), the drain or source (5), (5 '), so that the high accelerating voltage gives a low dose and the strong accelerating voltage gives a high dose. Add to dose region, eg 10
It can be formed at a time by changing doping to 1 × 10 14 cm −2 at 0 KeV, 3 × 10 14 cm −2 at 50 KeV, and 2 × 10 14 cm −2 at 30 KeV.

第2図(C)において、矩形またはほぼ三角形状のゲイ
ト電極(18),(18′)は、下端部の巾が0.1〜1μm
という細さであるが、その層は設計の必要に応じてフィ
ールド絶縁物上にリード(38),(38′)として延在さ
せて、そのリードの巾を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、または他のキャパシタ、抵抗等と電気的に連結して
もよいことはいうまでもない。
In FIG. 2 (C), the rectangular or substantially triangular gate electrodes (18) and (18 ') have a bottom width of 0.1 to 1 μm.
However, the layer is extended as a lead (38), (38 ') on the field insulator according to the need of the design, and the width of the lead is set as wide as 1 to 10 μm. It goes without saying that it may be connected to the electrode lead of another MIS FET provided on the same substrate, or may be electrically connected to another capacitor, resistor or the like.

図面ではタングステンの選択成長(24),(13)を行
い、アルミニウムのリード(24′),(12′),(3
8″)を形成し、多層配線した。
In the drawing, selective growth of tungsten (24), (13) is performed, and aluminum leads (24 '), (12'), (3)
8 ″) was formed and multilayer wiring was performed.

第2図(D),(E)ではインバータ、即ち、電源側
(38″)、ロード(10)、出力(24),(24′)、ドラ
イバ(10′)、接地側(12),(12′)を構成させてい
る。これらの後、全体に層間絶縁膜を形成し、出力を第
2の不純物領域(14)に連結し、電流を電極(12′)に
多層配線を施して連結すればよい。
In FIGS. 2D and 2E, an inverter, that is, a power source side (38 ″), a load (10), outputs (24), (24 ′), a driver (10 ′), a ground side (12), (). After that, an interlayer insulating film is formed on the entire surface, the output is connected to the second impurity region (14), and the current is connected to the electrode (12 ') by multilayer wiring. do it.

MIS FETとしてのチャネル長はソースまたはドレイン
(4)の端部(44)、または(44″)とドレインまたは
ソース(5),(5′)の端部(48′)または(48″)
との差で決めることができる。
The channel length as a MIS FET is the end (44) of the source or drain (4), or (44 ″) and the end (48 ′) or (48 ″) of the drain or source (5), (5 ′).
You can decide by the difference.

かくしてソース、ドレインは凸状領域の上方および基板
底面の平面を外部とのコンタクトを容易にしつつ、かつ
縦チャネル型のいわゆる縦横型のMIS FETとすることが
できた。そのため、ソース、ドレインに対する電極(コ
ンタクト)の形成がしやすくなり、かつチャネル長を0.
1〜1μmと小さく、その長さを斜め方向からの不純物
添加によりセルフアラインプロセス用に、より精密に制
御製造が可能となった。
Thus, the source and drain could be a vertical channel type so-called vertical and horizontal type MIS FET while facilitating contact with the outside on the plane above the convex region and the bottom surface of the substrate. Therefore, it is easy to form electrodes (contacts) for the source and drain, and the channel length is 0.
It is as small as 1 to 1 μm, and its length can be controlled more precisely for self-alignment process by adding impurities from diagonal direction.

以上の実施例より明らかなごとく、本発明は、縦型の矩
形または三角形状のゲイト電極(18),(18′)を凸状
の領域に隣接して機械強度を大としつつもチャネル形成
領域(6),(6′)に(100)面を用いて界面準位
(シリコンの不対結合手の存在による正の電荷の発生に
よる)を減少させた。
As is apparent from the above-described embodiments, the present invention provides the vertical rectangular or triangular gate electrodes (18) and (18 ') adjacent to the convex region to increase the mechanical strength and to form the channel forming region. The (100) plane was used for (6) and (6 ') to reduce the interface state (due to the generation of positive charges due to the presence of dangling bonds of silicon).

また矩形の凸状の領域の他の側面(第2図(E)の(3
6),(36′))において、寄生チャネルが発生しない
ように、その側面も(100)面として、ここでも正の固
定電荷の発生を最小にするよう努めた。またここにホウ
素を第2図(E)の(36),(36′)に示す如く添加し
て、チャネルカットを形成した。
In addition, the other side surface of the rectangular convex region ((3) in FIG.
In (6) and (36 ')), the side surface was also (100) plane so that the generation of positive fixed charge was minimized so that the parasitic channel would not be generated. Further, boron was added thereto as shown in (36) and (36 ') of FIG. 2 (E) to form a channel cut.

かくして精密に制御されたチャネル長を有し、かつトラ
ンジスタの基板全体にしめる面積を小さくする縦横型マ
イクロチャネル(μチャネル)型のMIS FETを作ること
ができる。
Thus, it is possible to fabricate a vertical-horizontal microchannel (μ-channel) type MIS FET having a precisely controlled channel length and reducing the area of the entire transistor substrate.

第1図は、矩形の凸状の領域の2つのMIS FETをNチャ
ネル型で形成させたものであるが、フィールド絶縁物に
より離間した他部に他のMIS FETをPチャネル型で構成
せしめ、MIS構造(相補型構造)として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。
In FIG. 1, two MIS FETs in a rectangular convex region are formed in an N-channel type. However, another MIS FET is formed in a P-channel type in another portion separated by a field insulator. The use of LSI or VLSI as the MIS structure (complementary structure) can further promote the present invention.

『実施例2』 第3図(A)は本発明を応用した他の実施例である。そ
の対応する電気回路を第3図(C)に示す。
[Embodiment 2] FIG. 3A shows another embodiment to which the present invention is applied. The corresponding electric circuit is shown in FIG.

第3図(A)は実施例1を用いて2つのMIS FET(1
0),(10′)と2つのキャパシタ(10),(10′)と
をそれぞれ直列に接合させ、1Tr/Cellを2つ対にして設
けたものである。即ち、凸状の領域(35)にはチャネル
形成領域(6),(6′)を有し、その上部にソースま
たはドレイン(4),高濃度の第2の不純物領域(14)
を有する。またその半導体基板(1)の底部の周辺部に
はフィールド絶縁物(3)を設けて、第1の不純物領域
(15),(15′)とその外側にドレインまたはソース
(5),(5′),ゲイト電極(18),(18′),ゲイ
ト絶縁膜(2),(2′)として、2つのMIS FET(1
0),(10′)を構成した。このオーム接触をさせるN+
の第1の領域(15),(15′)に連結(11),(11′)
してキャパシタ(20),(20′)の下側電極(21),
(21′),誘電体(22),(22′),更にその上に上側
で電極(23),(23′)を設けて、これによりキャパシ
タ(20),(20′)とした。
FIG. 3 (A) shows two MIS FETs (1
0), (10 ') and two capacitors (10), (10') are respectively connected in series, and two 1Tr / Cells are provided as a pair. That is, the convex region (35) has the channel forming regions (6) and (6 '), and the source or drain (4) and the high-concentration second impurity region (14) are formed on the upper portion thereof.
Have. Further, a field insulator (3) is provided on the periphery of the bottom of the semiconductor substrate (1), and drains or sources (5), (5) are provided on the first impurity regions (15), (15 ') and outside thereof. ′), Gate electrodes (18), (18 ′), gate insulating films (2), (2 ′) as two MIS FETs (1
0) and (10 ') are constructed. Make this ohmic contact N +
(11), (11 ') connected to the first area (15), (15') of
Then, the lower electrodes (21) of the capacitors (20), (20 '),
(21 '), dielectrics (22), (22'), and electrodes (23), (23 ') provided on the upper side of the dielectrics, thereby forming capacitors (20), (20').

第3図(A)において、(14)はビット線であり、(1
8)、(18′)をワード線として1Tr/Cellを2個対をな
す構造とするメモリシステムとした。かかる構造とする
と、凸状の領域(35)を2つのMIS FET(10),(1
0′)用に共通させることができ、又誘電体(22),(2
2′)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、酸化チタン、窒化珪素、チタン酸バ
リウムとすることができる。またこれらの誘電体と電極
とを互いに積層して全体の静電容量を増大させることが
できるスタックト型メモリセルの特徴を有する。この実
施例においては、ゲイト電極(18),(18′)の外周辺
がその酸化物の層間絶縁物(17)により絶縁されている
が、その厚さは0.1〜1.0μmであり、第1の不純物領域
(15),(15′)とキャパシタ(20),(20′)の下側
電極(21),(21′)との連結はタングステンの選択成
長(13),(13′)による電極(コンタクト)を形成し
た。このため下側電極(21),(21′)はタングステン
シリサイドとした。
In FIG. 3A, (14) is a bit line, and (1)
8) and (18 ') are word lines to form a memory system having a structure in which two 1Tr / Cells are paired. With this structure, the convex region (35) is divided into two MIS FETs (10), (1
0 ') can be shared, and dielectrics (22), (2
2 ') can be a material having a high dielectric constant different from that of the gate insulating film, for example, tantalum oxide, titanium oxide, silicon nitride, barium titanate. It also has a feature of a stacked memory cell in which these dielectrics and electrodes are stacked on each other to increase the overall capacitance. In this embodiment, the outer periphery of the gate electrodes (18) and (18 ') is insulated by the oxide interlayer insulator (17), but the thickness is 0.1 to 1.0 .mu.m. The connection between the impurity regions (15) and (15 ') of the capacitor and the lower electrodes (21) and (21') of the capacitors (20) and (20 ') depends on the selective growth of tungsten (13) and (13'). An electrode (contact) was formed. Therefore, the lower electrodes (21) and (21 ') were made of tungsten silicide.

かくの如く本発明のMIS FETを用いた場合、ドレインま
たはソースまたは第1の不純物領域に連結してコンタク
トをステッパーの焦点深度が浅くしても一定とでき、焦
点ボケによる精密添加を防ぐことができる。そして十分
な面積の余裕を持ちつつ得ることができる。即ち、電極
用の穴あけを行う際のマスク合わせ精度の範囲で第1の
不純物領域(15),(15′)を作ればよい。もしその精
度がよければ、このドレインまたはソースとしての必要
面積を小さくできる。そしてこのコンタクト形成用領域
とは無関係にかつMIS FETの基板上からみた大きさを大
きくすることなく、チャネル長を精密に実施例1に示し
た如くに作ることができた。
As described above, when the MIS FET of the present invention is used, the contact can be made constant by connecting it to the drain or source or the first impurity region even if the depth of focus of the stepper is shallow, thereby preventing precision addition due to defocus. it can. And it can be obtained with a sufficient area margin. That is, the first impurity regions (15) and (15 ') may be formed within the range of the mask alignment accuracy when the holes for the electrodes are formed. If the accuracy is good, the area required as the drain or the source can be reduced. The channel length could be precisely produced as shown in Example 1 regardless of the contact formation region and without increasing the size of the MIS FET viewed from the substrate.

ポリイミド等の層間絶縁物を形成し、その上面に第3の
導電体配線を形成してもよい。
An interlayer insulating material such as polyimide may be formed, and the third conductor wiring may be formed on the upper surface thereof.

そしてセルの面積をきわめて小さく高密度に形成するこ
とができた。この実施例に示されていない製造工程は実
施例1を用いた。
The cell area could be made extremely small and high density. Example 1 was used for manufacturing steps not shown in this example.

『実施例3』 この実施例は第3図(B)にその縦断面図が示されてい
る。メモリセルの他の実施例であり、対応した回路図を
第3図(C)に示す。
[Embodiment 3] A longitudinal sectional view of this embodiment is shown in FIG. 3 (B). FIG. 3C shows a circuit diagram corresponding to another embodiment of the memory cell.

図面より明らかなごとく、半導体基板表面上に凸状の領
域(35)を半導体基板表面に設け、その側周辺と基板底
部とのコーナ部にゲイト絶縁膜(2),(2′)を設
け、さらにゲイト電極(18),(18′)を一対をなして
形成している。この珪素の如きゲイト電極の一部をマス
クとしてイオン注入法によりドレインまたはソース
(5),(5′),ソースまたはドレイン(4)を形成
した。更にうめこみチャネル型としてチャネルを形成す
るため、ホウ素ドープ(46),(46′),砒素ドープの
うめこみチャネル(6),(6′)をそのチャネル長
(6),(6′)を精密に制御するためセルファライン
法により設けている。こうしてμチャネルMIS FET(1
0),(10′)を2ケ対をなす構造に設けた。
As is clear from the drawing, a convex region (35) is provided on the semiconductor substrate surface, and gate insulating films (2) and (2 ') are provided at the corners around the side and the substrate bottom. Further, the gate electrodes (18) and (18 ') are formed in a pair. Drains or sources (5) and (5 ') and sources or drains (4) were formed by ion implantation using a part of the gate electrode such as silicon as a mask. Furthermore, in order to form the channel as a recessed channel type, the boron-doped (46), (46 '), arsenic-doped recessed channels (6), (6') have their channel lengths (6), (6 '). It is provided by the self-alignment method for precise control. Thus μ channel MIS FET (1
0) and (10 ') are provided in a structure that forms two pairs.

次にこの第1の不純物領域(15),(15′)に設けられ
ているコンタクト開口(9),(9′)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
(20),(20′)を、例えばドープドシリコンを0.1〜
1μmの厚さに形成させて設けた。この上面にスパッタ
法により酸化タンタル膜(22),(22′)を100〜500Å
の厚さに形成した。その他実施例2に示す窒化珪素、酸
化珪素であってもよい。それらは下側電極を窒化または
酸化して作った。この後この面上に対抗電極(23),
(23)′)を金属または半導体により設け、これをフォ
トエッチングした後、キャパシタ(20),(20′)とし
た。
Next, the contact openings (9) and (9 ') provided in the first impurity regions (15) and (15') are provided in the same manner as in the first embodiment. The side electrodes (20) and (20 ') are made of, for example, doped silicon of 0.1 to
It was formed to have a thickness of 1 μm. Tantalum oxide films (22) and (22 ') are deposited on the upper surface by sputtering to 100-500Å
Formed to a thickness of. Alternatively, silicon nitride or silicon oxide shown in the second embodiment may be used. They were made by nitriding or oxidizing the lower electrode. After this, the counter electrode (23),
(23) ′) is provided by a metal or a semiconductor and is photo-etched to obtain capacitors (20) and (20 ′).

かくして、キャパシタ(20),(20′)の上側の電極
(23),(23′)と誘電体(22),(22′)および下側
の電極(21),(21′)をスタックト型(積層型)メモ
リセルとして作ることができた。加えて、このキャパシ
タをフィールド絶縁膜(3)上または凸状領域(35)お
よびゲイト電極(18),(18′)上にわたって設けるこ
とができ、半導体基板全体からみるとコンタクト部以外
はすべてあたかもキャパシタとして見えるようにセル面
積の高密度化をはかることができた。第2の不純物領域
(14)にコンタクト(24)を介して多層配線(24′)を
層間絶縁膜(17)上にワード線として設け、ゲイト電極
(18),(18′)をビット線として用いることによっ
て、セルファライン的に縦チャネル型、ソース、ドレイ
ン横配列型のMIS FETを対をなして形成したことは、小
型化、高密度化と信頼性の向上に有効であった。
Thus, the upper electrodes (23) and (23 ') of the capacitors (20) and (20') and the dielectrics (22) and (22 ') and the lower electrodes (21) and (21') are stacked. It could be made as a (stacked) memory cell. In addition, this capacitor can be provided on the field insulating film (3) or over the convex region (35) and the gate electrodes (18), (18 '), and when viewed from the semiconductor substrate as a whole, it looks as if it is a contact part. The cell area could be made higher so that it looks like a capacitor. The multilayer wiring (24 ') is provided as a word line on the interlayer insulating film (17) through the contact (24) to the second impurity region (14), and the gate electrodes (18) and (18') are used as bit lines. By using the MIS FETs in vertical channel type, source and drain laterally arranged type in pairs in a self-aligning manner, it was effective for miniaturization, high density and improvement of reliability.

この実施例においても、実施例2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
ビット線を領域(24′)、ワード線をゲイト電極(1
8),(18′)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。
Also in this embodiment, as in the second embodiment, a material having a high dielectric constant such as tantalum oxide can be used as the material of the dielectric, and the bit line is the region (24 ') and the word line is the gate electrode (1).
It could be configured as a part of a 1Tr / cell memory system that makes a pair with 8) and (18 ').

またこれらはNチャネルMIS FETを集積化したものであ
るから、凸状領域を同一基板に複数個有しており、その
一部をPチャネルMIS FETとして相補形(コンプリメン
タリ型)集積回路とすることは有効である。
Since these are integrated N-channel MIS FETs, they have a plurality of convex regions on the same substrate, and some of them are P-channel MIS FETs to form complementary (complementary) integrated circuits. Is valid.

本発明において、ゲイト絶縁膜中に電気的にフローティ
ングの電極を設け、フローティングゲイト型不揮発性を
メモリを構成させてもよい。
In the present invention, an electrically floating electrode may be provided in the gate insulating film to form a floating gate type nonvolatile memory.

以上の3つの実施例において、第1の領域を構成する材
料また縦型の矩形またはほぼ三角形状のゲイト電極(1
8)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 three embodiments, the material forming the first region and the vertical rectangular or substantially triangular gate electrode (1
The material constituting 8) is mainly composed of a material having the same main component as that of a substrate doped with an impurity having a P + or N + type conductivity, such as silicon.

しかしそれらは珪素とMo,W,Tiとの混合物または化合物
(MoSi2,WSi2,TiSi2)であってもよく、また真性、P+
またはN+型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 a mixture or compound (MoSi 2 , WSi 2 , TiSi 2 ) of silicon and Mo, W, Ti, or have a multilayer structure of an intrinsic, P + -type or N + -type semiconductor, It goes without saying that a semiconductor such as silicon and a multi-layer structure of Mo, W, platinum or a compound thereof may be provided.

本発明においては、半導体基板は単結晶珪素を主として
記した。しかしGaAs,InP等の化合物半導体であっても、
また多結晶、アモルファス、セミアモルファス半導体で
あってもよいことはいうまでもない。
In the present invention, the semiconductor substrate is mainly made of single crystal silicon. However, even with compound semiconductors such as GaAs and InP,
Needless to say, it may be a polycrystalline, amorphous or semi-amorphous semiconductor.

またチャネル形成領域は表面拡散を用いるMIS FETでは
なくうめこみチャネル型としてもよい。また多数キャリ
アを用いる方法であってもよい。これらはゲイト絶縁膜
下のチャネル部の構造の制御方法に基づく。
The channel formation region may be a buried channel type instead of the MIS FET using surface diffusion. Alternatively, a method using a majority carrier may be used. These are based on the method of controlling the structure of the channel portion under the gate insulating film.

「効果」 以上の実施例より明らかな如く、本発明は斜め方向また
は横方向から不純物の添加をしてチャネル長をゲイト電
極によりソースまたはドレインおよびドレインまたはソ
ースをセルフアライン的に形成させることにより精密制
御をして、ソースおよびドレインを形成できた。そし
て、ゲイト電極は凸状の第1の領域にその側部がよりか
かるようにして力学的に補強をした構造を有して高信頼
性化に努めた。チャネル形成領域のスレッシュホールド
電圧は、斜めまたは横方向より半導体上部にホウ素等の
不純物をドープして設けられた構造を有し、その構造的
な特徴、そらに0.1〜1μmのチャネル長により周波数
応答速度が1〜10GHzを有する極短チャネル(μチャネ
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しに実施せしめるという大きな特徴
を有する。
[Effect] As is apparent from the above embodiments, according to the present invention, impurities are added obliquely or laterally to form the channel length by the gate electrode in the source or drain and the drain or the source in a self-aligned manner. With control, the source and drain could be formed. Then, the gate electrode has a structure in which the side portion of the gate electrode is in contact with the convex-shaped first region so as to be mechanically reinforced so as to achieve high reliability. The threshold voltage of the channel formation region has a structure in which impurities such as boron are provided above the semiconductor obliquely or laterally, and its structural characteristics, and the frequency response due to the channel length of 0.1 to 1 μm. It has a great feature that an extremely short channel (μ channel) MIS FET having a speed of 1 to 10 GHz can be implemented without using a technique such as electron beam exposure as an absolutely necessary condition.

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

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3図は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。 1……半導体基板 3……フィールド絶縁物 5,5′……ドレインまたはソース 4……ソースまたはドレイン 6,6′……チャネル形成領域 15,15′……第1の不純物領域 14……第2の不純物領域 18,18′……ゲイト電極 10,10′……絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ(MIS F
ET) 20,20′……キャパシタ 〜……フォトマスクによるパターニング処理 37,37′……イオン注入の方向 38,38′……イオン注入の方向
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a conventionally known MIS FET. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the manufacturing process and structure of the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a vertical sectional view of another embodiment of the present invention in which a pair of 1Tr / Cell memories are provided. 1 ... Semiconductor substrate 3 ... Field insulator 5,5 '... Drain or source 4 ... Source or drain 6,6' ... Channel forming region 15,15 '... First impurity region 14 ... Impurity region 2 of 18, 18 '... Gate electrode 10, 10' ... Insulated gate type field effect transistor (MIS F
ET) 20,20 '…… Capacitor ~ …… Patterning process by photomask 37,37 ′ …… Ion implantation direction 38,38 ′ …… Ion implantation direction

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一導電型の半導体基板に凸状の領域を形成
する工程と、前記凸状の領域の側面にゲイト絶縁膜を形
成する工程と、前記ゲイト絶縁膜上であって前記凸状の
半導体基板のコーナ部にゲイト電極を構成するための被
膜を形成する工程と、該被膜に異方性エッチングを行
い、前記コーナ部に矩形または三角形状のゲイト電極を
形成する工程と、前記ゲイト電極をマスクとして前記半
導体基板に対し斜め方向より不純物を前記ゲイト電極を
マスクとして添加することにより前記半導体基板の底部
にドレインまたはソースを形成するとともに、前記凸状
領域の上部にソースまたはドレインを形成する工程とを
有することを特徴とする縦チャネル型絶縁ゲイト型電界
効果半導体装置の作製方法。
1. A step of forming a convex region on a semiconductor substrate of one conductivity type, a step of forming a gate insulating film on a side surface of the convex region, and a step of forming the convex insulating film on the gate insulating film. Forming a coating film for forming a gate electrode on a corner portion of the semiconductor substrate, anisotropically etching the coating film to form a rectangular or triangular gate electrode on the corner portion, Impurities are obliquely added to the semiconductor substrate using the electrodes as masks to form drains or sources at the bottom of the semiconductor substrate and sources or drains at the tops of the convex regions. A method for manufacturing a vertical channel type insulated gate type field effect semiconductor device, which comprises:
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