JP3219307B2 - Semiconductor device structure and manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device structure and manufacturing methodInfo
- Publication number
- JP3219307B2 JP3219307B2 JP17540792A JP17540792A JP3219307B2 JP 3219307 B2 JP3219307 B2 JP 3219307B2 JP 17540792 A JP17540792 A JP 17540792A JP 17540792 A JP17540792 A JP 17540792A JP 3219307 B2 JP3219307 B2 JP 3219307B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- forming
- side wall
- pillar
- semiconductor substrate
- 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 - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/62—Fin field-effect transistors [FinFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/62—Fin field-effect transistors [FinFET]
- H10D30/6219—Fin field-effect transistors [FinFET] characterised by the source or drain electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6729—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
- H10D30/673—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the shapes, relative sizes or dispositions of the gate electrodes
- H10D30/6735—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the shapes, relative sizes or dispositions of the gate electrodes having gates fully surrounding the channels, e.g. gate-all-around
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、超微細で高速で信頼
性を有する半導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having ultra-fine, high-speed, and high reliability.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、実用に供されているMOS(金属
酸化物半導体)型集積回路では、半導体基板表面の方向
に対して同方向(水平方向)に電気伝導路を形成した平面
型MOS半導体装置が用いられている。集積回路の集積
度を向上させるためには各素子の占有面積を減少させる
必要がある。上記平面型MOS半導体装置の一つである
平面型MOS電界効果トランジスタ(以下、MOSFE
Tと略称する)において占有面積を減少させるために
は、チャネル長を短くしたりチャネル幅を小さくする必
要がある。ところが、そうすると短チャネル効果やホッ
トキャリアによる劣化あるいは電流駆動能力の低下等の
多くの問題が生ずるため、チャネル長やチャネル幅を小
さくして占有面積を有効に減少させることは困難なので
ある。2. Description of the Related Art A MOS (metal oxide semiconductor) type integrated circuit currently in practical use is a planar type MOS semiconductor in which an electric conduction path is formed in the same direction (horizontal direction) with respect to the direction of the surface of a semiconductor substrate. The device is used. In order to improve the degree of integration of an integrated circuit, it is necessary to reduce the area occupied by each element. A planar MOS field-effect transistor (hereinafter referred to as MOSFE) which is one of the planar MOS semiconductor devices.
In order to reduce the occupied area in (T), it is necessary to shorten the channel length or the channel width. However, doing so causes many problems such as a short channel effect, deterioration due to hot carriers, and a reduction in current driving capability. Therefore, it is difficult to effectively reduce the occupied area by reducing the channel length and channel width.
【0003】一方、SOI(絶縁体上半導体薄膜)基板等
に形成したMOSFETにおいて、半導体薄膜部分を完
全に空乏化することにより動作速度等の素子特性を向上
できることが見いだされており、こうした完全空乏化デ
バイスの研究が最近行われている。また、チャネル領域
を挟む2つのゲート電極を有する2ゲートMOSFET
により、ドレイン電流の制御性を向上させる研究も進め
られている。On the other hand, it has been found that device characteristics such as operating speed can be improved by completely depleting a semiconductor thin film portion in a MOSFET formed on an SOI (semiconductor thin film on insulator) substrate or the like. Research on chemical devices has been conducted recently. Also, a two-gate MOSFET having two gate electrodes sandwiching a channel region
Accordingly, research for improving the controllability of the drain current has been advanced.
【0004】上述のような占有面積の小さなデバイスや
完全空乏化デバイスや2ゲートデバイスの実現には様々
な方法が試みられている。上記方法の一つとして、シリ
コン基板表面に対して垂直方向に突出して電気伝導路を
形成する方法がある。Various methods have been tried to realize a device having a small occupied area, a fully depleted device, and a two-gate device as described above. As one of the above methods, there is a method of forming an electric conduction path by projecting in a direction perpendicular to the surface of a silicon substrate.
【0005】このように、上記電気伝導路をシリコン基
板表面に対して垂直方向に突出して形成したMOSFE
Tとして縦型MOSFETがある。この縦型MOSFE
Tにおいては、チャネルをシリコン基板表面に対して垂
直方向に形成することによって、チャネル長を短くした
りチャネル幅を小さくすることなく占有面積を減少でき
るのである。また、上記縦型MOSFETにおいては、
垂直方向に形成されたチャネル領域の周囲にゲート電極
を容易に形成することができる。したがって、チャネル
領域が形成される垂直の基板部分を十分薄い柱状にする
ことによって、上記柱状の基板部分を完全に空乏化する
ことができるのである。さらに、上記縦型MOSFET
においては、柱状に形成した上記基板部分の相対する2
つの側壁に沿ってゲート電極を形成することにより、2
ゲート完全空乏化縦型MOSFETを容易に実現できる
のである。このように、上記電気伝導路を垂直方向に突
出して形成することによって、微細で高速な半導体装置
を形成できるのである。As described above, the MOSFE formed by projecting the electric conduction path in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate.
As T, there is a vertical MOSFET. This vertical MOSFE
In T, by forming the channel in a direction perpendicular to the surface of the silicon substrate, the occupied area can be reduced without shortening the channel length or reducing the channel width. In the above vertical MOSFET,
A gate electrode can be easily formed around a vertically formed channel region. Therefore, by making the vertical substrate portion where the channel region is formed into a sufficiently thin columnar shape, the columnar substrate portion can be completely depleted. Further, the above vertical MOSFET
In the above, two opposite portions of the substrate portion formed in a columnar shape
By forming a gate electrode along one side wall, 2
This makes it possible to easily realize a vertical MOSFET with completely depleted gates. As described above, by forming the electric conduction path so as to protrude in the vertical direction, a fine and high-speed semiconductor device can be formed.
【0006】従来、縦型MOSFETの製造方法として
図12および図13に示すような方法がある。以下、図
12および図13に従って従来の縦型MOSFETの製
造方法について説明する。Conventionally, as a method of manufacturing a vertical MOSFET, there is a method as shown in FIGS. Hereinafter, a conventional method for manufacturing a vertical MOSFET will be described with reference to FIGS.
【0007】まず、図12(a)に示すように、シリコン
基板1の表面に硼素イオンを注入して6μmの深さでp
型不純物層2を形成する。そうした後、ホトリソグラフ
ィによってp型不純物層2上にエッチングマスク(図示
せず)を形成する。そして、この形成されたエッチング
マスクを用いたRIE(反応性イオンエッチング)法によ
って部分的にp型不純物層2を除去して、図12(b)に
示すように、1μmの高さで0.5μmの厚さを有するシ
リコン柱4を形成する。First, as shown in FIG. 12A, boron ions are implanted into the surface of a silicon
The type impurity layer 2 is formed. After that, an etching mask (not shown) is formed on the p-type impurity layer 2 by photolithography. Then, the p-type impurity layer 2 was partially removed by RIE (Reactive Ion Etching) using the formed etching mask, and as shown in FIG. A silicon pillar 4 having a thickness of 5 μm is formed.
【0008】次に、図12(c)に示すように、熱酸化に
よって20nmの厚さのゲート酸化膜5を形成し、図13
(d)に示すように、0.6μmの厚さで多結晶シリコン層
6を堆積する。そして、サイドウォール(側壁)形成技術
を用いてエッチバックして、図13(e)に示すように、
水平方向に0.3μmの厚さで多結晶シリコン層6を残し
てゲート電極7,7とする。Next, as shown in FIG. 12C, a gate oxide film 5 having a thickness of 20 nm is formed by thermal oxidation.
As shown in (d), a polycrystalline silicon layer 6 is deposited to a thickness of 0.6 μm. Then, etching back is performed using a sidewall (sidewall) forming technique, as shown in FIG.
The gate electrodes 7, 7 are left except for the polycrystalline silicon layer 6 having a thickness of 0.3 μm in the horizontal direction.
【0009】次に、図13(f)に示すように、上記ゲー
ト電極7をマスクとして砒素イオンを注入し、0.3μm
の深さでドレイン領域8およびソース領域3を形成す
る。こうして、縦型MOSFETが形成される。上記構
成の縦型MOSFETは、ゲート酸化膜5を挟んでゲー
ト電極7,7に対向するシリコン柱4の両側面にチャネ
ルが形成されるので、この形成されたチャネルはシリコ
ン基板1の表面に対して垂直方向となるのである。尚、
上記ドレイン領域8とソース領域3とは入れ代わっても
よい。Next, as shown in FIG. 13 (f), arsenic ions are implanted using the gate electrode 7 as a mask to a thickness of 0.3 μm.
The drain region 8 and the source region 3 are formed at a depth of. Thus, a vertical MOSFET is formed. In the vertical MOSFET having the above-described structure, channels are formed on both side surfaces of the silicon pillar 4 opposed to the gate electrodes 7, 7 with the gate oxide film 5 interposed therebetween. The vertical direction. still,
The drain region 8 and the source region 3 may be interchanged.
【0010】また、シリコン基板表面に対して垂直方向
に突出して電気伝導路を形成した横型MOSFETの例
として、図14〜図18にその製造方法を示すようなも
のがある。以下、図14〜図18に従って、シリコン基
板表面に対して垂直方向に突出して電気伝導路を形成し
た従来の横型MOSFETの製造方法について説明す
る。FIGS. 14 to 18 show an example of a lateral MOSFET in which an electric conduction path is formed by projecting in a direction perpendicular to the surface of a silicon substrate. Hereinafter, a method of manufacturing a conventional lateral MOSFET in which an electric conduction path is formed by projecting in a direction perpendicular to the silicon substrate surface will be described with reference to FIGS.
【0011】先ず、図14(a)に示すように、シリコン
基板11を熱酸化してシリコン酸化膜12を形成し、さ
らにシリコン窒化膜13を積層する。次に、図14(b)
に示すように、素子形成領域にホトリソグラフィによっ
てレジストパターン14を形成する。そして、このレジ
ストパターン14をマスクにして、シリコン窒化膜1
3,シリコン酸化膜12およびシリコン基板11を数1
00nm程度の深さで連続的にエッチングして、図14
(c)に示すようなシリコン柱15を形成する。そうした
後、図14(d)に示すように、上記レジストパターン1
4を除去し、シリコン柱15の露出している部分の表面
に熱酸化によってシリコン酸化膜16を形成する。First, as shown in FIG. 14A, a silicon substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 12, and a silicon nitride film 13 is further laminated. Next, FIG.
As shown in (1), a resist pattern 14 is formed in the element formation region by photolithography. Then, using the resist pattern 14 as a mask, the silicon nitride film 1
3, the silicon oxide film 12 and the silicon substrate 11
FIG. 14 shows a state in which etching is continuously performed at a depth of about 00 nm.
A silicon pillar 15 as shown in FIG. After that, as shown in FIG.
4 is removed, and a silicon oxide film 16 is formed on the exposed surface of the silicon pillar 15 by thermal oxidation.
【0012】次に、図15(e)に示すように、全面にシ
リコン窒化膜17を積層する。そして、シリコン窒化膜
17を全面エッチバックすることによって、図15(f)
に示すようにシリコン柱15の側面にシリコン窒化膜の
側壁18を形成する。こうした後、高温の熱酸化を施す
ことによって側壁18で覆われていないシリコン基板1
1が酸化される。そして、さらに酸化を進めることによ
って、図15(g)に示すように、シリコン基板11にお
けるシリコン柱15下部にも両側からシリコン酸化膜1
9が成長してシリコン柱15がフローティングされたフ
ローティング構造が形成される。Next, as shown in FIG. 15E, a silicon nitride film 17 is laminated on the entire surface. Then, the entire surface of the silicon nitride film 17 is etched back, whereby the silicon nitride film 17 shown in FIG.
As shown in FIG. 5, sidewalls 18 of a silicon nitride film are formed on the side surfaces of the silicon pillar 15. Thereafter, the silicon substrate 1 not covered with the side walls 18 is subjected to high-temperature thermal oxidation.
1 is oxidized. Then, by further oxidizing, as shown in FIG. 15 (g), the silicon oxide film 1 is also formed on both sides of the silicon substrate 11 under the silicon pillars 15 from both sides.
9 grows to form a floating structure in which the silicon pillar 15 is floated.
【0013】次に、図16(h)に示すように、上記シリ
コン窒化膜13,側壁18およびシリコン酸化膜12,1
6を除去する。そして、図16(i)に示すように、シリ
コン柱15に熱酸化を施してゲート絶縁膜用のシリコン
酸化膜20を形成する。次に、ゲート電極用の低抵抗多
結晶シリコン膜21を積層した後ホトリソグラフィによ
ってレジストのパターニングを施し、パターニングされ
たレジストをマスクとして低抵抗多結晶シリコン膜21
をエッチングして図16(j)に示すようなゲート電極を
形成する。そしてさらに、ゲート電極21をマスクとし
てソース/ドレイン部における拡散層形成用の不純物イ
オン注入22を行う。Next, as shown in FIG. 16 (h), the silicon nitride film 13, the side wall 18, and the silicon oxide films 12, 1 are formed.
6 is removed. Then, as shown in FIG. 16I, the silicon pillar 15 is subjected to thermal oxidation to form a silicon oxide film 20 for a gate insulating film. Next, after laminating the low-resistance polycrystalline silicon film 21 for the gate electrode, the resist is patterned by photolithography, and the low-resistance polycrystalline silicon film 21 is patterned using the patterned resist as a mask.
Is etched to form a gate electrode as shown in FIG. Further, using the gate electrode 21 as a mask, impurity ion implantation 22 for forming a diffusion layer in the source / drain portion is performed.
【0014】そうした後、図17(k)に示すように、全
面にシリコン酸化膜23を積層し、エッチバックして表
面凹凸を平滑にする。そして、各電極の取り出し用のコ
ンタクトホール24を形成する。次に、金属膜を積層
し、ホトエッチングによって図17(l)に示すような金
属配線層25を形成する。こうして、図18に全体像を
示すように、シリコン基板11表面に対して垂直方向に
突出して電気伝導路としてのシリコン柱15が形成され
た横型MOSFETが形成されるのである。尚、図18
においてはソース/ドレイン電極は片側のみが記載され
ているが実際には両電極を形成することは言うまでもな
い。After that, as shown in FIG. 17 (k), a silicon oxide film 23 is laminated on the entire surface and etched back to smooth the surface irregularities. Then, a contact hole 24 for taking out each electrode is formed. Next, a metal film is laminated, and a metal wiring layer 25 as shown in FIG. In this manner, as shown in the overall image in FIG. 18, a lateral MOSFET is formed in which the silicon pillar 15 as an electric conduction path is formed so as to project perpendicularly to the surface of the silicon substrate 11. Note that FIG.
Describes only one side of the source / drain electrodes, but it goes without saying that both electrodes are actually formed.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシリコン基板表面に対して垂直方向に突出して電気
伝導路を形成したMOSFETにおいては次のような問
題がある。先ず、上記縦型MOSFETの製造方法にお
いては、上記シリコン柱4の形成はホトリソグラフィに
よる微細加工で形成されるエッチングマスクに依存する
ため、形成される上記シリコン柱4の厚みは微細加工技
術の限界に伴って0.5μm程度以下にはできない。その
ため、上述のようにして形成された縦型MOSFETに
おいては、相対向するゲート電極7,7に電圧が印加さ
れた場合にシリコン柱4の両側に形成された空乏層の間
にp型シリコン部が残り、シリコン柱4を完全空乏化で
きないのである。However, the above-mentioned conventional MOSFET having an electric conduction path which projects perpendicularly to the surface of the silicon substrate has the following problems. First, in the method of manufacturing the vertical MOSFET, since the formation of the silicon pillar 4 depends on an etching mask formed by microfabrication by photolithography, the thickness of the silicon pillar 4 to be formed is limited by the fine processing technology. Therefore, the thickness cannot be reduced to about 0.5 μm or less. Therefore, in the vertical MOSFET formed as described above, when a voltage is applied to the opposing gate electrodes 7, 7, the p-type silicon portion is formed between the depletion layers formed on both sides of the silicon pillar 4. And the silicon pillar 4 cannot be completely depleted.
【0016】したがって、上記縦型MOSFETの製造
方法によっては、シリコン柱4を完全に空乏化した完全
空乏化型MOSFETを製造できないのである。つま
り、微細加工によって半導体柱を形成する方法では超微
細で高速な半導体装置は製造できないという問題があ
る。Therefore, a completely depleted MOSFET in which the silicon pillar 4 is completely depleted cannot be manufactured by the above-described vertical MOSFET manufacturing method. In other words, there is a problem that an ultra-fine and high-speed semiconductor device cannot be manufactured by the method of forming the semiconductor pillar by the fine processing.
【0017】上記横型MOSFETの製造方法において
もシリコン柱15の形成はホトリソグラフィに因ってい
るので上述の縦型MOSFETの場合と同じ問題があ
る。それに加えて、上述のような構造特有の問題が生ず
る。In the above-described method of manufacturing a lateral MOSFET, the formation of the silicon pillar 15 is based on photolithography, and therefore has the same problem as that of the above-described vertical MOSFET. In addition, the above-mentioned structure-specific problems arise.
【0018】すなわち、図16(j),図18に見られるよ
うに、上記横型MOSFETの場合におけるゲート電極
21は、シリコン基板11表面から突出したシリコン柱
15の側面に沿って長く縦方向に延在する部分とそれに
続いてシリコン酸化膜19表面に沿って水平に延在する
部分とから構成されている。したがって、このような形
状のゲート電極21を一般的なホトリソグラフィによっ
て形成する場合には、シリコン柱15上に形成される低
抵抗多結晶シリコン膜やレジストパターンにおける上記
縦方向の部分と水平方向の部分との交差箇所等にくびれ
等が発生し、エッチングによってゲート電極21を形成
する際に断線等に至ってしまう危険性がある。つまり、
素子特性に悪影響を与えるという問題がある。That is, as shown in FIGS. 16 (j) and 18, the gate electrode 21 in the case of the above-mentioned lateral MOSFET extends vertically along the side surface of the silicon pillar 15 projecting from the surface of the silicon substrate 11. And a portion extending horizontally along the surface of the silicon oxide film 19 following the portion. Therefore, when the gate electrode 21 having such a shape is formed by general photolithography, the above-described vertical portion of the low-resistance polycrystalline silicon film or the resist pattern formed on the silicon pillar 15 and the horizontal portion are formed. There is a danger that a constriction or the like may occur at a crossing point with the portion and the wire may be disconnected when the gate electrode 21 is formed by etching. That is,
There is a problem that the element characteristics are adversely affected.
【0019】そこで、この発明の目的は、微細加工の限
界に左右されずに超微細で高速で高信頼性を有する半導
体装置の構造および製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a structure and a manufacturing method of a semiconductor device which is ultra-fine, has high speed, and has high reliability without being affected by the limit of fine processing.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明の半導体装置の製造方法は、所定伝導形
の半導体基板上に薄膜パターンを形成し、サイドウォー
ル形成技術によって上記薄膜パターンの全周に側壁を形
成した後に上記薄膜パターンを除去して上記半導体基板
上に枠状の側壁のみを残す工程と、上記側壁をマスクと
してエッチングを行って、上記半導体基板上に枠状の半
導体柱を形成する工程と、上記側壁を除去した後に上記
半導体柱の周囲を取り囲んで電極を形成する工程を備え
たことを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a thin film pattern on a semiconductor substrate of a predetermined conductivity type; Removing the thin film pattern after forming a side wall around the entire periphery to leave only the frame-shaped side wall on the semiconductor substrate; and performing etching using the side wall as a mask to form a frame-shaped half-side on the semiconductor substrate. The method is characterized by comprising a step of forming a conductor pillar and a step of forming an electrode surrounding the semiconductor pillar after removing the side wall.
【0021】また、第2の発明の半導体装置の製造方法
は、所定伝導形の半導体基板上に薄膜パターンを形成
し、サイドウォール形成技術によって上記薄膜パターン
に第1の側壁を形成した後に上記薄膜パターンを除去し
て上記半導体基板上に上記第1の側壁のみを残す工程
と、上記第1の側壁をマスクとしてエッチングを行っ
て、上記半導体基板上に半導体柱を形成する工程と、サ
イドウォール形成技術によって上記半導体柱の側面に第
2の側壁を形成する工程と、上記半導体柱を覆う第1の
側壁および第2の側壁を保護膜として熱酸化を行って上
記半導体基板の表面に酸化膜を形成し、上記半導体基板
から半導体柱を絶縁する工程と、上記第1の側壁および
第2の側壁を除去した後に上記半導体柱の周囲を取り囲
んで電極を形成する工程を備えたことを特徴としてい
る。Further, according to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a thin film pattern is formed on a semiconductor substrate of a predetermined conductivity type, and a first sidewall is formed on the thin film pattern by a sidewall formation technique. Removing a pattern to leave only the first side wall on the semiconductor substrate; performing etching using the first side wall as a mask to form a semiconductor pillar on the semiconductor substrate; Forming a second side wall on the side surface of the semiconductor pillar by a technique; and performing thermal oxidation using the first and second side walls covering the semiconductor pillar as a protective film to form an oxide film on the surface of the semiconductor substrate. Forming and insulating the semiconductor pillar from the semiconductor substrate; and forming an electrode surrounding the semiconductor pillar after removing the first and second sidewalls. It is characterized by comprising.
【0022】また、第3の発明の半導体装置の製造方法
は、絶縁層上に島状に形成された所定伝導形の半導体薄
膜上に薄膜パターンを形成し、サイドウォール形成技術
によって上記薄膜パターンの全周に側壁を形成した後に
上記薄膜パターンを除去して上記半導体薄膜上に枠状の
側壁のみを残す工程と、上記側壁をマスクとして上記絶
縁層に達するまでエッチングを行って上記絶縁層上に枠
状の半導体柱を形成する工程と、上記側壁を除去した後
に上記半導体柱の周囲を取り囲んで電極を形成する工程
を備えたことを特徴としている。[0022] In the method of the third invention, a predetermined conduction type which is formed in an island shape on the insulating layer a thin film pattern formed on the semiconductor thin film, the thin film pattern by the side wall forming technique Removing the thin film pattern after forming a side wall on the entire circumference to leave only a frame-shaped side wall on the semiconductor thin film; and performing etching until the insulating layer is reached using the side wall as a mask. Frame on insulating layer
The method is characterized by comprising a step of forming a semiconductor pillar having a shape, and a step of forming an electrode surrounding the periphery of the semiconductor pillar after removing the side wall.
【0023】また、第4の発明の半導体装置の製造方法
は、上記第1乃至第3のいずれか一つの発明の半導体装
置の製造方法において、上記電極は上記半導体柱の周囲
の一部を取り囲んで形成されることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the electrode surrounds a part of the periphery of the semiconductor pillar. It is characterized by being formed by.
【0024】また、第5の発明の半導体装置の構造は、
所定伝導型を有する半導体基板上にこの半導体基板表面
に形成された絶縁膜を介して突出して形成された板状の
半導体柱と、上記半導体柱における上縁に所定幅であっ
て所定深さの溝を刻んで形成された狭部と、上記半導体
基板表面の絶縁膜をくぐり抜けて上記半導体柱における
上記狭部の側壁に沿ってこの狭部の周囲を取り囲む電極
を備えたことを特徴としている。Further, the structure of the semiconductor device of the fifth invention is as follows.
A semiconductor pillar having a predetermined conductivity type and a plate-shaped semiconductor pillar protruding through an insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate; and an upper edge of the semiconductor pillar having a predetermined width and a predetermined depth. The semiconductor device is characterized in that it has a narrow portion formed by cutting a groove, and an electrode that passes through an insulating film on the surface of the semiconductor substrate and surrounds the narrow portion along the side wall of the narrow portion in the semiconductor pillar.
【0025】また、第6の発明の半導体装置の製造方法
は、所定伝導形の半導体基板上に半導体柱を形成する工
程と、サイドウォール形成技術によって上記半導体柱に
側壁を形成する工程と、上記半導体柱を覆う側壁を保護
膜として熱酸化を行って上記半導体基板の表面に酸化膜
を形成して上記半導体基板から半導体柱を絶縁する工程
と、上記側壁を除去した後に上記半導体柱における電極
形成箇所を開口したレジストパターンを形成し、このレ
ジストパターンをマスクとして半導体柱をエッチングし
て電極形成箇所の高さを他の箇所よりも低くする工程
と、上記半導体基板表面に形成された上記酸化膜におけ
る上記電極形成箇所の周囲および下部を等方性エッチン
グ条件によるエッチングで掘り下げて空欠部を形成する
工程と、電極用の半導体膜を積層して上記空欠部を埋め
尽くすと共に上記半導体柱における電極形成箇所を覆っ
た後にパターニングして上記電極形成箇所を取り囲む電
極を形成する工程を備えたことを特徴としている。Further, a method of manufacturing a semiconductor device of the sixth aspect of the present invention, a step of forming a sidewall on the semiconductor pillar and forming a semi-conductor columns in a predetermined conductivity type semiconductor substrate, the side wall forming technique, Performing a thermal oxidation process using the side walls covering the semiconductor pillars as a protective film to form an oxide film on the surface of the semiconductor substrate to insulate the semiconductor pillars from the semiconductor substrate; and removing the sidewalls and removing the electrodes on the semiconductor pillars. A step of forming a resist pattern having an opening at the formation location, etching the semiconductor pillar using the resist pattern as a mask to make the height of the electrode formation location lower than at other locations, and the step of forming the oxidation formed on the surface of the semiconductor substrate. Forming a vacant portion by etching down the periphery and the lower part of the film at the electrode forming location by isotropic etching conditions; Laminated body film is patterned after covering the electrode formation portion of the semiconductor pillar with fill the empty deletion unit is characterized by comprising a step of forming an electrode surrounding the electrode formation portion.
【0026】[0026]
【作用】第5の発明では、電気伝導路としての半導体柱
が、半導体基板上にこの半導体基板表面に形成された絶
縁膜を介して突出して形成されている。そして、上記半
導体柱における上縁に所定幅であって所定深さの溝を刻
んで形成された狭部の側壁に沿って、この狭部の周囲を
上記半導体基板表面に形成された絶縁膜をくぐり抜けて
取り囲むように電極が形成されている。このように、上
記半導体柱における狭部を細く微細に形成すると共に電
極によって取り囲むことによって、バイアス電圧を印加
した際に上記狭部全体に空乏層が広がって高速な完全空
乏化動作が実施される。According to the fifth aspect of the present invention, the semiconductor pillar as an electric conduction path is formed on the semiconductor substrate so as to protrude via the insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate. Then, along the side wall of the narrow portion formed by cutting a groove having a predetermined width and a predetermined depth at the upper edge of the semiconductor pillar, an insulating film formed around the narrow portion on the surface of the semiconductor substrate is formed. An electrode is formed so as to pass through and surround. As described above, by forming the narrow portion of the semiconductor pillar thin and fine and surrounding it with the electrode, when a bias voltage is applied, the depletion layer spreads over the entire narrow portion and a high-speed complete depletion operation is performed. .
【0027】[0027]
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。 <第1例>本例は、ホトリソグラフィによる微細加工に
因らずに半導体基板表面から突出した半導体柱を形成す
る方法に関する。以下本例においては、半導体装置とし
てMOSFETを例に上げて説明する。 [第1実施例]図1は本実施例に係る縦型MOSFET
の製造過程における横断面図である。以下、図1に従っ
て縦型MOSFETの製造方法を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. <First Example> This example relates to a method for forming a semiconductor pillar protruding from the surface of a semiconductor substrate without depending on fine processing by photolithography. Hereinafter, in this example, a MOSFET will be described as an example of a semiconductor device. First Embodiment FIG. 1 shows a vertical MOSFET according to this embodiment.
It is a cross-sectional view in the manufacturing process of. Hereinafter, a method of manufacturing the vertical MOSFET will be described with reference to FIG.
【0028】まず、図1(a)に示すように、p型シリコ
ン基板31の表面に、通常のホトリソグラフィおよびR
IE法によってSiO2(酸化ケイ素)のパターン32を形
成する。次いで、図1(b)に示すように、Si3N4(窒化
ケイ素)膜33を100nmの厚さに形成する。そうした
後、図1(c)に示すように、RIE法によって全面をエ
ッチングしてSiO2パターン32の両側面にSi3N4の
側壁33aを形成する。この場合に形成される側壁33a
の水平方向の厚み(以下、単に側壁33aの厚みと言う)
は50nmであるが、この側壁33aの厚みはSiO2パタ
ーン32の厚さやSi3N4膜33の厚さによって制御で
きる。First, as shown in FIG. 1A, a normal photolithography and R
A pattern 32 of SiO 2 (silicon oxide) is formed by the IE method. Next, as shown in FIG. 1 (b), a Si 3 N 4 (silicon nitride) film 33 is formed to a thickness of 100 nm. Thereafter, as shown in FIG. 1 (c), the entire surface is etched by RIE to form sidewalls 33a of Si 3 N 4 on both side surfaces of the SiO 2 pattern 32. Side wall 33a formed in this case
In the horizontal direction (hereinafter, simply referred to as the thickness of the side wall 33a)
Is 50 nm, but the thickness of the side wall 33 a can be controlled by the thickness of the SiO 2 pattern 32 or the thickness of the Si 3 N 4 film 33.
【0029】次に、フッ酸溶液に付けて、図1(d)に示
すように、SiO2パターン32のみを選択的に除去す
る。そうした後、図1(e)に示すように、側壁33aをエ
ッチングマスクとしてRIE法によってp型シリコン基
板31を300nmの深さまでエッチングしてシリコン柱
31aを形成する。このように、本実施例においては、
ホトリソグラフィによらずに膜形成技術とサイドウォー
ル形成技術とによってエッチングマスクとなる側壁33
aを形成するので、シリコン柱31aの厚みは微細加工の
制限に左右されないのである。Next, as shown in FIG. 1D, only the SiO 2 pattern 32 is selectively removed by immersion in a hydrofluoric acid solution. After that, as shown in FIG. 1E, the p-type silicon substrate 31 is etched to a depth of 300 nm by RIE using the side wall 33a as an etching mask to form a silicon column 31a. Thus, in this embodiment,
Side wall 33 serving as an etching mask by film forming technology and sidewall forming technology without using photolithography
Since a is formed, the thickness of the silicon pillar 31a is not affected by the limitation of the fine processing.
【0030】次に、図2(f)に示すように、p型シリコ
ン基板31に砒素イオンを注入してソース領域34を形
成した後、Si3N4から成る側壁33aを燐酸溶液によっ
て除去する。さらに、第2図(g)に示すように、10nm
の厚みでゲート酸化膜35を形成する。次に、図2(h)
に示すように、タングステン層36を堆積して0.15
μmの厚さに平坦化する。そうした後に、図2(i)に示す
ように、エッチバックを施して0.1μmの高さでタング
ステン層を残してゲート電極36aを形成する。Next, as shown in FIG. 2F, after arsenic ions are implanted into the p-type silicon substrate 31 to form the source region 34, the side walls 33a made of Si 3 N 4 are removed by a phosphoric acid solution. . Further, as shown in FIG.
A gate oxide film 35 is formed with a thickness of. Next, FIG.
As shown in FIG.
Flatten to a thickness of μm. After that, as shown in FIG. 2 (i), the gate electrode 36a is formed by etching back, leaving a tungsten layer at a height of 0.1 μm.
【0031】さらに、図2(j)に示すように、シリコン
柱31aの先端部に砒素イオンを注入して、0.2μmの
深さのドレイン領域37を形成する。こうして、チャネ
ル長(ドレイン領域37の深さに依存する)が0.1μmに
調整された縦型MOSFETが形成されるのである。
尚、上記ドレイン領域37とソース領域34とは入れ代
わってもよい。Further, as shown in FIG. 2 (j), arsenic ions are implanted into the tip of the silicon pillar 31a to form a drain region 37 having a depth of 0.2 μm. Thus, a vertical MOSFET whose channel length (depending on the depth of the drain region 37) is adjusted to 0.1 μm is formed.
The drain region 37 and the source region 34 may be interchanged.
【0032】ここで、図2(i)に示すように、平坦化さ
れたタングステン層36をエッチバックしてゲート電極
36aを形成する際における形状制御性は良好であり、
ゲート電極36aの高さは制御された高さに一定してい
る。したがって、次に砒素イオンを注入してドレイン領
域37を形成する際におけるドレイン領域37の深さ
が、ゲート電極36aの高さによって精度良く制御でき
る。こうして、シリコン柱31aにおける両側面に形成
されるチャネルのチャネル長は容易に精度良く制御され
るのである。Here, as shown in FIG. 2I, the shape controllability in forming the gate electrode 36a by etching back the flattened tungsten layer 36 is good.
The height of the gate electrode 36a is constant at a controlled height. Therefore, the depth of the drain region 37 when the arsenic ions are implanted next to form the drain region 37 can be accurately controlled by the height of the gate electrode 36a. Thus, the channel lengths of the channels formed on both side surfaces of the silicon pillar 31a are easily and accurately controlled.
【0033】また、上記シリコン柱31aの水平方向の
厚みは、図1(d)に示すSi3N4の側壁33aの厚みをサ
イドウォール形成技術に基づいて薄く形成することによ
って、微細加工の限度とは関係なく薄く設定できる。こ
こで、上記側壁33aの厚みは、上述のようにSiO2パ
ターン32の厚さやSi3N4膜33の厚さによって制御
できる。したがって、本実施例の縦型MOSFETの製
造方法によって形成された縦型MOSFETのシリコン
柱31aは、その厚みを0.5μm以下にすることが可能
なのである。The thickness of the silicon pillar 31a in the horizontal direction is limited to the limit of fine processing by forming the thickness of the side wall 33a of Si 3 N 4 shown in FIG. It can be set thin regardless of the setting. Here, the thickness of the side wall 33a can be controlled by the thickness of the SiO 2 pattern 32 and the thickness of the Si 3 N 4 film 33 as described above. Therefore, the thickness of the silicon pillar 31a of the vertical MOSFET formed by the manufacturing method of the vertical MOSFET of the present embodiment can be set to 0.5 μm or less.
【0034】図3は、図2(f)に対応する中間部品の鳥
瞰図である。図3から容易に分かるように、本実施例に
よって形成されるシリコン柱31aは、図3(a)に示すよ
うな枠状であってもよく、図3(b)に示すような相対向
した2枚の平板状であってもよい。いずれの場合にも、
チャネルはシリコン柱31aにおける平板状部の相対す
る両側面に形成されることになり、シリコン柱31aの
厚みが十分薄ければ上記両側面から内側に向かって形成
される両空乏層が中央部で重なり合って、シリコン柱3
1aは2つのチャネルと重なり合った2つの空乏層のみ
となる。こうして、完全空乏化縦型MOSFETが製造
されるのである。FIG. 3 is a bird's-eye view of the intermediate part corresponding to FIG. 2 (f). As can be easily understood from FIG. 3, the silicon pillar 31a formed according to the present embodiment may have a frame shape as shown in FIG. It may be two flat plates. In each case,
Channels will be formed on opposite sides of the flat portion of the silicon pillar 31a. If the thickness of the silicon pillar 31a is sufficiently small, both depletion layers formed inward from the both sides will be formed at the center. Overlap, silicon pillar 3
1a has only two depletion layers overlapping two channels. Thus, a fully-depleted vertical MOSFET is manufactured.
【0035】このようにして、本実施例によれば、Si
O2パターン32の厚さやSi3N4膜33の厚さでその厚
みが制御される上記側壁33aを用いて、シリコン柱3
1aを形成するようにしている。したがって、微細加工
の限度とは関係なくシリコン柱31aの厚みを薄く設定
でき、完全空乏化縦型MOSFETを形成できる。つま
り、上記電気伝導路を縦型に形成することによって微細
構造を実現し、微細加工に因らずに厚みの薄いシリコン
柱を形成することによって超微細構造および完全空乏化
を実現して、超微細で高速な半導体装置を製造できるの
である。As described above, according to the present embodiment, Si
The silicon pillar 3 is formed by using the side wall 33a whose thickness is controlled by the thickness of the O 2 pattern 32 and the thickness of the Si 3 N 4 film 33.
1a. Therefore, the thickness of the silicon pillar 31a can be set to be thin regardless of the limit of the fine processing, and a fully depleted vertical MOSFET can be formed. In other words, by forming the above-mentioned electric conduction path vertically, a fine structure is realized, and by forming a thin silicon pillar without depending on fine processing, a superfine structure and complete depletion are realized, A fine and high-speed semiconductor device can be manufactured.
【0036】[第2実施例]図4は本実施例に係る縦型
MOSFETの製造過程における横断面図である。以
下、図4に従って、第1実施例とは異なる縦型MOSF
ETの製造方法について説明する。まず、第1実施例に
おける縦型MOSFETの製造方法に従って、図1(e)
に示すようなSi3N4の側壁33aを頂いたシリコン柱3
1aをp型シリコン基板31上に形成する。尚、この場
合に形成されるシリコン柱31aの高さは500nmが望
ましい。[Second Embodiment] FIG. 4 is a cross-sectional view of a vertical MOSFET according to this embodiment in a manufacturing process. Hereinafter, according to FIG. 4, a vertical MOSF different from that of the first embodiment will be described.
A method for manufacturing ET will be described. First, according to the manufacturing method of the vertical MOSFET in the first embodiment, FIG.
The silicon pillar 3 having the Si 3 N 4 side wall 33a as shown in FIG.
1a is formed on a p-type silicon substrate 31. The height of the silicon pillar 31a formed in this case is desirably 500 nm.
【0037】次に、図4(f)に示すように50nmの厚さ
でSi3N4膜42を形成した後、RIE法によって全面
エッチバックを行って、図4(g)に示すようにSi3N4の
側壁42aを形成する。次に、図4(h)に示すように、熱
酸化を行って酸化膜43を形成し、この酸化膜43によ
って、シリコン柱31aをp型シリコン基板31から絶
縁する。そうした後、図4(i)に示すように、燐酸溶液
で側壁42a,33aを除去してシリコン柱31aを残す。Next, as shown in FIG. 4 (f), after forming a Si 3 N 4 film 42 with a thickness of 50 nm, the whole surface is etched back by the RIE method, and as shown in FIG. A side wall 42a of Si 3 N 4 is formed. Next, as shown in FIG. 4H, an oxide film 43 is formed by performing thermal oxidation, and the silicon pillar 31a is insulated from the p-type silicon substrate 31 by the oxide film 43. After that, as shown in FIG. 4 (i), the side walls 42a and 33a are removed with a phosphoric acid solution to leave the silicon pillars 31a.
【0038】次に、図4(j)に示すように、上記シリコ
ン柱31aの表面にゲート酸化膜44を形成した後に、
砒素イオンを注入してシリコン柱31a下部にソース領
域45を形成する。続いて、図4(k)に示すように、第
1実施例(図2(h)乃至図2(j)参照)の場合と同様にし
て、ゲート電極46およびドレイン領域47を形成す
る。このようにして、チャネル長が調整された縦型MO
SFETが形成されるのである。尚、上記ドレイン領域
47とソース領域45とは入れ代わってもよいことは言
うまでもない。Next, as shown in FIG. 4 (j), after forming a gate oxide film 44 on the surface of the silicon pillar 31a,
Arsenic ions are implanted to form a source region 45 below the silicon pillar 31a. Subsequently, as shown in FIG. 4K, a gate electrode 46 and a drain region 47 are formed in the same manner as in the first embodiment (see FIGS. 2H to 2J). In this way, the vertical MO whose channel length is adjusted
An SFET is formed. It goes without saying that the drain region 47 and the source region 45 may be interchanged.
【0039】上述のように、本実施例によれば、第1実
施例の場合と同様に、チャネル長を精度よく制御できる
と共に、シリコン柱31aの厚みを微細加工の限度とは
関係なく薄く設定できるので完全空乏化MOS半導体装
置を製造できる。それに加えて、本実施例によって形成
された完全空乏化縦型MOSFETは、図4(k)に見ら
れるように、上記SOI構造と同じ構造を有している。
したがって、各素子間が分離されているために素子間の
寄生容量を低減でき、更に高速化を図ることができるの
である。As described above, according to the present embodiment, similarly to the first embodiment, the channel length can be controlled with high accuracy, and the thickness of the silicon pillar 31a is set to be thin regardless of the limit of fine processing. Therefore, a fully depleted MOS semiconductor device can be manufactured. In addition, the fully-depleted vertical MOSFET formed according to the present embodiment has the same structure as the SOI structure as shown in FIG.
Therefore, since each element is separated, the parasitic capacitance between the elements can be reduced, and the speed can be further increased.
【0040】[第3実施例]図5は本実施例に係る横型
MOSFETの形成過程における横断面図である。以
下、図5に従って、第1実施例および第2実施例とは異
なる横型MOSFETの製造方法について説明する。ま
ず、第2実施例における製造方法に従って、図4(i)に
示すように、p型シリコン基板31上に、このp型シリ
コン基板31から酸化膜43によって絶縁されているシ
リコン柱31aを形成する。[Third Embodiment] FIG. 5 is a cross-sectional view in the process of forming a lateral MOSFET according to this embodiment. Hereinafter, a method for manufacturing a lateral MOSFET different from the first and second embodiments will be described with reference to FIG. First, according to the manufacturing method in the second embodiment, as shown in FIG. 4I, a silicon pillar 31a is formed on a p-type silicon substrate 31 from the p-type silicon substrate 31 by an oxide film 43. .
【0041】次に、図5(j)に示すように、シリコン柱
31aの表面にゲート酸化膜51を形成する。そして、
図5(k)に示すように、表面をタングステン層で覆った
後パターンニングを実施して、シリコン柱31aの長手
方向中央部にのみタングステン層を残してゲート電極5
2を形成する。次に、上記形成されたゲート電極52を
マスクとして、シリコン柱31aに砒素イオンを注入す
る。こうして、シリコン柱31aにおけるゲート電極5
2によって覆われていない箇所にソース領域およびドレ
イン領域を同時に形成するのである。Next, as shown in FIG. 5J, a gate oxide film 51 is formed on the surface of the silicon pillar 31a. And
As shown in FIG. 5 (k), after the surface is covered with a tungsten layer, patterning is performed to leave the tungsten layer only at the central portion in the longitudinal direction of the silicon pillar 31a, so that the gate electrode 5
Form 2 Next, arsenic ions are implanted into the silicon pillar 31a using the gate electrode 52 formed as a mask. Thus, the gate electrode 5 on the silicon pillar 31a is formed.
The source region and the drain region are formed at the same time in a portion not covered by the second region.
【0042】図6は本実施例によって形成された横型M
OSFETにおける鳥瞰図であり、図6(a)はシリコン
柱31aが枠状の場合を示し、図6(b)はシリコン柱31
aが相対向した平板状の場合を示す。いずれの場合に
も、例えば、シリコン柱31aにおけるゲート電極52
よりも図中手前側をソース領域53とすれば、シリコン
柱31aにおけるゲート電極52よりも図中後側がドレ
イン領域54となるのである。したがって、図6におけ
るゲート電極52を含む横断面図である図5(k)には、
ソース領域53およびドレイン領域54は現れてはいな
いのである。FIG. 6 shows a horizontal type M formed according to this embodiment.
FIG. 6A is a bird's-eye view of the OSFET. FIG. 6A shows a case where the silicon pillar 31a is in a frame shape, and FIG.
The case where a is a flat plate facing each other is shown. In any case, for example, the gate electrode 52 in the silicon pillar 31a is used.
If the source region 53 is located on the near side in the figure, the drain region 54 is located on the silicon pillar 31a behind the gate electrode 52 in the figure. Therefore, FIG. 5 (k), which is a cross-sectional view including the gate electrode 52 in FIG.
The source region 53 and the drain region 54 do not appear.
【0043】こうして、横型MOSFETが形成される
のである。尚、この場合にも、上記ドレイン領域54と
ソース領域53とは入れ代わってもよい。この場合、得
られる横型MOSFETは、上記シリコン柱31aの両
側面におけるゲート電極33の幅方向(水平方向)にチャ
ネルが形成されることになる。したがって、チャネル長
はゲート電極52の幅によって調整できるのである。Thus, a lateral MOSFET is formed. In this case, the drain region 54 and the source region 53 may be interchanged. In this case, in the obtained lateral MOSFET, a channel is formed in the width direction (horizontal direction) of the gate electrode 33 on both side surfaces of the silicon pillar 31a. Therefore, the channel length can be adjusted by the width of the gate electrode 52.
【0044】上述のように、本実施例によれば、第2実
施例の場合と同様に、チャネル長を精度良く制御でき、
微細加工の限度とは関係なく薄いシリコン柱を形成でき
ると共に、SOI構造が形成されてより高速な完全空乏
化縦型MOSFETを製造できる。これに加えて、本実
施例による横型MOSFETの製造方法では、ゲート電
極52をマスクとした1回のイオン注入でソース領域5
3とドレイン領域54とを同時に形成できる。As described above, according to the present embodiment, the channel length can be controlled with high accuracy, as in the case of the second embodiment.
A thin silicon pillar can be formed irrespective of the limit of microfabrication, and a SOI structure can be formed to manufacture a faster fully depleted vertical MOSFET. In addition, in the manufacturing method of the lateral MOSFET according to the present embodiment, the source region 5 is formed by one ion implantation using the gate electrode 52 as a mask.
3 and the drain region 54 can be formed simultaneously.
【0045】上記第2実施例および第3実施例の場合に
は、結果的にSOI構造を有することになる。したがっ
て、最初からSOI基板を使用して完全空乏化MOSF
ETを形成してもよい。すなわち、第1実施例による縦
型MOSFETの製造方法に従って、SOI基板におけ
る絶縁体上に島状に形成されたシリコン薄膜を膜形成技
術とサイドウォール形成技術によって形成した側壁をマ
スクとしたエッチングによって柱状に残し、図4(i)に
示すような中間部品を作成する。以後、図4(j)または
図5(j)以降に示すような手順で、第2実施例あるいは
第3実施例を実施すればよいのである。In the case of the second and third embodiments, the SOI structure is consequently obtained. Therefore, a fully depleted MOSF using an SOI substrate from the beginning
ET may be formed. That is, according to the method of manufacturing a vertical MOSFET according to the first embodiment, a silicon thin film formed in an island shape on an insulator in an SOI substrate is etched into a columnar shape by etching using a side wall formed by a film forming technique and a sidewall forming technique as a mask. And an intermediate part as shown in FIG. 4 (i) is created. Thereafter, the second embodiment or the third embodiment may be performed according to the procedure shown in FIG. 4 (j) or FIG. 5 (j).
【0046】上記第1実施例および第2実施例の場合に
は、ゲート電極を形成する際にシリコン柱31aの全周
囲をゲート電極で取り囲む必要はない。すなわち、図3
(a)に示すような枠状のシリコン柱31aの場合には、相
対向する2つの平板部夫々の両側面のみを挟んでゲート
電極を形成してもよい。また、図3(b)に示すような相
対向した平板状のシリコン柱31aの場合には、夫々の
シリコン柱31aの側面のみを挟んでゲート電極を形成
してもよい。In the first and second embodiments, it is not necessary to surround the entire periphery of the silicon pillar 31a with the gate electrode when forming the gate electrode. That is, FIG.
In the case of the frame-shaped silicon pillar 31a as shown in FIG. 3A, the gate electrode may be formed so as to sandwich only both side surfaces of the two opposing flat plate portions. In the case of flat silicon pillars 31a opposed to each other as shown in FIG. 3B, the gate electrodes may be formed only on the side surfaces of the respective silicon pillars 31a.
【0047】<第2例>本例は、半導体基板表面から突
出して形成したシリコン柱を取り囲むゲート電極を一般
的なホトリソグラフィによって形成するに際して、レジ
ストパターン等にくびれ等が発生しないような横型半導
体装置の構造及び特性に関する。以下、本例においては
横型MOSFETを例に上げて説明する。<Second Example> In this example, when a gate electrode surrounding a silicon pillar formed so as to protrude from the surface of a semiconductor substrate is formed by general photolithography, a lateral semiconductor such that a constriction does not occur in a resist pattern or the like. It relates to the structure and characteristics of the device. Hereinafter, the present embodiment will be described by taking a horizontal MOSFET as an example.
【0048】[第4実施例]図7〜図11は本実施例に
係る横型MOSFETの製造過程における横断面図であ
る。以下、図7〜図11に従って横型MOSFETの製
造方法を説明する。Fourth Embodiment FIGS. 7 to 11 are cross-sectional views of a lateral MOSFET according to this embodiment in a manufacturing process. Hereinafter, a method for manufacturing a lateral MOSFET will be described with reference to FIGS.
【0049】先ず、図7(a)に示すように、シリコン基
板61を熱酸化してシリコン酸化膜62を形成し、さら
にシリコン窒化膜63を積層する。次に、図7(b)に示
すように、素子形成領域にホトリソグラフィによってレ
ジストパターン64を形成する。そして、このレジスト
パターン64をマスクにして、シリコン窒化膜63,シ
リコン酸化膜62およびシリコン基板61を数100nm
程度の深さで連続的にエッチングして、図7(c)に示す
ようなシリコン柱65を形成する。そうした後、図7
(d)に示すように、上記レジストパターン64を除去
し、シリコン柱65の露出している部分の表面に熱酸化
によってシリコン酸化膜66を形成する。First, as shown in FIG. 7A, a silicon substrate 61 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 62, and a silicon nitride film 63 is further laminated. Next, as shown in FIG. 7B, a resist pattern 64 is formed in the element formation region by photolithography. Then, using the resist pattern 64 as a mask, the silicon nitride film 63, the silicon oxide film 62 and the silicon substrate 61 are several hundred nm thick.
The silicon pillar 65 as shown in FIG. After that, Figure 7
As shown in (d), the resist pattern 64 is removed, and a silicon oxide film 66 is formed on the exposed surface of the silicon pillar 65 by thermal oxidation.
【0050】次に、図8(e)に示すように全面にシリコ
ン窒化膜67を積層する。そして、シリコン窒化膜67
を全面エッチバックすることによって、図8(f)に示す
ようにシリコン柱65の側面にシリコン窒化膜の側壁6
8を形成する。こうした後、高温の熱酸化を施すことに
よって側壁68で覆われていないシリコン基板61が酸
化される。そして、更に酸化を進めることによって、図
8(g)に示すように、シリコン基板61におけるシリ
コン柱65下部にも両側からシリコン酸化膜69が成長
してシリコン柱65がフローティングされたフローティ
ング構造が形成される。Next, as shown in FIG. 8E, a silicon nitride film 67 is laminated on the entire surface. Then, the silicon nitride film 67
By etching back the entire surface, the side wall 6 of the silicon nitride film is formed on the side surface of the silicon pillar 65 as shown in FIG.
8 is formed. Thereafter, the silicon substrate 61 not covered with the side walls 68 is oxidized by performing high-temperature thermal oxidation. Then, by further oxidizing, as shown in FIG. 8 (g), a silicon oxide film 69 grows from both sides below the silicon pillar 65 in the silicon substrate 61 to form a floating structure in which the silicon pillar 65 is floated. Is done.
【0051】次に、図9(h)に示すように、上記シリ
コン窒化膜63,側壁68およびシリコン酸化膜62,6
6を除去する。そして、シリコン柱65におけるチャネ
ルを形成すべき領域にレジストマスクによる開口部を設
けたパターニングを行い、このレジストをマスクにして
シリコン柱65をエッチングする。こうして、図9(i)
に示すように、シリコン柱65におけるチャネル形成領
域76の高さを100nm程度まで低くする。Next, as shown in FIG. 9H, the silicon nitride film 63, the side walls 68, and the silicon oxide films 62, 6 are formed.
6 is removed. Then, patterning is performed by providing an opening with a resist mask in a region of the silicon pillar 65 where a channel is to be formed, and the silicon pillar 65 is etched using the resist as a mask. Thus, FIG. 9 (i)
As shown in the figure, the height of the channel formation region 76 in the silicon pillar 65 is reduced to about 100 nm.
【0052】さらに、同一マスクのままでシリコン酸化
膜69におけるチャネル形成領域76の周囲と下層とを
等方性のエッチング条件(深さ方向と横方向のエッチン
グ速度が等しい条件)で掘り下げ、さらに横方向のエッ
チングを行う。こうして、シリコン柱65の底面下部の
シリコン酸化膜69を除去して図9(j)に示すような空
欠部77を形成する。Further, the periphery of the channel forming region 76 and the lower layer of the silicon oxide film 69 are dug down under the same mask under isotropic etching conditions (conditions in which the etching rates in the depth direction and the horizontal direction are equal). Etching in the direction is performed. Thus, the silicon oxide film 69 below the bottom surface of the silicon pillar 65 is removed to form a void 77 as shown in FIG.
【0053】次に、上記チャネル形成領域76を含むシ
リコン柱65に熱酸化を施してゲート絶縁膜用のシリコ
ン酸化膜70を形成する。そして、ゲート電極用の低抵
抗多結晶シリコン膜71を積層して空欠部77を埋め尽
くすと共にシリコン柱65におけるチャネル形成領域7
6上を覆った後ホトリソグラフィによってレジストのパ
ターニングを施し、これをマスクとして低抵抗多結晶シ
リコン膜71をエッチングして図10(k)に示すような
ゲート電極を形成する。そしてさらに、ゲート電極71
をマスクとしてソース/ドレイン部における拡散層形成
用の不純物イオン注入72を行う。Next, the silicon pillar 65 including the channel forming region 76 is subjected to thermal oxidation to form a silicon oxide film 70 for a gate insulating film. Then, a low-resistance polycrystalline silicon film 71 for a gate electrode is stacked to fill the void 77 and to form a channel forming region 7 in the silicon pillar 65.
After covering the top 6, the resist is patterned by photolithography, and using this as a mask, the low-resistance polycrystalline silicon film 71 is etched to form a gate electrode as shown in FIG. Further, the gate electrode 71
Is used as a mask to perform impurity ion implantation 72 for forming a diffusion layer in the source / drain portion.
【0054】そうした後、全面にシリコン酸化膜73を
積層し、エッチバックして表面凹凸を平滑にする。そし
て、図10(l)に示すように、各電極の取り出し用のコ
ンタクトホール74を形成する。次に、金属膜を積層
し、ホトエッチングによって図10(m)に示すような金
属配線層75を形成する。こうして、図11に全体像を
示すように、シリコン基板61表面に対して垂直方向に
突出して電気伝導路としてのシリコン柱65が形成され
た横型MOSFETが形成されるのである。尚、図11
においてはソース/ドレイン電極は片側のみが記載され
ているが実際には両電極を形成する。After that, a silicon oxide film 73 is laminated on the entire surface and etched back to smooth the surface irregularities. Then, as shown in FIG. 10 (l), a contact hole 74 for taking out each electrode is formed. Next, a metal film is laminated, and a metal wiring layer 75 as shown in FIG. In this manner, as shown in the overall image of FIG. 11, a lateral MOSFET is formed in which the silicon pillar 65 as an electric conduction path is formed so as to project in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 61. Note that FIG.
In the above, only one side of the source / drain electrode is described, but actually both electrodes are formed.
【0055】このようにして形成された横型MOSFE
Tは、図11に示すように、電気伝導路としてのシリコ
ン柱65がシリコン基板61表面から突出しており、そ
のシリコン柱65におけるチャネル形成領域76のみの
高さが低くなっている。そして、チャネル形成領域76
下部のシリコン酸化膜69には空欠部77が設けられ
て、細く微細なチャネル形成領域76の周囲をゲート電
極71で取り囲んだ構造を有している。したがって、上
記チャネル形成領域76にゲートバイアスを加えた場合
に、容易にチャネル全体に空乏層が広がることができ、
完全空乏化動作のトランジスタが得られるのである。The lateral MOSFE thus formed is
In T, as shown in FIG. 11, a silicon pillar 65 as an electric conduction path protrudes from the surface of the silicon substrate 61, and the height of only the channel formation region 76 in the silicon pillar 65 is reduced. Then, the channel forming region 76
A void portion 77 is provided in the lower silicon oxide film 69, and has a structure in which a gate electrode 71 surrounds the periphery of a thin and fine channel formation region 76. Therefore, when a gate bias is applied to the channel formation region 76, the depletion layer can easily spread over the entire channel,
Thus, a transistor having a completely depleted operation can be obtained.
【0056】その際に、上記シリコン柱65全体の高さ
を低くしてしまうとソース/ドレイン部の抵抗が大きく
なってしまい、完全空乏化デバイスの利点である高速性
の妨げになる。そこで、本実施例では、ソース/ドレイ
ン部は広い面積を確保してチャネル形成領域76のみを
狭く形成するのである。At this time, if the height of the whole silicon pillar 65 is reduced, the resistance of the source / drain portion is increased, which hinders the high-speed operation which is an advantage of the complete depletion device. Therefore, in the present embodiment, the source / drain portion is formed to have a large area and only the channel formation region 76 is formed to be narrow.
【0057】また、本実施例における横型MOSFET
は、上述のようにシリコン柱65におけるチャネル形成
領域76の高さが低い構造を有している。したがって、
この横型MOSFETの製造方法においては、ゲート電
極71を一般的なホトリソグラフィによって形成する際
に、シリコン柱65上に形成される低抵抗多結晶シリコ
ン膜71やレジストパターンの縦方向の部分が短いので
くびれ等が発生しにくく、エッチングによってゲート電
極71を形成する際に断線等に至ってしまう危険性は少
ない。つまり、本実施例によれば、素子特性に悪影響を
与えないような横型MOSFETを容易に製造できる。The lateral MOSFET according to the present embodiment is
Has a structure in which the height of the channel formation region 76 in the silicon pillar 65 is low as described above. Therefore,
In this method of manufacturing a lateral MOSFET, when the gate electrode 71 is formed by general photolithography, the low-resistance polycrystalline silicon film 71 formed on the silicon pillar 65 and the vertical portion of the resist pattern are short. Constriction is unlikely to occur, and there is little risk of disconnection or the like when forming the gate electrode 71 by etching. That is, according to the present embodiment, a lateral MOSFET that does not adversely affect the element characteristics can be easily manufactured.
【0058】上述のような完全空乏化動作のトランジス
タの場合には、電流駆動力の増加および電流特性の立ち
上がりの急峻化を図ることができるので低電圧動作に適
している。また、閾値電圧を低下させなくとも動作速度
を高速に維持できることから閾値電圧を高い値で維持で
き、閾値電圧のばらつきの許容範囲の設定が可能とな
り、トランジスタ素子の信頼性向上が図れる。The above-described fully depleted transistor is suitable for low-voltage operation because the current driving force can be increased and the current characteristic rises steeply. In addition, since the operation speed can be maintained at a high speed without lowering the threshold voltage, the threshold voltage can be maintained at a high value, and an allowable range of the variation of the threshold voltage can be set, so that the reliability of the transistor element can be improved.
【0059】上記第4実施例においては、シリコン柱6
5を形成するに際して、シリコン基板61をエッチング
する際のマスクであるレジストパターン64をホトリソ
グラフィ技術によって形成している。しかしながら、こ
の発明はこれに限定されるものではなく、第1例(第1
実施例〜第3実施例)と同様に、シリコン基板上に形成
された薄膜パターンにサイドウォール形成技術によって
側壁を形成し、この側壁をマスクとしたエッチングによ
って形成してもよい。In the fourth embodiment, the silicon pillar 6
In forming the resist pattern 5, a resist pattern 64, which is a mask for etching the silicon substrate 61, is formed by photolithography. However, the present invention is not limited to this, and the first example (first example)
Similarly to the third to third embodiments), a sidewall may be formed on a thin film pattern formed on a silicon substrate by a sidewall formation technique, and the thin film pattern may be formed by etching using the sidewall as a mask.
【0060】上記各実施例においては、MOSFETを
例に超微細で高速な半導体装置の製造方法を説明してい
る。しかしながら、この発明は、他の半導体装置の製造
に適用しても何等差し支えない。In each of the above embodiments, a method for manufacturing an ultra-fine and high-speed semiconductor device has been described using a MOSFET as an example. However, the present invention can be applied to the manufacture of other semiconductor devices without any problem.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
半導体装置の製造方法は、所定伝導形の半導体基板上に
形成された薄膜パターンの全周にサイドウォール形成技
術によって枠状に側壁を形成した後に上記薄膜パターン
を除去し、上記側壁をマスクとしてエッチングを行って
枠状の半導体柱を形成し、上記側壁を除去した後に上記
半導体柱の周囲を取り囲んで電極を形成するので、ホト
リソグラフィによる微細加工に因らずに上記半導体柱形
成用のエッチングマスクを形成できる。したがって、上
記微細加工の限度に拘わりなく上記半導体柱の厚みを薄
く形成できる。その結果、上記半導体柱の両側面に電気
伝導路を形成した際に上記半導体柱は完全空乏化され、
超微細で高速な半導体装置を製造できる。As apparent from above, according to the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device of the first invention, the side wall in a frame shape by the side wall forming technique the entire periphery of the thin film pattern formed on a predetermined conductivity type of the semiconductor substrate After forming the above, the thin film pattern is removed, and etching is performed using the side wall as a mask.
Since a frame-shaped semiconductor pillar is formed, and after removing the side wall, an electrode is formed so as to surround the semiconductor pillar, an etching mask for forming the semiconductor pillar can be formed regardless of fine processing by photolithography. . Therefore, the thickness of the semiconductor pillar can be reduced regardless of the limit of the fine processing. As a result, when electric conduction paths are formed on both side surfaces of the semiconductor pillar, the semiconductor pillar is completely depleted,
An ultrafine and high-speed semiconductor device can be manufactured.
【0062】また、第2の発明の半導体装置の製造方法
は、所定伝導形の半導体基板上に形成された薄膜パター
ンにサイドウォール形成技術によって第1の側壁を形成
した後上記薄膜パターンを除去し、上記第1の側壁をマ
スクとしてエッチングを行って半導体柱を形成し、上記
半導体柱の側面に第2の側壁を形成し、上記両側壁を保
護膜として熱酸化を行って上記半導体柱を酸化膜によっ
て上記半導体基板から絶縁し、上記両側壁を除去した後
に上記半導体柱の周囲を取り囲んで電極を形成するの
で、上記電極によって取り囲まれた半導体柱から成る半
導体素子間を分離できる。したがって、SOI構造と同
じ構造を有して、超微細で更に高速な半導体装置を製造
できる。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second invention, the first side wall is formed by a side wall forming technique on a thin film pattern formed on a semiconductor substrate of a predetermined conductivity type, and then the thin film pattern is removed. The semiconductor pillar is formed by etching using the first sidewall as a mask, a second sidewall is formed on a side face of the semiconductor pillar, and the semiconductor pillar is oxidized by performing thermal oxidation using the both sidewalls as protective films. Since the film is insulated from the semiconductor substrate and the side walls are removed, the electrodes are formed so as to surround the semiconductor pillars, so that the semiconductor elements formed by the semiconductor pillars surrounded by the electrodes can be separated. Therefore, it is possible to manufacture an ultra-fine and higher-speed semiconductor device having the same structure as the SOI structure.
【0063】また、第3の発明の半導体装置の製造方法
は、絶縁層上に島状に形成された所定伝導形の半導体薄
膜上に形成された薄膜パターンの全周にサイドウォール
形成技術によって枠状に側壁を形成した後上記薄膜パタ
ーンを除去し、上記側壁をマスクとしてエッチングを行
って上記絶縁層上に枠状の半導体柱を形成し、上記側壁
を除去した後に上記半導体柱の周囲を取り囲んで電極を
形成するので、SOI構造と同じ構造を有する超微細で
高速な半導体装置をより簡単に製造できる。The method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a frame around the entire periphery of a thin film pattern formed on a semiconductor film of a predetermined conductivity type formed in an island shape on an insulating layer by a sidewall forming technique. After forming the side wall in a shape, the thin film pattern is removed, and etching is performed using the side wall as a mask to form a frame-shaped semiconductor pillar on the insulating layer. After the sidewall is removed, the periphery of the semiconductor pillar is surrounded. Since the electrodes are formed by using the same method, an ultra-fine and high-speed semiconductor device having the same structure as the SOI structure can be manufactured more easily.
【0064】また、第5の発明の半導体装置の構造は、
半導体基板上に絶縁膜を介して突出して形成された板状
の半導体柱と、この半導体柱における上縁に所定幅で所
定深さの溝を刻んで形成された狭部と、この狭部の周囲
を取り囲む電極を備えているので、上記半導体柱におけ
る狭部は細く微細な形状を有している。したがって、こ
の細く微細な狭部に周囲を取り囲む電極からバイアス電
圧を印加すると上記狭部全体に空乏層が広がり、完全空
乏化動作を示す高速で高信頼性を有する半導体装置を提
供できる。The structure of the semiconductor device of the fifth invention is as follows.
A plate-shaped semiconductor pillar protruding from a semiconductor substrate via an insulating film, a narrow portion formed by engraving a groove of a predetermined width and a predetermined depth on an upper edge of the semiconductor pillar, Since the electrode surrounding the periphery is provided, the narrow portion in the semiconductor pillar has a fine and fine shape. Therefore, when a bias voltage is applied from the electrode surrounding the narrow portion to the narrow portion, a depletion layer spreads over the entire narrow portion, and a high-speed and high-reliability semiconductor device exhibiting a complete depletion operation can be provided.
【0065】また、第6の発明の半導体装置の製造方法
は、所定伝導形の半導体基板上に形成された半導体柱に
サイドウォール形成技術によって側壁を形成し、この側
壁を保護膜として熱酸化を行って上記半導体基板の表面
に酸化膜を形成して上記半導体基板から半導体柱を絶縁
し、この半導体柱における電極形成箇所をエッチングし
て他の箇所よりも低くし、上記半導体基板表面の酸化膜
における上記電極形成箇所の周囲および下部をエッチン
グして空欠部を形成し、上記半導体柱における電極形成
箇所を電極用の半導体膜で取り囲んてパターニングして
電極を形成するようにしたので、微細加工の限界に左右
されずに超微細な電気伝導路を形成できる。さらに、こ
の発明によって形成される半導体柱における電極形成箇
所の高さは低いので、この電極形成箇所を取り囲む電極
を通常のホトリソグラフィ技術によって形成する場合に
レジストパターンにくびれ等が発生しにくい。したがっ
て、この発明によれば、高速で高信頼性を有する半導体
装置を容易に形成できる。[0065] In the method of the sixth aspect of the present invention, to form the sidewall by a side wall forming technique the semiconductor Columns made form a predetermined conductivity type semiconductor substrate, thermal oxidation of the side walls as a protective film To form an oxide film on the surface of the semiconductor substrate, insulate the semiconductor pillar from the semiconductor substrate, etch the electrode formation location on the semiconductor pillar lower than other locations, and oxidize the surface of the semiconductor substrate. The periphery and the lower part of the film on the electrode forming portion are etched to form a void, and the electrode forming portion on the semiconductor pillar is surrounded by an electrode semiconductor film and patterned to form an electrode. An ultra-fine electric conduction path can be formed without being affected by processing limitations. Further, since the height of the electrode forming portion in the semiconductor pillar formed according to the present invention is low, when the electrode surrounding the electrode forming portion is formed by the usual photolithography technique, the resist pattern is unlikely to be constricted. Therefore, according to the present invention, a semiconductor device having high speed and high reliability can be easily formed.
【図1】この発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
よる縦型MOSFET製造過程の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a vertical MOSFET manufacturing process according to an embodiment of a semiconductor device manufacturing method of the present invention.
【図2】図1に続く製造過程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the manufacturing process following FIG. 1;
【図3】図2(f)に対応する中間部品の鳥瞰図である。FIG. 3 is a bird's-eye view of an intermediate part corresponding to FIG. 2 (f).
【図4】他の縦型MOSFET製造過程の説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram of another vertical MOSFET manufacturing process.
【図5】横型MOSFET製造過程の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a horizontal MOSFET manufacturing process.
【図6】図5(k)に対応する横型MOSFETの鳥瞰図
である。FIG. 6 is a bird's-eye view of the lateral MOSFET corresponding to FIG. 5 (k).
【図7】図5とは異なる横型MOSFET製造過程の説
明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a lateral MOSFET manufacturing process different from FIG. 5;
【図8】図7に続く製造過程の説明図である。FIG. 8 is an explanatory view of the manufacturing process following FIG. 7;
【図9】図8に続く製造過程の説明図である。FIG. 9 is an explanatory view of the manufacturing process following FIG. 8;
【図10】図9に続く製造過程の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the manufacturing process following FIG. 9;
【図11】図10に続く製造過程の説明図である。FIG. 11 is an explanatory view of the manufacturing process following FIG. 10;
【図12】従来の縦型MOSFETの製造方法に係る製
造過程の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to a conventional method for manufacturing a vertical MOSFET.
【図13】図12に続く製造過程の説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of the manufacturing process following FIG. 12;
【図14】他の従来例における横型MOSFETの製造
方法に係る製造過程の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to a method of manufacturing a lateral MOSFET in another conventional example.
【図15】図14に続く製造過程の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of the manufacturing process following FIG. 14;
【図16】図15に続く製造過程の説明図である。FIG. 16 is an explanatory view of the manufacturing process continued from FIG. 15;
【図17】図16に続く製造過程の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of the manufacturing process following FIG. 16;
【図18】図17に続く製造過程の説明図である。FIG. 18 is an explanatory view of the manufacturing process following FIG. 17;
31…p型シリコン基板、 31a…シリコ
ン柱、33a,42a…側壁、 34,4
5,53…ソース領域、35,44,51…ゲート酸化
膜、 36a,46,52…ゲート電極、37,47,
54…ドレイン領域、 43…酸化膜、61…シリ
コン基板、62,66,69,73…シリコン酸化膜、6
3,67…シリコン窒化膜、 65…シリコン
柱、68…側壁、 71…低抵
抗多結晶シリコン膜、76…チャネル形成領域、
77…空欠部。31: p-type silicon substrate, 31a: silicon pillar, 33a, 42a: side wall, 34, 4
5, 53 ... source region, 35, 44, 51 ... gate oxide film, 36 a, 46, 52 ... gate electrode, 37, 47,
54 ... drain region, 43 ... oxide film, 61 ... silicon substrate, 62, 66, 69, 73 ... silicon oxide film, 6
3, 67: silicon nitride film, 65: silicon pillar, 68: side wall, 71: low resistance polycrystalline silicon film, 76: channel formation region,
77 ... Empty space.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/78 618D (56)参考文献 特開 平2−263473(JP,A) 特開 昭64−35957(JP,A) 特開 平2−119188(JP,A) 特開 平2−17675(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 29/786 H01L 21/334 - 21/336 H01L 21/302 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 29/78 618D (56) References JP-A-2-263473 (JP, A) JP-A-64-35957 (JP, A) JP-A-2-119188 (JP, A) JP-A-2-17675 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 29/786 H01L 21/334 -21/336 H01L 21/302
Claims (6)
ンを形成し、サイドウォール形成技術によって上記薄膜
パターンの全周に側壁を形成した後に上記薄膜パターン
を除去して上記半導体基板上に枠状の側壁のみを残す工
程と、 上記側壁をマスクとしてエッチングを行って、上記半導
体基板上に枠状の半導体柱を形成する工程と、 上記側壁を除去した後、上記半導体柱の周囲を取り囲ん
で電極を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。1. A thin film pattern is formed on a semiconductor substrate of a predetermined conductivity type, side walls are formed on the entire periphery of the thin film pattern by a sidewall forming technique, and then the thin film pattern is removed to form a frame on the semiconductor substrate. Leaving only the side wall of the above; forming the frame-shaped semiconductor pillar on the semiconductor substrate by etching using the side wall as a mask; removing the side wall and surrounding the periphery of the semiconductor pillar with an electrode. Forming a semiconductor device.
ンを形成し、サイドウォール形成技術によって上記薄膜
パターンに第1の側壁を形成した後に上記薄膜パターン
を除去して上記半導体基板上に上記第1の側壁のみを残
す工程と、 上記第1の側壁をマスクとしてエッチングを行って、上
記半導体基板上に半導体柱を形成する工程と、 サイドウォール形成技術によって上記半導体柱の側面に
第2の側壁を形成する工程と、 上記半導体柱を覆う第1の側壁および第2の側壁を保護
膜として熱酸化を行って上記半導体基板の表面に酸化膜
を形成し、上記半導体基板から半導体柱を絶縁する工程
と、 上記第1の側壁および第2の側壁を除去した後、上記半
導体柱の周囲を取り囲んで電極を形成する工程を備えた
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。2. A thin film pattern is formed on a semiconductor substrate of a predetermined conductivity type, a first side wall is formed on the thin film pattern by a sidewall forming technique, and then the thin film pattern is removed to form a thin film pattern on the semiconductor substrate. A step of leaving only one side wall; a step of performing etching using the first side wall as a mask to form a semiconductor pillar on the semiconductor substrate; and a second sidewall on a side surface of the semiconductor pillar by a sidewall formation technique. Forming a silicon oxide film on the surface of the semiconductor substrate by performing thermal oxidation using the first side wall and the second side wall covering the semiconductor pillar as a protective film to insulate the semiconductor pillar from the semiconductor substrate. A step of forming an electrode surrounding the semiconductor pillar after removing the first side wall and the second side wall. Method.
の半導体薄膜上に薄膜パターンを形成し、サイドウォー
ル形成技術によって上記薄膜パターンの全周に側壁を形
成した後に上記薄膜パターンを除去して上記半導体薄膜
上に枠状の側壁のみを残す工程と、 上記側壁をマスクとして上記絶縁層に達するまでエッチ
ングを行って、上記絶縁層上に枠状の半導体柱を形成す
る工程と、 上記側壁を除去した後、上記半導体柱の周囲を取り囲ん
で電極を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。3. A thin film pattern is formed on a semiconductor film of a predetermined conductivity type formed in an island shape on an insulating layer, and a sidewall is formed on the entire periphery of the thin film pattern by a sidewall forming technique, and then the thin film pattern is formed. Removing and leaving only a frame-shaped side wall on the semiconductor thin film; etching using the side wall as a mask until reaching the insulating layer to form a frame-shaped semiconductor pillar on the insulating layer; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming an electrode surrounding the semiconductor pillar after removing the side wall.
記載の半導体装置の製造方法において、 上記電極は、上記半導体柱の周囲の一部を取り囲んで形
成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode is formed so as to surround a part of a periphery of the semiconductor pillar. A method for manufacturing a semiconductor device.
体基板表面に形成された絶縁膜を介して突出して形成さ
れた板状の半導体柱と、 上記半導体柱における上縁に所定幅であって所定深さの
溝を刻んで形成された狭部と、 上記半導体基板表面の絶縁膜をくぐり抜けて、上記半導
体柱における上記狭部の側壁に沿ってこの狭部の周囲を
取り囲む電極を備えたことを特徴とする半導体装置の構
造。5. A semiconductor pillar having a predetermined width formed on a semiconductor substrate of a predetermined conductivity type and protruding through an insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate, and an upper edge of the semiconductor pillar having a predetermined width. A narrow portion formed by engraving a groove having a predetermined depth, and an electrode that passes through the insulating film on the surface of the semiconductor substrate and surrounds the periphery of the narrow portion along the side wall of the narrow portion in the semiconductor pillar. A structure of a semiconductor device, characterized in that:
形成する工程と、 サイドウォール形成技術によって上記半導体柱に側壁を
形成する工程と、 上記半導体柱を覆う側壁を保護膜として熱酸化を行って
上記半導体基板の表面に酸化膜を形成し、上記半導体基
板から半導体柱を絶縁する工程と、 上記側壁を除去した後に上記半導体柱における電極形成
箇所を開口したレジストパターンを形成し、このレジス
トパターンをマスクとして半導体柱をエッチングして電
極形成箇所の高さを他の箇所よりも低くする工程と、 上記半導体基板表面に形成された上記酸化膜における上
記電極形成箇所の周囲および下部を等方性エッチング条
件によるエッチングで掘り下げて空欠部を形成する工程
と、 電極用の半導体膜を積層して上記空欠部を埋め尽くすと
共に上記半導体柱における電極形成箇所を覆った後にパ
ターニングして上記電極形成箇所を取り囲む電極を形成
する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 6. A predetermined conductivity type of the semiconductor substrate and forming a semi-conductor post, forming a side wall on the semiconductor pillar by sidewall forming techniques, thermal oxidation sidewalls covering the semiconductor pillar as a protective film Performing an oxide film on the surface of the semiconductor substrate, insulating the semiconductor pillar from the semiconductor substrate, and forming a resist pattern in which an electrode formation location in the semiconductor pillar is opened after removing the sidewall. Etching the semiconductor pillars using the resist pattern as a mask to lower the height of the electrode formation location than other locations; and forming the periphery and the lower part of the electrode formation location in the oxide film formed on the semiconductor substrate surface. A step of forming a vacant space by etching under an isotropic etching condition, and laminating a semiconductor film for an electrode to fill the vacant space. Both the method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of forming an electrode surrounding the electrode forming portion by patterning after covering the electrode formation portion of the semiconductor pillar.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17540792A JP3219307B2 (en) | 1991-08-28 | 1992-07-02 | Semiconductor device structure and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-217031 | 1991-08-28 | ||
| JP21703191 | 1991-08-28 | ||
| JP17540792A JP3219307B2 (en) | 1991-08-28 | 1992-07-02 | Semiconductor device structure and manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198817A JPH05198817A (en) | 1993-08-06 |
| JP3219307B2 true JP3219307B2 (en) | 2001-10-15 |
Family
ID=26496698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17540792A Expired - Fee Related JP3219307B2 (en) | 1991-08-28 | 1992-07-02 | Semiconductor device structure and manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219307B2 (en) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19640308A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-02 | Siemens Ag | Power MOS device |
| US6288431B1 (en) | 1997-04-04 | 2001-09-11 | Nippon Steel Corporation | Semiconductor device and a method of manufacturing the same |
| US6459123B1 (en) * | 1999-04-30 | 2002-10-01 | Infineon Technologies Richmond, Lp | Double gated transistor |
| US6794718B2 (en) * | 2002-12-19 | 2004-09-21 | International Business Machines Corporation | High mobility crystalline planes in double-gate CMOS technology |
| KR100568858B1 (en) * | 2003-07-24 | 2006-04-10 | 삼성전자주식회사 | Method for manufacturing SOI transistor having vertical double channel and structure thereof |
| KR100518588B1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-10-04 | 삼성전자주식회사 | Split gate type non-volatile semiconductor memory device having double-floating gate structure and process for manufacturing the same |
| JP2005116969A (en) | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP4989037B2 (en) * | 2004-04-05 | 2012-08-01 | セイコーインスツル株式会社 | Capacitive mechanical quantity sensor and semiconductor device |
| KR100612718B1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-08-17 | 경북대학교 산학협력단 | Saddle type flash memory device and manufacturing method |
| KR100614800B1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-08-22 | 삼성전자주식회사 | Method for manufacturing a transistor having a plurality of protruding channels |
| KR100689211B1 (en) * | 2004-12-11 | 2007-03-08 | 경북대학교 산학협력단 | Saddle-type OS element |
| JP2006278674A (en) | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nec Electronics Corp | FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SEMICONDUCTOR DEVICE |
| JP4987244B2 (en) * | 2005-04-28 | 2012-07-25 | 株式会社東芝 | Manufacturing method of semiconductor device |
| KR100618900B1 (en) * | 2005-06-13 | 2006-09-01 | 삼성전자주식회사 | Method for manufacturing a MOS field effect transistor having a multi-channel and a MOS field effect transistor having a multi-channel manufactured according to the |
| JP2007123827A (en) | 2005-09-30 | 2007-05-17 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2007242704A (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Toshiba Corp | Pattern manufacturing method, pattern substrate, and field effect transistor |
| US8501581B2 (en) | 2006-03-29 | 2013-08-06 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor constructions |
| US8734583B2 (en) | 2006-04-04 | 2014-05-27 | Micron Technology, Inc. | Grown nanofin transistors |
| US7425491B2 (en) | 2006-04-04 | 2008-09-16 | Micron Technology, Inc. | Nanowire transistor with surrounding gate |
| EP2002470B1 (en) * | 2006-04-04 | 2016-03-09 | Micron Technology, Inc. | Method fo growing nanofin transistors |
| US7491995B2 (en) | 2006-04-04 | 2009-02-17 | Micron Technology, Inc. | DRAM with nanofin transistors |
| JP2008098553A (en) | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP5055980B2 (en) * | 2006-11-29 | 2012-10-24 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Method for manufacturing electronic device and method for manufacturing semiconductor device |
| JP4625822B2 (en) | 2007-03-16 | 2011-02-02 | 株式会社東芝 | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
| US20090020792A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Rafael Rios | Isolated tri-gate transistor fabricated on bulk substrate |
| JP5172264B2 (en) * | 2007-10-01 | 2013-03-27 | 株式会社東芝 | Semiconductor device |
| JP2009206306A (en) | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing semiconductor apparatus, and method of manufacturing electro-optical apparatus |
| DE102008030864B4 (en) * | 2008-06-30 | 2010-06-17 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Semiconductor device as a double-gate and tri-gate transistor, which are constructed on a solid substrate and method for producing the transistor |
| US8101486B2 (en) * | 2009-10-07 | 2012-01-24 | Globalfoundries Inc. | Methods for forming isolated fin structures on bulk semiconductor material |
| CN103367156B (en) * | 2012-03-31 | 2015-10-14 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | The formation method of semiconductor device, the formation method of fin field effect pipe |
| WO2017153194A1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | Imec Vzw | Method for providing a tungsten layer |
| JP6246276B2 (en) * | 2016-07-15 | 2017-12-13 | ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッドUnisantis Electronics Singapore Pte Ltd. | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
| JP2021015891A (en) * | 2019-07-12 | 2021-02-12 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Semiconductor device and imaging apparatus |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP17540792A patent/JP3219307B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05198817A (en) | 1993-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3219307B2 (en) | Semiconductor device structure and manufacturing method | |
| US5482877A (en) | Method for making a semiconductor device having a silicon-on-insulator structure | |
| US7491610B2 (en) | Fabrication method | |
| JP2837014B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| EP0088922B1 (en) | A method of forming electrodes and wiring strips on a semiconductor device | |
| JP3607431B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| CN101490822A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| JP3229665B2 (en) | Method of manufacturing MOSFET | |
| JP3872316B2 (en) | Method for forming a transistor | |
| US4868137A (en) | Method of making insulated-gate field effect transistor | |
| JPH09129877A (en) | Semiconductor device manufacturing method, insulated gate semiconductor device manufacturing method, and insulated gate semiconductor device | |
| JPH08293543A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPH09153610A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2729422B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPH05226655A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2538857B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| US6812522B2 (en) | Lateral type power MOS transistor having trench gate formed on silicon-on-insulator (SOI) substrate | |
| JPH04277617A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JPH03173175A (en) | semiconductor equipment | |
| JPH0265255A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JPH02201965A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
| JPH0395937A (en) | SOI type semiconductor device and its manufacturing method | |
| JP2851069B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPS62132363A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPH0290567A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |