JP2005045204A - リセスを備えたsoi構造の半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板に形成された素子分離膜により定義される活性領域の一部にリセスを形成する段階と、第1方向に前記リセスの側壁の一部及び底部上部の一部にゲート絶縁膜を形成し、前記リセスに前記ゲート絶縁膜を介して前記活性領域に接触され、前記第1方向側壁に対し実質的に直角をなす前記リセスの第2方向側壁とは一定距離だけ離隔されるようにゲート電極を形成する段階と、前記リセスの第1方向側壁のうち前記ゲート絶縁膜が形成された領域を除き互いに対向された前記第1方向側壁に、前記第1方向において前記ゲート電極を介してそれぞれソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、を含む。
【選択図】 図1
Description
112 素子分離膜
113a、113b しきい電圧調節用不純物層
114 側壁スペーサー
116 ゲート絶縁膜
118 ゲート電極
120 ゲートキャッピング膜
121a、121b ソース及びドレイン領域
122 絶縁膜
124a、124b ソース及びドレイン電極
Claims (64)
- 基板に形成された素子分離膜により定義される活性領域の一部にリセスを形成する段階と、
第1方向に前記リセスの側壁の一部及び底部上部の一部にゲート絶縁膜を形成し、前記リセスに前記ゲート絶縁膜を介して前記活性領域に接触し、前記第1方向側壁に対して実質的に直角をなす前記リセスの第2方向側壁とは一定距離だけ離隔されるようにゲート電極を形成する段階と、
前記リセスの第1方向側壁のうち前記ゲート絶縁膜が形成された領域を除き互いに対向された前記第1方向側壁に、前記第1方向において前記ゲート電極を介してそれぞれソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、
を含むことを特徴とする垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。 - 前記素子分離膜はSTI方法で形成されることを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記素子分離膜の材質はUSG膜またはHDP−CVD法を用いた酸化膜であることを特徴とする請求項2に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記素子分離膜の深さは2000Å乃至3000Åであることを特徴とする請求項3に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの深さは1000Å乃至2000Åであることを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜の材質は酸化膜であることを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜は熱酸化により形成されることを特徴とする請求項6に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲート電極の材質はドーピングされたポリシリコン膜またはタングステンポリサイド膜であることを特徴とする請求項7に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲート電極の形成と同時に前記ゲート電極の上部にゲートキャッピング膜が形成されることを特徴とする請求項8に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲートキャッピング膜の材質はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項9に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記活性領域にリセスを形成する前に、後工程で形成されるリセスの第1方向側壁及びリセスの底部に形成されるように前記活性領域にしきい電圧調節用不純物層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスを形成した後にゲート絶縁膜を形成する前に、前記リセスの底部及び第1方向側壁にしきい電圧調節用不純物層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの底部に形成されたしきい電圧調節用不純物層の濃度が前記リセスの第1方向側壁に形成された不純物層の濃度よりも一層高くなるように形成されることを特徴とする請求項11または12に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記しきい電圧調節用不純物層はイオン注入方法により形成されることを特徴とする請求項13に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの第1方向側壁に形成されたしきい電圧調節用不純物層はチルトイオン注入方法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項14に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの底部及び第1方向側壁に形成されるしきい電圧調節用不純物層はプラズマドーピング方法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項13に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの第1方向側壁に形成されるソース及びドレイン領域はチルトイオン注入方法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの第1方向側壁に形成されるソース及びドレイン領域はプラズマドーピング方法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ソース及びドレイン領域が形成された基板に前記ソース及びドレイン領域と電気的に連結されるソース及びドレイン電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ソース及びドレイン電極はドーピングされたポリシリコン膜またはタングステンポリサイド膜で形成されることを特徴とする請求項19に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記基板はバルク半導体基板であることを特徴とする請求項1に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 基板に定義された活性領域が絶縁されるように覆いながら、前記活性領域の最上部と段差を有するようにするために前記基板の表面上部よりも高く素子分離膜を前記基板に形成する段階と、
前記段差が存在する前記素子分離膜の側壁に沿って側壁スペーサーを形成する段階と、
前記側壁スペーサー及び素子分離膜を食刻マスクとして用いて前記活性領域のうち露出された活性領域を所定深さまでに食刻することにより、前記活性領域の一部にリセスを形成する段階と、
前記リセスの底部の上部及び第1方向側壁の一部にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜の上部に前記リセスを充分に充填するようにゲート電極を形成すると共に、前記ゲート電極の上部にゲートキャッピング膜を形成する段階と、
前記リセスの第1方向側壁のうち前記ゲート電極が形成された領域を除き互いに対向された前記第1方向の側壁に、前記第1方向に前記ゲート電極を介してそれぞれソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、
を含むことを特徴とする垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。 - 前記段差は500Å乃至1000Åであることを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記素子分離膜は、
基板に活性領域を限定する素子分離予定領域が露出されるようにマスクパターンを形成する段階と、
前記マスクパターンを用いて前記基板の一部にトレンチを形成する段階と、
前記トレンチを完全に埋め立て、前記マスクパターンの上部の高さと同一になるように素子分離膜用第1絶縁膜を形成する段階と、
前記マスクパターンを除去する段階と、
を含んで形成されることを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。 - 前記素子分離膜の材質はUSG膜またはHDP−CVD法を用いた酸化膜であることを特徴とする請求項24に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記素子分離膜の深さは2000Å乃至3000Åであることを特徴とする請求項25に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記マスクパターンの厚さは500Å乃至1000Åであることを特徴とする請求項26に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記マスクパターンの材質は窒化膜であることを特徴とする請求項27に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの深さは1000Å乃至2000Åであることを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセス形成のための食刻は異方性食刻であることを特徴とする請求項29に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記スペーサーの材質は酸化膜または窒化膜であることを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲート電極及びゲートキャッピング膜は、
前記ゲート絶縁膜が形成された基板の全面にゲート電極用導電膜及びゲートキャッピング膜用物質膜を順次積層する段階と、
前記ゲートキャッピング膜用物質膜、ゲート電極用導電膜が順次形成された基板に写真及び食刻工程を行ってゲート電極及びゲートキャッピング膜を形成する段階と、
を含んで形成されることを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。 - 前記ゲート絶縁膜の材質は酸化膜であることを特徴とする請求項32に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜は熱酸化膜により形成されることを特徴とする請求項33に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ゲート電極はドーピングされたポリシリコン膜またはタングステンポリサイド膜で形成されることを特徴とする請求項34に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記素子分離膜に側壁スペーサーを形成する前に、後工程で形成されるリセスの第1方向側壁及びリセスの底部に形成されるように前記活性領域にしきい電圧調節用不純物層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスを形成しゲート絶縁膜を形成する前に、前記リセスの底部と第1方向側壁とにしきい電圧調節用不純物層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの底部に形成されたしきい電圧調節用不純物層の濃度は前記リセスの第1方向側壁に形成された不純物層の濃度よりも一層高くなるように形成されることを特徴とする請求項36または37に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記しきい電圧調節用不純物層はイオン注入方法により形成されることを特徴とする請求項38に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの第1方向側壁に形成されるしきい電圧調節用不純物層はチルトイオン注入方法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項39に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセス部の底部及び第1方向側壁に形成されるしきい電圧調節用不純物層はプラズマドーピング方法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項38に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの第1方向側壁に形成されるソース及びドレイン領域はチルトイオン注入方法を行うことにより形成されること特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記リセスの第1方向側壁に形成されるソース及びドレイン領域はプラズマドーピング方法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ソース及びドレイン領域が形成された基板の全面に前記リセスを充填し、前記ゲートキャッピング膜の上部とその高さが同じである第2絶縁膜を形成する段階と、
前記第2絶縁膜に前記ソース及びドレイン領域が露出されるようにコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールに導電物質を充填してソース及びドレイン電極を形成する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。 - 前記第2絶縁膜の材質は酸化膜であることを特徴とする請求項44に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記ソース及びドレイン電極はドーピングされたポリシリコン膜またはタングステンポリサイド膜で形成されることを特徴とする請求項45に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- 前記基板はバルク半導体基板であることを特徴とする請求項22に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。
- バルク半導体基板に定義された活性領域が絶縁されるように覆い、前記活性領域の最上部と段差を有するようにするために前記半導体基板の表面上部よりも高く酸化膜材質の素子分離膜を前記半導体基板に形成する段階と、
前記段差が存在する前記素子分離膜の側壁に沿って酸化膜材質の側壁スペーサーを形成する段階と、
前記側壁スペーサー及び素子分離膜を食刻マスクとして用いて前記活性領域中で露出された活性領域を所定深さまでに異方性食刻することにより、前記活性領域の一部にリセスを形成する段階と、
前記リセスの底部及び第1方向側壁にゲート酸化膜を形成し、前記ゲート酸化膜が形成された基板の全面に前記リセスを充分に充填するようにドーピングされたポリシリコン膜及び窒化膜を順次積層する段階と、
前記窒化膜及びドーピングされたポリシリコン膜が形成された前記基板に写真及び食刻工程を行うことによりゲート電極及びゲートキャッピング膜を形成する段階と、
前記リセスの第1方向側壁のうち前記ゲート電極が形成された領域を除き互いに対向された前記第1方向側壁に、前記第1方向において前記ゲート電極を介してそれぞれ高濃度でドーピングされたソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、
前記ソース及びドレイン領域が形成された基板の全面に前記リセスを充填し前記ゲートキャッピング膜の上部とその高さが同じになるように酸化膜を積層する段階と、
前記酸化膜に前記ソース及びドレイン領域が露出されるようにコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールにポリシリコン材質の導電物質を充填してソース及びドレイン電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの製造方法。 - 基板に形成された素子分離膜により定義されその一部にリセスが形成された活性領域と、
第1方向に前記リセスの側壁の一部及び底部の上部の一部に形成されたゲート絶縁膜と、
前記リセスの第1方向側壁とは前記ゲート絶縁膜を介して接触され、前記第1方向側壁に対して実質的に直角をなす前記リセスの第2方向側壁とは一定距離だけ離隔されたままで前記リセスに形成されたゲート電極と、
前記第1方向側壁のうち前記ゲート絶縁膜が形成された領域を除き互いに対向された前記第1方向側壁に、前記第1方向に前記ゲート電極を介してそれぞれ形成されたソース領域及びドレイン領域と、
を備えることを特徴とする垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。 - 前記素子分離膜の深さは2000Å乃至3000であることを特徴とする請求項49に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記リセスの深さは1000Å乃至2000Åであることを特徴とする請求項49に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記ゲート電極の上部にゲートキャッピング膜がさらに具備されることを特徴とする請求項49に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記基板は前記リセスの第1方向側壁及びリセスの底部にしきい電圧調節用不純物層が形成された基板であることを特徴とする請求項49に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記リセスの底部に形成されたしきい電圧調節用不純物層の濃度は前記リセスの第1方向側壁に形成された不純物層の濃度よりも一層高いことを特徴とする請求項53に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記トランジスタは絶縁膜により覆われ、前記ソース及びドレイン領域の一部と電気的に連結されるソース電極及びドレイン電極をさらに具備することを特徴とする請求項49に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記基板はバルク半導体基板であることを特徴とする請求項49に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 基板に形成された素子分離膜により定義されその一部にリセスが形成された活性領域と、
前記リセスの側壁のうち互いに対向された第1方向側壁をなす前記活性領域に選択的に形成されたソース領域と、
前記ソース領域に対し設定されたゲート長さだけ第1方向に離隔され、前記第1方向側壁をなす前記活性領域に形成されたドレイン領域と、
第1方向に前記ソース領域及び前記ドレイン領域を除いて形成された前記第1方向側壁、及び前記ソース領域及び前記ドレイン領域を除いた前記第1方向側壁に対して垂直をなす前記リセスの底部の上部に形成されたゲート絶縁膜と、
前記リセスの第1方向側壁及び前記リセスの底部上部とは前記ゲート絶縁膜を介して接触し、前記ドレイン領域と前記ソース領域との間に形成されたゲート電極と、
を備えることを特徴とする垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。 - 前記素子分離膜の深さは2000Å乃至3000Åであることを特徴とする請求項57に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記リセスの深さは1000Å乃至2000Åであることを特徴とする請求項58に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記ゲート電極の上部にゲートキャッピング膜がさらに具備されることを特徴とする請求項59に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記基板は前記リセスの第1方向側壁及びリセスの底部にしきい電圧調節用不純物層が形成された基板であることを特徴とする請求項60に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記リセスの底部に形成されたしきい電圧調節用不純物層の濃度は前記リセスの第1方向側壁に形成されたしきい電圧不純物層の濃度よりも一層高いことを特徴とする請求項61に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記トランジスタは絶縁膜により覆われ、前記ソース及びドレイン領域の一部と電気的に連結されるソース電極及びドレイン電極をさらに具備することを特徴とする請求項62に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
- 前記基板はバルク半導体基板であることを特徴とする請求項63に記載の垂直二重チャンネルを有するSOIトランジスタの構造。
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