JP5006378B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
インバータとして機能する半導体装置であって、
島状半導体層と、
第2の半導体層と、
前記島状半導体層と前記第2の半導体層との間に少なくとも一部が配置されるゲート電極と、
前記島状半導体と前記ゲート電極との間に少なくとも一部が配置され、前記島状半導体層の周囲の少なくとも一部に接すると共に前記ゲート電極の一面に接している第1のゲート絶縁膜と、
前記第2の半導体層と前記ゲート電極との間に配置され、前記第2の半導体層に接すると共に前記ゲート電極の他面に接している第2のゲート絶縁膜と、
前記島状半導体層の上部に配置される第1の第1導電型高濃度半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置される第2の第1導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第1の第2導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第2の第2導電型高濃度半導体層とを有することを特徴とする半導体装置が提供される。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1の第1導電型高濃度半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2の第1導電型高濃度半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第1の第2導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第2の第2導電型高濃度半導体層とから構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1の第1導電型高濃度半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2の第1導電型高濃度半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第1の第2導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第2の第2導電型高濃度半導体層とから構成されており
前記半導体装置は、さらに、
前記第2の第1導電型高濃度半導体層と前記第2の第2導電型高濃度半導体層の下部に配置された第3の第1導電型高濃度半導体層と、
前記第2の第2導電型高濃度半導体層と前記第3の第1導電型高濃度半導体層の側壁の一部に形成された第1の半導体と金属の化合物層と、
前記第1の第1導電型高濃度半導体層の上部に形成された第2の半導体と金属の化合物層と、
前記第1の第2導電型高濃度半導体層の上部に形成された第3の半導体と金属の化合物層とを備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1のp+半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2のp+半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置された第1のn+半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置された第2のn+半導体層とから構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1のp+半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2のp+半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置された第1のn+半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置された第2のn+半導体層とから構成されており、
前記半導体装置は、さらに、
前記第2のn+型半導体層と前記第2のp+型半導体層の下部に配置された第3のp+型半導体層と、
前記第2のn+型半導体層と前記第3のp+型半導体層の側壁の一部に形成された第1の半導体と金属の化合物層と、
前記第1のn+型半導体層の上部に形成された第2の半導体と金属の化合物層と、
前記第1のp+型半導体層の上部に形成された第3の半導体と金属の化合物層とを備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
第2の半導体層の第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する弧の長さをWnとし、島状半導体層の外周長をWpとしたとき、
Wp≒2Wnであることを特徴とする前記記載の半導体装置である。
第2の半導体層のチャネル長をLnとし、島状半導体層のチャネル長をLpとしたとき、Ln≒Lpであることを特徴とする前記記載の半導体装置である。
第1のゲート絶縁膜は、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
島状半導体層の上部に配置された第1のp+型半導体層と、
島状半導体層の下部に配置された第2のp+型半導体層と、
で構成されるpMOSトランジスタをエンハンスメント型とする絶縁膜であり、
第2のゲート絶縁膜は、
ゲート電極と、
ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
第2の半導体層の上部に配置された第1のn+型半導体層と、
第2の半導体層の下部に配置された第2のn+型半導体層と、
で構成されるnMOSトランジスタをエンハンスメント型とする絶縁膜であり、
ゲート電極は、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタをエンハンスメント型とする材料で形成されたゲート電極であることを特徴とする前記記載の半導体装置である。
半導体と金属の化合物層は、シリコンと金属の化合物層である前記記載の半導体装置である。
島状半導体層は島状シリコン層であり、
第2の半導体層は第2のシリコン層であり、
n+型半導体層は、n+型シリコン層であり、
p+型半導体層は、p+型シリコン層であることを特徴とする前記記載の半導体装置である。
島状シリコン層は、n型もしくはノンドープの島状シリコン層であり、
第2のシリコン層は、p型もしくはノンドープのシリコン層であることを特徴とする前記記載の半導体装置である。
酸化膜上に形成されたp型もしくはノンドープのシリコン層に、ボロンを注入し、第3のp+型シリコン層を形成することを含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
n型のシリコン層を形成するためのレジストを形成し、リンを注入し、n型もしくはノンドープのシリコン層を形成し、レジストを剥離し、熱処理を行うことを含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
酸化膜を堆積し窒化膜を堆積し、島状シリコン層形成のためのレジストを形成し、窒化膜酸化膜をエッチングし、レジストを剥離し、酸化膜を堆積し酸化膜をエッチングし酸化膜サイドウォールを形成し、窒化膜を堆積し窒化膜をエッチングし窒化膜サイドウォールを形成し、第2のシリコン層を形成のためのレジストを形成し、窒化膜サイドウォールをエッチングし、第2のシリコン層を形成するための窒化膜ハードマスクを形成し、酸化膜をエッチングし、レジストを剥離する工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
出力端子のためのレジストを形成し、シリコンをエッチングし、出力端子部を形成し、レジストを剥離し、酸化膜をエッチングし、シリコンをエッチングし、島状シリコン層、第2のシリコン層を形成する工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
窒化膜、酸化膜を剥離し、窒化膜を堆積し窒化膜をエッチングし、後のイオン注入時にチャネルを保護するための窒化膜サイドウォールを形成し、n+型シリコン層形成のためのレジストを形成し、砒素を注入し、第1のn+型シリコン層と、第2のn+型シリコン層と、を形成し、レジスト剥離し、p+型シリコン層形成のためのレジストを形成し、ボロンを注入し、第1のp+型シリコン層と、第2のp+型シリコン層と、を形成し、レジストを剥離し、熱処理を行う工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
酸化膜を堆積し、平坦化し、エッチバックを行い、第1のn+型シリコン層と第1のp+型シリコン層を露出し、ゲート部を形成するためのレジストを形成し、ゲート部の酸化膜をエッチングし、レジストを剥離し、窒化膜をエッチングし、第1のゲート絶縁膜であり第2のゲート絶縁膜であるhigh−K膜を堆積し、TiNといった金属を堆積し、窒化膜を堆積し、ゲートパットのためのレジストを形成し、窒化膜126をエッチングし、レジストを剥離し、金属をエッチングし、ゲート電極を形成する工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
窒化膜を堆積し、窒化膜をエッチングし、窒化膜サイドウォールを形成し、high−K膜をエッチングし、酸化膜をエッチングするためのレジストを形成し、酸化膜をドライエッチングし、レジストを剥離し、酸化膜をウエットエッチングし、窒化膜を堆積し、窒化膜をエッチングし、窒化膜サイドウォールを形成し、酸化膜をドライエッチングし、酸化膜をウエットエッチングし、窒化膜を露出し、窒化膜をエッチングし、窒化膜の一部をエッチングし、第2のn+型シリコン層及び第3のp+型シリコン層の側壁の一部を露出し、ニッケル又はコバルトを堆積し、熱処理を行い、未反応の金属膜を除去することにより、第2のn+型シリコン層と第3のp+型シリコン層の側壁の一部に形成された第1のシリコンと金属の化合物層と、第4のシリコンと金属の化合物層と、第1のn+型シリコン層の上部に形成された第2のシリコンと金属の化合物層と、第1のp+型シリコン層の上部に形成された第3のシリコンと金属の化合物層と、が形成される工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
酸化膜を層間膜として形成し、第3のシリコンと金属の化合物層上にコンタクト孔を形成し、第2のシリコンと金属の化合物層上にコンタクト孔を、ゲート電極上にコンタクト孔を形成し、第1のシリコンと金属の化合物層が露出するよう、コンタクト孔を形成し、タングステンといった金属を堆積し、コンタクトを形成し、入力端子線、出力端子線、VDD電源線、VSS電源線が形成される工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法である。
インバータとして機能する半導体装置であって、
島状半導体層と、
第2の半導体層と、
前記島状半導体層と前記第2の半導体層との間に少なくとも一部が配置されるゲート電極と、
前記島状半導体と前記ゲート電極との間に少なくとも一部が配置され、前記島状半導体層の周囲の少なくとも一部に接すると共に前記ゲート電極の一面に接している第1のゲート絶縁膜と、
前記第2の半導体層と前記ゲート電極との間に配置され、前記第2の半導体層に接すると共に前記ゲート電極の他面に接している第2のゲート絶縁膜と、
前記島状半導体層の上部に配置される第1の第1導電型高濃度半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置される第2の第1導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第1の第2導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第2の第2導電型高濃度半導体層とを有することを特徴とする半導体装置
により、高集積なSGTを用いたCMOSインバータ回路からなる半導体装置を提供することができる。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1の第1導電型高濃度半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2の第1導電型高濃度半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第1の第2導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第2の第2導電型高濃度半導体層とから構成されていることを特徴とする半導体装置
により、高集積なSGTを用いたCMOSインバータ回路からなる半導体装置を提供することができる。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1の第1導電型高濃度半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2の第1導電型高濃度半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第1の第2導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第2の第2導電型高濃度半導体層とから構成されており、
前記半導体装置は、さらに、
前記第2の第1導電型高濃度半導体層と前記第2の第2導電型高濃度半導体層の下部に配置された第3の第1導電型高濃度半導体層と、
前記第2の第2導電型高濃度半導体層と前記第3の第1導電型高濃度半導体層の側壁の一部に形成された第1の半導体と金属の化合物層と、
前記第1の第1導電型高濃度半導体層の上部に形成された第2の半導体と金属の化合物層と、
前記第1の第2導電型高濃度半導体層の上部に形成された第3の半導体と金属の化合物層とを備えたことを特徴とする半導体装置
により、高集積なSGTを用いたCMOSインバータ回路からなる半導体装置を提供することができる。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1のp+半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2のp+半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置された第1のn+半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置された第2のn+半導体層とから構成されていることを特徴とする半導体装置
により、高集積なSGTを用いたCMOSインバータ回路からなる半導体装置を提供することができる。
インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1のp+半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2のp+半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置された第1のn+半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置された第2のn+半導体層とから構成されており、
前記半導体装置は、さらに、
前記第2のn+型半導体層と前記第2のp+型半導体層の下部に配置された第3のp+型半導体層と、
前記第2のn+型半導体層と前記第3のp+型半導体層の側壁の一部に形成された第1の半導体と金属の化合物層と、
前記第1のn+型半導体層の上部に形成された第2の半導体と金属の化合物層と、
前記第1のp+型半導体層の上部に形成された第3の半導体と金属の化合物層とを備えたことを特徴とする半導体装置
により、高集積なSGTを用いたCMOSインバータ回路からなる半導体装置を提供することができる。
第2の半導体層の第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する弧の長さをWnとし、島状半導体層の外周長をWpとしたとき、
Wp≒2Wnであることを特徴とする前記記載の半導体装置
により、pMOSトランジスタのゲート幅がnMOSトランジスタのゲート幅の二倍である、高集積なSGTを用いたCMOSインバータ回路からなる半導体装置を提供することができる。
第2の半導体層のチャネル長をLnとし、島状半導体層のチャネル長をLpとしたとき、Ln≒Lpであることを特徴とする前記記載の半導体装置
により、高集積なSGTを用いたCMOSインバータ回路からなる半導体装置を提供することができる。
第1のゲート絶縁膜は、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
島状半導体層の上部に配置された第1のp+型半導体層と、
島状半導体層の下部に配置された第2のp+型半導体層と、
で構成されるpMOSトランジスタをエンハンスメント型とする絶縁膜であり、
第2のゲート絶縁膜は、
ゲート電極と、
ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
第2の半導体層の上部に配置された第1のn+型半導体層と、
第2の半導体層の下部に配置された第2のn+型半導体層と、
で構成されるnMOSトランジスタをエンハンスメント型とする絶縁膜であり、
ゲート電極は、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタをエンハンスメント型とする材料で形成されたゲート電極であることを特徴とする前記記載の半導体装置により、
pMOSトランジスタ、nMOSトランジスタともにエンハンスメント型とすることができる。
酸化膜上に形成されたp型もしくはノンドープのシリコン層に、ボロンを注入し、第3のp+型シリコン層を形成することを含む前記記載の半導体装置の製造方法により、第3のp+型シリコン層を形成することができる。
n型のシリコン層を形成するためのレジストを形成し、リンを注入し、n型もしくはノンドープのシリコン層を形成し、レジストを剥離し、熱処理を行うことを含む前記記載の半導体装置の製造方法により、n型もしくはノンドープのシリコン層を形成することができる。
酸化膜を堆積し窒化膜を堆積し、島状シリコン層形成のためのレジストを形成し、窒化膜酸化膜をエッチングし、レジストを剥離し、酸化膜を堆積し酸化膜をエッチングし酸化膜サイドウォールを形成し、窒化膜を堆積し窒化膜をエッチングし窒化膜サイドウォールを形成し、第2のシリコン層を形成のためのレジストを形成し、窒化膜サイドウォールをエッチングし、第2のシリコン層を形成するための窒化膜ハードマスクを形成し、酸化膜をエッチングし、レジストを剥離する工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法により、島状シリコン層形成のためのハードマスクと、第2のシリコン層を形成するための窒化膜ハードマスクを形成することができる。
出力端子のためのレジストを形成し、シリコンをエッチングし、出力端子部を形成し、レジストを剥離し、酸化膜をエッチングし、シリコンをエッチングし、島状シリコン層、第2のシリコン層を形成する工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法により、島状シリコン層、第2のシリコン層を形成することができる。
窒化膜、酸化膜を剥離し、窒化膜を堆積し窒化膜をエッチングし、後のイオン注入時にチャネルを保護するための窒化膜サイドウォールを形成し、n+型シリコン層形成のためのレジストを形成し、砒素を注入し、第1のn+型シリコン層と、第2のn+型シリコン層と、を形成し、レジスト剥離し、p+型シリコン層形成のためのレジストを形成し、ボロンを注入し、第1のp+型シリコン層と、第2のp+型シリコン層と、を形成し、レジストを剥離し、熱処理を行う工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法により、第1のn+型シリコン層と、第2のn+型シリコン層と、第1のp+型シリコン層と、第2のp+型シリコン層と、を形成することができる。
酸化膜を堆積し、平坦化し、エッチバックを行い、第1のn+型シリコン層と第1のp+型シリコン層を露出し、ゲート部を形成するためのレジストを形成し、ゲート部の酸化膜をエッチングし、レジストを剥離し、窒化膜をエッチングし、第1のゲート絶縁膜であり第2のゲート絶縁膜であるhigh−K膜を堆積し、TiNといった金属を堆積し、窒化膜を堆積し、ゲートパットのためのレジストを形成し、窒化膜126をエッチングし、レジストを剥離し、金属をエッチングし、ゲート電極を形成する工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法により、第1のゲート絶縁膜であり第2のゲート絶縁膜及びゲート電極を形成することができる。
窒化膜を堆積し、窒化膜をエッチングし、窒化膜サイドウォールを形成し、high−K膜をエッチングし、酸化膜をエッチングするためのレジストを形成し、酸化膜をドライエッチングし、レジストを剥離し、酸化膜をウエットエッチングし、窒化膜を堆積し、窒化膜をエッチングし、窒化膜サイドウォールを形成し、酸化膜をドライエッチングし、酸化膜をウエットエッチングし、窒化膜を露出し、窒化膜をエッチングし、窒化膜の一部をエッチングし、第2のn+型シリコン層及び第3のp+型シリコン層の側壁の一部を露出し、ニッケル又はコバルトを堆積し、熱処理を行い、未反応の金属膜を除去することにより、第2のn+型シリコン層と第3のp+型シリコン層の側壁の一部に形成された第1のシリコンと金属の化合物層と、第4のシリコンと金属の化合物層と、第1のn+型シリコン層の上部に形成された第2のシリコンと金属の化合物層と、第1のp+型シリコン層の上部に形成された第3のシリコンと金属の化合物層と、が形成される工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法により、第1のシリコンと金属の化合物層と、第4のシリコンと金属の化合物層と、第2のシリコンと金属の化合物層と、第3のシリコンと金属の化合物層とを形成することができる。
酸化膜を層間膜として形成し、第3のシリコンと金属の化合物層上にコンタクト孔を形成し、第2のシリコンと金属の化合物層上にコンタクト孔を、ゲート電極上にコンタクト孔を形成し、第1のシリコンと金属の化合物層が露出するよう、コンタクト孔を形成し、タングステンといった金属を堆積し、コンタクトを形成し、入力端子線、出力端子線、VDD電源線、VSS電源線が形成される工程を含む前記記載の半導体装置の製造方法により、コンタクトを形成し、入力端子線、出力端子線、VDD電源線、VSS電源線を形成することができる。
島状シリコン層105の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜124と、
第1のゲート絶縁膜124の周囲を取り囲むゲート電極125と、
ゲート電極125の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜124と、
第2のゲート絶縁膜124の周囲の一部に接する第2のシリコン層103と、
島状シリコン層105の上部に配置された第1のp+型シリコン層121と、
島状シリコン層105の下部に配置された第2のp+型シリコン層120と、
第2のシリコン層103の上部に配置された第1のn+型シリコン層117と、
第2のシリコン層103の下部に配置された第2のn+型シリコン層118と、
第2のn+型シリコン層118と第2のp+型シリコン層120の下部に配置された第3のp+型シリコン層102と、
第2のn+型シリコン層118と第3のp+型シリコン層102の側壁の一部に形成された第1のシリコンと金属の化合物層133と、第4のシリコンと金属の化合物層134と、
第1のn+型シリコン層117の上部に形成された第2のシリコンと金属の化合物層132と、
第1のp+型シリコン層の上部に形成された第3のシリコンと金属の化合物層131と、が形成される。
第1のゲート絶縁膜124の周囲を取り囲むゲート電極125と、
島状シリコン層105の上部に配置された第1のp+型シリコン層121と、
島状シリコン層105の下部に配置された第2のp+型シリコン層120と、
でpMOS SGT148が形成される
ゲート電極125と、
ゲート電極125の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜124と、
第2のゲート絶縁膜124の周囲の一部に接する第2のシリコン層103と、
第2のシリコン層103の上部に配置された第1のn+型シリコン層117と、
第2のシリコン層103の下部に配置された第2のn+型シリコン層118と、
でnMOSトランジスタ149が形成される。
第1のシリコンと金属の化合物層133に接続するようコンタクト143が形成され、コンタクト143に接続するよう出力端子線145が形成される。
第2のシリコンと金属の化合物層132に接続するようコンタクト141が形成され、コンタクト141に接続するようVSS電源線147が形成される。
第3のシリコンと金属の化合物層131に接続するようコンタクト140が形成され、コンタクト140に接続するようVDD電源線146が形成される。
酸化膜といった層間膜135が形成される。
Wp≒2Wnとすることにより、pMOSトランジスタのゲート幅をnMOSトランジスタのゲート幅の二倍とすることができる。
また、このとき、第2のシリコン層のチャネル長をLnとし、島状シリコン層のチャネル長をLpとしたとき、Lp≒Lnであることが好ましい。
島状シリコン層205の上に少なくとも一部に接する第1のゲート絶縁膜270と、
第1のゲート絶縁膜270に一面が接するゲート電極225と、
ゲート電極225の他面に接する第2のゲート絶縁膜271と、
第2のゲート絶縁膜271に接する第2のシリコン層203と、
島状シリコン層205の上部に配置された第1のp+型シリコン層221と、
島状シリコン層205の下部に配置された第2のp+型シリコン層220と、
第2のシリコン層203の上部に配置された第1のn+型シリコン層217と、
第2のシリコン層203の下部に配置された第2のn+型シリコン層218と、
第2のn+型シリコン層218と第2のp+型シリコン層220の下部に配置された第3のp+型シリコン層202と、
第2のn+型シリコン層218と第3のp+型シリコン層202の側壁の一部に形成された第1のシリコンと金属の化合物層233と、第4のシリコンと金属の化合物層234と、
第1のn+型シリコン層217の上部に形成された第2のシリコンと金属の化合物層232と、
第1のp+型シリコン層221の上部に形成された第3のシリコンと金属の化合物層231と、
が形成される。
第1のシリコンと金属の化合物層233に接続するようコンタクト243が形成され、コンタクト243に接続するよう出力端子線245が形成される。
第2のシリコンと金属の化合物層232に接続するようコンタクト241が形成され、コンタクト241に接続するようVSS電源線247が形成される。
第3のシリコンと金属の化合物層231に接続するようコンタクト240が形成され、コンタクト240に接続するようVDD電源線246が形成される。
102.第3のp+型シリコン層
103.第2のシリコン層、p型もしくはノンドープのシリコン層
104.レジスト
105.島状シリコン層、n型もしくはノンドープのシリコン層
106.酸化膜
107.窒化膜
108.レジスト
109.酸化膜
110.窒化膜、窒化膜サイドウォール
111.レジスト
112.レジスト
113.窒化膜
114.窒化膜サイドウォール
115.窒化膜サイドウォール
116.レジスト
117.第1のn+型シリコン層
118.第2のn+型シリコン層
119.レジスト
120.第2のp+型シリコン層
121.第1のp+型シリコン層
122.酸化膜
123.レジスト
124.第1のゲート絶縁膜、第2のゲート絶縁膜、high−K膜
125.ゲート電極、金属
126.窒化膜
127.レジスト
128.窒化膜、窒化膜サイドウォール
129.レジスト
130.窒化膜、窒化膜サイドウォール
131.第3のシリコンと金属の化合物層
132.第2のシリコンと金属の化合物層
133.第1のシリコンと金属の化合物層
134.第4のシリコンと金属の化合物層
135.層間膜
136.コンタクト孔
137.コンタクト孔
138.コンタクト孔
139.コンタクト孔
140.コンタクト
141.コンタクト
142.コンタクト
143.コンタクト
144.入力端子線
145.出力端子線
146.VDD電源線
147.VSS電源線
148.pMOS SGT
149.nMOSトランジスタ
202.第3のp+型シリコン層
203.第2のシリコン層
205.島状シリコン層
217.第1のn+型シリコン層
218.第2のn+型シリコン層
220.第2のp+型シリコン層
221.第1のp+型シリコン層
225.ゲート電極
231.第3のシリコンと金属の化合物層
232.第2のシリコンと金属の化合物層
233.第1のシリコンと金属の化合物層
234.第4のシリコンと金属の化合物層
240.コンタクト
241.コンタクト
242.コンタクト
243.コンタクト
244.入力端子線
245.出力端子線
246.VDD電源線
247.VSS電源線
270.第1のゲート絶縁膜
271.第2のゲート絶縁膜
Claims (25)
- インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1の第1導電型高濃度半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2の第1導電型高濃度半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第1の第2導電型高濃度半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置され、前記第1導電型高濃度半導体層と反対の極性を有する第2の第2導電型高濃度半導体層とから構成されることを特徴とする半導体装置。 - 前記第2の半導体層は、円弧柱状の半導体層である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2の半導体層は、矩形柱状の半導体層である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記島状半導体層は、角柱形状である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2の半導体層は、円柱状の半導体層である請求項1に記載の半導体装置。
- さらに、
前記第2の第1導電型高濃度半導体層と前記第2の第2導電型高濃度半導体層の下部に配置された第3の第1導電型高濃度半導体層と、
前記第2の第2導電型高濃度半導体層と前記第3の第1導電型高濃度半導体層の側壁の一部に形成された第1の半導体と金属の化合物層と、
前記第1の第1導電型高濃度半導体層の上部に形成された第2の半導体と金属の化合物層と、
前記第1の第2導電型高濃度半導体層の上部に形成された第3の半導体と金属の化合物層とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - インバータとして機能する第1のトランジスタと第2のトランジスタとを備えた半導体装置であって、
前記第1のトランジスタは、
島状半導体層と、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1のp+半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2のp+半導体層とから構成されており、
前記第2のトランジスタは、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置された第1のn+半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置された第2のn+半導体層とから構成されていることを特徴とする半導体装置。 - さらに、
前記第2のn+型半導体層と前記第2のp+型半導体層の下部に配置された第3のp+型半導体層と、
前記第2のn+型半導体層と前記第3のp+型半導体層の側壁の一部に形成された第1の半導体と金属の化合物層と、
前記第1のn+型半導体層の上部に形成された第2の半導体と金属の化合物層と、
前記第1のp+型半導体層の上部に形成された第3の半導体と金属の化合物層とを備えたことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 - 前記第2の半導体層の第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する弧の長さをWnとし、前記島状半導体層の外周長をWpとしたとき、
Wp≒2Wnであることを特徴とする請求項7又は8のうちいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第2の半導体層のチャネル長をLnとし、前記島状半導体層のチャネル長をLpとしたとき、
Ln≒Lpであることを特徴とする請求項7又は8のうちいずれか一項に記載の半導体装置。 - 第1のゲート絶縁膜は、
島状半導体層の周囲を取り囲む第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の周囲を取り囲むゲート電極と、
前記島状半導体層の上部に配置された第1のp+型半導体層と、
前記島状半導体層の下部に配置された第2のp+型半導体層と、
で構成されるpMOSトランジスタをエンハンスメント型とする絶縁膜であり、
第2のゲート絶縁膜は、
前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の周囲の一部を取り囲む第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜の周囲の一部に接する第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上部に配置された第1のn+型半導体層と、
前記第2の半導体層の下部に配置された第2のn+型半導体層と、
で構成されるnMOSトランジスタをエンハンスメント型とする絶縁膜であり、
前記ゲート電極は、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタをエンハンスメント型とする材料で形成されたゲート電極であることを特徴とする請求項7乃至10のうちいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体と金属の化合物層は、シリコンと金属の化合物層である請求項8に記載の半導体装置。
- 前記島状半導体層は島状シリコン層であり、
前記第2の半導体層は第2のシリコン層であり、
前記n+型半導体層は、n+型シリコン層であり、
前記p+型半導体層は、p+型シリコン層であることを特徴とする請求項7乃至12のうちいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記島状シリコン層は、n型もしくはノンドープの島状シリコン層であり、
前記第2のシリコン層は、p型もしくはノンドープのシリコン層であることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置。 - 前記ゲート電極は、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、タングステンのいずれか一つの物質を少なくとも含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
- 前記第1のゲート絶縁膜は、シリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜、酸化ハフニウム、酸窒化ハフニウム、酸化ランタンのいずれか一つの物質を少なくとも含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
- 前記第2のゲート絶縁膜は、シリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜、酸化ハフニウム、酸窒化ハフニウム、酸化ランタンのいずれか一つの物質を少なくとも含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
- 前記島状半導体層は島状シリコン層であり、
前記第2の半導体層は第2のシリコン層であり、
前記n+型半導体層は、n+型シリコン層であり、
前記p+型半導体層は、p+型シリコン層であることを特徴とし、
前記島状シリコン層は、n型もしくはノンドープの島状シリコン層であり、
前記第2のシリコン層は、p型もしくはノンドープのシリコン層であることを特徴とし、
酸化膜上に形成されたp型もしくはノンドープのシリコン層の状態に、ボロンを注入し、平面状の状態に第3のp+型シリコン層を形成することを含む請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 酸化膜上に形成されたp型もしくはノンドープのシリコン層の状態に、ボロンを注入し、第3のp+型シリコン層が形成された状態に、
n型のシリコン層を形成するためのレジストを形成し、リンを注入し、n型のシリコン層を形成し、レジストを剥離し、熱処理を行い、円柱状のn型のシリコン層の状態にすることを含む請求項18記載の半導体装置の製造方法。 - 酸化膜上に形成されたシリコン層の状態に、
酸化膜を堆積し窒化膜を堆積し、島状シリコン層形成のためのレジストを形成し、窒化膜酸化膜をエッチングし、窒化膜と酸化膜を島状の状態にし、レジストを剥離し、酸化膜を堆積し酸化膜をエッチングし酸化膜サイドウォールを形成し、窒化膜を堆積し窒化膜をエッチングし窒化膜サイドウォールを形成し、第2のシリコン層を形成のためのレジストを形成し、窒化膜サイドウォールをエッチングし、第2のシリコン層を形成するための窒化膜ハードマスクを形成し、酸化膜をエッチングし、第2のp+半導体層と第2のn+半導体層と第3のp+型半導体層が形成される領域を形成するためのハードマスクが形成された状態にし、
レジストを剥離する工程を含む請求項18又は19のうちいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 請求項20の工程の後の状態に、出力端子のためのレジストを形成し、島状の窒化膜と窒化膜サイドウォールとエッチングされた酸化膜と、レジストを用いてシリコンをエッチングし、出力端子部が形成された状態にし、レジストを剥離し、酸化膜をエッチングし、島状の窒化膜と窒化膜サイドウォールの状態にし、シリコンをエッチングし、島状シリコン層、第2のシリコン層を形成する工程を含む請求項20に記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項21の工程の後の状態に、窒化膜、酸化膜を剥離し、窒化膜を堆積し窒化膜をエッチングし、島状シリコン層と第2のシリコン層の側壁に後のイオン注入時にチャネルを保護するための窒化膜サイドウォールを形成し、n+型シリコン層形成のためのレジストを形成し、砒素を注入し、第1のn+型シリコン層と、第2のn+型シリコン層と、を形成し、レジスト剥離し、p+型シリコン層形成のためのレジストを形成し、ボロンを注入し、第1のp+型シリコン層と、第2のp+型シリコン層と、を形成し、レジストを剥離し、熱処理を行う工程を含む請求項21に記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項22の工程の後の状態に、酸化膜を堆積し、平坦化し、エッチバックを行い、第1のn+型シリコン層と第1のp+型シリコン層を露出し、ゲート部を形成するためのレジストを形成し、ゲート部の酸化膜をエッチングし、レジストを剥離し、窒化膜サイドウォールをエッチングし、第1のゲート絶縁膜であり第2のゲート絶縁膜であるhigh−K膜を堆積し、金属を堆積し、島状シリコン層と第2のシリコン層の側壁にhigh−K膜と金属とが成膜した状態とし、窒化膜を堆積し、ゲートパットのためのレジストを形成し、窒化膜126をエッチングし、ゲートパットとなる部分に窒化膜が残存する状態にし、レジストを剥離し、金属をエッチングし、島状シリコン層と第2のシリコン層の側壁に金属が残存し、ゲートパッドとなる部分に金属が残存した状態とし、ゲート電極を形成する工程を含む請求項22に記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項23の工程の後の状態に、窒化膜を堆積し、窒化膜をエッチングし、窒化膜サイドウォールを形成し、high−K膜を露出した状態とし、露出しているhigh−K膜をエッチングし、酸化膜をエッチングするためのレジストを形成し、酸化膜をドライエッチングし、レジストを剥離し、第2のシリコン層の側壁の窒化膜サイドウォールを露出した状態とし、酸化膜をウエットエッチングし、ゲート電極側壁のhigh−K膜を露出した状態とし、窒化膜を堆積し、窒化膜をエッチングし、窒化膜サイドウォールを形成し、第2のシリコン層の側壁の窒化膜サイドウォールとゲート電極側壁のhigh−K膜の側壁に窒化膜サイドウォールが形成された状態とし、酸化膜をドライエッチングし、酸化膜をウエットエッチングし、第2のn+半導体層と第3のp+型半導体層の側壁の窒化膜を露出した状態とし、露出した窒化膜をエッチングし、窒化膜の一部をエッチングし、第2のn+型シリコン層及び第3のp+型シリコン層の側壁の一部を露出した状態とし、ニッケル又はコバルトを堆積し、熱処理を行い、未反応の金属膜を除去することにより、第2のn+型シリコン層と第3のp+型シリコン層の側壁の一部に形成された第1のシリコンと金属の化合物層と、第4のシリコンと金属の化合物層と、第1のn+型シリコン層の上部に形成された第2のシリコンと金属の化合物層と、第1のp+型シリコン層の上部に形成された第3のシリコンと金属の化合物層と、が形成される工程を含む請求項23に記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項24の工程の後の状態に、層間膜として酸化膜を形成し、第3のシリコンと金属の化合物層上にコンタクト孔を形成し、第2のシリコンと金属の化合物層上にコンタクト孔を、ゲート電極上にコンタクト孔を形成し、第1のシリコンと金属の化合物層が露出するよう、コンタクト孔を形成し、タングステンを堆積し、コンタクトを形成し、入力端子線、出力端子線、VDD電源線、VSS電源線が形成される工程を含む請求項24に記載の半導体装置の製造方法。
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