KR0163759B1 - Semiconductor device and semiconductor memory device - Google Patents

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KR0163759B1
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다이 히사모또
도루 가가
신이찌로 기무라
마사히로 모니와
하루히꼬 다나까
아쯔시 히라이와
에이지 다께다
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미다 가쓰시게
가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼
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Abstract

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Description

반도체장치 및 반도체 기억장치Semiconductor Device and Semiconductor Memory Device

제1도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체장치를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

제2a도∼제2g도는 제1도에 도시한 반도체장치와 이것과 유사한 반도체장치의 제조공정을 도시한 단면도.2A to 2G are sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 1 and similar semiconductor devices.

제3a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체장치를 도시한 평면도.3A is a plan view showing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

제3b도 및 제3c도는 제3a도에 도시한 반도체장치의 단면도.3B and 3C are cross-sectional views of the semiconductor device shown in FIG. 3A.

제4a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치를 도시한 평면도.4A is a plan view showing a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

도 4b는 제4a도에 도시한 반도체 기억장치의 b-b' 절단단면도.4B is a cross-sectional view taken along the line b-b 'of the semiconductor memory device shown in FIG. 4A.

제4c도는 제4a도에 도시한 반도체 기억장치의 변형예를 도시한 평면도.4C is a plan view showing a modification of the semiconductor memory device shown in FIG. 4A.

제4d도는 제4c도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.FIG. 4D is a cross-sectional view of the semiconductor memory device shown in FIG. 4C.

제4e도는 제4a도에 도시한 반도체 기억장치의 다른 변형예를 도시한 단면도.FIG. 4E is a cross-sectional view showing another modification of the semiconductor memory device shown in FIG. 4A.

제5도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing a semiconductor memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

제6a도, 제6b도, 제6bb도, 제6c도, 제6cc도, 제6d도 및 제6e도는 제5도에 도시한 반도체 기억장치의 제조공정을 도시한 단면도.6A, 6B, 6BB, 6C, 6CC, 6D, and 6E are sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device shown in FIG.

제7a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치를 도시한 평면도.7A is a plan view showing a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

제7b도 및 제7c도는 제7a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.7B and 7C are cross-sectional views of the semiconductor memory device shown in FIG. 7A.

제8도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치를 도시한 평면도.8 is a plan view showing a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

제9a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치를 도시한 평면도.9A is a plan view showing a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

제9b도 및 제9c도는 제9a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.9B and 9C are cross-sectional views of the semiconductor memory device shown in FIG. 9A.

제10a도 및 제10b도는 제9a도∼제9c도에 도시한 반도체 기억장치의 제조공정을 도시한 단면도.10A and 10B are sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device shown in FIGS. 9A to 9C.

제10c도는 제9a도∼제9c도에 도시한 반도체 기억장치의 변형예를 도시한 단면도.10C is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor memory device shown in FIGS. 9A to 9C.

제11a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치의 평면도.Fig. 11A is a plan view of a semiconductor memory device in the embodiment of the present invention.

제11b도 및 제11c도는 제11a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.11B and 11C are cross-sectional views of the semiconductor memory device shown in FIG. 11A.

제12도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치의 평면도.12 is a plan view of a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

제13a도 및 제13b도는 제12도에 도시한 반도체 기억장치의 제조공정을 도시한 단면도.13A and 13B are sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device shown in FIG.

제14a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치의 평면도.14A is a plan view of a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

제14b도 및 제14c도는 제14a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.14B and 14C are cross-sectional views of the semiconductor memory device shown in FIG. 14A.

제14d도는 제14a도에 도시한 반도체 기억장치의 변형예를 도시한 평면도.FIG. 14D is a plan view showing a modification of the semiconductor memory device shown in FIG. 14A.

제15a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치의 평면도.Fig. 15A is a plan view of a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

제15b도는 제15a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.FIG. 15B is a sectional view of the semiconductor memory device shown in FIG. 15A.

제16a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치의 평면도.16A is a plan view of a semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

제16b도는 제16a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.FIG. 16B is a sectional view of the semiconductor memory device shown in FIG. 16A.

제17a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체장치의 평면도.17A is a plan view of a semiconductor device in accordance with the embodiment of the present invention.

제17b도는 제17a도에 도시한 반도체장치의 단면도.FIG. 17B is a sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 17A.

제17c도는 제17a도에 도시한 반도체장치의 변형예를 도시한 단면도.FIG. 17C is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device shown in FIG. 17A.

제18a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체장치의 평면도.18A is a plan view of a semiconductor device in accordance with the embodiment of the present invention.

제18b도는 제18a도에 도시한 반도체장치의 A-A' 절단단면도.FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the semiconductor device shown in FIG. 18A;

제19도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체장치의 평면배치도.19 is a planar layout view of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

제20a도 및 제20b도는 각각 제19도에 도시한 반도체장치의 A-A' 절단단면도 및 B-B' 절단단면도.20A and 20B are cross-sectional views taken along line A-A 'and B-B' of the semiconductor device shown in FIG. 19, respectively.

제21a도는 종래기술에 있어서의 전계효과 트랜지스터의 평면배치도.21A is a planar layout view of a field effect transistor in the prior art.

제23b도는 제21도a에 도시한 전계효과 트랜지스터의 단면도.FIG. 23B is a cross-sectional view of the field effect transistor shown in FIG. 21A.

제22도는 다른 종래 기술에 있어서의 전계효과 트랜지스터의 단면도.Fig. 22 is a sectional view of a field effect transistor in another prior art.

제23a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치의 등가회로도.Fig. 23A is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device in the embodiment of the present invention.

제23b도 및 제23c도는 제23a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.23B and 23C are cross-sectional views of the semiconductor memory device shown in FIG. 23A.

제24a도는 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 기억장치의 등가회로도.Fig. 24A is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device in the embodiment of the present invention.

제24b도는 제24a도에 도시한 반도체 기억장치의 평면배치도.24B is a planar layout view of the semiconductor memory device shown in FIG. 24A.

제24c도는 제24a도에 도시한 반도체 기억장치의 단면도.24C is a cross-sectional view of the semiconductor memory device shown in FIG. 24A.

제25도는 본 발명의 실시예에 있어서의 전하결합소자를 도시한 사시도.25 is a perspective view showing a charge coupling device in an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 기판 11 : 웰10 substrate 11 well

19 : 활성영역 20 : 절연층19: active area 20: insulating layer

21 : 절연막 25 : 필드산화막21: insulating film 25: field oxide film

30, 32, 32' : 게이트전극 30' : 다결정실리콘30, 32, 32 ': gate electrode 30': polycrystalline silicon

31, 31' : 워드선 40 : 소오스전극31, 31 ': word line 40: source electrode

40' : 소오스배선 41 : 용량부40 ': Source wiring 41: Capacitive portion

45, 55 : 저농도 불순물층 50 : 드레인전극45, 55: low concentration impurity layer 50: drain electrode

51 : 전원선 60' : 플레이트전극51: power line 60 ': plate electrode

61 : n+매립층 80 : 비트선61: n + buried layer 80: bit line

90 : 용량절연막 91 : 게이트절연막90 capacitor insulating film 91 gate insulating film

96 : 트렌치 100, 101 : 반도체층96: trench 100, 101: semiconductor layer

본 발명은 절연게이트형 전계효과 트랜지스터를 갖는 반도체장치 및 반도체 기억장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices and semiconductor memory devices having insulated gate field effect transistors.

종래의 MOS형 전계효과 트랜지스터(이하, MOSFET라 한다)에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 대표적인 구조를 제21a도에 평면배치로 도시하고, 이 A-A' 단면에 의한 단면구조를 제21b도에 도시한다.A conventional MOS field effect transistor (hereinafter referred to as MOSFET) will be described with reference to the drawings. A representative structure is shown in a planar arrangement in Fig. 21A, and a cross-sectional structure by this A-A 'cross section is shown in Fig. 21B.

이 소자는 채널 및 소오스, 드레인전극으로서 이용하는 활성영역(19) 주위에 두꺼운 절연막(21)을 형성하는 것에 의해 활성영역(19)를 분리하고, 이 활성영역(19)에 게이트 절연막을 형성한 수 게이트전극(30)을 형성하고, 이 게이트전극(30)을 마스크로 해서 이온주입법에 의해 자기정합적으로 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)을 형성하는 것에 의해서 제작되고 있다. 이 디바이스를 동일 기판상에서 집적할 때에 산화막으로 이루어지는 상기 절연막(21)에 의해 실행한 활성 영역의 분리에 의해서 전기적인 분리가 이루어지고 있다. 이 산화막 형성에 있어서 게이트절연막에 비해 충분한 두께를 확보하는 것에 의해서, 동작전압이 게이트에 인가되어도 이 산화막에 피복된 부분은 불활성상태를 유지하게 할 수 있다. 이 산화막을 성장시키기 위해서는 통상 습식(웨트)분위기에서 산화를 실행하여 충분한 막두께까지 산화막을 성장시킨다. 이와 같은 산화를 필드산화라고 하고, 또 성장시킨 산화막을 필드산화막이라 한다. 이하, 여기서도 이 용어를 사용한다.In this device, the active region 19 is separated by forming a thick insulating film 21 around the active region 19 used as a channel, source and drain electrode, and a gate insulating film is formed in the active region 19. The gate electrode 30 is formed, and the source electrode 40 and the drain electrode 50 are formed in a self-aligned manner by an ion implantation method using the gate electrode 30 as a mask. When the device is integrated on the same substrate, electrical separation is performed by separation of the active region performed by the insulating film 21 made of an oxide film. By securing a sufficient thickness in comparison with the gate insulating film in forming the oxide film, even if an operating voltage is applied to the gate, the portion coated on the oxide film can be kept in an inactive state. In order to grow this oxide film, oxidation is usually carried out in a wet (wet) atmosphere to grow the oxide film to a sufficient film thickness. Such oxidation is called field oxidation, and the grown oxide film is called field oxide film. Hereinafter, this term is also used here.

상기 소자에 있어서 집적도를 높이면 예를 들면 도면중 x로 표시된 디바이스 간격이 짧아지면, 도면중 a의 화살표로 표시된 필드절연막(21) 아래에 전류가 흐르기 쉽게 된다는 문제점이 있다.Increasing the degree of integration in the device has a problem that, for example, if the device spacing indicated by x in the figure is shortened, a current easily flows under the field insulating film 21 indicated by an arrow in the figure.

이와 같은 불필요한 전류통과를 없애게 하기 위해서 제22도에 도시한 채널 아래에 절연막(20)을 마련한 SOI(Silicon On Insulator)기판구조가 고려되었다. 이 절연물상에 형성한 FET에 대해서는 IEEE Electron Device Letter(vol.9, No. 2, pp.97∼99, 1988. 2)에서 거론되고 있다.In order to eliminate such unnecessary current passage, a silicon on insulator (SOI) substrate structure in which an insulating film 20 is provided under the channel shown in FIG. 22 is considered. The FET formed on this insulator is discussed in IEEE Electron Device Letter (vol. 9, No. 2, pp. 97-99, 1988. 2).

이 구조는 산소를 이온주입하는 것에 의해 형성된 실리콘산화물층을 절연층(20)으로서 내부에 갖는 기판(10)상에 트랜지스터를 형성하고 있다. 트랜지스터는 상기 기판표면의 반도체상에 게이트절연막을 부착하고 게이트전극(30)을 형성한 후, 게이트에 대하여 이온주입법을 이용해서 자기정합적으로 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)을 형성해서 제조한다. 이 트랜지스터는 평면배치적으로는 제21a도에 도시한 통상의 MOSFET구조와 동일한 구조를 취하고 있다.In this structure, a transistor is formed on the substrate 10 having the silicon oxide layer formed by ion implantation as the insulating layer 20 therein. The transistor attaches a gate insulating film on the semiconductor on the substrate surface, forms the gate electrode 30, and then forms the source electrode 40 and the drain electrode 50 in a self-aligned manner using an ion implantation method for the gate. Manufacture. This transistor has the same structure as the conventional MOSFET structure shown in Fig. 21A in planar arrangement.

또, 여기에서 보여지는 구조의 특징으로서는 절연막(20)상의 실리콘의 두께d 즉 채널의 두께를 0.1㎛정도이하의 박막으로 한 것을 들 수 있다. 제21a도 및 제21b도에 도시한 구조에 있어서 게이트로부터 떨어진 기판 내부에서는 게이트의 전계효과가 잘 미치지 않게 되어 있다. 이것에 대해서 제22도에 도시한 구조에서는 이와 같은 전계효과가 잘 미치지 않는 영역을 절연물로 치환하고 있다. 그 때문에, 게이트에 보다 양호한 디바이스동작의 제어를 실행할 수 있다.As a feature of the structure shown here, the thickness d of the silicon on the insulating film 20, i.e., the thickness of the channel is set to a thin film of about 0.1 mu m or less. In the structures shown in Figs. 21A and 21B, the electric field effect of the gate is less likely inside the substrate away from the gate. On the other hand, in the structure shown in FIG. 22, the area | region where such an electric field effect is hard to replace is replaced with the insulator. Therefore, better control of device operation can be performed on the gate.

상기 종래 기술의 구조에서는 디바이스에 흐르는 전류량I와 채널폭W 사이에 I∝W의 관계가 있기 때문에, W를 작게 하면 I도 감소한다는 문제점이 있었다. 그 때문에, 전류량을 감소시키지 않고 평면적인 치수를 작게 할 수 없었다.In the above structure of the prior art, since there is a relationship of I∝W between the amount of current I flowing through the device and the channel width W, there is a problem that I decreases when W is made small. Therefore, the planar dimension cannot be reduced without reducing the amount of current.

이것은 또, 상기 종래기술의 반도체장치를 조합하는 것에 의해 형성되는 반도체 기억장치(예를 들면 SRAM)나 상기 종래기술의 반도체장치와 다른 반도체소자인 용량소자의 조합에 의해 형성되는 반도체 기억장치(예를 들면 DRAM)에 있어서도 평면적인 치수를 작게 할 수 없다는 제약으로 되고 있었다.This is also a semiconductor memory device (e.g., SRAM) formed by combining the semiconductor device of the prior art, or a semiconductor memory device (e.g., formed by the combination of the capacitor device which is another semiconductor element with the semiconductor device of the prior art (e.g., For example, even in the case of DRAM, there is a restriction that the planar dimension cannot be reduced.

본 발명의 목적은 고집적화에 적합한 반도체장치 및 반도체 기억장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a semiconductor memory device suitable for high integration.

상기 목적은 [1] 기판상에 소오스전극과 드레인전극을 마련하고 또 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 채널과 상기 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 마련한 전계효과 트랜지스터를 갖는 반도체장치에 있어서, 상기 채널은 적어도 그의 일부분이 기판과 대략 수직인 반도체층에 마련되고, 상기 채널에 흐르는 전류의 방향은 기판과 대략 평행한 것을 특징으로 하는 반도체장치, [2] 상기 전계효과 트랜지스터의 채널은 기판에 대해서 수직인 방향의 하부의 상기 기판과의 사이의 적어도 일부분에 절연층이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]기재의 반도체장치, [3] 상기 채널은 기판과 실질적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]기재의 반도체장치, [4] 기판상에 전하결합부와 상기 전하결합부에 절연막을 거쳐서 작용하는 여러개의 게이트전극을 마련한 전하결합소자를 갖는 반도체장치에 있어서, 상기 전하결합부의 적어도 일부분이 기판과 대략 수직인 반도체층에 마련되고, 상기 전하결합부에 있어서의 전하전송방향은 기판과 대략 평행한 것을 특징으로 하는 반도체장치, [5] 기판상에 적어도 2개의 트랜지스터를 갖고, 상기 트랜지스터중에 적어도 1개는 소오스전극, 트레인전극, 채널 및 상기 채널에 전연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 갖는 전계효과 트랜지스터인 반도체 기억장치에 있어서, 상기 전계효과 트랜지스터의 채널은 적어도 그의 일부분이 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 기판과 대략 수직으로 배치되고, 상기 채널이 흐르는 전류방향은 기판과 대략 평행한 것을 특징으로 하는 반도체 기억장치, [6] 상기 채널은 기판과 실질적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [5] 기재의 반도체 기억장치, [7] 기판상에 소오스전극과 드레인전극을 마련하고 또 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 채널과 상기 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 마련한 전계효과 트랜지스터를 적어도 2개 갖는 반도체장치에 있어서, 상기 각각의 채널은 적어도 그의 일부분이 기판과 대략 수직인 반도체층에 마련되고, 상기 트랜지스터중의 적어도 1개의 게이트전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치, [8] 기판상에 소오스전극과 드레인전극을 마련하고 또 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 배치된 채널과 상기 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 마련한 전계효과 트랜지스터를 적어도 1개 및 용량을 적어도 1개 갖는 반도체 기억장치에 있어서, 상기 채널은 적어도 그의 일부분이 기판과 대략 수직인 반도체층에 마련되고, 상기 채널에 흐르는 전류방향은 기판과 대략 평행한 것을 특징으로 하는 반도체 기억장치, [9] 상기 채널은 기판과 실질적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 [8]기재의 반도체 기억장치에 의해서 달성된다.[1] A semiconductor device having a field effect transistor comprising a source electrode and a drain electrode provided on a substrate, and a gate electrode having a field effect between the source electrode and the drain electrode and a channel having an insulating film in the channel. Wherein the channel is provided in a semiconductor layer at least a portion of which is substantially perpendicular to the substrate, and the direction of the current flowing in the channel is substantially parallel to the substrate. [2] The channel of the field effect transistor is [1] The semiconductor device of the above-mentioned [1], wherein the channel is substantially insulated from the substrate, wherein an insulating layer is disposed between at least a portion of the substrate in a direction perpendicular to the substrate. [1] The semiconductor device of the above-mentioned [1], wherein a charge coupling portion and an insulating film are attached to the charge coupling portion on a substrate. A semiconductor device having a charge coupling device having a plurality of gate electrodes acting thereon, wherein at least a portion of the charge coupling portion is provided in a semiconductor layer approximately perpendicular to the substrate, and the direction of charge transfer in the charge coupling portion is determined by the substrate. A semiconductor device, characterized in that substantially parallel, [5] having at least two transistors on a substrate, wherein at least one of the transistors has a source electrode, a train electrode, a channel, and a gate electrode having an electric field effect through the lead film in the channel; A semiconductor memory device having a field effect transistor, wherein the channel of the field effect transistor has at least a portion thereof disposed substantially perpendicular to the substrate between the source electrode and the drain electrode, and the current direction in which the channel flows is approximately parallel to the substrate. [6] The channel is a semiconductor memory device characterized in that the substrate and A semiconductor memory device according to the above [5], wherein a source electrode and a drain electrode are provided on the substrate, and between the source electrode and the drain electrode, and a channel and the channel are insulated from each other. A semiconductor device having at least two field effect transistors having a gate electrode having a field effect, wherein each channel is provided in a semiconductor layer at least partially of which is substantially perpendicular to the substrate, and at least one gate electrode of the transistors. [8] A semiconductor device comprising: a source electrode and a drain electrode provided on a substrate; and a channel disposed between the source electrode and the drain electrode; and a gate electrode having an electric field effect through the channel through an insulating film. A semiconductor device having at least one field effect transistor and at least one capacitance And the channel is provided in a semiconductor layer at least a portion of which is substantially perpendicular to the substrate, wherein a current direction flowing in the channel is substantially parallel to the substrate. The semiconductor memory device described in [8] above is substantially insulated from the semiconductor memory device.

본 발명에 있어서, 채널은 기판과 실질적으로 절연되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 실질적이라고 하는 것은 완전히 절연되어 있지 않더라도 그의 작동전압에 있어서 절연되어 있는 경우와 거의 마찬가지 효과를 미친다는 것이다. 또, 기판과 대략 수직인 반도체층은 박막인 것이 바람직하다.In the present invention, the channel is preferably substantially insulated from the substrate. What is practical here is that even if it is not completely insulated, it has almost the same effect as the case where it is insulated in its operating voltage. In addition, the semiconductor layer substantially perpendicular to the substrate is preferably a thin film.

상기 기판과 대략 수직인 반도체층의 두께는 0.2㎛이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛이하, 더욱더 바람직하게는 0.05㎛이하로 한다. 또, 이 두께의 하한은 본 반도체장치가 절연막을 거친 게이트전극을 갖는 전계효과형 트랜지스터의 구조를 갖기 때문에, 게이트절연막의 두께의 두께정도라고 고려된다. 현재의 기술수준에서는 게이트절연막의 두께는 내압성 등의 문제로 인해 3nm가 한계로 고려되고 있다. 따라서, 기판과 대략 수직인 반도체층의 두께의 하한은 현재의 기술수준으로서는 약 3nm이다.The thickness of the semiconductor layer substantially perpendicular to the substrate is 0.2 탆 or less, more preferably 0.1 탆 or less, even more preferably 0.05 탆 or less. The lower limit of the thickness is considered to be about the thickness of the gate insulating film because the semiconductor device has a structure of a field effect transistor having a gate electrode passing through the insulating film. In the current state of the art, the thickness of the gate insulating film is considered to be the limit of 3 nm due to problems such as voltage resistance. Therefore, the lower limit of the thickness of the semiconductor layer which is approximately perpendicular to the substrate is about 3 nm in the state of the art.

기판과 대략 수직인 반도체층의 높이는 높은 쪽이 채널에 흐르는 전류가 높게 되어 바람직하지만, 제조공정에 있어서의 제약에 의해 그 상한이 정해진다. 즉, 예를 들면 기판의 에칭에 의해 이것과 수직인 반도체층을 형성하는 경우에 두께 10nm의 SiO2막을 마스크로 해서 선택비 100으로 실리콘기판을 드라이에칭하면, 형성되는 반도체층의 높이는 1㎛로 할 수 있다. 이 반도체층의 높이의 하한은 특히 존재하지 않고 다소나마 기판면에서 돌출되어 있으면 그 나름대로 효과가 있다. 예를 들면, 높이가 0.2㎛이더라도 충분한 특성을 갖는다.The higher the semiconductor layer, which is substantially perpendicular to the substrate, is preferable because the higher the current flowing through the channel, the higher the limit is. That is, for example, when a semiconductor layer perpendicular to this is formed by etching the substrate, when the silicon substrate is dry-etched with a selectivity of 100 using a SiO 2 film having a thickness of 10 nm as a mask, the height of the formed semiconductor layer is 1 μm. can do. The lower limit of the height of the semiconductor layer does not exist in particular, and if it protrudes from the substrate surface to some extent, it is effective in its own way. For example, even if the height is 0.2 µm, it has sufficient characteristics.

또, 상기 반도체층은 기판면에 대해 수직으로 마련하는 것이 바람직하지만, 반도체층과 기판에 대해 수직인 평면에서 절단한 반도체층 단면이 기판면에 가까울수록 두꺼워지는 사다리꼴로 되는 경우가 많고, 이 경우 기판면과 이것과 교차하는 사다리꼴의 변이 이루는 각도(즉, 기판면과 반도체측면이 이루는 각도)가 80°이상이면 좋다. 이 각도가 80°미만인 경우에는 본원 발명의 효과가 감소하여 바람직하지 않다.In addition, the semiconductor layer is preferably provided perpendicular to the substrate surface, but in many cases the cross section of the semiconductor layer cut in a plane perpendicular to the semiconductor layer and the substrate becomes a trapezoid that becomes thicker as it approaches the substrate surface. The angle formed between the substrate surface and the trapezoidal sides intersecting the substrate surface (that is, the angle formed between the substrate surface and the semiconductor side surface) may be 80 ° or more. When this angle is less than 80 degrees, the effect of this invention is reduced and it is unpreferable.

또, 기판에 대략 수직인 반도체층은 종래의 전계효과 트랜지스터의 채널부 및 그 변과 동일한 재료, 불순물농도, 도전형으로 해도 좋다.The semiconductor layer substantially perpendicular to the substrate may be of the same material, impurity concentration, and conductivity type as the channel portion and sides of the conventional field effect transistor.

기판과 대략 수직인 반도체층에 채널을 마련하고, 이 채널에 흐르는 전류의 방향을 기판과 대략 평행하게 한 본 발명의 FET에 있어서는 반도체층의 높이를 높게 하는 것에 의해서 전류량을 결정하는 채널폭을 넓게 할 수가 있다. 그 때문에, 게이트에 의한 양호한 전기적 특성을 얻는 박막채널효과를 손상시키지 않고 반도체층의 높이를 확보하는 것에 의해서 전류량을 유지하고, 또한 평면적으로는 미세화한 FET로 할 수가 있다.In the FET of the present invention in which a channel is provided in a semiconductor layer substantially perpendicular to the substrate, and the direction of the current flowing in the channel is substantially parallel to the substrate, the channel width for determining the amount of current is increased by increasing the height of the semiconductor layer. You can do it. Therefore, the current amount can be maintained and the planarized FET can be maintained by securing the height of the semiconductor layer without impairing the thin film channel effect of obtaining good electrical characteristics by the gate.

또, 이 FET와 다른 소자를 조합해서 얻어지는 반도체 기억장치에 있어서도 FET부의 미세화가 이루어지기 때문에, 전체의 미세화를 달성할 수가 있다.Further, even in the semiconductor memory obtained by combining this FET with other elements, the FET portion can be miniaturized, so that the overall miniaturization can be achieved.

본 발명의 상기 반도체장치 및 반도체 기억장치는 채널 또는 전하결합부의 적어도 일부분이 기판과 대략 수직인 반도체층에 마련되고, 또한 소오스, 드레인 및 게이트전극 중의 필요한 전극과 필요한 절연층이 이 반도체층에 부가되고 있는 것 이외에는 이 분야의 종래기술의 식견을 이용해도 상관없다.In the semiconductor device and the semiconductor memory device of the present invention, at least a portion of the channel or charge coupling portion is provided in a semiconductor layer approximately perpendicular to the substrate, and required electrodes and necessary insulating layers of the source, drain, and gate electrodes are added to the semiconductor layer. Other than what is said, you may use the knowledge of the prior art of this field.

이하, 본 발명의 구성에 대해서 실시예와 함께 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated with an Example.

또, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 것에는 동일한 부호를 붙이고 그의 반복적인 설명은 생략한다.In addition, in all the figures for demonstrating an Example, the same code | symbol is attached | subjected to the thing which has the same function, and the repeated description is abbreviate | omitted.

[실시예 1]Example 1

제1도는 본 발명의 특징을 도시한 소자구조도이다. 기판과 수직으로 마련된 박막반도체층은 절연층(20)에 의해 기판(10)과 분리되어 있다. 게이트전극(30)은 게이트절연막(91)을 사이에 두고 박막반도체층을 둘러싸고 있다. 게이트에 의해 피복되지 않은 박막부가 불순물을 고농도로 도입해서 활성화시킨 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)이며, 그들 사이의 게이트에 의해 피복된 박막반도체층이 기판면과 평행한 방향으로 채널을 구성한다. 채널은 절연층(20) 및 게이트절연막(91)에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 기판(10)과 전기적으로 분리되고 있다.1 is a device structure diagram showing features of the present invention. The thin film semiconductor layer provided perpendicular to the substrate is separated from the substrate 10 by the insulating layer 20. The gate electrode 30 surrounds the thin film semiconductor layer with the gate insulating film 91 interposed therebetween. The thin film portion not covered by the gate is a source electrode 40 and a drain electrode 50 which are activated by introducing impurities at a high concentration, and the thin film semiconductor layer coated by the gate therebetween opens channels in a direction parallel to the substrate surface. Configure. Since the channel is surrounded by the insulating layer 20 and the gate insulating film 91, the channel is electrically separated from the substrate 10.

게이트전극(30)은 두께 10nm의 실리콘산화물로 이루어지는 게이트절연막(91)을 거쳐서 채널에 전계효과를 미치고 소오스전극(40)과 드레인전극(50)에 의해 3단자 전계효과형 트랜지스터 동작을 실행한다.The gate electrode 30 exerts an electric field effect on the channel via a gate insulating film 91 made of silicon oxide having a thickness of 10 nm, and performs a three-terminal field effect transistor operation by the source electrode 40 and the drain electrode 50.

Gm을 디바이스의 상호콘덕턴스, CG를 게이트용량, CD를 주로 확산층용량으로 이루어지는 부하용량으로 할 때, MOSFET에 있어서의 최대동작주파수 fo와 이들 값 사이에는 fo∝ Gm/CG+CD인 관가 있다. 본 발명에 의한 반도체장치에서는 양측의 게이트에 의한 전계효과에 의해서 Gm이 크게 되는 것 및 CD를 매우 작게 할 수 있으므로 최대동작주파수 fo를 크게 할 수 있다. 이 때문에 고속동작을 필요로 하는 통신 또는 높은 클럭주기에서 동작시키는 논리회로를 구성하는 소자로서 본 발명의 반도체장치는 적당하다.Gm mutual conductance, capacitance of C G the gates of the devices, when the load capacitance consisting of a C D mainly diffusion capacity, between the maximum operating frequency f o and their value in the MOSFET, the f o α Gm / C G + There is a tube that is C D. In the semiconductor device according to the present invention, the Gm becomes large and the C D can be made very small due to the electric field effect of the gates on both sides, so the maximum operating frequency f o can be increased. For this reason, the semiconductor device of the present invention is suitable as an element constituting a logic circuit operating in a high clock cycle or communication requiring high speed operation.

이 구조는 P형 채널트랜지스터에서도 N형 채널트랜지스터에서도 마찬가지로 제작할 수 있다. 여기서는 N형 채널트랜지스터의 형성방법을 제2a도∼제2g도를 사용해서 설명한다. 제2a도, 제2b도, 제2c도 및 제2e도는 제1도의 C-C' 단면을 도시한 것이다.This structure can be similarly manufactured in a P-type channel transistor and an N-type channel transistor. Here, a method of forming an N-type channel transistor will be described using FIGS. 2A to 2G. 2a, 2b, 2c and 2e show the C-C 'cross section of FIG.

제2a도에 도시한 공정; P형 실리콘기판 표면을 열산화해서 20nm정도의 실리콘산화막(151)을 형성하고, 실리콘질화막(701)을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 20㎚정도 퇴적시키고 난 후 포토레지스트(201)을 가는선(紐線)형상으로 페터닝하고, 이것을 마스크로 해서 또 RIE(Reactive Ion Etching)법에 의해 기판을 수직으로 1㎛정도 에칭하고 기판과 수직으로 마련한 두께 0.1㎛의 반도체층(100)을 형성한다. 이 패터닝은 포토레지스트막 대신에 실리콘산화막으로 실행해도 좋다. 이하, 여기서는 이와 같이 기판과 수직으로 마련된 그의 일부를 채널로서 이용하는 층을 반도체층이라고 한다.The process shown in FIG. 2A; The surface of the P-type silicon substrate is thermally oxidized to form a silicon oxide film 151 of about 20 nm, and the silicon nitride film 701 is deposited by about 20 nm by CVD (Chemical Vapor Deposition). A semiconductor layer 100 having a thickness of 0.1 μm is formed by patterning in a line shape, using the mask as a mask, and etching the substrate about 1 μm vertically by the Reactive Ion Etching (RIE) method and vertically providing the substrate. do. This patterning may be performed by a silicon oxide film instead of a photoresist film. Hereinafter, the layer which uses the one part provided perpendicularly to the board | substrate in this way as a channel is called a semiconductor layer.

이때, 반도체층(100)의 두께를 게이트의 전계효과에 의해 연장시키려고 하는 공핍층 폭보다 작게 하면 박막트랜지스터 동작을 얻을 수가 있다. 즉, 게이트에 바이어스를 인가해서 채널이 온(ON)상태로 되는 채널부 표면이 강반전한 상태에 있어서 반도체층내는 공핍상태 또는 반전상태로 할 수가 있다. 이 때문에, 반도체층내의 정공밀도(hole density)를 낮게 억제하는 등의 게이트에 의한 제어를 실행할 수 있다.At this time, if the thickness of the semiconductor layer 100 is smaller than the width of the depletion layer to be extended by the field effect of the gate, the thin film transistor operation can be obtained. That is, in the state where the surface of the channel portion where the channel is turned on by applying a bias to the gate is strongly inverted, the semiconductor layer can be in a depletion state or an inversion state. For this reason, control by a gate, such as suppressing the hole density in a semiconductor layer low, can be performed.

일반적으로, 게이트가 게이트절연막을 거쳐서 기판측으로 연장하는 공핍층폭 Xd 즉 전계효과가 미치는 범위는In general, the range of the depletion layer width Xd, ie, the field effect, in which the gate extends to the substrate side through the gate insulating film is

Figure kpo00002
Figure kpo00002

으로 볼 수 있다.Can be seen.

여기서, Ks는 기판반도체의 유전율, εο는 진공의 유전율, φs는 표면이 강반전상태로 될 때의 표면공핍층에서의 포텐셜변화, q는 전자전하량, Ns는 기판의 불순물농도이다. 그 때문에, 실리콘채널에 있어서 예를 들면 기판불순물 농도 5×1016-3일 때, Xd=0.1㎛ 정도로 된다. 본 실시예에서는 다음의 공정에서 설명하는 바와 같이, 반도체층(100)은 양측에서 게이트전극(30)에 의해 전계효과가 미치게 된다. 그 때문에, 반도체층의 막두께를 0.2㎛이하, 보다 바람직하게는 0.1∼0.05㎛이하로 설정하면 좋다.Where K s is the dielectric constant of the substrate semiconductor, εο is the dielectric constant of the vacuum, φ s is the potential change in the surface depletion layer when the surface becomes strongly inverted, q is the electron charge amount, and Ns is the impurity concentration of the substrate. Therefore, in the silicon channel, for example, when the substrate impurity concentration is 5 × 10 16 cm −3 , Xd is about 0.1 μm. In this embodiment, as described in the following steps, the semiconductor layer 100 has an electric field effect by the gate electrodes 30 on both sides. Therefore, the film thickness of the semiconductor layer may be set to 0.2 µm or less, more preferably 0.1 to 0.05 µm or less.

제2b도에 도시한 공정; 상기 박막형상의 반도체층(100)의 형성후에 포토레지스트 마스크(201)을 제거하고, 기판 표면에 20nm정도의 실리콘산화막(152)를 형성하고, CVD법을 이용하여 실리콘질화막을 20nm정도 퇴적시키고 RIE법을 이용하여 실리콘질화막을 이방적으로 에칭하는 것에 의해서 박막형상의 반도체층(100) 측벽에 실리콘질화막(700)을 형성한다. 상기 기판을 플루오르화수소산(hydrofluoric acid)계의 에칭에 의해 실리콘질화막(701) 및 (700)으로 피복되지 않은 부분의 실리콘산화막(152)를 제거하고, 또 플루오르질산계(HF/HNO3solution)의 습식에칭에 의해 반도체층(100)의 바닥부의 레벨에 있는 실리콘을 가볍게 에칭하고 나고, 1100℃의 습식분위기에서 필드산화하는 것에 의해 반도체층(100)이외의 기판(10)의 표면에 선택적으로 두꺼운 필드산화막을 부착할 수 있다. 이 산화막이 절연층(20)으로 된다. 이때, 반도체층(100)의 바닥부는 양측에서 산화막이 성장하기 때문에 연장된 산화막이 연결되고, 이것에 의해서 반도체층(100)은 기판(10)과 분리된다.The process shown in FIG. 2B; After the thin film semiconductor layer 100 is formed, the photoresist mask 201 is removed, a silicon oxide film 152 of about 20 nm is formed on the surface of the substrate, and a silicon nitride film is deposited by about 20 nm by the CVD method. The silicon nitride film 700 is formed on the sidewalls of the thin film semiconductor layer 100 by anisotropically etching the silicon nitride film by using a. The substrate is removed by etching a hydrofluoric acid system to remove the silicon oxide film 152 of the portion not covered with the silicon nitride films 701 and 700, and further, a fluorine acid based solution (HF / HNO 3 solution). Lightly etch the silicon at the bottom of the semiconductor layer 100 by wet etching, and then selectively oxidize the surface of the substrate 10 other than the semiconductor layer 100 by field oxidation in a wet atmosphere at 1100 ° C. A thick field oxide film can be attached. This oxide film becomes the insulating layer 20. At this time, since the oxide film grows on both sides of the bottom of the semiconductor layer 100, an extended oxide film is connected, whereby the semiconductor layer 100 is separated from the substrate 10.

제2c도에 도시한 공정; 실리콘질화막(700) 및 (701)을 습식에칭으로 제거한 후에 반도체층(100)의 박막표면을 산화하여 열산화막(도시하지 않음)을 형성하고, 플루오르화수소산화계에 의한 등방적인 에칭을 실행하여 이 열산화막을 제거하는 것에 의해 반도체층(100)의 표면에서 에칭에 의한 손상을 받고 있는 층을 제거하고, 또 반도체층(100)의 막두께를 소정의 두께로 한다. 그 후, 산화에 의해 10nm 두께의 게이트산화막(91)을 형성하고, 게이트로 되는 다결정실리콘(30')를 200nm정도 퇴적시키고 레지스트재를 패터닝하며, 이것을 마스크로 해서 다결정실리콘(30')를 에칭에 의해 가공한다. 그 결과, 제1도에 도시한 바와 같은 게이트전극(30)이 얻어진다. 또한, 제2c도는 제1도에 있어서의 C-C' 절단단면도이다.The process shown in FIG. 2C; After the silicon nitride films 700 and 701 are removed by wet etching, the thin film surface of the semiconductor layer 100 is oxidized to form a thermal oxide film (not shown), and isotropic etching by hydrogen fluoride oxidation system is performed to perform this heat. By removing the oxide film, the layer damaged by etching is removed from the surface of the semiconductor layer 100, and the film thickness of the semiconductor layer 100 is made into a predetermined thickness. Thereafter, a gate oxide film 91 having a thickness of 10 nm is formed by oxidation, the polycrystalline silicon 30 'serving as a gate is deposited about 200 nm, and the resist material is patterned, and the polysilicon 30' is etched using this as a mask. Process by As a result, the gate electrode 30 as shown in FIG. 1 is obtained. 2C is a cross-sectional view taken along line C-C 'in FIG. 1.

게이트산화막(91) 형성시의 열산화공정(제2b도)에 의해 성장시키는 산화막 두께는 면방위 의존성이 있다. 그 때문에, 예를 들면 주채널로 되는 볼록형 측면으로 반도체층(100)면이 나오도록 웨이퍼면방위 및 배치방향을 선택하고, 또 두꺼운 산화막을 성장시키는 반도체층(111)면이 웨이퍼상면(즉, 게이트로 되는 다결정실리콘 가공시에 바닥(하지)으로 되는 면)으로 되도록 설정하는 것에 의해서, 얻어지는 소자의 특성을 제어할 수가 있다.The thickness of the oxide film grown by the thermal oxidation process (FIG. 2b) at the time of forming the gate oxide film 91 has a plane orientation dependency. Therefore, for example, the wafer surface orientation and the arrangement direction are selected so that the semiconductor layer 100 surface comes out to the convex side surface serving as the main channel, and the semiconductor layer 111 surface on which the thick oxide film is grown is the upper surface of the wafer (ie, The characteristics of the device obtained can be controlled by setting so as to be the bottom (surface to be the bottom) during polycrystalline silicon processing as a gate.

게이트전극(30)을 패터닝가공한 후, 제1도에 도시한 소오스전극(영역)(40) 및 드레인전극(영역)(50)은 이하의 방법에 의해 형성된다.After patterning the gate electrode 30, the source electrode (region) 40 and the drain electrode (region) 50 shown in FIG. 1 are formed by the following method.

소오스 및 드레인영역이 형성되는 반도체층(100) 표면의 게이트절연막을 플루오르화수소산계 습식에칭에 의해 제거한다. 그리고, 노출된 반도체층(100) 및 게이트전극(30)내로 고농도의 인을 도입하고 열어닐(heat annealing)을 실시하는 것에 의해 불순물을 활성화시켜 소오스전극(영역)(40), 드레인전극(영역)(50) 및 게이트전극(30)을 형성한다. 이 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)으로의 불순물도입은 게이트전극(30)을 마스크로 해서 이온주입법에 의해 실행해도 좋다. 예를 들면, 제1도에 도시한 바와 같이 반도체층(100)의 양측면에 대해서 기판과는 경사방향(X,X')에서 이온을 주입하는 것에 의해서 형성할 수가 있다.The gate insulating film on the surface of the semiconductor layer 100 where the source and drain regions are formed is removed by hydrofluoric acid wet etching. Then, impurities are activated by introducing a high concentration of phosphorus into the exposed semiconductor layer 100 and the gate electrode 30 and performing heat annealing to thereby source and drain the source electrode (region) 40 and the drain electrode (region). 50 and the gate electrode 30 are formed. Impurity introduction into the source electrode 40 and the drain electrode 50 may be performed by an ion implantation method using the gate electrode 30 as a mask. For example, as shown in FIG. 1, it can form by implanting ions with respect to the both sides of the semiconductor layer 100 with respect to a board | substrate in the inclination direction (X, X ').

또, 반도체층(100)의 높이가 낮을 때 예를 들면 0.2㎛정도일 때에는 이온 주입후 열처리에 의해 불순물을 넓게 확산시키지 않고 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)을 형성할 수가 있다. 즉, 주입에너지를 낮게 설정할 수 있으므로, 필드산화막에 의해 이온주입의 불순물을 정지시킬 수가 있다. 따라서, 기판(10)면과 대략 수직인 방향(Y)에서 주입하는 것에 의해 상기 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)을 형성해도 좋다.In addition, when the height of the semiconductor layer 100 is low, for example, about 0.2 μm, the source electrode 40 and the drain electrode 50 can be formed without wide diffusion of impurities by heat treatment after ion implantation. That is, since the implantation energy can be set low, the impurity of ion implantation can be stopped by the field oxide film. Therefore, the source electrode 40 and the drain electrode 50 may be formed by implanting in a direction Y substantially perpendicular to the surface of the substrate 10.

제2d도에 도시한 공정; 제2c도에 공정후에 게이트전극(30), 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)의 표면에 열산화막(도시하지 않음)을 성장시킨 후, 실리콘산화물(150)을 퇴적시키고나서 게이트전극(30), 소오스전극(40) 및 드레인전극(50)에 접속구멍을 뚫어 각각 배선을 실행한다. 접속의 형성은 반도체층(100)의 측면에 접하도록 하는 것에 의해, 접속면적을 크게 하여 접속의 저항을 작게 할 수 있다. (40')는 소오스배선이다.The process shown in Fig. 2d; After the process shown in FIG. 2C, a thermal oxide film (not shown) is grown on the surfaces of the gate electrode 30, the source electrode 40, and the drain electrode 50, and then silicon oxide 150 is deposited. 30, a connection hole is drilled in the source electrode 40 and the drain electrode 50 to execute wiring. By forming the connection, the side of the semiconductor layer 100 is brought into contact with each other, whereby the connection area can be increased to reduce the resistance of the connection. 40 'is a source wiring.

이상 제1도에 도시한 소자구조의 제조방법을 설명했지만, 이후에는 이 방법을 개량한 예에 대해서 설명한다. 제2b도의 공정에 있어서, 에칭에 의한 반도체층을 형성할 때 측벽에만 실리콘질화막(700)을 형성한 후, 또 반도체기판 에칭을 추가하는 것에 의해서 반도체층(100)의 측벽하부에는 실리콘질화막을 갖지 않는 영역을 형성할 수가 있다(도 2e). 이 후, 필드산화하면 반도체층(100)아래의 절연층(20)의 형성을 용이하게 할 수 있다.As mentioned above, although the manufacturing method of the element structure shown in FIG. 1 was demonstrated, the example which improved this method is demonstrated. In the process of FIG. 2B, when forming the semiconductor layer by etching, the silicon nitride film 700 is formed only on the sidewalls, and then the semiconductor substrate etching is added to the lower portion of the semiconductor layer 100 so as not to have the silicon nitride film. The non-region can be formed (FIG. 2E). After the field oxidation, the formation of the insulating layer 20 under the semiconductor layer 100 can be facilitated.

제2a도의 공정에 있어서, 반도체층 상부에 실리콘질화막(701)을 미리 퇴적시키는 것에 의해 반도체상부의 산화를 억제하였지만, 상부에는 실리콘질화막을 마련하지 않고 필드산화하는 것에 의해서 반도체 상부에도 산화막을 형성할 수 있다. 이 경우, 반도체층 상부의 산화막은 다음의 게이트 가공시에 에칭의 스토퍼층으로서 작용한다.In the process of FIG. 2A, oxidation of the upper portion of the semiconductor is suppressed by depositing the silicon nitride film 701 on the upper portion of the semiconductor layer in advance, but an oxide film is also formed on the upper portion of the semiconductor by field oxidation without providing the silicon nitride film on the upper portion. Can be. In this case, the oxide film on the semiconductor layer acts as a stopper layer for etching at the next gate processing.

또, 반도체층의 높이는 트랜지스터의 채널폭을 결정한다. 그 때문에, 반도체층을 높게 하는 것에 의해 흐르는 전류량을 증대할 수가 있다. 그러나, 이것을 높게 하는 것은 후공정에 있어서 소오스와 드레인에 접속할 때에 높은 반도체층상에서 실행하지 않으면 안 되어 접속의 인출층 형성이 곤란하게 된다. 그 때문에 제2f도에 따른 실시예의 횡단면도를 도시한 바와 같이, 채널이외의 반도체층의 높이를 낮게 하는 것에 의해서 회피할 수 있다.In addition, the height of the semiconductor layer determines the channel width of the transistor. Therefore, the amount of current flowing by increasing the semiconductor layer can be increased. However, increasing this must be performed on the high semiconductor layer when connecting to the source and drain in a later step, making it difficult to form a lead-out layer for the connection. Therefore, as shown in the cross sectional view of the embodiment according to Fig. 2f, it is possible to avoid by lowering the height of the semiconductor layer other than the channel.

본 발명의 구조에서는 게이트 전극이 채널로 되는 반도체층(100)을 타고 넘어 걸쳐 있기 때문에, 종래의 편면형 MOSFET에 비해 게이트 길이가 실효적으로는 길어진다. 그 때문에, 게이트 배선 저항이 증대한다는 문제점이 있다. 그러나, 제2g도에 도시한 바와 같이 게이트전극(30)의 다결정실리콘의 퇴적을 인접채널간의 폭의 1/2이상의 두께로 하면, 게이트 상부는 거의 균일하게 연결할 수 있어 게이트저항을 종래구조정도로 할 수 있다. 또, 제2g도에 도시한 바와 같이 이 게이트전극상에 텅스텐실리사이드층(30)를 마련하거나 게이트전극(30)을 실리사이드로 치환하는 것에 의해 게이트전극의 배신저항을 저감할 수 있다. 이 구조에서는 디바이스의 온(ON) 오프(OFF)상태를 결정하는 게이트바이어스의 임계값은 게이트재의 일함수(work function)에 강하게 의존하게 된다. 그 때문에 게이트재로서 적당한 일함수를 갖는 실리사이드 등의 재료를 사용하는 것에 의해 회로 동작상 필요하게 되는 임계값을 설정할 수가 있다.In the structure of the present invention, since the gate electrode spans over the semiconductor layer 100 serving as a channel, the gate length is effectively longer than that of the conventional single-sided MOSFET. Therefore, there is a problem that the gate wiring resistance increases. However, as shown in FIG. 2G, when the deposition of the polysilicon of the gate electrode 30 is a thickness of 1/2 or more of the width between the adjacent channels, the gate upper part can be connected almost uniformly, and the gate resistance can be adjusted to the conventional structure. Can be. As shown in FIG. 2G, the distribution resistance of the gate electrode can be reduced by providing the tungsten silicide layer 30 on the gate electrode or by replacing the gate electrode 30 with silicide. In this structure, the threshold value of the gate bias that determines the ON-OFF state of the device is strongly dependent on the work function of the gate material. Therefore, by using a material such as silicide having a suitable work function as the gate material, it is possible to set a threshold value required for circuit operation.

본 실시예에서는 n형 고농도 불순물층을 소오스와 드레인전극으로 한 nMOS에 있어서, 임계값을 소오스전극과 게이트전극(인을 고농도로 주입해서 형성)이 동일할 때 즉 Vg≒0V(Vg는 게이트전압)으로 설정하는 예로 설명하고 있다. 그 때문에, 채널로 되는 영역은 p형 반도체층을 사용하고 있지만, 이 임계값의 설정에 의해서는 n형 층을 선택해서 채널부를 형성할 수도 있다.In this embodiment, in an nMOS having an n-type high concentration impurity layer as a source and a drain electrode, when the threshold value is the same as the source electrode and the gate electrode (formed by implanting phosphorus at a high concentration), that is, V g ≒ 0 V (V g is An example of setting the gate voltage) is described. Therefore, although the p-type semiconductor layer is used for the area | region used as a channel, an n-type layer can be selected and a channel part can be formed by setting this threshold value.

본 발명의 소자는 기판과 절연되어 있기 때문에, 동일 기판상 또는 칩상에 있어서 집적해도 각각은 독립된 소자로서 소자간의 분리는 양호하게 실행할 수 있다. 그 때문에, 종래의 CMOS구조에서 문제시되고 있던 래치업(latching up)이 잘발생하지 않고 또 α선이나 우주선(宇宙線) 등에 의해 발생되는 소프트에러도 회피할 수가 있다.Since the element of the present invention is insulated from the substrate, even if integrated on the same substrate or on the chip, each of them is an independent element, and separation between the elements can be performed well. Therefore, latching up, which is a problem in the conventional CMOS structure, does not occur well, and software errors caused by? Rays, spacecrafts, and the like can be avoided.

반도체층의 두께를 더욱 얇게 하면, 게이트전극에 의한 채널제어가 더욱 강하게 작용한다. 그 때문에, 실리콘채널에 있어서 0.1㎛∼0.05㎛정도로 하는 것에 의해 양호한 박막트랜지스터 특성을 얻을 수 있다.If the thickness of the semiconductor layer is made thinner, the channel control by the gate electrode acts more strongly. Therefore, good thin film transistor characteristics can be obtained by setting it to about 0.1 µm to 0.05 µm in the silicon channel.

여기서는 산화법을 이용하여 SOI기판 구조를 형성하였지만, 기판내에 고농도의 산소를 이온주입하여 기판내부에 산화막층을 형성한 SOI기판(소위 SIMOX)또는 산화막층상에 실리콘 재결정층을 형성해서 이루어진 SOI기판 또는 실리콘산화물층을 사이에 두고 실리콘단결정층을 붙이는 것에 의해 형성한 SOI 등의 기판이나 SOS(Silicon on Sapphire)기판을 이용하여 본 발명의 디바이스구조를 제작할 수 있다.Here, the SOI substrate structure is formed by the oxidation method, but the SOI substrate or silicon is formed by forming a silicon recrystallization layer on an SOI substrate (so-called SIMOX) or an oxide film layer in which a high concentration of oxygen is ion-implanted into the substrate to form an oxide layer inside the substrate. The device structure of the present invention can be fabricated using a substrate such as SOI or a Silicon on Sapphire (SOS) substrate formed by attaching a silicon single crystal layer with an oxide layer interposed therebetween.

[실시예 2]Example 2

또, 실시예 1의 디바이스구조에 있어서 반도체층의 하부에 양측에서 연장하는 절연층이 연결되지 않은 상태에서는 소자와 기판과의 전기적 절연분리의 효과가 상실된다. 그러나 박막반도체에서 형성하는 채널에 대해 양측의 게이트가 실행하는 전계효과에 의한 양호한 채널 전기특성의 제어나 고집적화 등에 적합한 소자의 특징을 유지할 수 있다.In addition, in the device structure of the first embodiment, the effect of the electrical insulation separation between the element and the substrate is lost when the insulating layer extending from both sides is not connected to the lower portion of the semiconductor layer. However, it is possible to maintain the characteristics of the device suitable for the control and high integration of good channel electrical characteristics by the electric field effect performed by the gates on both sides of the channel formed in the thin film semiconductor.

제3a도∼제3c도는 그와 같은 소자구조를 도시한 것으로 제3a도는 평면도, 제3b도는 제3a도의 A-A' 단면도, 제3c도는 제3a도의 B-B' 단면도이다. 2개의 트랜지스터의 반도체층(100)이 게이트전극(30)을 공유하는 구조이다. 제3c도에 도시한 바와 같이, 이와 같은 구조에서는 소오스, 드레인전극을 확산층 필드산화막보다 다소 얇게 윗쪽으로 치우쳐서 반도체층(100)내에 형성하고 또한 게이트전극을 이것보다 깊게(기판에 가깝게) 형성하는 것에 의해서 안정한 전기특성을 얻을 수 있다. 이와 같은 기판결정과 박막이 연결되는 구조에서는 개구부(opening)를 갖는 절연층(20)을 기판상에 형성하고, 개구부에서 기판결정을 에피텍셜 성장시켜서 반도체층(100)을 얻을 수 있다.3A to 3C show such a device structure. FIG. 3A is a plan view, FIG. 3B is a sectional view taken along line A-A 'of FIG. 3A, and FIG. 3C is a sectional view taken on line B-B' in FIG. 3A. The semiconductor layers 100 of two transistors share a gate electrode 30. As shown in FIG. 3C, in such a structure, the source and drain electrodes are formed in the semiconductor layer 100 by being slightly thinner than the diffusion layer field oxide film and formed deeper (closer to the substrate) than this. By this, stable electrical characteristics can be obtained. In such a structure in which the substrate crystal and the thin film are connected, the insulating layer 20 having an opening may be formed on the substrate, and the semiconductor layer 100 may be obtained by epitaxially growing the substrate crystal in the opening.

[실시예 3]Example 3

제4a도∼ 제4e도는 본 발명을 DRAM(Dynamic Random Access Memory)셀에 응용한 실시예를 도시한 도면으로서, 제4a도는 2비트셀 평면도, 제4b도는 제4a도에 도시한 b-b' 절단단면도이다. 제1도에 도시한 트랜지스터의 소오스전극(영역)(40)에 배선에 의한 접속(콘택트)을 취하는 것 대신에, 게이트절연막(91)과 마찬가지로 용량부의 한쪽 전극(축적전극)으로 되는 소오스전극(영역)(40) 표면을 용량절연막(90)에 의해 피복하고, 그 용량절연막(90)상에 용량부의 다른쪽 전극(플레이트전극)(60)을 마련한다. 이것에 의해, 용량부(41)가 형성된다. 제4a도 및 제4b도에서는 워드선(31) 및 비트선(80)에 의해 2비트의 메모리를 구성하고 있다. 제4a도에 도시한 바와 같이 용량부(41)의 배치를 복잡화해서 T자형으로 하는 것에 의해, 표면적을 증대시켜 용량을 증대할 수가 있다.4A to 4E show an embodiment in which the present invention is applied to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) cell, in which FIG. 4A is a plan view of a 2-bit cell, and FIG. 4B is a sectional view taken along line bb 'in FIG. 4A. to be. Instead of making a wiring connection (contact) to the source electrode (region) 40 of the transistor shown in FIG. 1, the source electrode serving as one electrode (accumulation electrode) of the capacitor portion similarly to the gate insulating film 91 ( The surface of the region (40) is covered with the capacitor insulating film 90, and the other electrode (plate electrode) 60 of the capacitor portion is provided on the capacitor insulating film 90. As a result, the capacitive portion 41 is formed. In FIGS. 4A and 4B, the word line 31 and the bit line 80 constitute a 2-bit memory. As shown in FIG. 4A, by arranging the capacitive portion 41 in a T-shape, the surface area can be increased to increase the capacitance.

워드선(31), 비트선(80) 및 플레이트전극(60)은 예를 들면 인을 고농도로 주입한 다결정실리콘으로 구성하였다. 비트선(80)은 층간절연막에 마련된 비트선콘택트(80c)를 통해서 드레인전극(영역)(50)에 접속되어 있다.The word line 31, the bit line 80 and the plate electrode 60 are made of polysilicon implanted with a high concentration of phosphorus, for example. The bit line 80 is connected to the drain electrode (region) 50 through a bit line contact 80c provided in the interlayer insulating film.

워드부(스위칭 트랜지스터)에 본 발명의 반도체장치를 사용한 경우, 트랜지스터가 오프상태에 있어서 워드전위를 저바이어스측(소오스)전위에 대해서 Vbi만큼 낮게 하는 것에 의해서, 전류누설을 억제할 수 있고 기억정보 유지시간을 연장시킬 수가 있다. 여기서, Vbi는 소오스전극 확산층과 채널부의 반도체층의 페르미준위의 차이다. 예를들면, n형을 이용한 소자의 예에서는 Vbi=0.6V, 저바이어스측 전위가 0V일 때에 워드의 라이트레벨을 -0.6V로 설정하면 좋다.When the semiconductor device of the present invention is used for the word portion (switching transistor), current leakage can be suppressed and stored by lowering the word potential as low as V bi relative to the low bias side (source) potential when the transistor is in the off state. Information retention time can be extended. Here, V bi is the difference between the Fermi level of the source electrode diffusion layer and the semiconductor layer of the channel portion. For example, in the case of an n-type device, the word write level may be set to -0.6V when V bi = 0.6V and the low bias side potential is 0V.

또, 제4c도∼제4e도에 도시한 바와 같이 박막반도체상에 용량부(41)를 적층해서 용량을 증대시킬 수 있다. 제4c도는 평면도, 제4d도는 제4c도의 A-A' 선에서의 단면도이다. 소오스전극(40)과 드레인전극(50)의 채널측에 저농도의 불순물 확산층(45)와 (55)를 형성하고, DDD(Double Diffused Drain)형의 트랜지스터를 형성하였다. 또, 제4e도는 본 실시예의 변형예로서, 도면에 도시한 바와 같이 워드선(31) 형성후에 비트선(80)을 형성하고, 그 후 용량부(41)을 적층해도 좋다. (102)는 실리콘산화물층이다.In addition, as shown in Figs. 4C to 4E, the capacitance portion 41 can be laminated on the thin film semiconductor to increase the capacitance. FIG. 4C is a plan view and FIG. 4D is a sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 4C. Low concentration impurity diffusion layers 45 and 55 are formed on the channel side of the source electrode 40 and the drain electrode 50 to form a DDD (Double Diffused Drain) type transistor. 4E is a modified example of the present embodiment, as shown in the figure, the bit line 80 may be formed after the word line 31 is formed, and the capacitor portion 41 may be laminated thereafter. 102 is a silicon oxide layer.

[실시예 4]Example 4

제5도는 본 발명을 트랜치형의 DRAM셀에 이용한 실시예를 도시한 소자단면도, 제6a도∼제6e도는 그 제조법을 도시한 공정도이다.FIG. 5 is a device cross-sectional view showing an embodiment in which the present invention is used in a trench type DRAM cell, and FIGS. 6A to 6E are process drawings showing the manufacturing method thereof.

제5도에 있어서 용량부(41)은 기판에 마련된 트렌치(96)의 내부에 있으며, 그 주위는 용량절연막(90)을 사이에 두고 기판플레이트(60')에 의해 구성된다.In FIG. 5, the capacitor part 41 is inside the trench 96 provided in the board | substrate, and the periphery is comprised by the board | substrate plate 60 'with the capacitor insulating film 90 interposed.

필드산화막(20)상의 반도체층(100)을 이용해서 워드선(31)을 게이트로 하는 박막트랜지스트를 거쳐서 비트선(80)에서 용량부(41)에 전하정보를 라이트할 수 있다.By using the semiconductor layer 100 on the field oxide film 20, charge information can be written to the capacitor portion 41 in the bit line 80 via a thin film transistor having the word line 31 as a gate.

본 발명의 구조인 트랜지스터는 기판과 전기적으로 분리되어 있기 때문에 기판으로부터 전기적인 영향을 받지 않는다. 그 때문에, 플레이트 즉 기판의 전위를 임의로 설정할 수 있다. 여기서는 기판을 플레이트로서 사용하고 있지만, 기판에 형성한 그것보다 불순물농도를 높게 해서 도전성을 높인 웰층에 의해 플레이트를 구성하여도 마찬가지이다.Since the transistor of the structure of the present invention is electrically isolated from the substrate, it is not electrically affected by the substrate. Therefore, the potential of the plate, that is, the substrate, can be arbitrarily set. Although the board | substrate is used here as a plate, it is the same also if the plate is comprised by the well layer which raised the impurity concentration and improved electroconductivity rather than that formed in the board | substrate.

제6a도∼제6e도를 사용하여 제5도의 실시예에 있어서의 소자의 형성법을 설명한다.6A to 6E, a method of forming an element in the embodiment of FIG. 5 will be described.

제6a도에 도시한 공정; 붕소를 1×1012-2농도로 이온주입하고 열처리에 의해 확산시켜 p형 웰(60')를 형성한 실리콘기판(10) 표면을 열산화하고, 20nm 정도의 산화막(도시하지 않음)을 형성하고, 그 위에 실리콘질화막(701)을 CVD법에 의해 20nm정도 퇴적시킨 후 포토레지스트에 트렌치패턴을 형성한다. 이것을 마스크로 해서 RIE법에 의해 이방적으로 실리콘질화막(701)을 에칭하고, 또 RIE법에 의해 기판을 수직으로 5㎛정도 에칭해서 트렌치를 형성한 후, 포토레지스트를 제거하여 트렌치표면에 용량절연막(90)을 형성한다.The process shown in Fig. 6A; Ion implantation of boron at a concentration of 1 × 10 12 cm -2 and diffusion by heat treatment to thermally oxidize the surface of the silicon substrate 10 on which the p-type well 60 'is formed, and to obtain an oxide film (not shown) of about 20 nm. The silicon nitride film 701 is deposited thereon by CVD to form a trench pattern on the photoresist. Using this as a mask, the silicon nitride film 701 is anisotropically etched by the RIE method, and the substrate is etched by about 5 µm vertically by the RIE method to form a trench, and then the photoresist is removed to form a capacitor insulating film on the trench surface. 90 is formed.

제6b도에 도시한 공정; 상기 기판 전면에 다결정실리콘을 CVD법에 의해 트렌치 지름의 1/2정도 이상 퇴적시킨 후, 에치백하여 기판 표면에서 500nm정도의 깊이까지 다결정실리콘을 제거하고, 트렌치내부에 용량부의 축적전극로 되는 다결정실리콘을 남긴다. 에치백법이라는 것은 이방적 에칭 등에 의해 생긴 기판상의 홈패턴의 가장 넓은 폭의 1/2이상의 두께까지 등방적인 퇴적을 하면, 기판표면이 거의 평탄화되는 것을 이용하여 퇴적후에 기판과 수직인 에칭을 실행하는 것에 의해서 형성되고 있던 홈부분에만 퇴적물을 남기는 방법을 말한다.The process shown in Fig. 6B; Polycrystalline silicon is deposited on the entire surface of the substrate by CVD to at least about 1/2 of the trench diameter, and then etched back to remove polycrystalline silicon up to a depth of about 500 nm from the substrate surface. Leaves silicone. The etch-back method is used to perform an etching perpendicular to the substrate after deposition by using the planarization of the substrate surface when isotropic deposition to a thickness of 1/2 or more of the widest width of the groove pattern on the substrate caused by anisotropic etching or the like. We say method to leave sediment only in groove part formed by.

상기 다결정실리콘을 마스크로 해서 용량절연막(90)을 에칭하여 트렌치상부의 측벽(900)을 개구한 후, 재차 다결정실리콘의 퇴적 및 에치백을 반복하는 것에 의해 트랜치내부에 다결정실리콘을 충전해서 용량부(41)을 형성한다. 그 후, 실리콘질화막(701)을 열인산계의 습식에칭에 의해 제거한 후, 실리콘산화물을 20nm퇴적(도시하지 않음)시키고, 재차 실리콘질화막(701')를 50nm퇴적시킨 후에 반도체층을 형성하기 위한 포토레지스트(201)을 패터닝한다.Using the polysilicon as a mask, the capacitor insulating film 90 is etched to open the sidewall 900 of the trench upper portion, and the polysilicon is filled in the trench by repeating deposition and etch back of the polysilicon again. To form 41. Thereafter, the silicon nitride film 701 is removed by wet etching of thermal phosphoric acid, followed by 20 nm deposition of silicon oxide (not shown), and 50 nm deposition of the silicon nitride film 701 'again, followed by a photo for forming a semiconductor layer. The resist 201 is patterned.

제6b도에는 실리콘질화막(701')상의 포토레지스트(201)이 패터닝된 상태를 도시한다.FIG. 6B shows a state in which the photoresist 201 on the silicon nitride film 701 'is patterned.

상기 공정에 있어서 상기 실리콘산화물 및 상기 실리콘질화막(701')의 퇴적을 실행하지 않고, 다음의 공정(제6b도')에서 반도체층의 형성(패터닝)과 또 그 다음의 공정(제6c도)에서 그 반도체층 표면의 열산화를 실행한 후 실리콘질화막(702)의 퇴적을 실행해도 좋다.Formation (patterning) of the semiconductor layer and subsequent steps (Fig. 6C) are performed in the following step (Fig. 6B ') without depositing the silicon oxide and the silicon nitride film 701' in the step. The silicon nitride film 702 may be deposited after thermal oxidation of the surface of the semiconductor layer is performed.

제6bb도에 도시한 공정; 상기 포토레지스트(201)을 마스크로 해서 상기 실리콘질화막(701') 및 상기 실리콘산화물을 제거하고, 또 기판(10)을 수직으로 에칭하고 도중에 에칭을 중지하는 것에 의해서 트랜지스터로 되는 반도체층(100)(제1도에 도시된 형상의 반도체층(100))을 형성한다.The process shown in Fig. 6bb; The semiconductor layer 100 serving as a transistor by removing the silicon nitride film 701 ′ and the silicon oxide using the photoresist 201 as a mask, etching the substrate 10 vertically, and stopping the etching in the middle thereof. (Semiconductor layer 100 having the shape shown in FIG. 1) is formed.

제6c도에 도시한 공정; 제6bb도에 도시한 공정에 계속해서 포토레지스트(201), 실리콘산화물 및 실리콘질화막(701')를 제거한 후, 이 반도체층(100)을 열산화해서 반도체층(100) 표면에 10nm의 산화막을 성장시키고, 그 후 실리콘질화막(701)를 20nm 퇴적시켜 용량부(41)과 반도체층(100)과의 접속부 및 트랜지스터로 되는 반도체층(100)을 보호한다. 그리고, 반도체층(100)과 접하는 트렌치 상면의 일부에 축적전극의 인출부형성용 마스크(도시하지 않음)를 선택적으로 피복한 후, 그 인출부형성용 마스크를 이용해서 실리콘질화막(702)에 선택적인 에칭을 실행하는 것에 의해 반도체층(100) 및 트렌치 인출부에 실리콘질화막(702)를 남긴다. 즉, 반도체층(100) 및 트렌치인출부를 실리콘질화막(702)에 의해 피복한다. 이 단계(상기 실리콘질화막(702)가 선택적으로 피복된 단계)에서 웰불순물을 또 1×1013-2로 이온주입하는 것에 의해 채널과는 별도로 플레이트전극으로 되는 웰(60')의 불순물농도(p형 불순물농도)를 높게 설정할 수가 있다.The process shown in Fig. 6C; After the photoresist 201, the silicon oxide and the silicon nitride film 701 'are removed following the process shown in FIG. 6bb, the semiconductor layer 100 is thermally oxidized to form a 10 nm oxide film on the surface of the semiconductor layer 100. After that, the silicon nitride film 701 is deposited by 20 nm to protect the semiconductor layer 100 serving as a transistor and the connection portion between the capacitor portion 41 and the semiconductor layer 100. Then, a part of the trench upper surface in contact with the semiconductor layer 100 is selectively coated with a drawing electrode forming mask (not shown), and then selectively etched into the silicon nitride film 702 using the drawing portion forming mask. Is performed to leave the silicon nitride film 702 in the semiconductor layer 100 and the trench lead-out portion. That is, the semiconductor layer 100 and the trench lead-out portion are covered with the silicon nitride film 702. Impurity concentration of the well 60 'serving as a plate electrode separately from the channel by ion implantation of well impurities at 1 × 10 13 cm -2 in this step (optionally covering the silicon nitride film 702). (p-type impurity concentration) can be set high.

제6cc도에 도시한 공정; 실리콘질화막(702)가 피복되지 않은 웰(60') 표면을 산화하는 것에 의해 두꺼운 필드절연막(20)을 형성하고, 채널로 되는 반도체층(100)을 웰(60')에서 절연분리한다. 이 때, 반도체층(100)과 용량부(41)을 전기적으로 접속하는 부분은 상기 실리콘질화막(702)로 피복되어 있으므로, 산화막이 성장되지 않아 전기적 도통이 유지된다.The process shown in Fig. 6cc; By oxidizing the surface of the well 60 'not covered with the silicon nitride film 702, a thick field insulating film 20 is formed, and the semiconductor layer 100 serving as a channel is isolated from the well 60'. At this time, since the portion which electrically connects the semiconductor layer 100 and the capacitor portion 41 is covered with the silicon nitride film 702, the oxide film is not grown and electrical conduction is maintained.

제6d도에 도시한 공정; 실리콘질화막(702)를 제거한다.The process shown in Fig. 6D; The silicon nitride film 702 is removed.

제6e도에 도시한 공정; 박막표면을 산화하여 20nm 두께의 게이트절연막(도시하지 않음)을 형성한 수에 워드선(31)을 형성한다. 이하, 배선 등의 공정은 실시예1과 마찬가지이다.The process shown in Fig. 6E; The word line 31 is formed at the number where the thin film surface is oxidized to form a gate insulating film (not shown) having a thickness of 20 nm. Hereinafter, the process of wiring etc. is the same as that of Example 1.

본 실시예에 있어서, 트렌치용량 1개에 대해 박막반도체로 구성된 트랜지스터는 1개이다. 이에 대해서, 채널로 되는 반도체층을 1개의 트렌치용량에 대해 여러개 형성하는 것에 의해서, 실질적으로 트랜지스터의 채널폭을 증대시켜서 흐르는 전류를 증대시킬 수가 있다.In this embodiment, one transistor composed of a thin film semiconductor is provided for one trench capacitor. On the other hand, by forming a plurality of semiconductor layers serving as channels for one trench capacitance, it is possible to substantially increase the current flowing by increasing the channel width of the transistor.

[실시예 5]Example 5

본 발명 구조의 디바이스를 선택트랜지스터로서 사용하고 채널을 종형의 박막으로 하는 것에 의해서 평면적인 공간을 축소할 수 있다. 제7a도∼제7c도에 도시한 바와 같이 DRAM에 있어서, 종래 분리영역으로만 사용되고 있던 영역을 트랜지스터영역으로서 유효하게 사용할 수 있다. 이 때문에, 메모리셀 면적의 감소 또는 축적용량을 증대한다는 효과가 있다. 제7a도는 2셀을 갖는 DRAM의 평면배치도이며, 제7b도는 제7a도의 A-A' 단면도, 제7c도는 제7a도의 B-B' 단면도이다.The planar space can be reduced by using the device of the present invention as a selection transistor and making the channel a vertical thin film. As shown in Figs. 7A to 7C, in the DRAM, an area which has been conventionally used only as an isolation region can be effectively used as the transistor region. For this reason, there is an effect of reducing the memory cell area or increasing the storage capacity. FIG. 7A is a planar layout view of a DRAM having two cells, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 7A, and FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 7A.

용량부(41)은 인접용량부간의 분리에 필요한 영역을 제거하여 메모리셀내에 최대한의 면적을 갖도록 배치할 수 있다. 반도체층(100)은 이 용량부(41)을 사이에 두고 워드선(31)이 그 용량부상을 횡단할 수 있다. 또, 트렌치 개구부(250)을 제거해서 표면이 필드산화막(20)으로 피복되어 있기 때문에, 그의 상부에 형성되는 접속 등의 형성에 있어서 용량부(41)의 배치를 고려하지 않아도 좋다.The capacitor 41 may be disposed to have a maximum area in the memory cell by removing a region necessary for separation between adjacent capacitors. In the semiconductor layer 100, the word line 31 can cross the capacitor portion with the capacitor portion 41 interposed therebetween. In addition, since the trench opening 250 is removed and the surface is covered with the field oxide film 20, it is not necessary to consider the arrangement of the capacitive portion 41 in the formation of a connection or the like formed thereon.

[실시예 6]Example 6

제8도는 미세한 메모리셀 면적을 실현할 수 있는 DRAM용 메모리셀의 실시예를 도시한 도면이다. 특히, 제8도에는 1개의 박막반도체를 선택트랜지스터(스위칭트랜지스터)의 채널로 하고 트렌치내부를 용량부로 한 셀로 구성된 2교점형의 메모리셀배치를 도시하고 있다 1개의 메모리셀은 반도체층(박막반도체)(100)에 형성된 소오스전극(40), 드레인전극(50) 및 게이트전극(워드선)(31)로 이루어지는 선택트랜지스터Qs와 트렌치용량C(96)으로 이루어진다. 트렌치용량 C는 제5도에 도시한 바와 같은 구조이며, 트렌치용량의 한쪽 전극(축적전극)은 소오스전극(40)에 접속되어 있다. (400)은 비트선 접속부를 나타낸다.FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of a DRAM memory cell capable of realizing a fine memory cell area. In particular, FIG. 8 shows a two-point memory cell arrangement consisting of cells in which one thin film semiconductor is a channel of a selection transistor (switching transistor) and a capacitor portion is formed inside the trench. And a select transistor Qs and a trench capacitor C 96 each including a source electrode 40, a drain electrode 50, and a gate electrode (word line) 31 formed in the (100). The trench capacitor C has a structure as shown in FIG. 5, and one electrode (accumulation electrode) of the trench capacitor is connected to the source electrode 40. As shown in FIG. Reference numeral 400 denotes a bit line connection portion.

[실시예 7]Example 7

제9a도∼제9c도는 반도체층(채널박막)(100)을 트렌치마스크와 자기정합적으로 형성한 것이다. 제9a도는 2개의 셀배치를 도시한 평면도, 제9b도는 제9a도의 A-A' 단면도, 제9c도는 제9a도의 B-B' 단면도이다. 제10a도 및 제10b도는 그 제조공정을 도시한 단면도이다.9A to 9C show that the semiconductor layer (channel thin film) 100 is self-aligned with the trench mask. FIG. 9A is a plan view showing two cell arrangements, FIG. 9B is a sectional view taken along line A-A 'of FIG. 9A, and FIG. 9C is a sectional view taken along line B-B' of FIG. 9A. 10A and 10B are sectional views showing the manufacturing process thereof.

제10a도에 도시한 공정; 기판상에 500nm정도의 실리콘산화물(211)을 퇴적시킨 후 트렌치를 형성하기 위한 패터닝을 실행하고, 그것을 마스크로 해서 트렌치를 형성한다. 용량부(41)을 트렌치내에 형성한 후 포토레지스트를 도포하여 에치백하는 것에 의해서, 실리콘산화물 표면까지 포토레지스트(210)을 충전한다.The process shown in FIG. 10A; After depositing about 500 nm of silicon oxide 211 on the substrate, patterning is performed to form trenches, and trenches are formed using this as a mask. After the capacitor portion 41 is formed in the trench, the photoresist 210 is filled to the silicon oxide surface by applying and etching back the photoresist.

제10b도에 도시한 공정; 그 후 실리콘산화물(211)을 제거하고, 기판면과 포토레지스트의 단차를 이용해서 포토레지스트 측벽에 스페이서(212)를 마련한다. 이와 같이 단차를 갖는 패턴상에 등방적으로 균일한 두께의 퇴적을 실행한 수에 기판과 수직으로 퇴적된 막두께만큼 에칭하면, 단차측벽에만 퇴적물을 남길 수가 있다. 이하, 이와 같이 해서 형성한 퇴적물을 스페이서라 한다. 상기 스페이서를 마스크로 해서 기판을 에칭하는 것에 의해, 트렌치패턴과 자기정합화한 반도체층(101)을 형성할 수가 있다.The process shown in Fig. 10B; Thereafter, the silicon oxide 211 is removed, and the spacer 212 is provided on the sidewall of the photoresist using the step between the substrate surface and the photoresist. In this way, if an isotropically uniform thickness of deposition on a stepped pattern is etched by the film thickness vertically deposited with the substrate, the deposit can be left only on the stepped side wall. Hereinafter, the deposit formed in this way is called a spacer. By etching the substrate using the spacer as a mask, the semiconductor layer 101 self-aligned with the trench pattern can be formed.

제10c도는 본 실시예의 변형예의 단면도로서, 트렌치 주위의 반도체층(100)에 용량부(41)에서 인출층(300)을 이용하여 접속해도 좋다. (61)은 n+매립층을 나타낸다.10C is a cross-sectional view of a modification of the present embodiment, and may be connected to the semiconductor layer 100 around the trench by using the lead layer 300 in the capacitor portion 41. 61 represents n + buried layer.

[실시예 8]Example 8

제11a도는 2교점(폴디드비트라인형)배치에 있어서의 2개의 셀의 평면배치도, 제11b도는 제11a도의 A-A' 단면도, 제11c도는 제11a도의 B-B' 단면도이다. 트렌치(96)내의 용량부(41)은 트렌치 개구부(250)에서 인출층(300)에 의해 반도체층(100)과 접속한다. 인출층(300)은 워드선(31), (31')와 자기정합적으로 형성할 수 있다.FIG. 11A is a planar layout view of two cells in a two-point (folded bit line type) arrangement, FIG. 11B is a sectional view taken along line A-A 'in FIG. 11A, and FIG. 11C is a sectional view taken along line B-B' in FIG. 11A. The capacitor portion 41 in the trench 96 is connected to the semiconductor layer 100 by the lead layer 300 at the trench opening 250. The lead layer 300 may be formed to be self-aligned with the word lines 31 and 31 ′.

[실시예 9]Example 9

제12도는 반도체층(100)을 인접셀간의 기판실리콘을 이용해서 마련하였을 때의 2교점배치를 도시한 평면도이다. 용량부(41)은 인출층(300)에 의해 반도체층(100)에 접속되어 있다. 워드선(31)에 의해 반도체층(100)에 선택트랜지스터가 구성되고, 비트선 접속부(400)을 거쳐 데이터선(도시하지 않음)에 연결된다.12 is a plan view showing two intersection arrangements when the semiconductor layer 100 is provided using substrate silicon between adjacent cells. The capacitor portion 41 is connected to the semiconductor layer 100 by the lead layer 300. A selection transistor is formed in the semiconductor layer 100 by the word line 31, and is connected to a data line (not shown) via the bit line connection unit 400.

제12도에 도시한 소자는 다음과 같이 해서 제조한다. 제13a도 및 제13b도에 도시한 바와 같이, 기판에 트렌치를 마련하여 용량부(41)을 형성한 후 등방적으로 에칭하는 것에 의해서, 돌기부를 가늘게 해서 소정 두께의 반도체층(100)을 형성한다. 이 공정에서 열산화에 의해 반도체층 표면층을 산화막으로 하고, 실리콘산화물을 제거하는 것에 의해서 돌기부를 가늘게 하여 반도체층(100)을 형성해도 좋다. 이들의 방법에 의하면, 인접트렌치(96) 사이에 자기정합적으로 채널로 되는 반도체층(100)을 형성할 수 있다. 그 때문에, 인접트렌치와의 거리를 균일하게 할 수 있으므로 고집적화하는데 적합하다. 그 후, 필드산화막 형성후 채널로 사용되지 않는 반도체층(100)을 제거하는 것에 의해서, 자기 정합적으로 반도체층(100)을 형성할 수가 있다. 이 제거공정은 채널 등으로 사용하고 있는 활성영역을 마스크한 후 에칭하면 좋다. 또, 활성영역 이외의 박막반도체를 열산화 등에 의해 불활성화하는 것에 의해 활성영역과 분리해 두면 좋다.The element shown in FIG. 12 is manufactured as follows. As shown in Figs. 13A and 13B, by forming trenches in the substrate to form the capacitor portion 41 and isotropically etching, the protrusions are thinned to form the semiconductor layer 100 having a predetermined thickness. do. In this step, the semiconductor layer 100 may be formed by thinning the projection by removing the silicon oxide by using the semiconductor layer surface layer as an oxide film by thermal oxidation. According to these methods, the semiconductor layer 100 which becomes a channel self-aligned between the adjacent trenches 96 can be formed. Therefore, since the distance with an adjacent trench can be made uniform, it is suitable for high integration. Thereafter, the semiconductor layer 100 can be formed in a self-aligned manner by removing the semiconductor layer 100 which is not used as a channel after the field oxide film is formed. This removal step may be performed after masking the active region used for the channel or the like. In addition, the thin film semiconductors other than the active region may be separated from the active region by inactivation by thermal oxidation or the like.

[실시예 10]Example 10

또, 트렌치를 형성할 때 0.1∼0.2㎛정도의 간격으로 에칭하는 것에 의해 트렌치와 반도체층(100)을 동시에 형성할 수 있다. 제14a도는 2교점에서 4비트의 메모리셀 평면배치도, 제14b도는 제14a도의 A-A' 단면도, 제14c도는 제14a도의 B-B' 단면도이다. 제14d도는 본 실시예의 변형예의 메모리셀 평면배치도이다.Further, when forming the trench, the trench and the semiconductor layer 100 can be formed simultaneously by etching at intervals of about 0.1 to 0.2 mu m. FIG. 14A is a four-bit memory cell planar layout at two intersections, FIG. 14B is a sectional view taken along line A-A 'of FIG. 14A, and FIG. 14C is a sectional view taken along line B-B' of FIG. 14A. 14D is a memory cell planar layout diagram of a modification of the present embodiment.

제14a∼제14d도에 도시한 실시예에 있어서, 기판 표면에 두께 500nm정도의 필드산화막(25)를 열산화에 의해 형성한 후 트렌치(96)을 마련하는 것에 의해서, 부분적으로 실리콘산화물층(25)를 갖는 반도체층(100)을 형성할 수 있다. 이 장치에 있어서는 인접하는 전극사이가 처음에 마련된 필드산화막(25)에 의해 전기적으로 분리되고 있기 때문에, 박막반도체 아래에 형성한 필드산화막(20)의 형성이 불충분하더라도 셀간의 누설은 억제된다. 또, 트렌치(96)을 평면적으로 보아 오목형으로 형성하는 것에 의해, 인출층(300)을 형성할 때 인접한 트렌치와의 분리여유(layout margin of isolations)α나 박막반도체와의 맞춤여유β를 크게 할 수 있다. 또, 제14d도에 도시한 바와 같이 트렌치를 대칭위치에 배치하여도 좋다.In the embodiment shown in Figs. 14A to 14D, after forming the field oxide film 25 having a thickness of about 500 nm by thermal oxidation on the surface of the substrate, a trench 96 is provided to partially form a silicon oxide layer ( A semiconductor layer 100 having 25 can be formed. In this apparatus, since adjacent electrodes are electrically separated by the field oxide film 25 provided first, leakage between cells is suppressed even if the field oxide film 20 formed under the thin film semiconductor is insufficient. In addition, by forming the trench 96 in a concave shape in a plan view, when forming the lead-out layer 300, the layout margin of isolations α and the alignment margin β with the thin film semiconductor are greatly increased. can do. As shown in FIG. 14D, the trench may be arranged in a symmetrical position.

상기 α는 제14a도에 있어서 1점쇄선의 틀(frame)로 도시된 인출층(300)과 트렌치(96)과의 거리이다. 상기 β는 제14a도에 있어서 1점쇄선의 틀로 도시된 인출층(300)과 빗금친 영역(이 영역의 틀은 트렌치에 의해 결정된다)과의 거리이다.Α is the distance between the lead layer 300 and the trench 96 shown in the dashed-dotted frame in FIG. 14A. Β is the distance between the lead layer 300 shown by the dashed-dotted frame in FIG.

이 실시예의 구조에서는 용량부도 기판과 함께 필드산화해서 분리하기 때문에, 용량부의 형성시에 채널을 형성하기 위한 제약이 적어진다.In the structure of this embodiment, since the capacitive portion is also field-oxidized and separated together with the substrate, the restriction for forming the channel at the time of forming the capacitive portion is reduced.

[실시예 11]Example 11

다른 실시예로서 제15a도 및 제15b도에 도시한 바와 같이, 용량부(41)을 플레이트전극(60')로 둘러싸도록 해도 좋다. 이 때, 플레이트전극(60')와 용량부(41)은 모두 예를 들면 다결정실리콘으로 형성할 수 있기 때문에, 절연막 중의 또는 절연막을 형성할 때의 불순물이 기판표면 또는 기판내를 오염시킬 위험이 작고, 따라서 용량절연막(90)에 Ta2O5, Hf산화물 등 각종 재료를 사용할 수 있다. 제15a도는 1셀의 평면배치도, 제15b도는 제15a도의 A-A' 단면도이다. 제15a도 및 제15b도의 실시예인 반도체장치를 형성하기 위해서는 제14a도∼제14c도에 있어서 트렌치를 형성한 후 측벽에 실리콘산화막(150)을 형성하고 플레이트전극(60')를 형성한다. 또, 용량절연막(90)을 형성한 후, 용량축적전극을 충전하는 것에 의해 용량부를 형성할 수 있다.As another example, as shown in FIGS. 15A and 15B, the capacitor portion 41 may be surrounded by the plate electrode 60 '. At this time, since both the plate electrode 60 'and the capacitor portion 41 can be formed of, for example, polycrystalline silicon, there is a risk that impurities in the insulating film or when forming the insulating film contaminate the substrate surface or the substrate. As a result, various materials such as Ta 2 O 5 and Hf oxide can be used for the capacitor insulating film 90. FIG. 15A is a planar layout view of one cell, and FIG. 15B is an AA 'cross-sectional view of FIG. 15A. In order to form the semiconductor device of FIGS. 15A and 15B, the trench is formed in FIGS. 14A to 14C, the silicon oxide film 150 is formed on the sidewalls, and the plate electrode 60 'is formed. After the capacitor insulating film 90 is formed, the capacitor portion can be formed by charging the capacitor storage electrode.

[실시예 12]Example 12

제16도는 1교점(open bit line type)배치에 의한 다른 실시예이다. 제16a도는 2개의 셀의 평면도, 제16b도는 제16a도의 A-A' 단면도이다.FIG. 16 shows another embodiment by arranging an open bit line type. FIG. 16A is a plan view of two cells, and FIG. 16B is a sectional view taken along line A-A 'in FIG. 16A.

[실시예 13]Example 13

또, 제17a도∼제17c도에 도시한 바와 같이 반도체층(100)을 충분히 얇게 하는 것에 의해 한쪽에만 게이트를 배치해도 좋다. 이 소자에서는 반도체층(100)을 0.1㎛의 박막으로 설정하면 좋다. 제17a도는 1게이트에서의 평면배치도, 제17b도는 제17a도의 A-A' 단면도이다. 반도체층(100)의 한쪽에 실리콘산화물에 위한 스페이서(500)을 형성하고, 그 위에 게이트전극(30)을 가로로 배치하고, 소오스전극(40)과 드레인전극(50)에 의해 트렌지스터 동작을 얻을 수 있다.As shown in Figs. 17A to 17C, the gate may be arranged on only one side by sufficiently thinning the semiconductor layer 100. Figs. In this device, the semiconductor layer 100 may be set to a thin film of 0.1 mu m. FIG. 17A is a planar layout view at one gate, and FIG. 17B is a sectional view taken along the line A-A 'in FIG. 17A. A spacer 500 for silicon oxide is formed on one side of the semiconductor layer 100, the gate electrode 30 is disposed horizontally thereon, and a transistor operation is obtained by the source electrode 40 and the drain electrode 50. Can be.

제17c도는 본 실시예의 변형예로서, 도면에 도시한 바와 같이 단차부(501)에 있어서 반도체층(100)을 사용해서 트랜지스터를 형성하여도 좋다.17C is a modification of the present embodiment, and as shown in the figure, a transistor may be formed using the semiconductor layer 100 in the stepped portion 501.

또, 3차원 구조의 반도체디바이스를 형성하면, 그 주변에는 한쪽에 절연층(예를 들면 SiO2)를 갖는 Si부가 기생적으로 형성된다. 제17c도에 도시한 실시예는 이 기생적인 구조에 있어서의 절연층으로 이루어지는 단차부(501)의 활용을 목적으로 하고 있다.In addition, when a semiconductor device having a three-dimensional structure is formed, a Si portion having an insulating layer (for example, SiO 2 ) on one side thereof is parasiticly formed. The embodiment shown in FIG. 17C aims at utilizing the stepped portion 501 made of an insulating layer in this parasitic structure.

[실시예 14]Example 14

제18a도 및 제18b도는 본 발명의 트랜지스터구조를 이용하여 6단의 CMOS인버터체인을 형성한 도면이다. 제18a도는 CMOS인버터체인의 개략적인 평면배치도, 제18b도는 제18a도의 A-A' 절단단면도이다.18A and 18B show a six stage CMOS inverter chain using the transistor structure of the present invention. FIG. 18A is a schematic planar layout view of a CMOS inverter chain, and FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 18A.

제18a도에 있어서 빗살형상의 박막반도체층(103)에 NMOS(Qn1, Qn2, Qn3, Qn4, Qn5, Qn6)이 형성되어 있다. 한편, 빗살형상의 박막반도체층(104)에 PMOS(Qp1, Qp2, Qp3, Qp4, Qp5, Qp6)이 형성되어 있다. 이 실시예에 있어서 제18a도에 도시된 바와 같이, 빗살형상의 박막반도체층(103), (104)는 필드절연막(20)상에 위치된다. 또, 게이트전극(30)의 상면에 실리콘산화물에 의한 보호막(500a) 및 게이트전극(30)의 측벽에 실리콘산화물에 의한 스페이서(500b)를 형성한 후, 박막반도체층(소오스 및 드레인 영역) 표면을 금속 예를 들면 텅스텐 등과의 반응에서 생기는 실리사이드층(600)을 마련하여 박막반도체층의 도전성을 높일 수가 있다. 종래의 소오스 및 드레인으로 되는 확산층에서는 저항이나 기판과의 기생용량에 의해 배선층으로서 사용하는 것이 곤란했지만, 본 실시예에 있어서는 1층째의 배선층(103), (104)로서 사용할 수가 있다. 또, 각각의 소자가 독립되어 있기 때문에, 집적해도 용이하게 소자간의 분리를 유지할 수 있다. 제18a도에 있어서 (510)은 게이트전극으로의 입력신호용 배선을 접속하기 위한 입력 구멍이다.In FIG. 18A, NMOSs Q n1 , Q n2 , Q n3 , Q n4 , Q n5 and Q n6 are formed in the comb-tooth shaped thin film semiconductor layer 103. On the other hand, PMOS (Q p1 , Q p2 , Q p3 , Q p4 , Q p5 , Q p6 ) is formed in the comb-tooth shaped thin film semiconductor layer 104. In this embodiment, as shown in FIG. 18A, the comb-shaped thin film semiconductor layers 103 and 104 are located on the field insulating film 20. As shown in FIG. After the protective film 500a made of silicon oxide and the spacer 500b made of silicon oxide are formed on the sidewalls of the gate electrode 30, the surface of the thin film semiconductor layer (source and drain regions) is formed on the upper surface of the gate electrode 30. The silicide layer 600 generated by the reaction with a metal such as tungsten can be provided to increase the conductivity of the thin film semiconductor layer. In the diffusion layer serving as a conventional source and drain, it is difficult to use it as a wiring layer due to parasitic capacitance with a resistor or a substrate. However, in the present embodiment, it can be used as the wiring layers 103 and 104 of the first layer. In addition, since each device is independent, separation between the devices can be easily maintained even when integrated. In Fig. 18A, reference numeral 510 denotes an input hole for connecting the input signal wiring to the gate electrode.

[실시예 15]Example 15

또, 반도체층(100)을 이용하여 바이폴라트랜지스터를 제작할 수 있다. 이때, MOSFET와 마찬가지로 형성할 수 있기 때문에, MOSFET와 바이폴라트랜지스터를 아울러 갖는 회로를 용이하게 형성할 수 있다. 제19도는 그의 1예의 평면배치를 개략적으로 도시한 도면이다. 제19도에 있어서 반도체기판(10) 주면상에는 박막반도체층(100)에 형성된 소오스영역(40), 드레인영역(50) 및 게이트전극(30)으로 이루어지는 MOSFET QM과 박막반도체층(100')에 형성된 에미터영역(800), 베이스영역(801) 및 컬렉터영역(802)로 이루어지는 횡형(lateral type) 바이폴라트랜지스터 QB가 배치되어 있다. 또한, CH는 상부 배선과의 접속을 위한 접속구멍(콘택트홀)이다. 제19도의 MOSFET부 QM에 있어서의 A-A' 절단단면을 제20a도에 도시하였다. 또, 제19도의 MOSFET부 QM에 있어서의 B-B' 절단단면을 제20b도에 도시하였다.In addition, a bipolar transistor can be manufactured using the semiconductor layer 100. At this time, since it can be formed similarly to MOSFET, the circuit which has both MOSFET and a bipolar transistor can be formed easily. 19 is a diagram schematically showing a planar arrangement of one example thereof. In FIG. 19, a MOSFET Q M and a thin film semiconductor layer 100 ′ formed of a source region 40, a drain region 50, and a gate electrode 30 formed on the thin film semiconductor layer 100 are formed on a main surface of the semiconductor substrate 10. The lateral type bipolar transistor Q B formed of the emitter region 800, the base region 801, and the collector region 802 formed thereon is disposed. In addition, CH is a connection hole (contact hole) for connection with the upper wiring. AA 'is shown a cut end face 20a on the diagram of a method according to claim 19 degrees MOSFET Q unit M. In addition, "the cut end face is shown in Figure 20b the BB in claim 19 degrees MOSFET Q unit M.

제20a도에 있어서 필드절연막(20)상에 박막반도체층(100)이 배치되어 있다. 그리고, 박막반도체층(100) 표면에 게이트절연막을 거쳐서 게이트전극(30)이 형성되어 MOSFET QM을 구성하고 있다.In FIG. 20A, the thin film semiconductor layer 100 is disposed on the field insulating film 20. The gate electrode 30 is formed on the surface of the thin film semiconductor layer 100 via a gate insulating film to form a MOSFET Q M.

한편, 제20b도에 있어서 바이폴라트랜지스터 QB는 MOSFET QM의 게이트 전극 가공시에 실리콘산화막에 의해 베이스(801)상에 마스크를 형성하고, 이온주입법에 의해서 에미터영역(800) 및 콜렉터영역(802)를 형성할 수가 있다. 이 때, 마스크측벽에 스페이서(805)를 형성하고, 그 전후로 2번 이온을 주입하는 것에 의해서 한쪽에만 2단의 농도분포를 갖도록 할 수 있다. 이것에 의해서, 중농도영역(802')를 형성할 수가 있다.On the other hand, in FIG. 20B, the bipolar transistor Q B forms a mask on the base 801 by a silicon oxide film during processing of the gate electrode of the MOSFET Q M , and emitter region 800 and collector region (by ion implantation method). 802 can be formed. At this time, the spacer 805 is formed on the mask side wall and the ion is implanted twice before and after, so that the concentration distribution of two stages can be provided only on one side. As a result, the medium concentration region 802 'can be formed.

[실시예 16]Example 16

제23a도∼제23c도에 2개의 트랜지스터에 의한 DRAM셀을 본 발명구조의 트랜지스터를 이용해서 형성한 예를 도시한다. 제23a도는 등가회로도, 제23b도는 소자의 단면도, 제23c도는 제23b도의 A-A' 절단면에서 제23b도와는 직교하는 방향의 단면구조를 도시한 도면이다. 반도체층(100)상에 선택트랜지스터 α와 메모리부 트랜지스터β를 형성한다. 트랜지스터β는 반도체층(100)을 이면측의 게이트전극(32)로 하고, 그 위에 게이트산화후 다결정실리콘을 500Å정도 CVD법에 의해 퇴적시켜 채널(910)을 형성하고, 또 게이트산화막(91)을 형성한 후 상부게이트전극(30)을 형성한다. 채널(910)에서는 이면측의 게이트전극(32)의 전위 즉 게이트전극(32)에 축적된 전하량에 의해서 게이트전극(30)의 Vth가 변화한다. 이 변화를 리드라는 것에 의해 메모리소자로서 동작시킬 수 있다.23A to 23C show an example in which a DRAM cell formed of two transistors is formed using a transistor of the present invention structure. FIG. 23A is an equivalent circuit diagram, FIG. 23B is a sectional view of the element, and FIG. 23C is a cross-sectional structure in a direction orthogonal to FIG. The selection transistor α and the memory unit transistor β are formed on the semiconductor layer 100. The transistor β uses the semiconductor layer 100 as the gate electrode 32 on the back side, and after the gate oxidation, polycrystalline silicon is deposited on the surface by 500 kV CVD to form the channel 910, and the gate oxide film 91 After forming the upper gate electrode 30. In the channel 910, V th of the gate electrode 30 is changed by the potential of the gate electrode 32 on the back side, that is, the amount of charge accumulated in the gate electrode 32. This change can be operated as a memory element by reading.

즉, 제24a도에 도시한 바와 같이 먼저 비트선으로부터의 데이터(전하)는 온(ON)상태의 선택트랜지스터(라이트트랜지스터)α를 거쳐서 메모리부 트랜지스터(리드트랜지스터)β의 내부게이트(32)로 도입된다. 선택트랜지스터α가 그 후 오프(OFF)상태로 된 단계에서 상기 내부게이트(32)로의 도입, 비도입(전하의 유무)이 트랜지스터β의 게이트전압VG에 의한 게이트전계가 변화하고 임계값전압Vth가 변화한다.That is, as shown in FIG. 24A, the data (charge) from the bit line is first passed through the selection transistor (light transistor) α in the ON state to the internal gate 32 of the memory transistor (lead transistor) β. Is introduced. In the stage where the selection transistor α is subsequently turned off, the gate electric field by the gate voltage V G of the transistor β changes and the introduction and non-introduction (with or without charge) into the internal gate 32 changes the threshold voltage V. th changes

[실시예 17]Example 17

제24a도는 SRAM(Static Random Access Memory)의 메모리셀의 등가회로도이다. 여기서, 기판의 기호를 이용하여 PMOS, NMOS를 표시하고 있다. 본 발명 구조의 트랜지스터에서는 기판을 분리하고 있으므로, 트랜지스터간의 분리가 용이하기 때문에 접근시켜 배치할 수가 있다. 그 때문에, 본 트랜지스터는 SRAM구조와 같이 트랜지스터를 고집적화할 필요성이 높은 경우에 유효하다.FIG. 24A is an equivalent circuit diagram of a memory cell of a static random access memory (SRAM). Here, PMOS and NMOS are displayed using the symbols of the substrate. In the transistor of the present invention, since the substrate is separated, separation between the transistors is easy, so that the transistors can be arranged close to each other. Therefore, the present transistor is effective when there is a high necessity for high integration of the transistor as in the SRAM structure.

제24b도 및 제24c도는 실제의 소자구성예를 도시한 도면이다. 제24b도는 평면배치도, 제24c도는 제24b도의 A-A' 단면도이다.24B and 24C show an example of the actual device configuration. 24B is a planar layout view, and FIG. 24C is a cross-sectional view along the line A-A 'in FIG. 24B.

제24b도의 α로 나타낸 틀이 1비트의 메모리셀을 구성하고 있으며, 제24b도에는 2비트의 셀배치예를 도시하고 있다. 제24a도 및 제24b도에 있어서, 워드선(31)을 게이트로 하는 트랜지스터(a), (b)는 반도체층(100)을 이용하여 형성되어 있다. 트랜지스터(c), (d)는 트랜치(96)에 의해 기판 내부의 n+매립층(61)과 게이트(30)에 의한 종형의 트랜지스터에 의해 형성되어 있다. 게이트(30)과 반도체층(100)은 접속부(402)에 의해 접속하고 있다. 트랜지스터(e), (f)는 게이트(30)상에 적층된 다결정실리콘(30')를 채널로 하는 다결정실리콘 MOS트랜지스터에 의해 형성되어 있다. 이 채널층(30')는 게이트(30)상에 퇴적한 게이트절연막(92)를 거쳐서 게이트(30)층에 의해 제어된다. 다결정실리콘층(30')는 트렌치(96)패턴상에서 각각 쌍으로 되는 게이트(30)과 접속하고, 다른쪽끝부는 접속부(403)을 거쳐서 전원선(51)에 연결된다.The frame indicated by α in FIG. 24B constitutes a 1-bit memory cell, and FIG. 24B shows an example of a 2-bit cell arrangement. 24A and 24B, the transistors (a) and (b) having the word line 31 as a gate are formed using the semiconductor layer 100. The transistors (c) and (d) are formed by the trench 96 with a vertical transistor formed by the n + buried layer 61 inside the substrate and the gate 30. The gate 30 and the semiconductor layer 100 are connected by the connecting portion 402. The transistors (e) and (f) are formed of a polysilicon MOS transistor having a channel of polysilicon 30 'stacked on the gate 30 as a channel. The channel layer 30 'is controlled by the gate 30 layer via the gate insulating film 92 deposited on the gate 30. As shown in FIG. The polysilicon layer 30 'is connected to the gate 30 which is paired on the trench 96 pattern, respectively, and the other end is connected to the power supply line 51 via the connection part 403. FIG.

[실시예 18]Example 18

제25도에 도시한 바와 같이 본 발명의 구조에서는 게이트를 중첩시키는 것에 의해서 전하결합소자(CCD)를 제작할 수 있다. 1×1016-3의 P형 반도체층(100) 주위에 1×1017-3의 N형 중농도 불순물층(803)을 형성하고, 게이트절연막(90)을 형성하고 그 위에 게이트전극(30)을 형성하며, 게이트절연막(90)을 산화시키지 않고 게이트전극(30)상을 선택적으로 산화해서 실리콘산화막층(102)를 형성한 후, 게이트전극(30)과 중첩되도록 게이트전극(32')를 형성한다. 게이트 전극에 대해서 순차 바이어스를 인가하는 것에 의해서 반도체층(100)내로 전하를 전송할 수 있다.As shown in FIG. 25, in the structure of the present invention, a charge coupled device (CCD) can be fabricated by overlapping gates. A 1 × 10 17 cm −3 N-type heavily doped impurity layer 803 is formed around the 1 × 10 16 cm −3 P-type semiconductor layer 100, a gate insulating film 90 is formed thereon, and the gate electrode thereon. 30 and selectively oxidize the gate electrode 30 without oxidizing the gate insulating film 90 to form the silicon oxide layer 102, and then overlap the gate electrode 30 with the gate electrode 30. Form '). Electric charge can be transferred into the semiconductor layer 100 by applying a sequential bias to the gate electrode.

상기 각 도면에 있어서, 동일한 부호 및 동일한 숫자는 본질적으로 동일한 부분을 나타낸다.In each of the figures, the same reference numerals and the same numerals denote essentially the same parts.

본 발명에 의하면 고집적이고 또한 양호한 전기적 특성을 갖는 박막트랜지스터를 갖는 반도체장치를 얻을 수가 있다. 또한, 이 박막트랜지스터를 사용하여 고집적화에 적합하고 또한 양호한 전기적 특성을 갖는 반도체 기억장치를 얻을 수가 있다.According to the present invention, a semiconductor device having a thin film transistor having high integration and good electrical characteristics can be obtained. In addition, by using this thin film transistor, a semiconductor memory device suitable for high integration and having good electrical characteristics can be obtained.

Claims (23)

기판상에 소오스전극과 드레인전극을 마련하고 또 상기 소오스전극과 상기 드레인전극 사이의 채널 및 이 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 마련한 전계효과 트랜지스터를 갖는 반도체장치에 있어서, 상기 채널의 적어도 일부분은 그의 폭보다 높이가 크고 그의 양측에 한쌍의 주면을 갖는 박막반도체층에 마련되어 있고, 상기 주면은 각각 상기 박막반도체층의 어떤 다른 표면보다 큰 표면영역을 갖고 있고, 상기 게이트전극은 상기 절연막을 거쳐서 상기 주면중의 적어도 1개에 배치되어 있고, 상기 주면중의 적어도 1개는 상기 기판과 대략 수직이고, 상기 채널을 거쳐서 흐르는 전류방향은 상기 박막반도체층의 상기 주면중의 상기 적어도 1개 및 상기 기판과 대략 평행한 반도체장치.A semiconductor device comprising a field effect transistor provided with a source electrode and a drain electrode on a substrate, and a channel between the source electrode and the drain electrode and a gate electrode having an electric field effect through an insulating film in the channel. At least a portion is provided in the thin film semiconductor layer having a height greater than its width and having a pair of main surfaces on both sides thereof, each main surface having a surface area larger than any other surface of the thin film semiconductor layer, and the gate electrode having the insulating film Disposed on at least one of the main surfaces, at least one of the main surfaces is substantially perpendicular to the substrate, and a current direction flowing through the channel is at least one of the main surfaces of the thin film semiconductor layer. And a semiconductor device substantially parallel to the substrate. 제1항에 있어서, 상기 전계효과 트랜지스터의 채널은 기판에 대하여 수직방향의 하부의 상기 기판과의 사이의 적어도 일부분에 절연층이 배치되어 있는 반도체장치.The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel of the field effect transistor is provided with an insulating layer disposed at least in part with the substrate in a lower portion perpendicular to the substrate. 제2항에 있어서, 상기 기판과 상기 채널사이의 적어도 일부분에 배치된 상기 절연층이 기판을 열산화하는 것에 의해 형성된 열산화막인 반도체장치.3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said insulating layer disposed at least in part between said substrate and said channel is a thermal oxide film formed by thermally oxidizing a substrate. 제1항에 있어서, 상기 채널은 기판과 실질적으로 절연되어 있는 반도체장치.The semiconductor device of claim 1, wherein the channel is substantially insulated from the substrate. 기판상에 형성된 전하결합부 및 상기 전하결합부상에 형성된 절연막상에 형성되어 있는 여러개의 게이트전극을 구비한 전하결합수자를 갖고, 상기 게이트전극이 상기 절연막을 거쳐서 상기 전하결합부에 작용하는 반도체장치에 있어서, 상기 전하결합부의 적어도 일부분은 그의 폭보다 높이가 크고 그의 양측에 한쌍의 주면을 갖는 박막반도체층에 마련되어 있고, 상기 주면은 각각 상기 박막반도체층의 어떤 다른 표면보다 큰 표면영역을 갖고 있고, 상기 게이트전극은 상기 절연막을 거쳐서 상기 주면중의 적어도 1개에 배치되어 있고, 상기 박막반도체층의 상기 적어도 1개의 주면은 상기 기판과 대략 수직이고, 상기 전하결합부에 있어서의 전하전송방향은 상기 기판과 대략 평행한 반도체장치.A semiconductor device having a charge coupling portion formed on a substrate and having a plurality of gate electrodes formed on an insulating film formed on the charge coupling portion, wherein the gate electrode acts on the charge coupling portion via the insulating layer. Wherein at least a portion of the charge coupling portion is provided in a thin film semiconductor layer having a height greater than its width and having a pair of main surfaces on both sides thereof, each major surface having a surface area larger than any other surface of the thin film semiconductor layer. And the gate electrode is disposed on at least one of the main surfaces via the insulating film, and the at least one main surface of the thin film semiconductor layer is substantially perpendicular to the substrate, and the charge transfer direction in the charge coupling portion is A semiconductor device substantially parallel to said substrate. 기판상에 적어도 2개의 트랜지스터를 갖고, 상기 트랜지스터 중의 적어도 1개는 소오스전극, 드레인전극, 채널 및 이 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 갖는 전계효과 트랜지스터인 반도체 기억장치에 있어서, 상기 전계효과 트랜지스터의 상기 채널의 적어도 일부분은 상기 소오스전극과 상기 드레인전극 사이에 배치되어 있고, 그의 폭보다 높이가 크고 거의 양측에 한쌍의 주면을 갖는 박막반도체층에 마련되고, 상기 주면은 각각 상기 박막반도체층의 어떤 다른 표면보다 큰 표면영역을 갖고 있고, 상기 게이트전극은 상기 절연막을 거쳐서 상기 주면중의 적어도 1개에 배치되어 있고, 상기 박막반도체층의 상기 적어도 1개의 주면은 상기 기판과 대략 수직이고, 상기 채널을 거쳐서 흐르는 전류방향은 상기 기판과 대략 평행한 반도체 기억장치.A semiconductor memory device having at least two transistors on a substrate, wherein at least one of the transistors is a field effect transistor having a source electrode, a drain electrode, a channel, and a gate electrode having an electric field effect through the insulating film on the channel. At least a portion of the channel of the field effect transistor is disposed between the source electrode and the drain electrode, and is provided in a thin film semiconductor layer having a height greater than its width and having a pair of main surfaces on both sides, wherein the main surfaces are each the thin film. Has a surface area larger than any other surface of the semiconductor layer, the gate electrode is disposed on at least one of the main surfaces via the insulating film, and the at least one main surface of the thin film semiconductor layer is substantially perpendicular to the substrate And a current direction flowing through the channel is approximately parallel to the substrate Semiconductor memory. 제6항에 있어서, 상기 채널은 기판과 실질적으로 절연되어 있는 반도체 기억장치.7. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein said channel is substantially insulated from a substrate. 기판상에 소오스전극과 드레인전극을 마련하고 또 상기 소오스전극과 상기 드레인전극 사이의 채널 및 이 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 각각 마련한 적어도 2개의 트랜지스터를 갖는 반도체장치에 있어서, 상기 각각의 채널의 적어도 일부분은 그의 폭보다 높이가 크고 그의 양측에 한쌍의 주면을 갖는 박막반도체층에 마련되어 있고, 상기 주면은 각각 상기 박막반도체층의 어떤 다른 표면보다 큰 표면영역을 갖고 있고, 상기 게이트전극은 상기 절연막을 거쳐서 상기 주면중의 적어도 1개에 배치되어 있고, 상기 박막반도체층의 상기 적어도 1개의 주면은 상기 기판과 대략 수직이고, 상기 채널을 거쳐서 흐르는 전류방향은 상기 기판과 대략 평행하고, 상기 트랜지스터의 적어도 1개이 게이트전극은 2개의 채널사이에 배치되어 있는 반도체장치.A semiconductor device having at least two transistors provided with a source electrode and a drain electrode on a substrate, and with a channel between the source electrode and the drain electrode and a gate electrode having an electric field effect through the insulating film in the channel, respectively. At least a portion of each channel is provided in a thin film semiconductor layer having a height greater than its width and having a pair of main surfaces on both sides thereof, each major surface having a larger surface area than any other surface of the thin film semiconductor layer, the gate An electrode is disposed on at least one of the main surfaces via the insulating film, the at least one main surface of the thin film semiconductor layer is substantially perpendicular to the substrate, and a current direction flowing through the channel is substantially parallel to the substrate At least one gate electrode of the transistor is disposed between two channels Control semiconductor device. 적어도 1개의 용량 및 기판상에 소오스전극과 드레인전극을 마련하고 또 상기 소오스전극과 상기 드레인전극 사이의 채널 및 이 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 마련한 적어도 1개의 전계효과 트랜지스터를 갖는 반도체 기억장치에 있어서, 상기 채널의 적어도 일부분은 그의 폭보다 높이가 크고 그의 양측에 한쌍의 주면을 갖는 박막반도체층에 마련되어 있고, 상기 주면은 각각 상기 박막반도체층의 어떤 다른 표면보다 큰 표면영역을 갖고 있고, 상기 게이트전극은 상기 절연막을 거쳐서 상기 주면중의 적어도 1개에 배치되어 있고, 상기 박막반도체층의 상기 적어도 1개의 주면은 상기 기판과 대략 수직이고, 상기 채널을 거쳐서 흐르는 전류방향은 상기 기판과 대략 평행한 반도체 기억장치.At least one capacitor and at least one field effect transistor provided with a source electrode and a drain electrode on the substrate, and a channel between the source electrode and the drain electrode and a gate electrode having a field effect through the insulating film in the channel. In a semiconductor memory device, at least a portion of the channel is provided in a thin film semiconductor layer having a height greater than its width and having a pair of main surfaces on both sides thereof, each major surface having a surface area larger than any other surface of the thin film semiconductor layer. And the gate electrode is disposed on at least one of the main surfaces via the insulating film, the at least one main surface of the thin film semiconductor layer is substantially perpendicular to the substrate, and the current direction flowing through the channel is A semiconductor memory device approximately parallel with the substrate. 제9항에 있어서, 상기 채널은 기판과 실질적으로 절연되어 있는 반도체 기억장치.10. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein said channel is substantially insulated from a substrate. 제1항에 있어서, 상기 반도체층의 두께가 0.2㎛이하인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer has a thickness of 0.2 µm or less. 제5항에 있어서, 상기 반도체층의 두께가 0.2㎛이하인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor layer has a thickness of 0.2 µm or less. 제6항에 있어서, 상기 채널이 마련되어 있는 반도체부분의 두께가 0.2㎛이하인 반도체 기억장치.The semiconductor memory device according to claim 6, wherein a thickness of the semiconductor portion provided with the channel is 0.2 탆 or less. 제8항에 있어서, 상기 반도체층의 두께가 0.2㎛이하인 반도체장치.The semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor layer has a thickness of 0.2 µm or less. 제9항에 있어서, 상기 반도체층의 두께가 0.2㎛이하인 반도체 기억장치.The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the semiconductor layer has a thickness of 0.2 µm or less. 기판상에 소오스전극과 드레인전극을 마련하고 또 상기 소오스전극과 상기 드레인전극 사이의 채널 및 이 채널에 절연막을 거쳐서 전계효과를 미치는 게이트전극을 마련한 전계효과 트랜지스터를 갖는 반도체장치에 있어서, 상기 채널의 적어도 일부분은 그의 폭보다 높이가 크고 그의 양측에 한쌍의 주면을 갖는 반도체층에 마련되어 있고, 상기 주면은 각각 상기 반도체층의 어떤 다른 표면보다 큰 표면영역을 갖고 있고, 상기 게이트전극은 상기 절연막을 거쳐서 상기 주면중의 적어도 1개에 배치되어 있고, 상기 반도체층의 상기 기판에 배치된 절연막을 거쳐서 상기 기판상에 마련되어 있고, 상기 반도체층의 상기 주면중의 적어도 1개는 상기 기판과 대략 수직이고, 상기 채널을 거쳐서 흐르는 전류방향은 상기 기판과 대략 평행하고, 상기 채널의 적어도 일부분은 상기 반도체층의 측면측에 마련되어 있는 반도체장치.A semiconductor device having a field effect transistor provided with a source electrode and a drain electrode on a substrate, and a channel between the source electrode and the drain electrode and a gate electrode having an electric field effect through an insulating film in the channel. At least a portion is provided in a semiconductor layer having a height greater than its width and having a pair of main surfaces on both sides thereof, each main surface having a surface area larger than any other surface of the semiconductor layer, and the gate electrode passing through the insulating film Disposed on at least one of the main surfaces, provided on the substrate via an insulating film disposed on the substrate of the semiconductor layer, at least one of the main surfaces of the semiconductor layer is substantially perpendicular to the substrate, The current direction flowing through the channel is approximately parallel to the substrate, Least a portion is a semiconductor device which is provided on the side surface side of the semiconductor layer. 실리콘기판상에 실리콘산화막을 성장시키고 제1이 실리콘질화막을 퇴적하는 제1의 공정, 상기 제1의 공정이후에 레지스트패턴을 마스크로 해서 상기 제1의 실리콘질화막, 상기 실리콘산화막 및 상기 실리콘기판을 에칭하여 상기 실리콘기판의 일부로 이루어지는 실리콘섬을 형성하는 제2의 공정, 상기 제2의 공정이후에 상기 제2의 공정으로 노출된 상기 실리콘기판 및 상기 실리콘섬의 표면에 실리콘산화막을 성장시키고, 제2의 실리콘질화막을 퇴적하고, 상기 실리콘섬의 측벽에 퇴적된 상기 제2의 실리콘질화막이 남도록 상기 제2의 실리콘질화막을 에칭하는 제3의 공정, 상기 제3의 공정이후에 상기 실리콘기판 표면을 열산화하는 것에 의해 실리콘산화막을 성장시키고, 상기 실리콘섬을 상기 실리콘기판과 전기적으로 분리하는 제4의 공정 및 상기 제4의 공정이후에 상기 실리콘섬상에 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극을 마스크로 해서 상기 실리콘섬에 소오스 및 드레인영역을 형성하는 제5의 공정을 포함하는 절연게이트 전계효과 트랜지스터의 제조방법.A first process of growing a silicon oxide film on a silicon substrate and a first process of depositing a silicon nitride film, and after the first process, using the resist pattern as a mask, the first silicon nitride film, the silicon oxide film and the silicon substrate A second process of etching to form a silicon island made of a portion of the silicon substrate, a silicon oxide film is grown on the surface of the silicon substrate and the silicon island exposed by the second process after the second process, and A third process of depositing a silicon nitride film of 2 and etching the second silicon nitride film so that the second silicon nitride film remains on the sidewall of the silicon island; and after the third process, the surface of the silicon substrate is A fourth step of growing a silicon oxide film by thermal oxidation and electrically separating the silicon island from the silicon substrate; and To the gate electrode, and forming a gate electrode on said silicon seomsang after the fourth step of a mask manufacturing method of insulated gate field effect transistor comprising a fifth step of forming source and drain regions in the silicon island. 실리콘기판상에 실리콘산화막을 성장시키고 제1의 실리콘질화막을 퇴적하는 제1의 공정, 상기 제1의 공정이후에 레지스트패턴을 마스크로 해서 상기 제1의 실리콘질화막, 상기 실리콘산화막 및 상기 실리콘기판을 에칭하여 상기 실리콘기판의 일부로 이루어지는 실리콘섬을 형성하는 제2의 공정, 상기 제2의 공정이후에 상기 제2의 공정으로 노출된 상기 실리콘기판 및 상기 실리콘섬의 표면에 실리콘산화막을 성장시키고, 제2의 실리콘질화막을 퇴적하고, 상기 실리콘섬의 측벽에 퇴적된 상기 제2의 실리콘질화막이 남도록 상기 제2의 실리콘질화막을 에칭하는 제3의 공정, 상기 제3의 공정이후에 상기 실리콘기판 표면을 열산화하는 것에 의해 실리콘산화막을 성장시키고, 상기 실리콘섬을 상기 실리콘기판과 전기적으로 분리하는 제4의 공정, 상기 제4의 공정이후에 상기 실리콘섬상의 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극을 마스크로 해서 상기 실리콘섬에 소오스 및 드레인영역을 형성하는 제5의 공정 및 상기 제5의 공정이후에 상기 소오스영역상에 절연막을 거쳐서 플레이트전극을 형성하는 제6의 공정을 포함하는 반도체 기억장치의 제조방법.A first process of growing a silicon oxide film on a silicon substrate and depositing a first silicon nitride film, and after the first process, using the resist pattern as a mask, the first silicon nitride film, the silicon oxide film and the silicon substrate A second process of etching to form a silicon island made of a portion of the silicon substrate, a silicon oxide film is grown on the surface of the silicon substrate and the silicon island exposed by the second process after the second process, and A third process of depositing a silicon nitride film of 2 and etching the second silicon nitride film so that the second silicon nitride film remains on the sidewall of the silicon island; and after the third process, the surface of the silicon substrate is A fourth step of growing a silicon oxide film by thermal oxidation and electrically separating the silicon island from the silicon substrate; A fifth step of forming a gate electrode on the silicon island after the step and forming a source and a drain area on the silicon island using the gate electrode as a mask, and an insulating film on the source area after the fifth step. A manufacturing method of a semiconductor memory device comprising a sixth step of forming a plate electrode. 제18항에 있어서, 상기 제2의 공정에 있어서 상기 실리콘섬의 T자형으로 형성되는 반도체 기억장치의 제조방법.19. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 18, wherein in the second step, the silicon island is formed in a T-shape. 실리콘기판에 홈을 마련하고 상기 홈의 내벽의 소정의 높이까지 절연막을 형성하는 제1의 공정, 상기 제1의 공정이후에 상기 홈에 상기 실리콘기판의 표면까지 도전층을 충전하는 제2의 공정, 상기 제2의 공정이후에 상기 실리콘기판상 및 상기 도전층상에 실리콘산화막을 성장시키고 제1의 실리콘질화막을 퇴적하는 제3의 공정, 상기 제3의 공정이후에 레지스트패턴을 마스크로 해서 상기 제1의 실리콘질화막, 상기 실리콘산화막, 상기 실리콘기판 및 상기 도전층을 적어도 상기 소정의 높이까지 에칭하여 상기 실리콘기판의 일부와 상기 도전층의 일부로 이루어지는 실리콘섬을 형성하는 제4의 공정, 상기 제4의 공정이후에 상기 제2의 공정으로 노출된 상기 실리콘기판 및 상기 실리콘섬의 표면에 실리콘산화막을 성장시키고, 제2의 실리콘질화막을 퇴적하고, 상기 실리콘섬의 측벽에 퇴적된 상기 제2의 실리콘질화막 및 상기 실리콘섬과 상기 도전층의 접속부에 퇴적된 상기 제2 실리콘질화막이 남도록 상기 제2의 실리콘질화막을 에칭하는 제5의 공정, 상기 제5의 공정이후에 상기 실리콘기판 표면을 열산화하는 것에 의해 실리콘산화막을 성장시키고 상기 실리콘섬을 상기 실리콘기판과 전기적으로 분리하는 제6의 공정 및 상기 제6의 공정이후에 상기 실리콘섬상에 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극을 마스크로 해서 상기 실리콘섬에 소오스 및 드레인영역을 형성하는 제7의 공정을 포함하는 반도체 기억장치의 제조방법.A first step of forming a groove in the silicon substrate and forming an insulating film to a predetermined height of the inner wall of the groove; a second step of filling the groove with the conductive layer to the surface of the silicon substrate after the first step A third step of growing a silicon oxide film on the silicon substrate and the conductive layer after the second step and depositing a first silicon nitride film; and using the resist pattern as a mask after the third step A fourth step of forming a silicon island comprising a portion of the silicon substrate and a portion of the conductive layer by etching the silicon nitride film 1, the silicon oxide film, the silicon substrate, and the conductive layer to at least the predetermined height; After the process of growing a silicon oxide film on the surface of the silicon substrate and the silicon island exposed in the second process, and the second silicon nitride film A fifth process of etching the second silicon nitride film so that the second silicon nitride film deposited on the sidewall of the silicon island and the second silicon nitride film deposited on the connection portion between the silicon island and the conductive layer remain; A sixth process of growing a silicon oxide film by thermally oxidizing the silicon substrate surface after the fifth process and electrically separating the silicon island from the silicon substrate, and on the silicon island after the sixth process And a seventh step of forming a gate electrode and forming a source and a drain region in the silicon island using the gate electrode as a mask. 실리콘기판상에 제1의 실리콘산화막을 성장시키고 그 위에 제1의 실리콘질화막을 퇴적하는 제1의 공정, 레지스트패턴을 마스크로 해서 상기 제1의 실리콘질화막, 상기 제1의 실린콘산화막 및 상기 실리콘기판을 에칭하여 상기 실리콘기판의 일부분으로 이루어지는 실리콘섬을 형성하는 제2의 공정, 상기 제2의 공정으로 노출된 상기 실리콘기판의 표면 및 상기 실리콘섬의 표면에 제2의 실리콘산화막을 성장시키고 그 위에 제2의 실리콘질화막을 퇴적하며 상기 실리콘섬의 측벽에 퇴적된 상기 제2의 실리콘질화막 부분이 남도록 상기 제2의 실리콘질화막을 에칭하는 제3의 공정 및 상기 실리콘섬에 게이트전극을 형성하고 상기 실리콘섬에 소오스영역 및 드레인영역을 형성하는 제4의 공정을 포함하는 절연게이트 전계효과 트랜지스터의 제조방법.A first step of growing a first silicon oxide film on a silicon substrate and depositing a first silicon nitride film thereon, the first silicon nitride film, the first silicon oxide film and the silicon using a resist pattern as a mask A second process of etching a substrate to form a silicon island consisting of a portion of the silicon substrate, a second silicon oxide film is grown on the surface of the silicon substrate and the surface of the silicon island exposed by the second process, and A third process of etching the second silicon nitride film such that a second silicon nitride film is deposited thereon and the second silicon nitride film portion remaining on the sidewall of the silicon island is left; and a gate electrode is formed on the silicon island; A method for manufacturing an insulated gate field effect transistor comprising a fourth step of forming a source region and a drain region in a silicon island. 실리콘기판상에 제1의 실리콘산화막을 성장시키고 그 위에 제1의 실리콘질화막을 퇴적하는 제1의 공정, 레지스트패턴을 마스크로 해서 상기 제1의 실리콘질화막, 상기 제1의 실리콘산화막 및 상기 실리콘기판을 에칭하여 상기 실리콘기판의 일부분으로 이루어지는 실리콘섬을 형성하는 제2의 공정, 상기 제2의 공정으로 노출된 상기 실리콘기판의 표면 및 상기 실리콘섬의 표면에 제2의 실리콘산화막을 성장시키고 그 위에 제2의 실리콘질화막을 퇴적하며 상기 실리콘섬의 측벽에 퇴적된 상기 제2의 실리콘질화막 부분이 남도록 상기 제2의 실리콘질화막을 에칭하는 제3의 공정, 상기 실리콘섬상에 게이트전극을 형성하고 상기 실리콘섬에 소오스영역 및 드레인영역을 형성하는 제4의 공정 및 플레이트전극과 상기 소오스영역 사이에 절연막이 개재되도록 상기 소오스영역상에 플레이트전극을 형성하는 제5의 공정을 포함하는 반도체 기억장치의 제조방법.A first step of growing a first silicon oxide film on a silicon substrate and depositing a first silicon nitride film thereon, the first silicon nitride film, the first silicon oxide film, and the silicon substrate using a resist pattern as a mask Etching to form a silicon island consisting of a portion of the silicon substrate, a second silicon oxide film is grown on the surface of the silicon substrate and the surface of the silicon island exposed by the second process and thereon; A third process of etching the second silicon nitride film so as to deposit a second silicon nitride film and leave a portion of the second silicon nitride film deposited on the sidewall of the silicon island, forming a gate electrode on the silicon island and forming the silicon In the fourth step of forming a source region and a drain region on an island, an insulating film is interposed between the plate electrode and the source region. A method for fabricating a semiconductor memory device comprising a fifth step of forming a plate electrode on the source region. 제22항에 있어서, 상기 실리콘섬은 T자형으로 형성되는 반도체 기억장치의 제조방법.23. The method of claim 22, wherein the silicon island is formed in a T shape.
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