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JPH05308050A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number
JPH05308050A
JPH05308050A JP4112473A JP11247392A JPH05308050A JP H05308050 A JPH05308050 A JP H05308050A JP 4112473 A JP4112473 A JP 4112473A JP 11247392 A JP11247392 A JP 11247392A JP H05308050 A JPH05308050 A JP H05308050A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light
gate
back gate
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4112473A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumitoshi Sugimoto
文利 杉本
Shinpei Tsuchiya
真平 土屋
Yoshihiro Kiyokawa
義弘 清川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP4112473A priority Critical patent/JPH05308050A/ja
Publication of JPH05308050A publication Critical patent/JPH05308050A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】フロントゲートとバックゲートの位置を正確に
合わせることができるダブルゲート構造の半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】チャネル層17の下面側に、光反射層15が形
成されたバックゲート16を形成し、チャネル層17の
上面側にフロントゲート用導電層22及びレジスト層2
3を形成し、上方から光を照射して、光反射層15での
反射光によりバックゲート16に対応するレジスト層2
3の対応領域のみに光を強く照射し、レジスト層23を
バックゲート16の対応領域のみが残存するようにパタ
ーニングし、このレジスト層23をマスクとしてフロン
トゲート用導電層22をパターニングしてフロントゲー
ト19を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特にキャリ
アが流れるチャネル層の両側にゲートが形成されている
ダブルゲート構造の半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高速化、高密度化の
要求に応えるために種々の構造の半導体装置が提案され
ている。そのような提案された半導体装置のひとつに、
チャネル層の両側にゲートが形成されたダブルゲート構
造の半導体装置がある。ダブルゲート構造の半導体装置
はチャネル層全体が空乏化するため、高速動作をするこ
とがシュミレーションより明らかになっており、その製
造が困難であるにお関わらず、早期実現が期待されてい
る。
【0003】従来のダブルゲート構造の半導体装置を図
5を用いて説明する。支持基板10上にBPSG膜11
とCVD酸化膜12が設けられ、このCVD酸化膜12
上にバックゲート酸化膜14を介してシリコン層17が
設けられている。シリコン層17下面側のCVD酸化膜
12中には、バックゲート酸化膜14を介してバックゲ
ート16が設けられている。シリコン層17はフィール
ド酸化膜13により素子分離され、シリコン層17には
ソース領域17sとドレイン領域17dが形成されてい
る。シリコン層17上面側にはフロントゲート酸化膜1
8を介してバックゲート16より小さいフロントゲート
19が形成されている。フロントゲート酸化膜18上に
は、シリコン層17のソース領域17s及びドレイン領
域17dにコンタクトするソース電極20及びドレイン
電極21が形成されている。
【0004】このようなダブルゲート構造の半導体装置
では、フロントゲート19とバックゲート16を重ね合
わせる場合、シリコン層17のチャネル長が位置合わせ
誤差により変動しないようにするため、図5に示すよう
に、位置合わせ誤差の分だけフロントゲート19を大き
く設計し、バックゲート16をフロントゲート19で覆
うように設計することが行われていた。
【0005】このため位置合わせの誤差分だけ無駄な領
域が生じてデバイスの微細化、高集積化の妨げになる。
フロントゲート19とバックゲート16を位置合わせす
る方法としては種々の方法がある。例えば、露光光学系
とは別の光学系で半導体基板上の基準マークとレイティ
クル上の基準マークを合わせ、その後この位置を基準に
基板ステージを移動する、オフアクシス(off−ax
is)方式や、露光光学系を通してマーク検出する、T
TL(through the lens)方式や、マ
ーク検出素子にCCD(charge coupled
device)を用いる方法等がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の位置合わせ方法では、フロントゲート19とバ
ックゲート16の位置合わせ精度に限界があった。すな
わち、オフアクシス型では位置合わせ精度が0.5μm
程度であり、また、TTL方式やCCD方式でも位置合
わせ精度はせいぜい0.2μm程度までしか向上できな
かった。
【0007】このため半導体装置の位置合わせ精度に応
じた位置合わせ余裕を各ゲートの周囲に設ける必要があ
り、デバイスの微細化、高集積化の妨げとなるという問
題があった。本発明の目的は、フロントゲートとバック
ゲートの位置を正確に合わせることができるダブルゲー
ト構造の半導体装置及びその製造方法を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、絶縁層上に
形成されたチャネル層の上面側にフロントゲートが設け
られ、前記チャネル層の下面側の前記絶縁層中にバック
ゲートが設けられ、前記フロントゲート及び前記バック
ゲートにより前記チャネル層に電界を印加してキャリア
の流れを制御する半導体装置において、前記バックゲー
トの下面に、光を反射する光反射層が設けられているこ
とを特徴とする半導体装置によって達成される。
【0009】上記目的は、支持基板上に形成された絶縁
層上にチャネル層を形成し、前記チャネル層の下面側
に、下面に光反射層が形成されたバックゲートを形成す
る工程と、前記チャネル層の上面側にフロントゲート用
導電層を形成する工程と、前記フロントゲート用導電層
上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層の上
方から光を照射して、前記光反射層での反射光により前
記バックゲートに対応する前記レジスト層の対応領域の
みに光を強く照射する工程と、前記レジスト層を現像し
て前記バックゲートに対応する前記レジスト層の対応領
域のみが残存するようにパターニングする工程と、パタ
ーニングされた前記レジスト層をマスクとして前記フロ
ントゲート用導電層をパターニングしてフロントゲート
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法によって達成される。
【0010】
【作用】本発明によれば、バックゲートの下面に光反射
層を設け、フロントゲートを形成するレジスト層の上方
から光を照射して、光反射層での反射光によりバックゲ
ートに対応するレジスト層の対応領域のみに光を強く照
射することにより、フロントゲートをバックゲートに正
確に位置合わせして形成することができる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例によるダブルゲート構造の
半導体装置を図1を用いて説明する。支持基板10上に
BPSG膜11とCVD酸化膜12が設けられ、このC
VD酸化膜12上にバックゲート酸化膜14を介してシ
リコン層17が設けられている。シリコン層17下面側
のCVD酸化膜12中には、バックゲート酸化膜14を
介して多結晶シリコンからなるバックゲート16が設け
られ、バックゲート16の下面には、本実施例の特徴で
ある光反射層15が設けられている。光反射層15は、
アルミニウム、金や、タングステン、タンタル、モリブ
デン、チタン等の高融点金属等の光を反射する材料によ
り形成されている。
【0012】シリコン層17はフィールド酸化膜13に
より素子分離され、シリコン層17にはソース領域17
sとドレイン領域17dが形成されている。シリコン層
17上面側にはフロントゲート酸化膜18を介して多結
晶シリコンからなるフロントゲート19が形成されてい
る。フロントゲート19はバックゲート16と同じ大き
さであって、バックゲート16に正確に対応する位置に
形成されている。
【0013】フロントゲート酸化膜18上には、シリコ
ン層17のソース領域17s及びドレイン領域17dに
コンタクトするソース電極20及びドレイン電極21が
形成されている。このように本実施例によれば、フロン
トゲート19はバックゲート16と同じ大きさであっ
て、バックゲート16に正確に対応する位置に形成され
ているので、従来のように位置合わせの誤差分だけを見
込んだ無駄な領域がなく、デバイスの微細化、高集積化
が実現される。
【0014】次に、図2乃至図4を用いて本発明の一実
施例によるダブルゲート構造の半導体装置の製造方法を
説明する。まず、シリコン基板22の素子領域をシリコ
ン窒化膜(図示せず)等の耐酸化膜によりカバーする。
続いて、LOCOS法によりフィールド酸化膜13を形
成して素子領域を画定する。続いて、シリコン基板22
の素子領域の表面を熱酸化して薄いバックゲート酸化膜
14を形成する(図2(a))。
【0015】次に、バックゲート酸化膜14上にポリシ
リコン層15とアルミニウム層16を積層し、通常のフ
ォトリソグラフィにより、これらポリシリコン層15と
アルミニウム層16をパターニングして、上面にアルミ
ニウムからなる光反射層15が形成されたバックゲート
15を形成する(図2(a))。次に、全面にCVD法
によりCVD酸化膜12を厚く堆積させる(図2
(b))。
【0016】次に、堆積させたCVD酸化膜12の表面
をメカノケミカルポリシリングで鏡面研磨して平坦化す
る(図2(c))。次に、表面にBPSG膜11を形成
した支持基板10を用意する。BPSG膜11とCVD
酸化膜12が接触するように、シリコン基板22に支持
基板10を重ね合わせて窒素雰囲気中で約1100℃で
約30分間だけ熱処理し、シリコン基板22と支持基板
10を張り合わせる(図2(d))。
【0017】次に、シリコン基板22を底面からメカノ
ケミカルポリシリングによりフィールド酸化膜13が露
出するまで鏡面研磨する。フィールド酸化膜13により
分離された薄いシリコン層17が形成される(図3
(a))。次に、熱酸化によりシリコン層17の表面に
薄いフロントゲート酸化膜18を形成する(図3
(b))。
【0018】次に、フロントゲート酸化膜18上にポリ
シリコン層22を堆積し、続いて、ポリシリコン層22
上にレジストを塗布してレジスト層23を形成する(図
3(c)) 次に、レジスト層23上方から光を照射すると、照射さ
れた光はレジスト層23の全面を露光した後、バックゲ
ート16下面の光反射層15により反射して再びレジス
ト層22を露光する。これによりバックゲート16に対
応する領域のレジスト層22は強く露光される。一方、
光反射層15が形成されていない領域では、照射された
光の大部分(70〜80%)はCVD酸化膜12、BP
SG膜11、支持基板10を透過するので、バックゲー
ト16に対応する領域の周囲の露光量は少ない(図3
(c))。
【0019】次に、露光されたレジスト層23を現像す
ると強く露光された領域のみが除去され、バックゲート
16に対応する領域が開口するようにレジスト層23が
自己整合的にパターニングされる(図4(a))。な
お、図3(c)において、レジスト層23と光反射層1
5間の光路長Laが、次式 2La={(2m−1)/2}・λ 但し、mは整数、λは照射される光の波長 を満足するように形成すれば、光反射層15での反射光
と照射光とが光の干渉により強めあうので、バックゲー
ト16に対応する領域でのレジスト層22の露光量を大
きくして、周囲の領域との露光量比を大きくすることが
できる。
【0020】さらに、図3(c)において、レジスト層
23と支持基板10の底面間の光路長Lbが、次式 2Lb=m・λ 但し、mは整数、λは照射される光の波長 を満足するように形成すれば、レジスト層23の対応領
域以外の領域において、支持基板10の底面での反射光
と照射光とが光の干渉により弱めあうので、バックゲー
ト16に対応する領域以外の領域でのレジスト層22の
露光量を小さくして、対応する領域との露光量比を小さ
くすることができる。
【0021】次に、バックゲート16に対応する領域が
開口するようにパターニングされたレジスト層23をマ
スクとして、ポリシリコン層22をエッチングし、フロ
ントゲート19を形成する(図4(b))。次に、フロ
ントゲート19をマスクとしてシリコン層17に不純物
をイオン注入してソース領域17s及びドレイン領域1
7dを形成する。続いて、ソース領域17s及びドレイ
ン領域17d上のフロントゲート酸化膜18をコンタク
トホールを形成し、これらコンタクトホール介してソー
ス領域17s及びドレイン領域17dにコンタクトする
ソース電極20及びドレイン電極21を形成して、ダブ
ルゲート構造の半導体装置が完成する(図4(c))。
【0022】このように本実施例によれば、バックゲー
ト16下面に形成された光反射膜15により、バックゲ
ート16に自己整合的にフロントゲート19を形成する
ことができるので、従来のように一方のゲートを位置合
わせの誤差分だけを見込んで大きく形成する必要がな
く、デバイスの微細化、高集積化が可能となる。本発明
は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
【0023】上記実施例ではダブルゲート構造のMOS
FETに本発明を適用したが、ゲートにより電界を印加
してチャネル層におけるキャリアの流れを制御するFE
Tであれば、GaAs等の化合物半導体を用いたMES
FET等の他のタイプのFETでもよい。
【0024】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、バックゲ
ートの下面に光反射層を設け、フロントゲートを形成す
るレジスト層の上方から光を照射して、光反射層での反
射光によりバックゲートに対応するレジスト層の対応領
域のみに光を強く照射することにより、フロントゲート
をバックゲートに正確に位置合わせして形成することが
でき、ダブルゲート構造の半導体装置を微細化、高集積
化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置を示す図で
ある。
【図2】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す工程図(その1)である。
【図3】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す工程図(その2)である。
【図4】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す工程図(その3)である。
【図5】従来技術による半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
10…支持基板 11…BPSG膜 12…CVD酸化膜 13…フィールド酸化膜 14…バックゲート酸化膜 15…反射層 16…バックゲート 17…シリコン層 17s…ソース領域 17d…ドレイン領域 18…フロントゲート酸化膜 19…フロントゲート 20…ソース電極 21…ドレイン電極 22…ポリシリコン層 23…レジスト層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁層上に形成されたチャネル層の上面
    側にフロントゲートが設けられ、前記チャネル層の下面
    側の前記絶縁層中にバックゲートが設けられ、前記フロ
    ントゲート及び前記バックゲートにより前記チャネル層
    に電界を印加してキャリアの流れを制御する半導体装置
    において、 前記バックゲートの下面に、光を反射する光反射層が設
    けられていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 支持基板上に形成された絶縁層上にチャ
    ネル層を形成し、前記チャネル層の下面側に、下面に光
    反射層が形成されたバックゲートを形成する工程と、 前記チャネル層の上面側にフロントゲート用導電層を形
    成する工程と、 前記フロントゲート用導電層上にレジスト層を形成する
    工程と、 前記レジスト層の上方から光を照射して、前記光反射層
    での反射光により前記バックゲートに対応する前記レジ
    スト層の対応領域のみに光を強く照射する工程と、 前記レジスト層を現像して前記バックゲートに対応する
    前記レジスト層の対応領域のみが残存するようにパター
    ニングする工程と、 パターニングされた前記レジスト層をマスクとして前記
    フロントゲート用導電層をパターニングしてフロントゲ
    ートを形成する工程とを有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記レジスト層と前記光反射層間の光路長Laが、次式 2La={(2m−1)/2}・λ 但し、mは整数、λは照射される光の波長 を満足し、 前記光を照射する工程において、前記レジスト層の対応
    領域において、前記光反射層での反射光と照射光とが干
    渉により強めあうことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3記載の半導体装置の製造
    方法において、 前記レジスト層と前記支持基板の底面間の光路長Lb
    が、次式 2Lb=m・λ 但し、mは整数、λは照射される光の波長 を満足し、 前記光を照射する工程において、前記レジスト層の対応
    領域以外の領域において、前記支持基板の底面での反射
    光と照射光とが干渉により弱めあうことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
JP4112473A 1992-05-01 1992-05-01 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH05308050A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2848725A1 (fr) * 2002-12-17 2004-06-18 Commissariat Energie Atomique Procede de formation de motifs alignes de part et d'autre d'un film mince
US6855969B2 (en) 2002-04-18 2005-02-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having a plurality of gate electrodes and manufacturing method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6855969B2 (en) 2002-04-18 2005-02-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having a plurality of gate electrodes and manufacturing method thereof
US7087475B2 (en) 2002-04-18 2006-08-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having a plurality of gate electrodes and manufacturing method thereof
FR2848725A1 (fr) * 2002-12-17 2004-06-18 Commissariat Energie Atomique Procede de formation de motifs alignes de part et d'autre d'un film mince

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Legal Events

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Effective date: 19990706