JP2005311311A - Semiconductor device, manufacturing method of the semiconductor device, and semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボディ領域とソース領域とが接続されたいわゆるソースボディタイ構造を有する半導体装置、半導体装置の製造方法および半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a so-called source body tie structure in which a body region and a source region are connected, a method for manufacturing the semiconductor device, and a semiconductor integrated circuit.
絶縁層上に設けられた半導体層(SOI層:Silicon On Insulator層)に設けられた絶縁ゲート型トランジスタは、バルク状の半導体層に形成する場合と比して低消費電力、高速動作が実現できるデバイスとして、近年研究開発が進められている。このようなSOI層に設けられた絶縁ゲート型電界効果型トランジスタにおいて、ソース領域とボディ領域とを接続したいわゆるソース・ボディタイ構造を有するものがある。図8に、従来例にかかるソース・ボディタイ構造のMOSトランジスタを含む半導体装置の平面図を示し、図9(A)に、図XにおけるA−A線に沿った断面図を、図9(B)に、B−B線に沿った断面図を示す。従来例にかかる半導体装置として、nチャネル型のMOSトランジスタがSOI層上に設けられているものを例示する。従来例にかかる半導体装置では、半導体層110の上に設けられたゲート絶縁層120およびゲート電極122を含む。半導体層110には、n型の高濃度不純物領域からなるソース領域126aとドレイン領域126bとが設けられる。そして、ソース領域126aは、ボディコンタクト領域130により複数に分割されて設けられている。ボディコンタクト領域130は、p型の不純物領域で構成され、ボディ領域112と接合されるように設けられている。
An insulated gate transistor provided in a semiconductor layer (SOI layer: Silicon On Insulator layer) provided over an insulating layer can realize low power consumption and high-speed operation as compared with the case where it is formed in a bulk semiconductor layer. In recent years, research and development has been progressing as a device. Some insulated gate field effect transistors provided in such an SOI layer have a so-called source / body tie structure in which a source region and a body region are connected. FIG. 8 is a plan view of a semiconductor device including a source / body tie structure MOS transistor according to a conventional example. FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. B) shows a cross-sectional view along the line BB. As an example of a conventional semiconductor device, an n-channel MOS transistor is provided on an SOI layer. The semiconductor device according to the conventional example includes a
ソース領域126aおよびドレイン領域126bには、それぞれコンタクト部140が設けられている。ゲート電極122の下方でインパクトイオン化により生じた正孔は、ボィコンタクト領域130を経てコンタクト部140に吸収されることになる。ソース・ボディタイ構造のMOSトランジスタでは、このようにインパクトイオン化により生じた正孔を吸収することができるために、基板浮遊効果が低減された半導体装置を提供できるのである。
上述したように従来例にかかる半導体装置では、ゲート電極122下で生じたインパクトイオンは、ボディ領域112からボディコンタクト領域130を経てコンタクト部140から吸収される。つまり、インパクトイオン化により発生した正孔は、長い距離を移動して吸収されることになり、近年の高速スイッチング特性の要請のもとでは、ソース・ボディタイ構造の効果を十分に発揮できないことがあった。
As described above, in the conventional semiconductor device, impact ions generated under the
本発明の目的は、インパクトイオン化現象により生じた正孔を効率よく吸収することができるソース・ボディタイ構造を有するMOSトランジスタを含む、半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device including a MOS transistor having a source / body tie structure capable of efficiently absorbing holes generated by an impact ionization phenomenon and a method for manufacturing the same.
本発明の他の目的は、ソース・ボディタイ構造を有するMOSトランジスタを適用した半導体集積回路を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit to which a MOS transistor having a source / body tie structure is applied.
1.半導体装置
本発明の半導体装置は、絶縁層と、
前記絶縁層の上方に設けられた半導体層と、
前記半導体層の上方に設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、
前記半導体層に設けられたソース領域およびドレイン領域と、
前記半導体層において、ソース領域およびドレイン領域以外であるボディ領域と、
前記ソース領域を複数に分割するように設けられ、前記ボディ領域と接合するボディコンタクト領域と、を含み、
前記ボディコンタクト領域は、前記半導体層の半導体と金属との化合物である。
1. Semiconductor device The semiconductor device of the present invention comprises an insulating layer,
A semiconductor layer provided above the insulating layer;
A gate insulating layer provided above the semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer;
A source region and a drain region provided in the semiconductor layer;
A body region other than the source region and the drain region in the semiconductor layer;
A body contact region provided so as to divide the source region into a plurality and joined to the body region;
The body contact region is a compound of a semiconductor and a metal in the semiconductor layer.
本発明の半導体装置によれば、ボディ領域とボディコンタクト領域とがショットキー接合をしている。そのため、MOSトランジスタを動作させたときにインパクトイオン化現象により発生した正孔は、コンタクト部まで移動することなく、ボディコンタクト領域に直接吸収されることができる。その結果、ボディ領域で発生した正孔の吸収を良好に行なうことができ、高電圧を印加した場合でも基板浮遊効果が低減され特性の良好な半導体装置を提供することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the body region and the body contact region form a Schottky junction. Therefore, holes generated by the impact ionization phenomenon when the MOS transistor is operated can be directly absorbed into the body contact region without moving to the contact portion. As a result, holes generated in the body region can be favorably absorbed, and even when a high voltage is applied, a substrate floating effect is reduced, and a semiconductor device with good characteristics can be provided.
なお、本発明において、特定のA層の上方に設けられたB層というとき、A層の上に直接B層が設けられている場合と、A層の上に他の層を介してB層が設けられている場合とを含む。 In the present invention, the B layer provided above a specific A layer includes the case where the B layer is provided directly on the A layer and the B layer via another layer on the A layer. Is provided.
本発明の半導体装置において、前記ボディコンタクト領域は、シリサイド化合物からなることができる。この態様によれば、より簡易な工程によりボディコンタクト領域が形成された半導体装置を提供することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the body contact region can be made of a silicide compound. According to this aspect, it is possible to provide a semiconductor device in which the body contact region is formed by a simpler process.
本発明の半導体装置において、前記ボディ領域と、前記ボディコンタクト領域とは、ショットキー接合されていることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the body region and the body contact region can be Schottky joined.
本発明の半導体装置において、少なくとも前記ソース領域の上にシリサイド層が設けられ、前記ソース領域とシリサイド層とは、オーミック接合されていることができる。 In the semiconductor device of the present invention, a silicide layer may be provided at least on the source region, and the source region and the silicide layer may be in ohmic contact.
本発明の半導体装置において、さらに、前記ソース領域および前記ボディコンタクト領域と接触するように設けられたコンタクト部と、を含むことができる。 The semiconductor device of the present invention may further include a contact portion provided so as to be in contact with the source region and the body contact region.
2.半導体装置の製造方法
本発明の半導体装置の製造方法は、
(a)絶縁層上に設けられた半導体層の上方にゲート絶縁層を形成し、
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成し、
(c)前記半導体層の所定の領域を覆うマスク層を形成した後に前記半導体層に不純物を導入することによりソース領域およびドレイン領域を形成し、
(d)前記第1マスク層に覆われていた領域にシリサイド層を形成することにより、前記ソース領域を分割するようにボディコンタクト領域を形成すること、を含む。
2. Manufacturing method of semiconductor device The manufacturing method of the semiconductor device of the present invention includes:
(A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer provided on the insulating layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a source region and a drain region by introducing an impurity into the semiconductor layer after forming a mask layer covering a predetermined region of the semiconductor layer;
(D) forming a body contact region so as to divide the source region by forming a silicide layer in a region covered by the first mask layer.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、後の工程で形成されるボディコンタクト領域が形成される領域を覆うマスク層を形成した後に、ソース領域およびドレイン領域の形成が行われる。その後、マスク層に覆われていた領域にシリサイド層を形成することで、前記ソース領域を分割するようにボディコンタクト領域が形成される。これにより、ボディ領域とボディコンタクト領域とがショットキー接合された半導体装置を製造することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the source region and the drain region are formed after forming the mask layer covering the region where the body contact region formed in the subsequent process is formed. Thereafter, a silicide layer is formed in a region covered with the mask layer, thereby forming a body contact region so as to divide the source region. As a result, a semiconductor device in which the body region and the body contact region are Schottky bonded can be manufactured.
本発明の半導体装置の製造方法において、前記(c)は、前記ソース領域およびドレイン領域を形成した後に、該ソース領域およびドレイン領域の上に、他のシリサイド層を形成すること、を含むことができる。この態様によれば、ソース領域およびドレイン領域の上方に、ボディコンタクト領域を構成するシリサイド層とは異なる他のシリサイド層を形成することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step (c) includes forming another silicide layer on the source region and the drain region after forming the source region and the drain region. it can. According to this aspect, another silicide layer different from the silicide layer constituting the body contact region can be formed above the source region and the drain region.
本発明の半導体装置の製造方法において、前記(d)は、前記ボディコンタクト領域が形成される領域以外を覆う他のマスク層を形成した後に行われることができる。この態様によれば、ボディコンタクト領域を構成するシリサイド層と、ソース領域およびドレイン領域の上方に形成されるシリサイド層とを作り分けることができる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step (d) can be performed after forming another mask layer covering a region other than the region where the body contact region is formed. According to this aspect, the silicide layer constituting the body contact region and the silicide layer formed above the source region and the drain region can be made separately.
3.半導体集積回路
本発明の半導体集積回路は、1.の項に記載の半導体装置がパストランジスタとして用いられている。従来技術によるSOIデバイスをパストランジスタとして用いた場合、インパクトイオンにより発生したホールを、効率よくソース電極へ引き抜く事が出来なかった為、集積回路の安定動作や高速動作に問題が生じていた。本発明にかかる半導体装置は、上述したソース・ボディタイ型のトランジスタであり、設けられたショットキー接合により効率の良いホール引き抜きが可能となるため、低消費電力でありかつ高速動作が可能となる。その結果、本発明によれば、低消費電力化および高速化が図られた半導体集積回路を提供することができる。なお、本発明において、パストランジスタとは、一方の回路ブロックと他方の回路ブロックとを接続するためのトランジスタである。
3. Semiconductor integrated circuit The semiconductor integrated circuit of the present invention comprises: The semiconductor device described in the section is used as a pass transistor. When an SOI device according to the prior art is used as a pass transistor, holes generated by impact ions cannot be efficiently extracted to the source electrode, which causes problems in stable operation and high-speed operation of the integrated circuit. The semiconductor device according to the present invention is the above-described source-body tie transistor, and can efficiently extract holes by the provided Schottky junction, so that low power consumption and high-speed operation are possible. . As a result, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit with low power consumption and high speed. In the present invention, a pass transistor is a transistor for connecting one circuit block to the other circuit block.
以下に、本発明の実施の形態の一例について説明する。 An example of the embodiment of the present invention will be described below.
1.第1の実施の形態
(半導体装置)
図1は、本実施の形態の半導体装置を模式的に示す平面図であり、図2(A)は、図1のA−A線に沿った断面図であり、図2(B)は、図1のB−B線に沿った断面図である。
1. First Embodiment (Semiconductor Device)
FIG. 1 is a plan view schematically showing the semiconductor device of the present embodiment, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing along the BB line of FIG.
半導体層10の上に、ゲート絶縁層20およびゲート電極22が形成されている。図1に示すように、ゲート電極22を挟んで一方の半導体層10には、ドレイン領域26bが設けられ、他方の半導体層10には、ソース領域26aが設けられている。ソース領域およびドレイン領域26a,26bには、上層に設けられる配線(図示せず)と接続するためのコンタクト部40a,40bが形成されている。ソース領域26aは、ボディコンタクト領域30により分割して設けられている。ボディコンタクト領域30は、半導体層10の半導体と金属との化合物からなり、ボディ領域12とコンタクト部40aを接続するために設けられている。ボディコンタクト領域30を構成する半導体と金属との化合物は、たとえば、シリサイドであることができる。このときボディ領域の不純物濃度は半導体装置(トランジスタ)の閾値調整のため1019[cm-3]以下に設定されており、それゆえ半導体であるボディ領域12とシリサイドであるボディコンタクト領域30とはショットキー接触することとなる。
A
また、ソース領域26aおよびドレイン領域26bの上には、シリサイド層32が形成されている。シリサイド層32は、ボディコンタクト領域30を構成することができるシリサイド層とは、異なる仕事関数を有する材質で形成されている。具体的には、シリサイド層32は、ソース領域26aとオーミック接触を形成するような材質で形成されている。
A
ソース領域26bに設けられたコンタクト部40aは、ソース領域26aおよびボディコンタクト領域30の双方と接触するように設けられている。このような態様をとることで、一のコンタクト部40aでボディコンタクト領域30からの正孔の吸収も兼ねることができる。
The
本実施の形態の半導体装置の利点は以下の通りである。 The advantages of the semiconductor device of this embodiment are as follows.
本実施の形態の半導体装置は、ボディ領域12とソース領域とが接続されたソース・ボディタイ型のトランジスタにおいて、ボディコンタクト領域30が半導体層10の半導体と金属との化合物で形成されている。本実施の形態の半導体装置の利点について、従来例にかかる半導体装置と比較するために、例えばnチャネル型トランジスタについて、図10,11を参照しながら説明する。図10は、本実施の形態の半導体装置のボディ領域12、ボディコンタクト領域30のエネルギーバンド図を示し、(A)は、ゲート電圧が印加される前の状態を示し、(B)は、ゲート電圧が印加された後の状態を示す図である。図11は、図8,9に示した従来例にかかる半導体装置のMOSトランジスタを動作させた場合のボディ領域112、ボディコンタクト領域130のエネルギーバンド図を示す。図11に示すように、従来例にかかる半導体装置では、ドレイン領域とボディ領域との境界でインパクトイオン化により発生した正孔は、長い穏やかなポテンシャルの中を走らなくてはならない。そのため、基板浮遊効果を抑制するためにソース・ボディタイ構造を採用した場合でも、ドレイン領域にかかる電圧によっては十分な高速動作性を確保することができない場合がある。ついで、本実施の形態の半導体装置について説明する。図10(A)に示すように、ボディ領域12である低濃度のp型不純物領域のフェルミレベルがボディコンタクト領域30であるシリサイド層のフェルミレベルとつり合うためにショットキー障壁が形成されている。トランジスタが動作されると、ゲート電極22から電界の影響を受けて図10(B)に示すようにエネルギーバンドが変調される。そのため、インパクトイオン化により生じた正孔は、障壁がなくなるために、シリサイド層で形成されたボディコンタクト領域30に流れこむことができる。この現象により、本実施の形態の半導体装置では、インパクトイオン化により生じた正孔を良好にボディコンタクト領域30に吸収させることができる。その結果、基板浮遊効果などのキンク効果を抑制し、かつ、低消費電力化および高速動作性が図られた半導体装置を提供することができる。なお、上記利点についてはnチャネル型に限定されるものではない。
In the semiconductor device of the present embodiment, in a source / body tie transistor in which the
(半導体装置の製造方法)
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法について図3〜7を参照しながら説明する。なお、以下に説明する製造方法において、具体例として記載した数値は、nチャネル型のMOSトランジスタを形成する場合を記載したものである。なお、図5〜7において、(A)は、図2(A)に該当する箇所の製造工程を示し、(B)は、図2(B)に該当する箇所の製造工程を示すものである。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the manufacturing method described below, the numerical values described as specific examples describe the case where an n-channel MOS transistor is formed. 5-7, (A) shows the manufacturing process of the location applicable to FIG. 2 (A), (B) shows the manufacturing process of the location applicable to FIG. 2 (B). .
(1)まず、図3に示すように、支持基板6上の絶縁層8の上に設けられた半導体層10からなるSOI基板10Aを準備する。SOI基板10Aとしては、支持基板6の上に絶縁層8および半導体層10が積層された基板を用いた場合を例として説明するが、これに限定されず、SIMOX(Separation by Implanted Oxgen)基板、貼り合わせ基板またはレーザアニール基板などを用いることができる。半導体層10としては、たとえば、Si、Si−Ge、GaAs、InP、GaP、GaNなどを用いることができる。また、準備されたSOI基板10Aの半導体層10の膜厚が所望の膜厚と異なる場合には、犠牲酸化やフッ酸によるウェットエッチングを行なうことによりその膜厚を調整する。
(1) First, as shown in FIG. 3, an SOI substrate 10A made of a
ついで、図3に示すように、しきい値の調整のために、所定の導電型の不純物を半導体層10に導入する。この不純物の導入は、イオン注入法により行なうことができる。たとえば、半導体層10として、膜厚が50nmの単結晶シリコン層を用いて、nチャネル型のMOSトランジスタを形成する場合には、不純物としてBF2を用い30keVのエネルギーで1〜5E12/cm2程度打ち込むことができる。
Next, as shown in FIG. 3, impurities of a predetermined conductivity type are introduced into the
(2)次に、図4に示すように、ゲート絶縁層20およびゲート電極22の形成を行なう。ゲート絶縁層20は、たとえば、熱酸化法により酸化シリコン膜を形成することができる。ついで、ゲート絶縁層20の上に、ゲート電極22のための導電層(図示せず)を形成する。導電層としては、たとえば、多結晶シリコン層を200nm程堆積することができる。その後、この導電層を公知のリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングすることによりゲート電極22が形成される。
(2) Next, as shown in FIG. 4, the
(3)次に、図5(A),(B)に示すように、ゲート電極22の側面にサイドウォール絶縁層24を形成する。サイドウォール絶縁層24の形成は、たとえば、以下のようにして行なうことができる。半導体層10の全面の上方に絶縁層(図示せず)を形成する。絶縁層としては、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜またそれらの積層膜を用いることができる。その後、この絶縁層に異方性のエッチングを施すことにより、ゲート電極22の側面にサイドウォール絶縁層24を形成することができる。
(3) Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, a
ついで、図5(A)に示すように、ボディコンタクト領域(図1参照)が形成される領域に保護膜M1を形成する。このとき、ソース領域が形成される領域には、図5(B)に示すように、保護膜M1が形成されていない。この保護膜M1は、たとえば、半導体層10の全面の上方に酸化シリコン層などの絶縁層(図示せず)を形成し、パターニングすることにより形成される。
Next, as shown in FIG. 5A, a protective film M1 is formed in a region where the body contact region (see FIG. 1) is formed. At this time, the protective film M1 is not formed in the region where the source region is formed, as shown in FIG. The protective film M1 is formed, for example, by forming an insulating layer (not shown) such as a silicon oxide layer over the entire surface of the
ついで、ソース/ドレイン領域26a,bを形成するために、所定の導電型の不純物を半導体層10に導入する。たとえば、不純物としてPを用い、10keVのエネルギーで約2E15/cm2の量を打ちこむことができる。このとき、保護層M1に覆われている領域には、不純物は導入されていない。また、このイオン注入では、斜めイオン注入法を用いて、図5(A),(B)に示すように、サイドウォール絶縁層24に覆われている半導体層10にも不純物を導入することができる。その後、熱処理を施し、導入した不純物を活性化する。この熱処理は、たとえば、RTA法により、処理温度は1000℃、処理時間は30secの条件で行なうことができる。
Next, impurities of a predetermined conductivity type are introduced into the
(4)次に、ソース領域26aおよびドレイン領域26bの上にシリサイド層32(図2参照)の形成を行なう。この工程を図6(A),(B)を参照しながら説明する。この工程では、前述の工程(3)で形成した保護膜M1が残存している状態で行われる。シリサイド層32の形成は、たとえば、以下のようにして行なうことができる。まず、図6(A),(B)に示すように、シリサイド層32を形成するための金属層32aを半導体層10の上方の全面に形成する。金属層32aとしては、たとえば、Tiを約20nm、スパッタ法により堆積させる。シリサイド層32としては、ソース領域26aとオーミック接触する材質を用いることができる。この態様をとることにより、ボディ領域12には、しきい値調整ができるだけの不純物が導入されていればよいことになり、ボディ領域12に高濃度の不純物を注入する必要がなくなる。また金属層32aとしてはTi、Co、Ni、Mo、Pt、Rbであっても良い。
(4) Next, the silicide layer 32 (see FIG. 2) is formed on the
(5)次に、第1段目の熱処理を行ない、金属層32aと、半導体層10とをシリサイド化反応させる。これにより、図7に示すように、ソース領域26aおよびドレイン領域26bの上にシリサイド層32が形成される。この第1段目の熱処理は、たとえば、RTA法を用いて、処理温度が600℃〜700℃の条件で行なうことができる。ついで、未反応の金属層32aを除去する。未反応の金属層32aの除去は、NH4OH,H2O2,H2Oの混合液を用いたウェットエッチングにより行なうことができる。その後、第2段目の熱処理を施すことで、シリサイド層32をより安定的なものにして、低抵抗なシリサイド層32を形成する。第2段目の熱処理は、処理温度が800℃以上の条件で行なうことができる。その後、保護膜M1を除去する。この工程では、ボディコンタクト領域は、保護膜M1に覆われた状態で行われたため、シリサイド層32が形成されることはない。
(5) Next, the first heat treatment is performed to cause the
ついで、ボディコンタクト領域30(図2参照)の形成を行なう。ボディコンタクト領域30は、半導体層10の半導体と金属との化合物からなる。ボディコンタクト領域30としては、たとえば、シリサイド層を用いることができる。本実施の形態では、シリサイド層を形成する場合について説明する。まず、図7に示すように、半導体層10上方全面に、金属層34aを形成する。金属層34aとしては、たとえば、Ptをスパッタ法により形成することができる。ついで、シリサイド化反応をさせるための熱処理を施す。シリサイド化のための熱処理は、前述の工程(4)で述べたように、2段階の熱処理により行なってもよいし、金属層の材質によっては、一段目の熱処理のみで足りる場合には、1段目の熱処理のみでもよい。その後、未反応の金属層34aを除去する。金属層34aの除去は、前述の工程(4)で述べた方法と同様に行なうことができる。ボディコンタクト領域30を構成する化合物としては、ボディ領域12のフェルミ準位に整合することのできる材質であることが好ましい。より好ましくは、MOSトランジスタを動作させていない状態において、ボディ領域12とフラットバンド状態にあることができる材質である。
Next, the body contact region 30 (see FIG. 2) is formed. The
ついで、ソース領域26aおよびドレイン領域26bの上にコンタクト部40a,b(図1参照)を形成する。コンタクト部40a,bは、導電層を形成してこの導電層をパターニングすることにより形成される。このとき、ソース領域26aに形成されるコンタクト部40aは、ソース領域26aとボディコンタクト領域30との双方と接触するように形成される。
Next,
第1の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、ボディコンタクト領域30が形成される領域を覆う保護層(マスク層)M1を形成した後に、ソース領域26aおよびドレイン領域26bの形成が行われる。その後、保護層M1に覆われていた領域の半導体層の半導体をシリサイド化することで、前記ソース領域26aを分割するようにボディコンタクト領域30が形成される。これにより、ボディ領域12とボディコンタクト領域30とがショットキー接合された半導体装置を製造することができる。その結果、上述したように、ソース・ボディタイ構造のMOSトランジスタにおいて、インパクトイオン化現象により発生した正孔の吸収効率が向上した半導体装置を製造することができる。
According to the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, after forming the protective layer (mask layer) M1 covering the region where the
(変形例)
第1の実施の形態にかかる半導体装置は、上述の形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で変形することが可能である。変形例として、たとえば、図12〜14に示す半導体装置を挙げることができる。図12は、第1の変形例にかかる半導体装置を模式的に示す断面図であり、図13は、第2の変形例にかかる半導体装置を模式的に示す断面図であり、図14は、第3の変形例にかかる半導体装置を模式的に示す平面図である。なお、図12,13の断面図は、図2(A)の断面図と同じ箇所を示す断面図である。
(Modification)
The semiconductor device according to the first embodiment is not limited to the above-described embodiment, and can be modified within the scope of the gist of the present invention. As a modification, for example, the semiconductor device shown in FIGS. 12 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to a first modification, FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to a second modification, and FIG. It is a top view which shows typically the semiconductor device concerning a 3rd modification. 12 and 13 are cross-sectional views showing the same portions as the cross-sectional view of FIG.
第1の変形例にかかる半導体装置は、図12に示すように、ドレイン領域26bとチャネル領域(ゲート絶縁層20下の半導体層10)との間に、LDD(Light doped drain)領域28を設けることができる。この態様では、ドレイン領域26bとボディ領域12との境界部で電界緩和が図られるため、インパクトイオン化現象の発生を抑制することができる。その結果、基板浮遊効果の原因となる正孔の発生を抑制することができ、低消費電力化および高速動作性の向上した半導体装置を提供することができる。なお、この態様の半導体装置を製造する際には、本実施の形態の工程(3)でサイドウォール絶縁層24を形成する前に、所定の導電型の不純物を導入することにより行われる。
In the semiconductor device according to the first modification, as shown in FIG. 12, an LDD (Light Doped Drain)
第2の変形例にかかる半導体装置は、図13に示すように、ドレイン領域26bとチャネル領域との間に、エクステンション領域29が設けられている点が、本実施の形態の半導体装置とは異なる点である。この態様では、短チャネル効果を抑制できるという利点がある。そのため、より微細で高速動作が可能な半導体装置を提供できる。なお、第2の変形例にかかる半導体装置を製造する際には、本実施の形態の工程(3)でサイドウォール絶縁層24を形成する前に、所定の導電型の不純物を導入することにより行われる。
As shown in FIG. 13, the semiconductor device according to the second modification differs from the semiconductor device of the present embodiment in that an
第3の変形例にかかる半導体装置は、図14に示すように、コンタクト部40aが本実施の形態の半導体装置と異なる。コンタクト部40aは、ソース領域26aとボディコンタクト領域30との双方に接触していれば、その形状は特に限定されない。たとえば、図14に示すように、コンタクト部40aは、ボディコンタクト領域30を跨ぐ形状を有していてもよい。
As shown in FIG. 14, the semiconductor device according to the third modification is different from the semiconductor device of the present embodiment in the
2.第2の実施の形態
次に、本発明の第2の実施の形態について図15〜17を参照しつつ説明する。第2の実施の形態は、本発明にかかる半導体装置を半導体集積回路に適用した例である。半導体装置を模式的に示す2つのインバータを接続するトランジスタ50に、本発明のソース・ボディタイ型のMOSトランジスタを適用した例である。図15は、本実施の形態にかかる半導体装置のレイアウトを示す平面図であり、図16は、図15のI−I線に沿った断面図であり、図17は、図15のII−II線に沿った断面図である。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is an example in which the semiconductor device according to the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit. This is an example in which the source / body tie type MOS transistor of the present invention is applied to a
図15に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置は、第1のインバータ52と、第2のインバータ54と、さらに、第1のインバータ52と第2のインバータ54とを接続するトランジスタ50を有する。第1のインバータ52は、PチャネルMOSトランジスタ100Pと、NチャネルMOSトランジスタ100Nとを含んで構成されている。
As shown in FIG. 15, the semiconductor device according to the present embodiment includes a
第1のインバータ52について、図17を参照しつつ、説明する。図17に示すように、絶縁層8の上に、素子形成領域が画定された半導体層10P、10Nが設けられている。半導体層10Pには、PチャネルMOSトランジスタ100Pが設けられている。PチャネルMOSトランジスタ100Pは、半導体層10の上に設けられたゲート絶縁層102と、ゲート絶縁層102の上に設けられたゲート電極104と、ゲート電極104の側面に設けられたサイドウォール106と、ソース領域またはドレイン領域となる不純物領域108と、を含んで構成されている。同様に、半導体層10NにはNチャネルMOSトランジスタ100Nが設けられている。
The
Pチャネルトランジスタ100PとNチャネルトランジスタ100Nとを覆うように層間絶縁層60が設けられている。層間絶縁層60にはコンタクト層62が、層間絶縁層60の上には、配線64が設けられている。コンタクト層62と配線64とを介して、PチャネルMOSトランジスタ100Pのドレイン領域108と、NチャネルMOSトランジスタ100Nのソース領域108とが接続されている。
次に、図16を参照しつつ、第1インバータ52と第2インバータ54とを接続するMOSトランジスタ50について説明する。図16に示すように、このMOSトランジスタ50は、図2に示すトランジスタと同様に、ゲート絶縁層20、ゲート絶縁層20上のゲート電極22、ゲート電極22の側面のサイドウォール24、ドレイン領域26bおよびボディコンタクト領域30を有する。
Next, the
第2の実施の形態にかかる半導体集積回路によれば、第1のインバータ(一方の回路ブロックに相当する)と第2のインバータ(他方の回路ブロックに相当する)とが、本実施の形態にかかるソース・ボディタイ構造のMOSトランジスタ50により接続されている。MOSトランジスタ50は、上述したようにボディ部とソース電極の間はショットキー接合が形成されているため(図10B)、インパクトイオンにより発生したホールをソース電極側へ効率よく引き抜く事ができる。従って、接続された2つのインバータの安定動作性・高速動作性を向上させることができる。このような特性のMOSトランジスタ50を複数の回路ブロックを接続するパストランジスタとして用いることで、低消費電力化、高速動作性の向上が図られた半導体集積回路を提供することができる。
According to the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment, the first inverter (corresponding to one circuit block) and the second inverter (corresponding to the other circuit block) are included in the present embodiment. The
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は、第1の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の項で説明した方法と同様にして行うことができる。 The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment can be performed in the same manner as the method described in the section of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment.
3.第3の実施の形態
次に、本発明の第3の実施の形態について図18を参照しつつ説明する。第3の実施の形態は、第1の実施の形態で説明したソース・ボディ体型のMOSトランジスタをSRAMの転送ゲート用トランジスタに適用した例である。この転送ゲート用トランジスタは、フリップフロップ回路と、メモリセルを駆動する回路とをワード線やビット線を介して接続するためのいわゆるパストランジスタである。図18には、SRAMセルの回路図を示す。
3. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is an example in which the source-body type MOS transistor described in the first embodiment is applied to a transfer gate transistor of an SRAM. This transfer gate transistor is a so-called pass transistor for connecting a flip-flop circuit and a circuit for driving a memory cell via a word line or a bit line. FIG. 18 shows a circuit diagram of the SRAM cell.
図18に示すように、SRAMセルは、CMOSタイプの第1のインバータ52および第2のインバータ54が互いの入力端と出力端が交差(クロスカップル)接続されている。第1のインバータ52は、NチャネルMOSトランジスタ100Nと、PチャネルMOSトランジスタ100Pとから構成されている。同様に、第2のインバータ54は、NチャネルMOSトランジスタ100Nと、PチャネルMOSトランジスタ100Pとから構成されている。第1のインバータ52および第2のインバータ54の各出力端は、それぞれ、転送ゲート用トランジスタであるNチャネルMOSトランジスタ50を介してビット線BL、/BLに接続されている。このNチャネルMOSトランジスタ50は、第1の実施の形態で示したソース・ボディタイ構造のトランジスタである。
As shown in FIG. 18, in the SRAM cell, a CMOS type
本実施の形態によれば、良好なスイッチング特性が要求される転送ゲート用トランジスタに、上述のMOSトランジスタ50を適用することで、第1のインバータ52、および第2のインバータ54からの電気信号を、安定的かつ高速に外部インターフェース回路(図示せず)に送り出す事ができる。また、第3の実施の形態では、SRAMセルの転送ゲート用トランジスタに第1の実施の形態にかかるソース・ボディタイ型のトランジスタを用いた場合を例示したが、これに限定されることなく、DRAM、FeRAMなどの選択トランジスタなどに適用することができる。
According to the present embodiment, by applying the above-described
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purposes and results). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
6…支持基板、 8…絶縁層、 10、10P、10N…半導体層、 12…ボディ領域、 20…ゲート絶縁層、 22…ゲート電極、 24…サイドウォール絶縁層、 26a…ソース領域、 26b…ドレイン領域、 28…LDD領域、 29…エクステンション領域、 30…ボディコンタクト領域、 32…シリサイド層、 40a、40b…コンタクト部、 50…MOSトランジスタ、 52…第1のインバータ、 54…第2のインバータ、 60…層間絶縁層、 62…コンタクト層、 64…配線、100P…PチャネルMOSトランジスタ100P、 100N…NチャネルMOSトランジスタ、 102…ゲート絶縁層、 104…ゲート電極、 106…サイドウォール、 108…不純物領域(ソース領域またはドレイン領域)
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記絶縁層の上方に設けられた半導体層と、
前記半導体層の上方に設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、
前記半導体層に設けられたソース領域およびドレイン領域と、
前記半導体層において、ソース領域およびドレイン領域以外であるボディ領域と、
前記ソース領域を複数に分割するように設けられ、前記ボディ領域と接合するボディコンタクト領域と、を含み、
前記ボディコンタクト領域は、前記半導体層の半導体と金属との化合物である、半導体装置。 An insulating layer;
A semiconductor layer provided above the insulating layer;
A gate insulating layer provided above the semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer;
A source region and a drain region provided in the semiconductor layer;
A body region other than the source region and the drain region in the semiconductor layer;
A body contact region provided so as to divide the source region into a plurality and joined to the body region;
The body contact region is a semiconductor device which is a compound of a semiconductor and a metal in the semiconductor layer.
前記ボディコンタクト領域は、シリサイド化合物からなる、半導体装置。 In claim 1,
The body contact region is a semiconductor device made of a silicide compound.
前記ボディ領域と、前記ボディコンタクト領域とは、ショットキー接合されている、半導体装置。 In claim 1 or 2,
The semiconductor device, wherein the body region and the body contact region are in a Schottky junction.
少なくとも前記ソース領域の上にシリサイド層が設けられ、前記ソース領域とシリサイド層とは、オーミック接合されている、半導体装置。 In any one of Claims 1-3,
A semiconductor device, wherein a silicide layer is provided at least on the source region, and the source region and the silicide layer are in ohmic contact.
さらに、前記ソース領域および前記ボディコンタクト領域と接触するように設けられたコンタクト部と、を含む、半導体装置。 In any one of Claims 1-4,
And a contact portion provided in contact with the source region and the body contact region.
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成し、
(c)前記半導体層の所定の領域を覆うマスク層を形成した後に前記半導体層に不純物を導入することによりソース領域およびドレイン領域を形成し、
(d)前記マスク層に覆われていた領域にシリサイド層を形成することにより、前記ソース領域を分割するようにボディコンタクト領域を形成すること、を含む、半導体装置の製造方法。 (A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer provided on the insulating layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a source region and a drain region by introducing an impurity into the semiconductor layer after forming a mask layer covering a predetermined region of the semiconductor layer;
(D) A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a body contact region so as to divide the source region by forming a silicide layer in a region covered with the mask layer.
前記(c)は、前記ソース領域およびドレイン領域を形成した後に、該ソース領域およびドレイン領域の上に、シリサイド層を形成すること、を含む、半導体装置の製造方法。 In claim 6,
The method (c) includes forming a silicide layer on the source region and the drain region after forming the source region and the drain region.
前記(d)は、前記ボディコンタクト領域が形成される領域以外を覆う他のマスク層を形成した後に行われる、半導体装置の製造方法。 In claim 6,
(D) is a method of manufacturing a semiconductor device, which is performed after forming another mask layer covering the region other than the region where the body contact region is formed.
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