JP2000150892A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2000150892A
JP2000150892A JP10322298A JP32229898A JP2000150892A JP 2000150892 A JP2000150892 A JP 2000150892A JP 10322298 A JP10322298 A JP 10322298A JP 32229898 A JP32229898 A JP 32229898A JP 2000150892 A JP2000150892 A JP 2000150892A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that has SOI structure such as SOI MOSFET with superior characteristics, and its manufacturing method. SOLUTION: In a semiconductor device with SOI structure, an insulator in the SOI structure is allowed to project at the side of a semiconductor layer, and the thickness of the semiconductor layer of the part is set smaller than that of the semiconductor layer around the part. In SOI MOSFET, the separation oxide film 2 between elements directly below a gate electrode 5 is allowed to project at the side of an Si activation layer 3, and the thickness of the Si activation layer 3 directly below the gate electrode 5 is set smaller than that of the Si activation layer 3 of source and drain regions 7 and 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に、SOI(Siliconon Insu
lator)構造の半導体装置に適用して好適なものであ
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an SOI (Siliconon Insu).
lator) structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】SOI構造を有するMOSFET(以下
「SOI MOSFET」という。)においては、ゲー
ト電極直下のSi活性層の厚さはしきい値電圧などの素
子特性に影響するパラメータとして薄く、また、ソース
領域およびドレイン領域の部分のSi活性層の厚さはそ
れらの寄生抵抗に影響するパラメータとして厚くするこ
とが望ましい。
2. Description of the Related Art In a MOSFET having an SOI structure (hereinafter referred to as "SOI MOSFET"), the thickness of a Si active layer immediately below a gate electrode is thin as a parameter affecting device characteristics such as a threshold voltage. It is desirable to increase the thickness of the Si active layer in the source region and the drain region as a parameter affecting their parasitic resistance.

【0003】このようにSOI MOSFETにおいて
局所的にSi活性層の厚さを変化させた構造として溝ゲ
ートと呼ばれるものがあり、その形成方法として、いわ
ゆるLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法を用
いた次のようなプロセスが知られている(例えば、IEEE
Electron Device Lett.,vol.15,pp.22-24)。すなわ
ち、この方法では、まず、SOI基板上にゲート電極形
成部位が開口した酸化マスクを形成した後、この酸化マ
スクを用いてSi活性層を熱酸化することによりゲート
電極形成部位に選択的に酸化膜を形成する。次に、この
酸化膜をエッチング除去する。これによって、ゲート電
極形成部位のSi活性層が除去される。このようにして
形成された溝の底部にゲート絶縁膜を介してゲート電極
が形成される。
As described above, there is a so-called trench gate as a structure in which the thickness of an Si active layer is locally changed in an SOI MOSFET. As a formation method, a so-called LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method is used. Known processes (eg, IEEE
Electron Device Lett., Vol.15, pp.22-24). That is, in this method, first, an oxidation mask having a gate electrode formation site opened is formed on an SOI substrate, and then the Si active layer is thermally oxidized using the oxidation mask to selectively oxidize the gate electrode formation site. Form a film. Next, this oxide film is removed by etching. This removes the Si active layer at the gate electrode formation site. A gate electrode is formed at the bottom of the thus formed groove via a gate insulating film.

【0004】この方法により形成されたSOI MOS
FETの一例の構造を図13、図14および図15に示
す。ここで、図13はこのSOI MOSFETのチャ
ネル長方向に平行な断面図、図14はこのSOI MO
SFETの平面図、図15は図14のXV−XV線に沿
っての断面図である。図13は図14のXIII−XI
II線に沿っての拡大断面図である。
[0004] SOI MOS formed by this method
FIGS. 13, 14 and 15 show an example of the structure of the FET. Here, FIG. 13 is a sectional view of the SOI MOSFET parallel to the channel length direction, and FIG.
FIG. 15 is a plan view of the SFET, and FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIG. FIG. 13 shows XIII-XI of FIG.
It is an expanded sectional view which follows an II line.

【0005】図13、図14および図15に示すよう
に、この従来のSOI MOSFETにおいては、Si
基板101上に、素子分離酸化膜102により囲まれて
Si活性層103が形成されている。ゲート電極部位に
おけるこのSi活性層103の表面には、このSi活性
層103をLOCOS法により選択的に酸化することに
より形成された酸化膜を除去することにより溝103a
が形成されている。そして、この溝103aの底部にゲ
ート絶縁膜104を介してゲート電極105が形成され
ている。このゲート電極105の側壁にはサイドウォー
ル106が形成されている。Si活性層103中には、
ゲート電極105に対して自己整合的にソース領域10
7およびドレイン領域108が形成されている。これら
のソース領域108およびドレイン領域109は、サイ
ドウォール106の下側の部分に低不純物濃度部107
a、108aを有し、いわゆるLDD(Lightly Doped
Drain)構造となっている。さらに、これらのソース領域
107およびドレイン領域108の上部には金属シリサ
イド膜109、110がそれぞれ形成されている。
[0005] As shown in FIGS. 13, 14 and 15, in this conventional SOI MOSFET, the Si
On a substrate 101, an Si active layer 103 is formed surrounded by an element isolation oxide film. A groove 103a is formed on the surface of the Si active layer 103 at the gate electrode portion by removing an oxide film formed by selectively oxidizing the Si active layer 103 by the LOCOS method.
Are formed. A gate electrode 105 is formed at the bottom of the groove 103a with a gate insulating film 104 interposed therebetween. A side wall 106 is formed on a side wall of the gate electrode 105. In the Si active layer 103,
The source region 10 is self-aligned with the gate electrode 105.
7 and the drain region 108 are formed. The source region 108 and the drain region 109 are formed in a lower portion of the side wall 106 at a low impurity concentration portion 107.
a, 108a and a so-called LDD (Lightly Doped
Drain) structure. Further, metal silicide films 109 and 110 are formed above the source region 107 and the drain region 108, respectively.

【0006】このSOI MOSFETによれば、図1
3に示すように、LOCOS法により形成された酸化膜
を除去することによりSi活性層103に溝103aが
形成されていることにより、ゲート電極105の直下の
部分のみSi活性層103が薄くなっており、この意味
では所望の構造が得られている。
According to this SOI MOSFET, FIG.
As shown in FIG. 3, the trench 103a is formed in the Si active layer 103 by removing the oxide film formed by the LOCOS method, so that the Si active layer 103 becomes thin only in a portion immediately below the gate electrode 105. In this sense, a desired structure is obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
SOI MOSFETにおいては、LOCOS法により
形成された酸化膜をエッチングにより除去する際に、S
i活性層103や素子間分離酸化膜102の表面もオー
バーエッチングによりエッチングされる。特に、図14
において円で囲んだ部分はLOCOS法による酸化時に
酸化膜が形成されやすく、さらに、まずオーバーエッチ
ングが進む素子間分離酸化膜102の側面からもSi活
性層103がエッチングされるため、図15に示すよう
に、Si活性層103の端部の厚さが特に薄くなること
になる。
However, in the above-described SOI MOSFET, when the oxide film formed by the LOCOS method is removed by etching, the S
The surfaces of the i-active layer 103 and the isolation oxide film 102 are also etched by over-etching. In particular, FIG.
In FIG. 15, an oxide film is easily formed at the time of oxidation by the LOCOS method, and the Si active layer 103 is also etched from the side surface of the inter-element isolation oxide film 102 where over-etching proceeds. As described above, the thickness of the end portion of the Si active layer 103 becomes particularly small.

【0008】これにより、このSOI MOSFETを
動作させた場合、図15において点線の円で示した部分
に図中矢印で示す方向から過大に電界が集中し、この部
分のしきい値電圧の低下やキンク現象などの素子特性に
とって悪影響を引き起こす可能性が高い。
As a result, when this SOI MOSFET is operated, an electric field is excessively concentrated in a portion indicated by a dotted-line circle in FIG. There is a high possibility that the device characteristics such as the kink phenomenon will be adversely affected.

【0009】この発明の目的は、以上のような従来技術
の課題を解決し、特性の良好なSOI MOSFETな
どのSOI構造による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 solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a semiconductor device having an SOI structure such as an SOI MOSFET having good characteristics and a method of manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1の発明は、SOI構造を有する半導
体装置において、SOI構造において、絶縁体が半導体
層側に部分的に張り出しており、かつ、絶縁体が張り出
した部分の半導体層の厚さがその周辺部分の半導体層の
厚さよりも小さいことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an SOI structure, wherein an insulator partially extends toward a semiconductor layer in the SOI structure. In addition, the thickness of the semiconductor layer in the portion where the insulator protrudes is smaller than the thickness of the semiconductor layer in the peripheral portion.

【0011】ここでは、「SOI」という用語は、絶縁
体上のSi層(Silicon on Insulator)を含む、絶縁体
上の半導体層(Semiconductor on Insulator)を意味す
るものとする(以下同様)。
Here, the term “SOI” means a semiconductor layer (Semiconductor on Insulator) on an insulator, including a Si layer (Silicon on Insulator) on the insulator (the same applies hereinafter).

【0012】第1の発明において、典型的には、SOI
構造を構成する半導体層は絶縁体によって囲まれてお
り、外部と電気的に絶縁されている。また、典型的に
は、このSOI構造を構成する半導体層が互いに分離し
て複数設けられており、これらの半導体層のうちの少な
くとも一つの半導体層側に絶縁体が張り出している。
In the first invention, typically, the SOI
The semiconductor layer forming the structure is surrounded by an insulator and is electrically insulated from the outside. Typically, a plurality of semiconductor layers constituting the SOI structure are provided separately from each other, and an insulator protrudes on at least one of these semiconductor layers.

【0013】第1の発明においては、典型的には、半導
体層にMISトランジスタが設けられている。そして、
このMISトランジスタのゲート電極の直下の部分の絶
縁体が半導体層側に張り出しており、絶縁体が張り出し
た部分の半導体層の厚さがMISトランジスタのソース
領域およびドレイン領域の部分の半導体層の厚さよりも
小さい。
In the first invention, typically, a MIS transistor is provided in a semiconductor layer. And
The insulator immediately below the gate electrode of the MIS transistor overhangs the semiconductor layer side, and the thickness of the semiconductor layer at the portion where the insulator overhangs is the thickness of the semiconductor layer at the source and drain regions of the MIS transistor. Less than.

【0014】第1の発明の一つの典型的な例では、絶縁
体が張り出した半導体層にフルディプリーション(Full
Depletion) 型MISトランジスタが設けられ、絶縁体
が張り出していない半導体層にパーシャルディプリーシ
ョン(Partial Depletion)型MISトランジスタが設け
られる。ここで、フルディプリーション型MISトラン
ジスタとは、動作時に空乏層が半導体層の下の絶縁体付
近まで到達しているMISトランジスタを意味し、急峻
なサブスレショルド特性を持つと言われている。また、
パーシャルディプリーション型MISトランジスタと
は、動作時に空乏層が半導体層の下の絶縁体付近まで到
達していないMISトランジスタを意味し、活性層であ
る半導体層の厚さのばらつきに比較的強いと言われてい
る。
In one typical example of the first invention, full-depletion (Full-depletion) is applied to the semiconductor layer on which the insulator has protruded.
A Depletion MIS transistor is provided, and a Partial Depletion MIS transistor is provided in a semiconductor layer where an insulator does not protrude. Here, the full depletion type MIS transistor means a MIS transistor in which a depletion layer reaches the vicinity of an insulator below a semiconductor layer during operation, and is said to have a steep subthreshold characteristic. Also,
A partial depletion type MIS transistor means a MIS transistor in which a depletion layer does not reach the vicinity of an insulator below a semiconductor layer during operation, and is relatively resistant to variation in the thickness of a semiconductor layer which is an active layer. It is said.

【0015】第1の発明の他の一つの例では、絶縁体が
張り出した部分の半導体層の厚さがMISトランジスタ
のチャネル幅方向に変化している。そして、MISトラ
ンジスタがフルディプリーション型MISトランジスタ
部とパーシャルディプリーション型MISトランジスタ
部とを有する。すなわち、半導体層の厚さがMISトラ
ンジスタのチャネル幅方向に変化していることにより、
厚さが小さい部分をフルディプリーション型MISトラ
ンジスタ部とし、厚さが大きい部分をパーシャルディプ
リーション型MISトランジスタ部とすることができ
る。
In another example of the first invention, the thickness of the semiconductor layer at the portion where the insulator protrudes changes in the channel width direction of the MIS transistor. The MIS transistor has a full depletion MIS transistor portion and a partial depletion MIS transistor portion. That is, since the thickness of the semiconductor layer changes in the channel width direction of the MIS transistor,
A portion having a small thickness can be a full depletion MIS transistor portion, and a portion having a large thickness can be a partial depletion MIS transistor portion.

【0016】この発明の第2の発明は、SOI構造を有
し、このSOI構造において、絶縁体が半導体層側に部
分的に張り出しており、かつ、絶縁体が張り出した部分
の半導体層の厚さがその周辺部分の半導体層の厚さより
も小さい半導体装置の製造方法において、SOI基板を
形成する工程と、SOI基板における絶縁体と半導体層
との界面の近傍の半導体層を部分的に絶縁体化する工程
とを有することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an SOI structure in which an insulator partially protrudes to the semiconductor layer side and a thickness of the semiconductor layer in a portion where the insulator protrudes. In a method for manufacturing a semiconductor device, the thickness of which is smaller than the thickness of a semiconductor layer in a peripheral portion thereof, a step of forming an SOI substrate, and a step of partially removing a semiconductor layer near an interface between the insulator and the semiconductor layer in the SOI substrate. And a step of forming

【0017】第2の発明においては、典型的には、SO
I基板における絶縁体と半導体層との界面の近傍の半導
体層に部分的に酸素をイオン注入した後、熱処理を行う
ことにより酸素がイオン注入された部分の半導体層を酸
化して半導体層を部分的に絶縁体化する。より具体的に
は、例えば、SOI基板上にゲート電極形成部位が開口
したマスクを形成し、このマスクを用いて酸素をイオン
注入し、マスクを除去した後、半導体層上にゲート絶縁
膜を介してゲート電極を形成する。あるいは、SOI基
板上にゲート電極形成部位が開口したマスクを形成し、
このマスクを用いて酸素をイオン注入し、マスクの開口
部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成した後、マ
スクを除去する。後者の方法では、半導体層のうち絶縁
体化する部分、したがってSOI構造において絶縁体が
半導体層側に張り出した部分とゲート電極とを自己整合
的に形成することができる。
In the second invention, typically, the SO
After partially ion-implanting oxygen into the semiconductor layer near the interface between the insulator and the semiconductor layer in the I-substrate, heat treatment is performed to oxidize the portion of the semiconductor layer into which oxygen has been ion-implanted to form a portion of the semiconductor layer. It becomes an insulator. More specifically, for example, a mask in which a gate electrode formation site is opened is formed on an SOI substrate, oxygen is ion-implanted using the mask, the mask is removed, and then a gate insulating film is formed over the semiconductor layer. To form a gate electrode. Alternatively, a mask having a gate electrode formation site opened on an SOI substrate is formed,
Oxygen is ion-implanted using the mask, a gate electrode is formed in an opening of the mask via a gate insulating film, and then the mask is removed. In the latter method, a portion of the semiconductor layer to be an insulator, that is, a portion of the SOI structure where the insulator protrudes toward the semiconductor layer and the gate electrode can be formed in a self-aligned manner.

【0018】上述のように構成されたこの発明の第1の
発明によれば、絶縁体が半導体層側に部分的に張り出し
ており、かつ、絶縁体が張り出した部分の半導体層の厚
さがその周辺部分の半導体層の厚さよりも小さいことに
より、例えば、この半導体層にSOI MOSFETを
形成する場合、良好なサブスレショルド特性の確保およ
び電流駆動能力の向上を図ることができる。しかも、半
導体層側への絶縁体の張り出しにより半導体層を局所的
に薄くしていることにより、LOCOS法により半導体
層に形成した酸化膜を除去することにより半導体層を局
所的に薄くする従来の技術における問題、すなわち半導
体層の端部が薄くなり、その部分で電界集中が生じるこ
とによる特性の劣化の問題を回避することができる。
According to the first aspect of the present invention configured as described above, the insulator partially extends to the semiconductor layer side, and the thickness of the semiconductor layer at the portion where the insulator extends is reduced. Since the thickness is smaller than the thickness of the semiconductor layer in the peripheral portion, for example, when an SOI MOSFET is formed in this semiconductor layer, it is possible to secure a favorable sub-threshold characteristic and improve current driving capability. Moreover, the semiconductor layer is locally thinned by overhanging the insulator to the semiconductor layer side, and the oxide layer formed on the semiconductor layer by the LOCOS method is removed to locally thin the semiconductor layer. It is possible to avoid a problem in the technology, that is, a problem of deterioration of characteristics due to a concentration of an electric field at the end of the semiconductor layer being thinned.

【0019】また、この発明の第2の発明によれば、S
OI基板における絶縁体と半導体層との界面の近傍の半
導体層を部分的に絶縁体化することにより、絶縁体が半
導体層側に部分的に張り出しており、かつ、絶縁体が張
り出した部分の半導体層の厚さがその周辺部分の半導体
層の厚さよりも小さい構造を容易に形成することができ
る。
According to the second aspect of the present invention, S
The semiconductor layer in the vicinity of the interface between the insulator and the semiconductor layer in the OI substrate is partially made into an insulator, so that the insulator partially projects to the semiconductor layer side, and the portion of the insulator where the insulator projects is formed. A structure in which the thickness of the semiconductor layer is smaller than the thickness of the semiconductor layer in the peripheral portion can be easily formed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全
図において、同一または対応する部分には同一の符号を
付す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals.

【0021】図1〜図3はこの発明の一実施形態による
SOI MOSFETを示す。ここで、図1はこのSO
I MOSFETのチャネル長方向に平行な断面図、図
2はこのSOI MOSFETの平面図、図3は図2の
III−III線に沿っての断面図である。図1は図2
のI−I線に沿っての拡大断面図である。
FIGS. 1 to 3 show an SOI MOSFET according to an embodiment of the present invention. Here, FIG.
2 is a cross-sectional view of the IMOSFET parallel to the channel length direction, FIG. 2 is a plan view of the SOI MOSFET, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. FIG. 1 is FIG.
FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II of FIG.

【0022】図1、図2および図3に示すように、この
一実施形態によるSOI MOSFETにおいては、S
i基板1上に、例えばSiO2 膜からなる素子間分離酸
化膜2により囲まれて、表面が平坦な島状のSi活性層
3が形成されている。このSi活性層3上にはゲート絶
縁膜4を介してゲート電極5が形成されている。ゲート
絶縁膜4としては例えばSiO2 膜が用いられる。ま
た、ゲート電極5は、不純物がドープされた多結晶Si
膜や、その上に高融点金属シリサイド膜が積層されたポ
リサイド膜などからなる。このゲート電極5の側壁には
例えばSiO2 のような絶縁体からなるサイドウォール
6が設けられている。Si活性層3中には、ゲート電極
5に対して自己整合的にソース領域7およびドレイン領
域8が形成されている。これらのソース領域7およびド
レイン領域8は、このSOI MOSFETがnチャネ
ルの場合にはn型であり、このSOI MOSFETが
pチャネルの場合にはp型である。これらのソース領域
7およびドレイン領域8は、サイドウォール6の下側の
部分に低不純物濃度部7a、8aを有し、LDD構造と
なっている。さらに、これらのソース領域7およびドレ
イン領域8の上部には例えばTiシリサイド膜やCoシ
リサイド膜などの金属シリサイド膜9、10がそれぞれ
形成されている。
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, in the SOI MOSFET according to this embodiment, S
An island-shaped Si active layer 3 having a flat surface is formed on an i-substrate 1 by being surrounded by an element isolation oxide film 2 made of, for example, a SiO 2 film. A gate electrode 5 is formed on the Si active layer 3 with a gate insulating film 4 interposed therebetween. As the gate insulating film 4, for example, an SiO 2 film is used. The gate electrode 5 is made of polycrystalline Si doped with impurities.
It is composed of a film, a polycide film on which a refractory metal silicide film is laminated. On the side wall of the gate electrode 5, a side wall 6 made of an insulator such as SiO 2 is provided. In the Si active layer 3, a source region 7 and a drain region 8 are formed in self-alignment with the gate electrode 5. Source region 7 and drain region 8 are n-type when this SOI MOSFET is an n-channel, and are p-type when this SOI MOSFET is a p-channel. The source region 7 and the drain region 8 have low impurity concentration portions 7a and 8a in a portion below the sidewall 6, and have an LDD structure. Further, metal silicide films 9 and 10 such as a Ti silicide film and a Co silicide film are formed on the source region 7 and the drain region 8, respectively.

【0023】この一実施形態においては、ゲート電極5
の直下の部分における素子間分離酸化膜2にSi活性層
3側に張り出した張り出し部2aが形成されており、こ
れによってゲート電極5の直下の部分のSi活性層3の
厚さがその他の部分のSi活性層3の厚さよりも小さく
なっている。この場合、ゲート電極5の直下の部分のS
i活性層3の厚さはしきい値電圧などの素子特性を考慮
して、動作時の空乏層幅などのパラメータに対して、十
分な薄さになるように設計されている。また、ソース領
域7およびドレイン領域8の直下の部分のSi活性層3
の厚さは、これらのソース領域7およびドレイン領域8
の寄生抵抗が小さくなるように十分な厚さに設定されて
いる。
In this embodiment, the gate electrode 5
Is formed on the element isolation oxide film 2 immediately below the gate electrode 5 so that the thickness of the Si active layer 3 immediately below the gate electrode 5 is reduced to other portions. Is smaller than the thickness of the Si active layer 3. In this case, S in the portion immediately below the gate electrode 5
The thickness of the i-active layer 3 is designed to be sufficiently thin with respect to parameters such as a depletion layer width during operation, in consideration of device characteristics such as a threshold voltage. Further, the Si active layer 3 in a portion immediately below the source region 7 and the drain region 8
The thickness of the source region 7 and the drain region 8
Is set to a sufficient thickness so as to reduce the parasitic resistance.

【0024】なお、図示は省略するが、実際にはこのS
OI MOSFETを覆うように層間絶縁膜が形成さ
れ、この層間絶縁膜に所定のコンタクトホールが形成さ
れ、さらに上層の配線が形成される。
Although illustration is omitted, in practice this S
An interlayer insulating film is formed so as to cover the OI MOSFET, a predetermined contact hole is formed in the interlayer insulating film, and an upper wiring is formed.

【0025】次に、上述のように構成されたこの一実施
形態によるSOI MOSFETの製造方法の第1の例
について説明する。
Next, a description will be given of a first example of a method of manufacturing the SOI MOSFET according to the embodiment having the above-described configuration.

【0026】この第1の例においては、まず、図4に示
すように、通常のSOI基板製造プロセスを用いて、S
i基板1上に素子間分離酸化膜2により囲まれたSi活
性層3を形成する。このSOI基板製造プロセスとして
は様々なものが知られているが、その一例を挙げると、
いわゆるSIMOX(Separation by Implanted Oxyge
n)法と呼ばれるものである。この方法では、Si基板
1中に酸素をイオン注入し、この酸素注入層に酸化によ
って層状の酸化膜を形成することによって得られるSO
I基板、すなわちSIMOX基板上に、LOCOS法に
より横方向の素子分離酸化膜を形成することにより、S
i基板1上に素子間分離酸化膜2により囲まれたSi活
性層3を形成する。
In the first example, first, as shown in FIG. 4, the S
An Si active layer 3 surrounded by an isolation oxide film 2 is formed on an i-substrate 1. Various processes are known as the SOI substrate manufacturing process.
So-called SIMOX (Separation by Implanted Oxyge
n) This is called the law. In this method, oxygen is ion-implanted into the Si substrate 1, and a layered oxide film is formed by oxidizing the oxygen-implanted layer.
By forming a lateral element isolation oxide film on an I substrate, that is, a SIMOX substrate by a LOCOS method,
An Si active layer 3 surrounded by an isolation oxide film 2 is formed on an i-substrate 1.

【0027】次に、このSOI基板上にゲート電極形成
部位が開口した例えばフォトレジストからなるマスク1
1をリソグラフィーにより形成した後、このマスク11
を用いてSi活性層3中に酸素をイオン注入する。この
イオン注入においては、加速エネルギーは注入された酸
素がSi活性層3と素子分離酸化膜2との界面付近に到
達するように設定し、ドーズ量は最終的に形成される素
子分離酸化膜2の張り出し部2aの部分のSi活性層3
の厚さが適切な値になるように設定される。この酸素の
イオン注入により、Si活性層3の底部に酸素注入層1
2が形成される(図4において、注入された酸素を+で
示す)。なお、この酸素のイオン注入によるSi活性層
3の表面の荒れを防止する目的で、この酸素のイオン注
入を行う前に、あらかじめSi活性層3の表面に酸化膜
を形成しておき、この酸化膜を介して酸素のイオン注入
を行うようにしてもよい。
Next, on this SOI substrate, a mask 1 made of, for example, a photoresist having an opening at a gate electrode formation site.
After forming the mask 11 by lithography, the mask 11
Is used to implant oxygen ions into the Si active layer 3. In this ion implantation, the acceleration energy is set so that the implanted oxygen reaches the vicinity of the interface between the Si active layer 3 and the element isolation oxide film 2, and the dose is set to the finally formed element isolation oxide film 2. Active layer 3 in the area of the overhang 2a
Is set to have an appropriate value. Due to the oxygen ion implantation, the oxygen implanted layer 1
2 are formed (in FIG. 4, the implanted oxygen is indicated by +). In order to prevent the surface of the Si active layer 3 from being roughened by the ion implantation of oxygen, an oxide film is previously formed on the surface of the Si active layer 3 before the ion implantation of oxygen. Oxygen ion implantation may be performed through a film.

【0028】次に、プラズマアッシングなどによりマス
ク11を除去した後、熱処理を行うことにより、Si活
性層3中に形成された酸素注入層12を酸化する。この
熱処理の温度は、SIMOX基板作製時と同様に例えば
1300℃程度である。これによって、図5に示すよう
に、ゲート電極形成部位の直下の部分の素子間分離酸化
膜2に張り出し部2aが形成される。
Next, after removing the mask 11 by plasma ashing or the like, a heat treatment is performed to oxidize the oxygen injection layer 12 formed in the Si active layer 3. The temperature of this heat treatment is, for example, about 1300 ° C. as in the case of producing the SIMOX substrate. As a result, as shown in FIG. 5, an overhang portion 2a is formed in the element isolation oxide film 2 in a portion immediately below the gate electrode formation site.

【0029】次に、図6に示すように、Si活性層3の
表面を例えば熱酸化法により酸化してゲート絶縁膜4を
形成し、さらにこのゲート絶縁膜4上に例えばCVD法
などによりゲート電極形成用の材料からなる膜を形成し
た後、これらの膜を例えば反応性イオンエッチング(R
IE)法によりパターニングすることによりゲート電極
5を形成する。なお、酸素のイオン注入を行う前にSi
活性層3の表面に酸化膜を形成しておく場合には、ゲー
ト絶縁膜4を形成する前にこの酸化膜を除去する。
Next, as shown in FIG. 6, the surface of the Si active layer 3 is oxidized by, for example, a thermal oxidation method to form a gate insulating film 4, and a gate is formed on the gate insulating film 4 by, for example, a CVD method. After forming films made of materials for forming electrodes, these films are subjected to, for example, reactive ion etching (R).
The gate electrode 5 is formed by patterning by the IE) method. Before performing the ion implantation of oxygen,
When an oxide film is formed on the surface of the active layer 3, the oxide film is removed before forming the gate insulating film 4.

【0030】次に、このゲート電極5をマスクとして、
チャネル導電型と同一導電型の不純物をSi活性層3中
に低濃度にイオン注入する。次に、基板全面に例えばC
VD法によりSiO2 膜を形成した後、このSiO2
をRIE法によりエッチバックすることにより、図1に
示すように、ゲート電極5の側壁にサイドウォール6を
形成する。次に、このサイドウォール6およびゲート電
極5をマスクとして、チャネル導電型と同一導電型の不
純物をSi活性層3中に高濃度にイオン注入する。この
後、必要に応じて、注入不純物の電気的活性化のための
熱処理を行う。これによって、Si活性層3中にソース
領域7およびドレイン領域8が、ゲート電極5に対して
自己整合的に形成される。
Next, using this gate electrode 5 as a mask,
Impurities of the same conductivity type as the channel conductivity type are ion-implanted into the Si active layer 3 at a low concentration. Next, for example, C
After forming the SiO 2 film by VD method, by etching back the SiO 2 film by RIE, as shown in FIG. 1, to form a side wall 6 to the side walls of the gate electrode 5. Next, using the side wall 6 and the gate electrode 5 as a mask, impurities of the same conductivity type as the channel conductivity type are ion-implanted into the Si active layer 3 at a high concentration. Thereafter, heat treatment for electrically activating the implanted impurities is performed as necessary. Thus, source region 7 and drain region 8 are formed in Si active layer 3 in a self-aligned manner with respect to gate electrode 5.

【0031】次に、通常のシリサイド化法により、ソー
ス領域7およびドレイン領域8の上部をシリサイド化し
て金属シリサイド膜9、10をそれぞれ形成する。
Next, the upper portions of the source region 7 and the drain region 8 are silicided by a normal silicidation method to form metal silicide films 9 and 10, respectively.

【0032】この後、層間絶縁膜の形成、コンタクトホ
ールの形成、上層配線の形成などの必要な工程を経て、
目的とするSOI MOSFETを完成させる。
Thereafter, through necessary steps such as formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, and formation of an upper wiring,
Complete the target SOI MOSFET.

【0033】次に、上述のように構成されたこの一実施
形態によるSOI MOSFETの製造方法の第2の例
について説明する。
Next, a description will be given of a second example of a method of manufacturing the SOI MOSFET according to the embodiment configured as described above.

【0034】この第2の例においては、まず、図7に示
すように、第1の例と同様な方法により、Si基板1上
に素子間分離酸化膜2により囲まれたSi活性層3を形
成する。
In the second example, first, as shown in FIG. 7, a Si active layer 3 surrounded by an inter-element isolation oxide film 2 is formed on a Si substrate 1 by a method similar to the first example. Form.

【0035】次に、このSOI基板上にゲート電極形成
部位が開口した例えば無機材料からなるマスク11を形
成した後、このマスク11を用いてSi活性層3中に第
1の例で述べたと同様な条件で酸素をイオン注入するこ
とにより、Si活性層3の底部に酸素注入層12を形成
する。このマスク11の材料としては、具体的には、酸
化膜、例えば窒素シリケートガラス(NSG)膜が用い
られる。なお、第1の例の場合と同様に、この酸素のイ
オン注入を行う前に、あらかじめマスク11の開口部に
おけるSi活性層3の表面に酸化膜を形成しておき、こ
の酸化膜を介して酸素のイオン注入を行うようにしても
よい。
Next, after forming a mask 11 made of, for example, an inorganic material having a gate electrode formation site opened on the SOI substrate, the mask 11 is used to form a Si active layer 3 in the Si active layer 3 in the same manner as described in the first example. The oxygen implantation layer 12 is formed at the bottom of the Si active layer 3 by ion implantation of oxygen under appropriate conditions. Specifically, an oxide film, for example, a nitrogen silicate glass (NSG) film is used as a material of the mask 11. As in the case of the first example, before performing the oxygen ion implantation, an oxide film is formed on the surface of the Si active layer 3 at the opening of the mask 11 in advance, and the oxide film is formed through the oxide film. Oxygen ion implantation may be performed.

【0036】次に、Si活性層3中に形成された酸素注
入層12を酸化する。この熱処理の温度は第1の例と同
様に例えば1300℃程度である。これによって、図8
に示すように、ゲート電極形成部位の直下の部分の素子
間分離酸化膜2に張り出し部2aが形成される。
Next, the oxygen injection layer 12 formed in the Si active layer 3 is oxidized. The temperature of this heat treatment is, for example, about 1300 ° C. as in the first example. As a result, FIG.
As shown in FIG. 5, an overhang 2a is formed in the inter-element isolation oxide film 2 just below the gate electrode formation site.

【0037】次に、マスク11の開口部におけるSi活
性層3の表面を例えば熱酸化法により酸化してゲート絶
縁膜4を形成する。なお、このゲート絶縁膜4を形成す
るための熱処理により、酸素注入層12を酸化して素子
間分離酸化膜2の張り出し部2aを形成するための熱処
理を兼用してもよい。
Next, the gate insulating film 4 is formed by oxidizing the surface of the Si active layer 3 in the opening of the mask 11 by, for example, a thermal oxidation method. The heat treatment for forming the gate insulating film 4 may also serve as a heat treatment for oxidizing the oxygen-implanted layer 12 to form the overhang portion 2a of the inter-element isolation oxide film 2.

【0038】次に、例えばCVD法などにより基板全面
にゲート電極形成用の膜を形成した後、この膜をマスク
11が露出するまでRIE法によりエッチバックした
り、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により
研磨したりすることによって、マスク11の開口部以外
の部分を除去する。これによって、図9に示すように、
マスク11の開口部にゲート電極5が形成される。この
場合、このゲート電極5はマスク11の開口部に対して
自己整合的に形成され、また、素子間分離酸化膜2の張
り出し部2aもマスク11の開口部に対して自己整合的
に形成されることから、このゲート電極5は、素子間分
離酸化膜2の張り出し部2aに対して自己整合的に形成
される。
Next, after a film for forming a gate electrode is formed on the entire surface of the substrate by, for example, the CVD method, the film is etched back by the RIE method until the mask 11 is exposed, or by the CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. The portion other than the opening of the mask 11 is removed by polishing or the like. Thereby, as shown in FIG.
The gate electrode 5 is formed in the opening of the mask 11. In this case, the gate electrode 5 is formed in a self-aligned manner with respect to the opening of the mask 11, and the overhanging portion 2 a of the inter-element isolation oxide film 2 is formed in a self-aligned manner with the opening of the mask 11. Therefore, the gate electrode 5 is formed in a self-aligned manner with respect to the overhang portion 2a of the inter-element isolation oxide film 2.

【0039】次に、RIE法などによりマスク11をエ
ッチング除去した後、第1の例と同様にしてサイドウォ
ール6の形成以降の工程を進めて、図1に示すSOI
MOSFETを完成させる。
Next, after the mask 11 is removed by etching by RIE or the like, the steps subsequent to the formation of the sidewall 6 are advanced in the same manner as in the first example, and the SOI shown in FIG.
Complete the MOSFET.

【0040】以上の第1の例および第2の例による製造
方法によれば、ゲート電極5の直下の部分の素子間分離
酸化膜2に張り出し部2aを容易に形成することがで
き、それによってゲート電極5の直下の部分のSi活性
層3の厚さを局所的に薄くすることができる。また、特
に、第2の例によれば、ゲート電極5を素子間分離酸化
膜2の張り出し部2aに対して自己整合的に形成するこ
とができるので、FET特性の制御性の向上を図ること
ができるとともに、素子の微細化を図る上で有利であ
る。
According to the manufacturing methods of the first and second examples described above, the overhang portion 2a can be easily formed in the element isolation oxide film 2 in a portion immediately below the gate electrode 5, whereby The thickness of the Si active layer 3 immediately below the gate electrode 5 can be locally reduced. Further, in particular, according to the second example, since the gate electrode 5 can be formed in a self-aligned manner with respect to the overhang portion 2a of the inter-element isolation oxide film 2, controllability of FET characteristics is improved. And is advantageous in miniaturizing the element.

【0041】以上のように、この一実施形態によれば、
次のような種々の利点を得ることができる。すなわち、
ゲート電極5の直下の部分の素子間分離酸化膜2がSi
活性層3側に張り出していることにより、ゲート電極5
の直下の部分のSi活性層3の厚さを局所的に十分に薄
くすることができ、サブスレショルド特性などのFET
特性の制御性の向上を図ることができる。また、ソース
領域7およびドレイン領域8の部分のSi活性層3の厚
さを局所的に十分に厚くすることができるため、ソース
領域7およびドレイン領域8の寄生抵抗を十分に小さく
することができ、電流駆動能力などのFET特性の向上
を図ることができる。すなわち、Si活性層3の厚さを
一様に設計する場合にはトレードオフの関係にある両者
の改善を、Si活性層3の局所的な膜厚制御技術により
同時に達成することができる。
As described above, according to this embodiment,
The following various advantages can be obtained. That is,
The element isolation oxide film 2 just below the gate electrode 5 is made of Si.
The protrusion to the active layer 3 side allows the gate electrode 5
The thickness of the Si active layer 3 immediately below the gate electrode can be locally reduced sufficiently, and the FET such as a sub-threshold characteristic can be formed.
The controllability of characteristics can be improved. Further, since the thickness of the Si active layer 3 in the source region 7 and the drain region 8 can be locally increased sufficiently, the parasitic resistance of the source region 7 and the drain region 8 can be sufficiently reduced. In addition, FET characteristics such as current driving capability can be improved. That is, when the thickness of the Si active layer 3 is designed to be uniform, both of them, which are in a trade-off relationship, can be simultaneously achieved by the local thickness control technique of the Si active layer 3.

【0042】また、この一実施形態においては、素子間
分離酸化膜2に張り出し部2aを設けることによって、
ゲート電極5の直下の部分のSi活性層3の厚さを小さ
くしていることにより、すでに述べた従来のSOI M
OSFETにおけるように、Si活性層にLOCOS法
により形成された酸化膜をエッチングすることによりゲ
ート電極の直下の部分のSi活性層の厚さを小さくする
場合に生じる問題、すなわちそのエッチング時にSi活
性層の端部が薄くなってその部分で電界集中が生じ、特
性の悪化を招く問題を回避することができる。
In this embodiment, the overhanging portion 2a is provided in the inter-element isolation oxide film 2 so that
By reducing the thickness of the Si active layer 3 immediately below the gate electrode 5, the conventional SOIM
As in the case of the OSFET, a problem that occurs when the thickness of the Si active layer immediately below the gate electrode is reduced by etching an oxide film formed on the Si active layer by the LOCOS method, Can be prevented from becoming thinner, electric field concentration occurs in that portion, and the characteristic is degraded.

【0043】さらに、例えば、SOI MOSLSIに
おいて、その一部のSOI MOSFETに、ゲート電
極5の直下の部分のSi活性層3の厚さを小さくしたこ
の一実施形態によるSOI MOSFETを用い、他の
SOI MOSFETにSi活性層3の厚さが一様なS
OI MOSFETを用いることにより、素子ごとにゲ
ート電極5の直下の部分のSi活性層3の厚さを制御す
ることができる。そして、例えば、この一実施形態によ
るSOI MOSFETをフルディプリーション型のS
OI MOSFETとして用い、Si活性層3の厚さが
一様なSOIMOSFETをパーシャルディプリーショ
ン型のSOI MOSFETとして用いることができる
ことにより、これらのフルディプリーション型のSOI
MOSFETおよびパーシャルディプリーション型の
SOI MOSFETの特徴を活かした回路を構成する
ことができ、LSIの設計の幅が広がる。
Further, for example, in the SOI MOS LSI, the SOI MOSFET according to the embodiment in which the thickness of the Si active layer 3 in the portion immediately below the gate electrode 5 is reduced is used for a part of the SOI MOSFET, and the other SOI MOSFET is used. In the MOSFET, the S active layer 3 having a uniform thickness is used.
By using the OI MOSFET, the thickness of the Si active layer 3 in the portion immediately below the gate electrode 5 can be controlled for each element. Then, for example, the SOI MOSFET according to this embodiment is replaced with a full depletion type S
Since an SOI MOSFET having a uniform thickness of the Si active layer 3 can be used as a partial depletion type SOI MOSFET, these full depletion type SOI MOSFETs can be used.
A circuit utilizing characteristics of the MOSFET and the partial depletion type SOI MOSFET can be configured, and the range of LSI design can be expanded.

【0044】より具体的には、例えば、サブスレショル
ド特性に優れたフルディプリーション型のSOI MO
SFETを基本とし、高負荷を駆動する一部のSOI
MOSFETをDTMOS(Dynamic Threshold MOS
FET)とすることにより、高速化および低消費電力化
を図ることができるLSI設計が可能となる。ここで、
DTMOSとは、パーシャルディプリーション型のSO
I MOSFETのボディ端子とゲート端子とを短絡結
線したものである。図10にDTMOSの等価回路を示
す。また、図11および図12にDTMOSの構造の一
例を示す。ここで、図11は平面図、図12は図11の
XII−XII線に沿っての断面図である。図11およ
び図12において、符号13はSi活性層3にコンタク
トした配線を示し、ゲート電極5と電気的に接続されて
いる。
More specifically, for example, a full depletion type SOI MO having excellent subthreshold characteristics is provided.
Some SOIs based on SFETs and driving high loads
MOSFET is DTMOS (Dynamic Threshold MOS)
FET) makes it possible to design an LSI that can achieve high speed and low power consumption. here,
DTMOS is a partial depletion type SO
This is a short-circuit connection between the body terminal and the gate terminal of the IMOSFET. FIG. 10 shows an equivalent circuit of the DTMOS. FIGS. 11 and 12 show an example of a DTMOS structure. Here, FIG. 11 is a plan view, and FIG. 12 is a cross-sectional view along line XII-XII in FIG. In FIGS. 11 and 12, reference numeral 13 denotes a wiring in contact with the Si active layer 3 and is electrically connected to the gate electrode 5.

【0045】さらにまた、この一実施形態によるSOI
MOSFETにおいて、素子間分離酸化膜2の張り出
し部2aの高さをチャネル幅方向に変化させて、ゲート
電極5の直下の部分のSi活性層3の厚さをチャネル幅
方向に変化させることにより、一つのSOI MOSF
ET内に部分的にフルディプリーション型のSOIMO
SFETおよびパーシャルディプリーション型のSOI
MOSFETを作り込むことができる。
Furthermore, the SOI according to this embodiment is
In the MOSFET, the height of the overhang portion 2a of the inter-element isolation oxide film 2 is changed in the channel width direction, and the thickness of the Si active layer 3 immediately below the gate electrode 5 is changed in the channel width direction. One SOI MOSF
Partially full depletion type SOIMO in ET
SFET and partial depletion type SOI
MOSFETs can be built.

【0046】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
As described above, one embodiment of the present invention has been specifically described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. .

【0047】例えば、上述の一実施形態において挙げた
構造、材料、プロセスなどはあくまでも例にすぎず、必
要に応じて、これらと異なる構造、材料、プロセスなど
を用いてもよい。
For example, the structures, materials, processes, and the like described in the above embodiment are merely examples, and different structures, materials, processes, and the like may be used as necessary.

【0048】具体的には、上述の一実施形態において
は、LDD構造を有するSOI MOSFETにこの発
明を適用した場合について説明したが、この発明は、L
DD構造を有しないSOI MOSFETに適用するこ
とができることは言うまでもない。この場合、サイドウ
ォール6も、他の目的で使用する必要がない限り、形成
する必要がない。
Specifically, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the SOI MOSFET having the LDD structure has been described.
Needless to say, the present invention can be applied to an SOI MOSFET having no DD structure. In this case, the sidewall 6 does not need to be formed unless it is necessary to use it for another purpose.

【0049】また、上述の一実施形態においては、Si
活性層3にSOI MOSFETを形成する場合につい
て説明したが、場合によっては、Si活性層3にSOI
MESFETを形成してもよい。さらには、Si活性
層3の代わりにGaAsなどの化合物半導体からなる活
性層を用い、この活性層にSOI GaAsMESFE
Tなどを形成してもよい。
In the above-described embodiment, the Si
Although the case where the SOI MOSFET is formed on the active layer 3 has been described, in some cases, the SOI MOSFET may be formed on the Si active layer 3.
A MESFET may be formed. Further, an active layer made of a compound semiconductor such as GaAs is used in place of the Si active layer 3, and the active layer is formed of SOI GaAs MESFE.
T or the like may be formed.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上述べたように、この発明による半導
体装置によれば、絶縁体が半導体層側に部分的に張り出
しており、かつ、絶縁体が張り出した部分の半導体層の
厚さがその周辺部分の半導体層の厚さよりも小さいこと
により、例えば、この半導体層にSOI MOSFET
を形成する場合、良好なサブスレショルド特性の確保お
よび電流駆動能力の向上を図ることができるとともに、
半導体層の端部が薄くなることに起因する電界集中によ
る特性劣化の問題を解消することができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the insulator partially extends to the semiconductor layer side, and the thickness of the semiconductor layer at the portion where the insulator overhangs is reduced. Since the thickness is smaller than the thickness of the semiconductor layer in the peripheral portion, for example, an SOI MOSFET
When forming, it is possible to ensure good sub-threshold characteristics and improve current drive capability,
The problem of characteristic deterioration due to electric field concentration due to the thinner end portion of the semiconductor layer can be solved.

【0051】また、この発明による半導体装置の製造方
法によれば、SOI基板における絶縁体と半導体層との
界面の近傍の半導体層を部分的に絶縁体化することによ
り、絶縁体が半導体層側に部分的に張り出しており、か
つ、絶縁体が張り出した部分の半導体層の厚さがその周
辺部分の半導体層の厚さよりも小さい構造を容易に形成
することができ、これによって上記の半導体装置を容易
に製造することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor layer near the interface between the insulator and the semiconductor layer in the SOI substrate is partially made into an insulator, so that the insulator becomes closer to the semiconductor layer. A structure in which the thickness of the semiconductor layer at the portion where the insulator overhangs and the thickness of the semiconductor layer at the peripheral portion is smaller than the thickness of the semiconductor layer at the peripheral portion can be easily formed. Can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETを示す断面図である。
FIG. 1 shows an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows ET.

【図2】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETを示す平面図である。
FIG. 2 shows an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention;
It is a top view showing ET.

【図3】図2のIII−III線に沿っての断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;

【図4】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETの製造方法の第1の例を説明するための断面図であ
る。
FIG. 4 is an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a first example of a method for manufacturing an ET.

【図5】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETの製造方法の第1の例を説明するための断面図であ
る。
FIG. 5 shows an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a first example of a method for manufacturing an ET.

【図6】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETの製造方法の第1の例を説明するための断面図であ
る。
FIG. 6 shows an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a first example of a method for manufacturing an ET.

【図7】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETの製造方法の第2の例を説明するための断面図であ
る。
FIG. 7 shows an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing for demonstrating the 2nd example of the manufacturing method of ET.

【図8】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETの製造方法の第2の例を説明するための断面図であ
る。
FIG. 8 shows an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing for demonstrating the 2nd example of the manufacturing method of ET.

【図9】この発明の一実施形態によるSOI MOSF
ETの製造方法の第2の例を説明するための断面図であ
る。
FIG. 9 shows an SOI MOSF according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing for demonstrating the 2nd example of the manufacturing method of ET.

【図10】DTMOSの等価回路図である。FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a DTMOS.

【図11】DTMOSの平面図である。FIG. 11 is a plan view of a DTMOS.

【図12】図11のXII−XII線に沿っての断面図
である。
FIG. 12 is a sectional view taken along the line XII-XII in FIG. 11;

【図13】従来のSOI MOSFETを示す断面図で
ある。
FIG. 13 is a sectional view showing a conventional SOI MOSFET.

【図14】従来のSOI MOSFETを示す平面図で
ある。
FIG. 14 is a plan view showing a conventional SOI MOSFET.

【図15】図14のXV−XV線に沿っての断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・Si基板、2・・・素子分離酸化膜、2a・・
・張り出し部、3・・・Si活性層、4・・・ゲート絶
縁膜、5・・・ゲート電極、7・・・ソース領域、8・
・・ドレイン領域、11・・・マスク、12・・・酸素
注入層
1 ... Si substrate, 2 ... element isolation oxide film, 2a ...
・ Overhang, 3 ・ ・ ・ Si active layer, 4 ・ ・ ・ Gate insulating film, 5 ・ ・ ・ Gate electrode, 7 ・ ・ ・ Source region, 8 ・
..Drain region, 11 ... mask, 12 ... oxygen injection layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F032 AA07 BA01 BA03 BA06 CA17 DA02 DA33 DA34 DA43 DA53 DA60 5F048 AC02 BA16 BD01 BD09 BG01 5F110 AA06 AA08 AA15 BB20 CC02 DD05 DD13 EE05 EE09 EE14 EE31 EE45 GG02 GG12 GG22 GG33 GG39 GG52 GG60 HK05 HM02 HM15 NN02 QQ11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference) HK05 HM02 HM15 NN02 QQ11

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 SOI構造を有する半導体装置におい
て、 上記SOI構造において、絶縁体が半導体層側に部分的
に張り出しており、かつ、上記絶縁体が張り出した部分
の上記半導体層の厚さがその周辺部分の上記半導体層の
厚さよりも小さいことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having an SOI structure, in the SOI structure, an insulator partially protrudes toward a semiconductor layer, and a thickness of the semiconductor layer in a portion where the insulator protrudes is smaller than that of the semiconductor layer. A semiconductor device having a thickness smaller than a thickness of the semiconductor layer in a peripheral portion.
【請求項2】 上記SOI構造を構成する半導体層が互
いに分離して複数設けられており、これらの半導体層の
うちの少なくとも一つの半導体層側に上記絶縁体が張り
出していることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor layers constituting the SOI structure are provided separately from each other, and the insulator protrudes toward at least one of the semiconductor layers. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 上記半導体層にMISトランジスタが設
けられており、上記MISトランジスタのゲート電極の
直下の部分の上記絶縁体が上記半導体層側に張り出して
おり、上記絶縁体が張り出した部分の上記半導体層の厚
さが上記MISトランジスタのソース領域およびドレイ
ン領域の部分の上記半導体層の厚さよりも小さいことを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. An MIS transistor is provided on the semiconductor layer, wherein the insulator at a portion immediately below a gate electrode of the MIS transistor extends toward the semiconductor layer, and a MIS transistor at a portion where the insulator overhangs. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the semiconductor layer is smaller than a thickness of the semiconductor layer in a source region and a drain region of the MIS transistor.
【請求項4】 上記半導体層にMISトランジスタが設
けられており、上記MISトランジスタのゲート電極の
直下の部分の上記絶縁体が上記半導体層側に張り出して
おり、上記絶縁体が張り出した部分の上記半導体層の厚
さが上記MISトランジスタのソース領域およびドレイ
ン領域の部分の上記半導体層の厚さよりも小さいことを
特徴とする請求項2記載の半導体装置。
4. An MIS transistor is provided in the semiconductor layer, and the insulator at a portion immediately below a gate electrode of the MIS transistor extends toward the semiconductor layer, and a MIS transistor at a portion where the insulator overhangs. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a thickness of the semiconductor layer is smaller than a thickness of the semiconductor layer in a source region and a drain region of the MIS transistor.
【請求項5】 上記絶縁体が張り出した上記半導体層に
フルディプリーション型MISトランジスタが設けら
れ、上記絶縁体が張り出していない上記半導体層にパー
シャルディプリーション型MISトランジスタが設けら
れていることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
5. A full depletion type MIS transistor is provided on the semiconductor layer on which the insulator extends, and a partial depletion type MIS transistor is provided on the semiconductor layer on which the insulator does not extend. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein:
【請求項6】 上記絶縁体が張り出した部分の上記半導
体層の厚さが上記MISトランジスタのチャネル幅方向
に変化していることを特徴とする請求項3記載の半導体
装置。
6. The semiconductor device according to claim 3, wherein the thickness of the semiconductor layer at a portion where the insulator protrudes changes in a channel width direction of the MIS transistor.
【請求項7】 上記MISトランジスタがフルディプリ
ーション型MISトランジスタ部とパーシャルディプリ
ーション型MISトランジスタ部とを有することを特徴
とする請求項6記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein said MIS transistor has a full depletion type MIS transistor part and a partial depletion type MIS transistor part.
【請求項8】 上記半導体層はSi活性層であることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor layer is a Si active layer.
【請求項9】 上記ソース領域および上記ドレイン領域
の上部がシリサイド化されていることを特徴とする請求
項3記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 3, wherein upper portions of said source region and said drain region are silicided.
【請求項10】 SOI構造を有し、このSOI構造に
おいて、絶縁体が半導体層側に部分的に張り出してお
り、かつ、上記絶縁体が張り出した部分の上記半導体層
の厚さがその周辺部分の上記半導体層の厚さよりも小さ
い半導体装置の製造方法において、 SOI基板を形成する工程と、 上記SOI基板における絶縁体と半導体層との界面の近
傍の上記半導体層を部分的に絶縁体化する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. An SOI structure in which an insulator partially extends to the semiconductor layer side, and a thickness of the semiconductor layer at a portion where the insulator extends is set to a peripheral portion thereof. A method of manufacturing a semiconductor device having a thickness smaller than the thickness of the semiconductor layer, wherein a step of forming an SOI substrate and partially converting the semiconductor layer in the vicinity of the interface between the insulator and the semiconductor layer in the SOI substrate into an insulator And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項11】 上記SOI基板における絶縁体と半導
体層との界面の近傍の上記半導体層に部分的に酸素をイ
オン注入した後、熱処理を行うことにより上記酸素がイ
オン注入された部分の上記半導体層を酸化して上記半導
体層を部分的に絶縁体化するようにしたことを特徴とす
る請求項10記載の半導体装置の製造方法。
11. An ion implantation of oxygen into the semiconductor layer in the vicinity of an interface between an insulator and a semiconductor layer in the SOI substrate, and then performing a heat treatment on a portion of the semiconductor in which the oxygen is ion implanted. 11. The method according to claim 10, wherein the layer is oxidized to partially insulate the semiconductor layer.
【請求項12】 上記SOI基板上に所定部分が開口し
たマスクを形成し、このマスクを用いて上記酸素をイオ
ン注入するようにしたことを特徴とする請求項11記載
の半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein a mask having an opening at a predetermined portion is formed on the SOI substrate, and the oxygen is ion-implanted using the mask.
【請求項13】 上記SOI基板上にゲート電極形成部
位が開口したマスクを形成し、上記マスクを用いて上記
酸素をイオン注入し、上記マスクを除去した後、上記半
導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
ようにしたことを特徴とする請求項11記載の半導体装
置の製造方法。
13. A mask in which a gate electrode formation site is opened is formed on the SOI substrate, the oxygen is ion-implanted using the mask, the mask is removed, and a gate insulating film is formed on the semiconductor layer. 12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the gate electrode is formed through the gate.
【請求項14】 上記SOI基板上にゲート電極形成部
位が開口したマスクを形成し、上記マスクを用いて上記
酸素をイオン注入し、上記マスクの上記開口部にゲート
絶縁膜を介してゲート電極を形成した後、上記マスクを
除去するようにしたことを特徴とする請求項11記載の
半導体装置の製造方法。
14. A mask having a gate electrode formation site opened on the SOI substrate, the oxygen is ion-implanted using the mask, and a gate electrode is formed in the opening of the mask via a gate insulating film. The method according to claim 11, wherein the mask is removed after the formation.
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