JP2000260998A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2000260998A
JP2000260998A JP11065107A JP6510799A JP2000260998A JP 2000260998 A JP2000260998 A JP 2000260998A JP 11065107 A JP11065107 A JP 11065107A JP 6510799 A JP6510799 A JP 6510799A JP 2000260998 A JP2000260998 A JP 2000260998A
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Japan
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region
insulating film
substrate
semiconductor device
semiconductor layer
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Koichi Matsumoto
光市 松本
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce resistance in a semiconductor layer having an silicon-on- insulator(SOI) structure and realize a high-speed dynamic threshold operation. SOLUTION: A gate electrode 30a is formed in the upper layer of a semiconductor layer formed in an active region on an insulation film 20 with a gate insulating film 21 in between that is formed on a substrate 12, and a source region 10b as well as a drain region 10c are formed in a semiconductor layer 10a on both sides of the gate electrode 30a. Furthermore, the semiconductor layers are formed in a manner such that their film thickness varies by every prescribed region within the active region, so that the film thicknesses of the semiconductor layer in the channel forming region and source region 10b are larger than that of the drain region 10c.

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】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特にSOI(Silicon On InsulatorまたはSe
miconductor On Insulator)構造の半導体層を有する半
導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an SOI (Silicon On Insulator or
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a semiconductor layer having a semiconductor on insulator (miconductor on insulator) structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS(Metal Oxide Semiconductor )
またはMIS(Metal Insulator Semiconductor )電界
効果トランジスタ(MOSFET;MOS Field Effect T
ransistor )を搭載するLSIの高集積化および高性能
化に伴い、SOI(Silicon OnInsulator)構造の半導
体層を有する半導体装置が注目を集めている。SOI構
造では、酸化シリコンなどの絶縁膜により完全な素子分
離がなされるため、ソフトエラーやラッチアップが抑制
され、集積度の高いLSIにおいても高い信頼性が得ら
れる。また、拡散層の接合容量を減らすことができるの
で、スイッチングに関する充放電が少なくなり、高速化
および低消費電力化に対して有利となる。
2. Description of the Related Art MOS (Metal Oxide Semiconductor)
Or MIS (Metal Insulator Semiconductor) field effect transistor (MOSFET; MOS Field Effect T)
2. Description of the Related Art Semiconductor devices having a semiconductor layer having an SOI (Silicon On Insulator) structure have attracted attention with the development of high integration and high performance of an LSI on which a semiconductor device (ransistor) is mounted. In the SOI structure, complete element isolation is performed by an insulating film such as silicon oxide, so that soft errors and latch-up are suppressed, and high reliability can be obtained even in a highly integrated LSI. In addition, since the junction capacitance of the diffusion layer can be reduced, charging / discharging related to switching is reduced, which is advantageous for higher speed and lower power consumption.

【0003】上記のSOI構造における基板上の絶縁膜
の上層に形成された半導体層(以後、SOI層ともい
う)の形成方法としては、SIMOX法と張り合わせ法
に大きく分けることができる。SIMOX(Separation
by IMplanted OXygen)法は、シリコン基板に対して深
く高濃度の酸素をイオン注入し、熱処理によって埋め込
み酸化膜を形成する方法である。この方法によれば、S
OI層の薄膜均一性に優れている反面、特に埋め込み酸
化膜近傍領域における結晶性に問題がある。一方、張り
合わせ法は、SOI層の結晶性に優れているが、張り合
わせ工程の後、研削・研磨などを組み合わせてSOI層
を所望の膜厚に制御しなければならず、膜厚均一性が余
り良くない。
A method of forming a semiconductor layer (hereinafter, also referred to as an SOI layer) formed on an insulating film on a substrate in the above-mentioned SOI structure can be roughly classified into a SIMOX method and a bonding method. SIMOX (Separation
The IMplanted OXygen method is a method in which oxygen is implanted at a high concentration deeply into a silicon substrate, and a buried oxide film is formed by heat treatment. According to this method, S
Although the OI layer has excellent thin film uniformity, there is a problem in crystallinity particularly in a region near the buried oxide film. On the other hand, the bonding method has excellent crystallinity of the SOI layer. However, after the bonding step, it is necessary to control the SOI layer to a desired film thickness by combining grinding, polishing, and the like. Not good.

【0004】上記の状況において、張り合わせ法におい
て、酸化シリコンなどの絶縁膜をストッパとするSOI
層の選択研磨による膜厚制御と素子分離絶縁膜の形成を
同時に行い、SOI層の膜厚均一性を向上させる方法が
開発されている。以下に、上記の方法を用いて、SOI
構造のシリコン半導体層にMOSFETを有する半導体
装置を形成する方法について説明する。
In the above situation, in the bonding method, an SOI using an insulating film such as silicon oxide as a stopper is used.
A method has been developed to improve the uniformity of the thickness of the SOI layer by simultaneously controlling the film thickness by selective polishing of the layer and forming the element isolation insulating film. In the following, the SOI
A method for forming a semiconductor device having a MOSFET in a silicon semiconductor layer having a structure will be described.

【0005】図13は、上記の方法により形成された半
導体装置の断面図である。半導体基板12の張り合わせ
面Sの上面に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜20
が形成されており、その上面に形成された素子分離用の
溝T内に、単結晶シリコンからなる半導体層10aが埋
め込まれている。各半導体層10aは、絶縁膜20によ
って素子分離がなされている。半導体層10aの上層に
酸化シリコンからなるゲート絶縁膜21が形成され、そ
の上層に例えばポリシリコンからなるゲート電極30a
が形成されている。ゲート電極30aの側部における半
導体層10a中にはソース拡散層10bおよびドレイン
拡散層10cが形成されており、以上のように、半導体
層10a中にチャネル形成領域を有するMOS電界効果
トランジスタが構成されている。
FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor device formed by the above method. An insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed on the upper surface of the bonding surface S of the semiconductor substrate 12.
Is formed, and a semiconductor layer 10a made of single crystal silicon is buried in a trench T for element isolation formed on the upper surface thereof. Each semiconductor layer 10 a is separated from each other by the insulating film 20. A gate insulating film 21 made of silicon oxide is formed on an upper layer of the semiconductor layer 10a, and a gate electrode 30a made of, for example, polysilicon is formed thereon.
Are formed. A source diffusion layer 10b and a drain diffusion layer 10c are formed in the semiconductor layer 10a on the side of the gate electrode 30a, and a MOS field effect transistor having a channel formation region in the semiconductor layer 10a is formed as described above. ing.

【0006】上記の半導体装置の製造方法について図面
を参照して説明する。まず、図14(a)に示すよう
に、第1シリコン半導体基板10上に、フォトリソグラ
フィー工程により素子分離領域Iを開口するパターンの
レジスト膜R1を形成する。
A method for manufacturing the above semiconductor device will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 14A, a resist film R1 having a pattern for opening the element isolation region I is formed on the first silicon semiconductor substrate 10 by a photolithography process.

【0007】次に、図14(b)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとしてRIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチングを施し、素子分離領域となる溝T
を深さYとなるように形成する。エッチングの後、レジ
スト膜R1は除去する。
Next, as shown in FIG. 14B, etching such as RIE (reactive ion etching) is performed using the resist film R1 as a mask to form a trench T serving as an element isolation region.
Is formed to have a depth Y. After the etching, the resist film R1 is removed.

【0008】次に、図14(c)に示すように、例えば
CVD(Chemical Vapor Deposition )法により、素子
分離用溝T内を埋め込んで全面に酸化シリコンを堆積さ
せ、絶縁膜20を形成する。
Next, as shown in FIG. 14C, silicon oxide is deposited on the entire surface of the trench T for element isolation by CVD (Chemical Vapor Deposition) to form an insulating film 20, for example.

【0009】次に、図15(d)に示すように、絶縁膜
20の上面をCMP(Chemical Mechanical Polishing
)法などにより平坦化した後、その上層に第2シリコ
ン半導体基板12を張り合わせる。
Next, as shown in FIG. 15D, the upper surface of the insulating film 20 is subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing).
After flattening by the method or the like, the second silicon semiconductor substrate 12 is bonded to the upper layer.

【0010】次に、図15(e)に示すように、例えば
CMP法により第1シリコン半導体基板10の側から、
絶縁膜20をストッパとして研磨し、素子分離用溝T内
に埋め込まれた半導体層(SOI層)10aに分離して
SOI構造を形成する。ここで、図面は図15(d)か
ら上下関係を反対にして描いている。
Next, as shown in FIG. 15E, the first silicon semiconductor substrate 10 is removed from the side of the first silicon semiconductor substrate 10 by, eg, CMP.
Polishing is performed using the insulating film 20 as a stopper, and the semiconductor layer (SOI layer) 10a embedded in the isolation trench T is separated to form an SOI structure. Here, the drawing is drawn upside down from FIG. 15D.

【0011】次に、図16(f)に示すように、例えば
熱酸化法により半導体層10aの表面に酸化シリコンか
らなるゲート絶縁膜21を形成し、次に例えばCVD法
によりゲート絶縁膜の上層にポリシリコンを堆積させ、
ゲート電極パターンに加工して、ゲート電極30aを形
成する。
Next, as shown in FIG. 16F, a gate insulating film 21 made of silicon oxide is formed on the surface of the semiconductor layer 10a by, for example, thermal oxidation, and then the upper layer of the gate insulating film is formed by, for example, CVD. Deposit polysilicon on
The gate electrode 30a is formed by processing into a gate electrode pattern.

【0012】次に、図16(g)に示すように、導電性
不純物D1として、例えば半導体層10aがn型の場合
にはホウ素などのp型不純物、半導体層10aがp型の
場合にはリンなどのn型不純物を、ゲート電極30aを
マスクとしてイオン注入し、不純物の活性化アニール処
理を行ってソース拡散層10bおよびドレイン拡散層1
0cを形成する。以上で、図13に示すような半導体層
10aにチャネル形成領域を有するMOSFETを有す
る半導体装置を形成する。以降の工程としては、例えば
CVD法によりMOSFETを被覆して酸化シリコンを
堆積させて層間絶縁膜を形成し、ゲート電極やソース・
ドレイン拡散層などに達するコンタクトホールを開口
し、タングステンあるいはアルミニウムなどの金属材料
により上層配線を形成して、所望の半導体装置とする。
Next, as shown in FIG. 16 (g), as the conductive impurity D1, for example, a p-type impurity such as boron when the semiconductor layer 10a is n-type, and a p-type impurity when the semiconductor layer 10a is p-type. An n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted using the gate electrode 30a as a mask, and an impurity activation anneal process is performed to thereby perform source diffusion layer 10b and drain diffusion layer 1
0c is formed. Thus, a semiconductor device having a MOSFET having a channel formation region in the semiconductor layer 10a as shown in FIG. 13 is formed. In the subsequent steps, for example, a MOSFET is coated by a CVD method, silicon oxide is deposited, an interlayer insulating film is formed, and a gate electrode and a source electrode are formed.
A contact hole reaching a drain diffusion layer or the like is opened, and an upper wiring is formed with a metal material such as tungsten or aluminum to obtain a desired semiconductor device.

【0013】上記のSOI層である半導体層にチャネル
形成領域を有するMOSFETを有する半導体装置にお
いて、浮遊状態になっているSOI層をゲート電極に接
続することにより、ダイナミック・スレッシホールド
(Dynamic-Threshold )動作を用いて、ドレイン電流に
向上を図る方法が提案されている。
In a semiconductor device having a MOSFET having a channel formation region in the semiconductor layer which is the SOI layer, the SOI layer in a floating state is connected to a gate electrode to thereby form a dynamic threshold (Dynamic-Threshold). A method has been proposed in which the drain current is improved by using the operation.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体装置において、SOI層にゲート電極を接続して
ダイナミック・スレッシホールド動作を高速に行うため
には、SOI層内に必要な電荷を十分速く供給すること
が必要となってくるが、半導体装置によっては、ゲート
幅が長く、SOI層の抵抗が無視できない場合があり、
高速なダイナミック・スレッシホールド動作が困難とな
ることがある。
However, in the above-described semiconductor device, in order to connect the gate electrode to the SOI layer and perform the dynamic threshold operation at a high speed, the electric charge required in the SOI layer is sufficiently increased. However, depending on the semiconductor device, the gate width may be long and the resistance of the SOI layer may not be negligible.
High-speed dynamic threshold operation may be difficult.

【0015】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、SOI構造の半導体装置にお
いて、SOI層(絶縁膜の上層の半導体層)の抵抗を低
減し、SOI層にゲート電極を接続したときにダイナミ
ック・スレッシホールド動作を高速に行うことができる
半導体装置とその製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the resistance of an SOI layer (a semiconductor layer above an insulating film) in a semiconductor device having an SOI structure. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of performing a dynamic threshold operation at a high speed when a gate electrode is connected to the semiconductor device, and a method of manufacturing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に形成
された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され、所定の領域
毎に膜厚が異なるように形成された半導体層とを有す
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a substrate, an insulating film formed on the substrate, and a predetermined region formed on the insulating film. And a semiconductor layer formed to have a different thickness.

【0017】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記半導体層の膜厚が厚い領域では、その下層の前記絶
縁膜が薄く、前記半導体層の膜厚が薄い領域では、その
下層の前記絶縁膜が厚く形成されている。
The semiconductor device according to the present invention is preferably
In a region where the thickness of the semiconductor layer is large, the insulating film thereunder is thin, and in a region where the thickness of the semiconductor layer is small, the insulating film thereunder is thick.

【0018】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記半導体層が、少なくとも第1の膜厚の第1領域と、
前記第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚の第2領域とを有
し、前記第1領域の前記半導体層中の導電性不純物濃度
が、第2領域の前記半導体層中の導電性不純物濃度より
も高く形成されている。
The semiconductor device of the present invention is preferably
The semiconductor layer has a first region having at least a first thickness;
A second region having a second film thickness larger than the first film thickness, wherein a conductive impurity concentration in the semiconductor layer in the first region is higher than a conductive impurity concentration in the semiconductor layer in the second region. It is formed higher than the impurity concentration.

【0019】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記半導体層中に形成されたチャネル形成領域と、当該
チャネル形成領域に接続するソース領域およびドレイン
領域と、前記半導体層の上層に形成されたゲート絶縁膜
と、前記ゲート絶縁膜の上層に形成されたゲート電極と
を含む電界効果トランジスタが形成されている。さらに
好適には、前記ゲート電極が前記チャネル形成領域に接
続して形成されている。
The semiconductor device of the present invention is preferably
A channel formation region formed in the semiconductor layer; a source region and a drain region connected to the channel formation region; a gate insulating film formed on the semiconductor layer; and a gate insulating film formed on the gate insulating film. And a field effect transistor including the gate electrode. More preferably, the gate electrode is formed so as to be connected to the channel formation region.

【0020】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記ソース領域およびドレイン領域、あるいは、ドレイ
ン領域における前記半導体層の膜厚が、前記チャネル形
成領域における前記半導体層の膜厚よりも薄く形成され
ている。
The semiconductor device of the present invention is preferably
The thickness of the semiconductor layer in the source region and the drain region or the drain region is smaller than the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region.

【0021】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
少なくとも前記チャネル形成領域、さらに好適にはチャ
ネル形成領域およびソース領域における前記半導体層中
の前記絶縁膜との界面近傍領域の導電性不純物濃度が、
他の領域の前記半導体層中の導電性不純物濃度よりも高
く形成されている。
The semiconductor device of the present invention is preferably
At least the channel forming region, more preferably the conductive impurity concentration in the region near the interface with the insulating film in the semiconductor layer in the channel forming region and the source region,
It is formed to be higher than the conductive impurity concentration in the semiconductor layer in the other region.

【0022】上記の半導体装置は、SOI構造の半導体
層について、半導体層の膜厚が厚い領域では、その下層
の絶縁膜が薄く、半導体層の膜厚が薄い領域では、その
下層の絶縁膜が厚く形成されて、また、半導体層が、少
なくとも第1領域と、第1の膜厚よりも厚く、第1領域
よりも導電性不純物の濃度が低い第2領域とを有するな
ど、基板上に形成された絶縁膜上に、半導体層が所定の
領域毎に膜厚が異なるように形成されている。
In the above-described semiconductor device, in the semiconductor layer having the SOI structure, in a region where the thickness of the semiconductor layer is large, an underlying insulating film is thin, and in a region where the thickness of the semiconductor layer is small, the underlying insulating film is thin. The semiconductor layer is formed on the substrate such that the semiconductor layer has at least a first region and a second region that is thicker than the first film thickness and has a lower concentration of conductive impurities than the first region. The semiconductor layer is formed so as to have a different thickness for each predetermined region on the insulating film thus formed.

【0023】例えば、半導体層中にチャネル形成領域を
有し、半導体層の上層にゲート絶縁膜を介してゲート電
極が形成され、ゲート電極両側部における半導体層中に
ソース領域とドレイン領域がそれぞれ形成され、さらに
ゲート電極とチャネル形成領域が接続されてダイナミッ
ク・スレッシホールド動作が可能な電界効果トランジス
タが形成されている。上記の電界効果トランジスタにお
いては、例えばソース領域およびドレイン領域、あるい
は、ドレイン領域における半導体層の膜厚が、チャネル
形成領域における半導体層の膜厚よりも薄く形成されて
いる。また、電界効果トランジスタにおいては、例えば
少なくともチャネル形成領域、さらに好適にはチャネル
形成領域およびソース領域における半導体層中の絶縁膜
との界面近傍領域の導電性不純物濃度が、他の領域の半
導体層中の導電性不純物濃度よりも高く形成されてい
る。
For example, a channel formation region is formed in a semiconductor layer, a gate electrode is formed above a semiconductor layer via a gate insulating film, and a source region and a drain region are formed in the semiconductor layer on both sides of the gate electrode. In addition, a field effect transistor capable of performing a dynamic threshold operation by connecting a gate electrode and a channel formation region is formed. In the above-described field-effect transistor, for example, the thickness of the semiconductor layer in the source region and the drain region or in the drain region is formed smaller than the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region. In a field-effect transistor, for example, the concentration of conductive impurities in a region near an interface with an insulating film in a semiconductor layer in at least a channel formation region, more preferably in a channel formation region and a source region, is higher than that in a semiconductor layer in another region. Of the conductive impurities.

【0024】上記の半導体装置によれば、半導体層が所
定の領域毎に膜厚が異なるように形成されており、半導
体層の膜厚が薄いために抵抗が高い部分に対して、半導
体層の膜厚が厚く、低抵抗な部分を有することができ
る。従って、例えばダイナミック・スレッシホールド動
作を行う電界効果トランジスタなどにおいて、チャネル
形成領域とソース領域などにおける半導体層を厚膜化し
て低抵抗化することができ、これによりダイナミック・
スレッシホールド動作を高速に行うことができる。ま
た、厚膜化した領域の半導体層の絶縁膜との界面近傍領
域の導電性不純物濃度を他の領域よりも高く設定するこ
とにより、半導体層を低抵抗化することができる。
According to the above-described semiconductor device, the semiconductor layer is formed so as to have a different thickness in each of the predetermined regions. A portion having a large thickness and a low resistance can be provided. Therefore, for example, in a field-effect transistor that performs a dynamic threshold operation, the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region and the source region can be increased to reduce the resistance.
The threshold operation can be performed at high speed. In addition, by setting the conductive impurity concentration in the region near the interface between the thickened region and the insulating layer of the semiconductor layer higher than in other regions, the resistance of the semiconductor layer can be reduced.

【0025】また、上記の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法は、半導体からなる第1基板の
表面に複数段の段差を形成する工程と、前記第1基板の
段差上および当該段差に連続する前記第1基板上に第1
絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜の上面から第
2基板を張り合わせる工程と、前記第1基板の前記活性
領域部分の半導体層を残して前記第1基板を研磨する工
程とを有する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a plurality of steps on a surface of a first substrate made of a semiconductor; The first on the first substrate continuing to the step
Forming an insulating film, bonding a second substrate from the upper surface of the first insulating film, and polishing the first substrate while leaving a semiconductor layer in the active region portion of the first substrate. Have.

【0026】また、上記の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法は、素子分離領域と当該素子分
離領域に隣接する活性領域とを有する半導体装置の製造
方法であって、半導体からなる第1基板の素子分離領域
において素子分離用溝を形成する工程と、前記第1基板
の活性領域内の所定の領域において前記溝よりも浅い段
差を形成して薄膜化する工程と、前記溝内、前記段差上
および当該溝および段差に連続する前記第1基板上に第
1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜の上面から
第2基板を張り合わせる工程と、前記素子分離領域の第
1絶縁膜をストッパとして、前記第1基板の前記活性領
域部分の半導体層を残して前記第1基板を研磨する工程
とを有する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having an element isolation region and an active region adjacent to the element isolation region. Forming an element isolation groove in an element isolation region of the first substrate, forming a step shallower than the groove in a predetermined region in the active region of the first substrate to reduce the thickness, Forming a first insulating film on the first substrate on the step and on the first substrate adjacent to the groove and the step; bonding a second substrate from an upper surface of the first insulating film; Polishing the first substrate while leaving the semiconductor layer in the active region portion of the first substrate using the first insulating film as a stopper.

【0027】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記第
2基板を張り合わせる工程の前に、化学的機械研磨処理
などにより前記第1絶縁膜を平坦化する工程をさらに有
する。あるいは好適には、前記第1絶縁膜を形成する工
程の後、前記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記
第1絶縁膜の上層にポリシリコン層などの張り合わせ層
を形成する工程をさらに有し、前記第2基板を張り合わ
せる工程の前に、化学的機械研磨処理などにより前記張
り合わせ層を平坦化する工程をさらに有する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above comprises:
Preferably, after the step of forming the first insulating film, before the step of bonding the second substrate, the method further includes a step of flattening the first insulating film by a chemical mechanical polishing process or the like. Alternatively, preferably, after the step of forming the first insulating film, before the step of bonding the second substrate, a step of forming a bonding layer such as a polysilicon layer on the first insulating film is further included. And a step of flattening the bonding layer by a chemical mechanical polishing process or the like before the step of bonding the second substrate.

【0028】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1基板を研磨する工程の後、前記第1
基板を研磨する工程によって残された前記活性領域部分
の半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして導電性不純物を導入し、
前記半導体層中にソース領域およびドレイン領域を形成
する工程をさらに有する。さらに好適には、前記ドレイ
ン領域を形成する工程あるいは前記ドレイン領域および
前記ソース領域を形成する工程においては、前記溝より
も浅い段差を形成して薄膜化された領域に残された半導
体層内に形成する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is as follows.
Preferably, after the step of polishing the first substrate, the first substrate
A step of forming a gate insulating film on an upper layer of the semiconductor layer in the active region portion left by the step of polishing the substrate, and a step of forming a gate electrode on the upper layer of the gate insulating film,
A conductive impurity is introduced using the gate electrode as a mask,
Forming a source region and a drain region in the semiconductor layer; More preferably, in the step of forming the drain region or the step of forming the drain region and the source region, a step shallower than the groove is formed and the semiconductor layer left in the thinned region is formed. Form.

【0029】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記第
2基板を張り合わせる工程の前に、前記溝よりも浅い段
差を形成して薄膜化された領域を除く領域の活性領域に
おける前記第1基板が露出するまで前記第1絶縁膜を上
面から除去する工程と、前記露出した第1基板の表層部
分に前記第1基板と同じ導電型の導電性不純物を導入す
る工程と、前記第1基板および第1絶縁膜の上層に第2
絶縁膜を形成する工程をさらに有し、前記第2基板を張
り合わせる工程においては、前記第2絶縁膜の上面から
前記第2基板を張り合わせる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above comprises:
Preferably, after the step of forming the first insulating film, and before the step of bonding the second substrate, a step shallower than the groove is formed in an active region of a region except a region thinned. Removing the first insulating film from the upper surface until the first substrate is exposed; introducing a conductive impurity of the same conductivity type as the first substrate into the exposed surface layer of the first substrate; A second substrate is formed on the first substrate and the first insulating film.
The method further includes the step of forming an insulating film. In the step of bonding the second substrate, the second substrate is bonded from an upper surface of the second insulating film.

【0030】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第2絶縁膜を形成する工程の後、前記第
2基板を張り合わせる工程の前に、化学的機械研磨処理
などにより前記第2絶縁膜を平坦化する工程をさらに有
する。あるいは好適には、前記第2絶縁膜を形成する工
程の後、前記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記
第2絶縁膜の上層にポリシリコン層などの張り合わせ層
を形成する工程をさらに有し、前記第2基板を張り合わ
せる工程の前に、化学的機械研磨処理などにより前記張
り合わせ層を平坦化する工程をさらに有する。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above comprises:
Preferably, after the step of forming the second insulating film, before the step of bonding the second substrate, the method further includes a step of flattening the second insulating film by a chemical mechanical polishing process or the like. Alternatively, preferably, after the step of forming the second insulating film, before the step of bonding the second substrate, a step of forming a bonding layer such as a polysilicon layer on the second insulating film is further included. And a step of flattening the bonding layer by a chemical mechanical polishing process or the like before the step of bonding the second substrate.

【0031】上記の半導体装置の製造方法は、半導体か
らなる第1基板の素子分離領域において素子分離用溝を
形成し、第1基板の活性領域内の所定の領域において溝
よりも浅い段差を形成して薄膜化するなどにより、第1
基板の表面に複数段の段差を形成する。次に、上記の素
子分離用溝内などを含む複数段の段差上および段差に連
続する第1基板上に第1絶縁膜を形成し、化学的機械研
磨処理などにより平坦化した後、あるいは、ポリシリコ
ン層などの張り合わせ層を形成して、この層を化学的機
械研磨処理などにより平坦化した後、第1絶縁膜の上面
から第2基板を張り合わせ、素子分離領域の第1絶縁膜
をストッパとするなどにより、第1基板の活性領域部分
の半導体層を残して第1基板を研磨する。以上で、SO
I構造の半導体層として、所定の領域毎に膜厚が異なる
ように形成された半導体層を形成することができる。
In the above-described method for manufacturing a semiconductor device, an element isolation groove is formed in an element isolation region of a first substrate made of a semiconductor, and a step smaller than the groove is formed in a predetermined region in an active region of the first substrate. The first
A plurality of steps are formed on the surface of the substrate. Next, a first insulating film is formed on a plurality of steps including the inside of the element isolation groove and on a first substrate continuous with the steps, and is flattened by a chemical mechanical polishing process or the like, or After forming a bonding layer such as a polysilicon layer and flattening this layer by chemical mechanical polishing or the like, the second substrate is bonded from the upper surface of the first insulating film, and the first insulating film in the element isolation region is stoppered. Then, the first substrate is polished while leaving the semiconductor layer in the active region portion of the first substrate. With the above, SO
As the semiconductor layer having the I structure, a semiconductor layer formed to have a different thickness in each predetermined region can be formed.

【0032】また、第1基板上に第1絶縁膜を形成した
後で、溝よりも浅い段差を形成して薄膜化された領域を
除く領域の活性領域における第1基板が露出するまで第
1絶縁膜を上面から除去し、露出した第1基板の表層部
分に第1基板と同じ導電型の導電性不純物を導入し、第
1基板および第1絶縁膜の上層に第2絶縁膜を形成す
る。この場合には、第2絶縁膜を化学的機械研磨処理な
どにより平坦化した後、あるいは、ポリシリコン層など
の張り合わせ層を形成して、この層を化学的機械研磨処
理などにより平坦化した後、第2絶縁膜の上面から第2
基板を張り合わせ、第1基板の活性領域部分の半導体層
を残して第1基板を研磨する。また、上記のように活性
領域部分の半導体層を残して第1基板を研磨した後、活
性領域部分の半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成し、
ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形成し、ゲート電極
をマスクとして導電性不純物を導入し、半導体層中にソ
ース領域およびドレイン領域を形成する。ここで、ドレ
イン領域あるいはドレイン領域およびソース領域を、溝
よりも浅い段差を形成して薄膜化された領域に残された
半導体層内に形成する。
Further, after forming the first insulating film on the first substrate, a step shallower than the groove is formed until the first substrate in the active region other than the thinned region is exposed until the first substrate is exposed. The insulating film is removed from the upper surface, a conductive impurity of the same conductivity type as that of the first substrate is introduced into the exposed surface layer of the first substrate, and a second insulating film is formed over the first substrate and the first insulating film. . In this case, after the second insulating film is flattened by a chemical mechanical polishing process or the like, or after a bonding layer such as a polysilicon layer is formed and this layer is flattened by a chemical mechanical polishing process or the like. From the upper surface of the second insulating film,
The substrates are bonded together, and the first substrate is polished while leaving the semiconductor layer in the active region of the first substrate. After the first substrate is polished while leaving the semiconductor layer in the active region portion as described above, a gate insulating film is formed on the semiconductor layer in the active region portion,
A gate electrode is formed over the gate insulating film, a conductive impurity is introduced using the gate electrode as a mask, and a source region and a drain region are formed in the semiconductor layer. Here, the drain region or the drain region and the source region are formed in the semiconductor layer left in the thinned region by forming a step shallower than the groove.

【0033】上記の半導体装置の製造方法によれば、S
OI構造の半導体層として、所定の領域毎に膜厚が異な
るように形成された半導体層を形成することができる。
即ち、第1基板の活性領域内の所定の領域において溝よ
りも浅い段差を形成した部分においては、半導体層の膜
厚が薄くなり、段差を形成しなかった領域においては半
導体層の膜厚を厚く形成することができる。従って、半
導体層の膜厚が薄いために抵抗が高い部分に対して、半
導体層の膜厚が厚く、低抵抗な部分を形成することがで
きる。従って、例えばダイナミック・スレッシホールド
動作を行う電界効果トランジスタなどにおいて、チャネ
ル形成領域とソース領域などにおける半導体層を厚膜化
して低抵抗化することができ、これによりダイナミック
・スレッシホールド動作を高速に行うことができる。ま
た、段差を形成しなかった領域においては厚く残された
半導体層に対して、第1基板(半導体層)と同じ導電型
の導電性不純物を導入することにより、半導体層の絶縁
膜との界面近傍領域の導電性不純物濃度を他の領域より
も高くすることができ、半導体層を低抵抗化することが
できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device described above, S
As the semiconductor layer having the OI structure, a semiconductor layer formed to have a different thickness in each predetermined region can be formed.
That is, the thickness of the semiconductor layer is reduced in a portion where a step is formed shallower than the groove in a predetermined region in the active region of the first substrate, and the thickness of the semiconductor layer is reduced in a region where the step is not formed. It can be formed thick. Therefore, a portion having a large thickness of the semiconductor layer and a low resistance can be formed with respect to a portion having a high resistance because the thickness of the semiconductor layer is small. Therefore, for example, in a field-effect transistor that performs a dynamic threshold operation, the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region and the source region can be increased to reduce the resistance, thereby increasing the speed of the dynamic threshold operation. Can be done. In addition, by introducing conductive impurities of the same conductivity type as that of the first substrate (semiconductor layer) into the semiconductor layer left thick in a region where no step is formed, an interface between the semiconductor layer and the insulating film is formed. The conductive impurity concentration in the nearby region can be higher than that in other regions, and the resistance of the semiconductor layer can be reduced.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】第1実施形態 図1は本実施形態に係る半導体装置の断面図である。半
導体基板12の張り合わせ面Sの上面に、例えば酸化シ
リコンからなる絶縁膜20が形成されており、その上面
に形成された素子分離用の溝T1内およびSOI構造の
半導体層の膜厚調整用の段差T2上に、単結晶シリコン
からなる半導体層10aが埋め込まれている。各半導体
層10aは、絶縁膜20によって素子分離がなされてい
る。半導体層10aの上層に酸化シリコンからなるゲー
ト絶縁膜21が形成され、その上層に例えばポリシリコ
ンからなるゲート電極30aが形成されている。ゲート
電極30aの側部における半導体層10a中にはソース
拡散層10bおよびドレイン拡散層10cが形成されて
おり、以上のように、半導体層10a中にチャネル形成
領域を有するMOS電界効果トランジスタが構成されて
いる。ここで、チャネル形成領域およびソース拡散層1
0bにおける半導体層の膜厚Xは、ドレイン拡散層10
cにおける半導体層の膜厚Yよりも厚く形成されてい
る。これに対応して、半導体層の膜厚の厚い領域の下層
の絶縁膜の厚さは、半導体層の膜厚の薄い領域の下層の
絶縁膜の厚さよりも薄くなっており、半導体層と絶縁膜
の膜厚の和が各領域で等しくなるように形成され、これ
により半導体層表面が平坦化されている。また、不図示
のコンタクト接続部などによって、ゲート電極30aと
半導体層10a中のチャネル形成領域とが接続され、ダ
イナミック・スレッシホールド動作行うことができる。
First Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to this embodiment. An insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed on the upper surface of the bonding surface S of the semiconductor substrate 12, and is used for adjusting the film thickness of the semiconductor layer having the SOI structure in the trench T1 for element isolation formed on the upper surface. The semiconductor layer 10a made of single crystal silicon is embedded on the step T2. Each semiconductor layer 10 a is separated from each other by the insulating film 20. A gate insulating film 21 made of silicon oxide is formed on the semiconductor layer 10a, and a gate electrode 30a made of, for example, polysilicon is formed on the gate insulating film 21. A source diffusion layer 10b and a drain diffusion layer 10c are formed in the semiconductor layer 10a on the side of the gate electrode 30a, and a MOS field effect transistor having a channel formation region in the semiconductor layer 10a is formed as described above. ing. Here, the channel forming region and the source diffusion layer 1
0b, the film thickness X of the semiconductor layer is
It is formed thicker than the film thickness Y of the semiconductor layer at c. Correspondingly, the thickness of the insulating film below the region where the thickness of the semiconductor layer is large is thinner than the thickness of the insulating film below the region where the thickness of the semiconductor layer is small, and The films are formed so that the sum of the film thicknesses is equal in each region, whereby the surface of the semiconductor layer is planarized. Further, the gate electrode 30a is connected to a channel formation region in the semiconductor layer 10a by a contact connection portion (not shown) or the like, so that a dynamic threshold operation can be performed.

【0036】上記の半導体装置は、SOI型の半導体層
がチャネル形成領域およびソース拡散層と、ドレイン拡
散層とで膜厚が異なるように形成されており、ドレイン
拡散層10cにおける半導体層の膜厚が薄いために抵抗
が高い部分に対して、チャネル形成領域およびソース拡
散層10bにおける半導体層の膜厚が厚くなっており、
この部分は低抵抗となっている。従って、チャネル形成
領域とソース領域における半導体層を低抵抗化している
ことから、ダイナミック・スレッシホールド動作を高速
に行うことができる。
In the above-described semiconductor device, the SOI type semiconductor layer is formed so that the channel formation region and the source diffusion layer and the drain diffusion layer have different thicknesses, and the thickness of the semiconductor layer in the drain diffusion layer 10c is different. The thickness of the semiconductor layer in the channel formation region and the source diffusion layer 10b is larger than that of the portion having a higher resistance due to the smaller thickness.
This part has low resistance. Therefore, since the resistance of the semiconductor layers in the channel formation region and the source region is reduced, the dynamic threshold operation can be performed at high speed.

【0037】上記の半導体装置の製造方法について図面
を参照して説明する。まず、図2(a)に示すように、
第1シリコン半導体基板10上に、フォトリソグラフィ
ー工程により素子分離領域Iを開口し、チャネル形成領
域、ソース領域およびドレイン領域となる第1および第
2活性領域(AR1,AR2)を保護するパターンのレ
ジスト膜R1を形成する。
The method of manufacturing the above semiconductor device will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG.
A resist having a pattern for opening an element isolation region I on a first silicon semiconductor substrate 10 by a photolithography process and protecting first and second active regions (AR1, AR2) to be a channel formation region, a source region, and a drain region The film R1 is formed.

【0038】次に、図2(b)に示すように、レジスト
膜R1をマスクとしてRIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチングを施し、素子分離領域となる溝T
1を深さXとなるように形成する。エッチングの後、レ
ジスト膜R1は除去する。
Next, as shown in FIG. 2B, etching such as RIE (reactive ion etching) is performed using the resist film R1 as a mask to form a trench T serving as an element isolation region.
1 is formed to have a depth X. After the etching, the resist film R1 is removed.

【0039】次に、図3(c)に示すように、第1シリ
コン半導体基板10上に、フォトリソグラフィー工程に
よりMOSFETのドレイン領域となる第1活性領域A
R1を開口し、チャネル形成領域およびソース領域とな
る第2活性領域AR2を保護するパターンのレジスト膜
R2を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, a first active region A serving as a drain region of a MOSFET is formed on the first silicon semiconductor substrate 10 by a photolithography process.
An opening is formed in R1, and a resist film R2 having a pattern for protecting the second active region AR2 serving as a channel formation region and a source region is formed.

【0040】次に、図3(d)に示すように、レジスト
膜R2をマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、
溝T1よりも浅い段差T2を深さZ(=X−Y)となる
ように形成し、第1活性領域AR1における第1シリコ
ン半導体基板10を薄膜化する。エッチングの後、レジ
スト膜R2は除去する。
Next, as shown in FIG. 3D, etching such as RIE is performed using the resist film R2 as a mask.
A step T2 shallower than the trench T1 is formed to have a depth Z (= XY), and the first silicon semiconductor substrate 10 in the first active region AR1 is thinned. After the etching, the resist film R2 is removed.

【0041】次に、図4(e)に示すように、例えばC
VD(Chemical Vapor Deposition)法により、素子分
離用溝T1内、段差T2上および当該溝および段差に連
続する第1シリコン半導体基板10上に全面に酸化シリ
コンを1μm程度の膜厚で堆積させ、絶縁膜20を形成
する。必要に応じて、後工程である平坦化処理がしやす
いように、例えばCVD法により絶縁膜20の上層に不
図示のポリシリコン層を2〜10μm程度の膜厚で形成
してもよい。
Next, as shown in FIG.
By VD (Chemical Vapor Deposition) method, silicon oxide is deposited in a thickness of about 1 μm on the entire surface in the element isolation trench T1, on the step T2, and on the first silicon semiconductor substrate 10 continuous to the trench and the step, and is insulated. The film 20 is formed. If necessary, a polysilicon layer (not shown) having a thickness of about 2 to 10 μm may be formed on the insulating film 20 by, for example, a CVD method so as to easily perform a planarization process in a later step.

【0042】次に、図4(f)に示すように、絶縁膜2
0の上面あるいは不図示のポリシリコン層を形成してい
る場合にはポリシリコン層の上面をCMP(Chemical M
echanical Polishing )法、エッチバック処理あるいは
リフロー処理などにより平坦化した後、その上層に第2
シリコン半導体基板12をまずファン・デル・ワールス
力により張り合わせ、例えば1100℃2時間のアニー
ル処理により張り合わせ界面の脱水重合により張り合わ
せ面を固着させる。
Next, as shown in FIG.
0 or a polysilicon layer (not shown) is formed by CMP (Chemical M).
echanical Polishing), flattening by etch-back or reflow, etc.
First, the silicon semiconductor substrate 12 is bonded by van der Waals force, and the bonding surface is fixed by dehydration polymerization of the bonding interface by, for example, annealing at 1100 ° C. for 2 hours.

【0043】次に、図5(g)に示すように、例えばC
MP法により第1シリコン半導体基板10の側から、絶
縁膜20をストッパとして研磨し、素子分離用溝T1お
よび段差T2内に埋め込まれた半導体層(SOI層)1
0aに分離してSOI構造を形成する。ここで、図面は
図4(f)から上下関係を反対にして描いている。ここ
で、第1活性領域AR1における半導体層の膜厚はY、
第2活性領域AR2における膜厚はXとなる。
Next, as shown in FIG.
The semiconductor layer (SOI layer) 1 polished from the side of the first silicon semiconductor substrate 10 by the MP method using the insulating film 20 as a stopper and embedded in the element isolation trench T1 and the step T2.
0a to form an SOI structure. Here, the drawing is drawn upside down from FIG. 4 (f). Here, the thickness of the semiconductor layer in the first active region AR1 is Y,
The film thickness in the second active region AR2 is X.

【0044】次に、図5(h)に示すように、必要に応
じて閾値調整のための不純物をイオン注入した後、例え
ば熱酸化法により半導体層10aの表面に酸化シリコン
からなるゲート絶縁膜21を形成し、次に例えばCVD
法によりゲート絶縁膜の上層にポリシリコン層30を堆
積させる。
Next, as shown in FIG. 5H, after ion implantation of impurities for adjusting the threshold value as necessary, a gate insulating film made of silicon oxide is formed on the surface of the semiconductor layer 10a by, for example, thermal oxidation. 21 and then, for example, CVD
A polysilicon layer 30 is deposited on the gate insulating film by a method.

【0045】次に、図6(i)に示すように、不図示の
ゲート電極パターンのレジスト膜を形成し、RIEなど
のエッチング処理を施してポリシリコン層30をゲート
電極パターンに加工しゲート電極30aを形成する。
Next, as shown in FIG. 6I, a resist film having a gate electrode pattern (not shown) is formed, and an etching process such as RIE is performed to process the polysilicon layer 30 into a gate electrode pattern. Form 30a.

【0046】次に、図6(j)に示すように、導電性不
純物D1として、例えば半導体層10aがn型の場合に
はホウ素(例えばBF2 )などのp型不純物、半導体層
10aがp型の場合にはリンあるいは砒素などのn型不
純物を、ゲート電極30aをマスクとして3×1015at
oms/cm2 のドーズ量でイオン注入し、不純物の活性化ア
ニール処理を行ってソース拡散層10bおよびドレイン
拡散層10cを形成する。以上で、図1に示すような半
導体層10aにチャネル形成領域を有するMOSFET
を有する半導体装置を形成する。以降の工程としては、
例えばCVD法によりMOSFETを被覆して酸化シリ
コンを堆積させて層間絶縁膜を形成し、ゲート電極やソ
ース・ドレイン拡散層などに達するコンタクトホールを
開口し、ダイナミック・スレッシホールド動作を行うた
めのゲート電極とチャネル形成領域を接続するための上
層配線を含めて、タングステンあるいはアルミニウムな
どの金属材料により上層配線を形成して、所望の半導体
装置とする。
Next, as shown in FIG. 6 (j), as the conductive impurity D1, for example, when the semiconductor layer 10a is n-type, a p-type impurity such as boron (for example, BF 2 ) and the semiconductor layer 10a are p-type impurities. In the case of the type, an n-type impurity such as phosphorus or arsenic is applied at 3 × 10 15 at using the gate electrode 30a as a mask.
Ion implantation is performed at a dose of oms / cm 2 , and impurity activation annealing is performed to form a source diffusion layer 10b and a drain diffusion layer 10c. As described above, the MOSFET having the channel formation region in the semiconductor layer 10a as shown in FIG.
Is formed. As the subsequent steps,
For example, a gate for performing a dynamic threshold operation by covering a MOSFET by CVD method, depositing silicon oxide to form an interlayer insulating film, opening a contact hole reaching a gate electrode, a source / drain diffusion layer, and the like. A desired semiconductor device is obtained by forming an upper wiring including a metal material such as tungsten or aluminum, including an upper wiring for connecting an electrode and a channel formation region.

【0047】上記の半導体装置の製造方法によれば、第
1シリコン半導体基板の第1活性領域において素子分離
用の溝よりも浅い段差を形成し、この領域と他の領域で
SOI構造の半導体層の膜厚が異なるように形成するこ
とができる。即ち、第1活性領域の半導体層の膜厚を薄
くして、段差を形成しなかった第2活性領域においては
半導体層の膜厚を厚く形成することができる。従って、
半導体層の膜厚が薄いために抵抗が高いドレイン領域で
ある第1活性領域に対して、半導体層の膜厚が厚く、低
抵抗なチャネル形成領域およびソース領域である第2活
性領域を形成することができる。従って、例えばダイナ
ミック・スレッシホールド動作を行う電界効果トランジ
スタなどにおいて、チャネル形成領域とソース領域にお
けるSOI構造の半導体層を厚膜化して低抵抗化するこ
とができ、これによりダイナミック・スレッシホールド
動作を高速に行うことができる。
According to the above-described method of manufacturing a semiconductor device, a step shallower than a trench for element isolation is formed in a first active region of a first silicon semiconductor substrate, and a semiconductor layer having an SOI structure is formed between this region and another region. Can be formed to have different thicknesses. That is, the thickness of the semiconductor layer in the first active region can be reduced, and the thickness of the semiconductor layer can be increased in the second active region where no step is formed. Therefore,
A second active region, which is a channel forming region and a source region having a thick semiconductor layer and a low resistance, is formed with respect to a first active region which is a drain region having a high resistance because the thickness of the semiconductor layer is small. be able to. Therefore, for example, in a field-effect transistor that performs a dynamic threshold operation, the thickness of the semiconductor layer having the SOI structure in the channel formation region and the source region can be increased to reduce the resistance. Can be performed at high speed.

【0048】第2実施形態 図7は本実施形態に係る半導体装置の断面図である。本
実施形態の半導体装置は、実質的に第1実施形態の半導
体装置を同様であるが、チャネル形成領域およびソース
領域における半導体層10a中の絶縁膜との界面近傍領
域10dの導電性不純物濃度が、他の領域の半導体層1
0a中の導電性不純物濃度よりも高く形成されているこ
とのみ異なる。
Second Embodiment FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment . The semiconductor device of the present embodiment is substantially the same as the semiconductor device of the first embodiment, except that the concentration of conductive impurities in the region 10d near the interface with the insulating film in the semiconductor layer 10a in the channel formation region and the source region is reduced. Semiconductor layer 1 in another region
The only difference is that it is formed higher than the conductive impurity concentration in Oa.

【0049】上記の半導体装置は、SOI型の半導体層
がチャネル形成領域およびソース拡散層と、ドレイン拡
散層とで膜厚が異なり、ドレイン拡散層10cにおける
半導体層の膜厚に対してチャネル形成領域およびソース
拡散層10bにおける半導体層の膜厚が厚く、低抵抗と
なっていることからダイナミック・スレッシホールド動
作を高速に行うことができる。さらに、チャネル形成領
域およびソース拡散層10bにおける半導体層の絶縁膜
との界面近傍領域の導電性不純物濃度を他の領域よりも
高く設定することにより、半導体層をより低抵抗化する
ことができる。
In the above-described semiconductor device, the SOI type semiconductor layer has a different thickness in the channel formation region and the source diffusion layer and the drain diffusion layer, and the channel formation region is different from the thickness of the semiconductor layer in the drain diffusion layer 10c. In addition, since the thickness of the semiconductor layer in the source diffusion layer 10b is large and low in resistance, the dynamic threshold operation can be performed at high speed. Further, the resistance of the semiconductor layer can be further reduced by setting the conductive impurity concentration in the channel formation region and the region near the interface between the semiconductor layer and the insulating film in the source diffusion layer 10b higher than in other regions.

【0050】上記の半導体装置の製造方法について図面
を参照して説明する。まず、図8(a)に示す構造に至
るまでは、第1実施形態と同様である。即ち、、第1シ
リコン半導体基板10上に、フォトリソグラフィー工程
により素子分離領域Iを開口するパターンのレジスト膜
を形成し、RIE(反応性イオンエッチング)などのエ
ッチングを施して素子分離領域となる溝T1を深さXと
なるように形成し、次に、第1活性領域AR1を開口す
るパターンのレジスト膜を形成し、RIEなどのエッチ
ングを施して溝T1よりも浅い段差T2を深さZ(=X
−Y)となるように形成する。次に、例えばCVD法に
より、素子分離用溝T1内、段差T2上および当該溝お
よび段差に連続する第1シリコン半導体基板10上に全
面に酸化シリコンを1μm程度の膜厚で堆積させ、第1
絶縁膜20を形成する。
A method for manufacturing the above semiconductor device will be described with reference to the drawings. First, the structure up to the structure shown in FIG. 8A is the same as that of the first embodiment. That is, a resist film having a pattern for opening the element isolation region I is formed on the first silicon semiconductor substrate 10 by a photolithography process, and is subjected to etching such as RIE (reactive ion etching) to form a groove to be an element isolation region. T1 is formed to have a depth X, then a resist film having a pattern for opening the first active region AR1 is formed, and etching such as RIE is performed to form a step T2 shallower than the trench T1 to a depth Z ( = X
-Y). Next, silicon oxide is deposited to a thickness of about 1 μm on the entire surface in the element isolation trench T1, on the step T2, and on the first silicon semiconductor substrate 10 continuous with the trench and the step by, for example, the CVD method.
An insulating film 20 is formed.

【0051】次に、図8(b)に示すように、例えばR
IEなどのエッチングあるいはCMP法などの研磨処置
により、第2活性領域の第1シリコン半導体基板が露出
するまで第1絶縁膜20を除去する。
Next, as shown in FIG.
The first insulating film 20 is removed by etching such as IE or polishing treatment such as a CMP method until the first silicon semiconductor substrate in the second active region is exposed.

【0052】次に、図9(c)に示すように、導電性不
純物D2として、例えば第1シリコン半導体基板10が
p型の場合にはホウ素(例えばBF2 )などのp型不純
物、第1シリコン半導体基板10がn型の場合にはリン
あるいは砒素などのn型不純物をイオン注入し、不純物
の活性化アニール処理を行って、チャネル形成領域およ
びソース領域となる半導体層中の絶縁膜との界面近傍領
域10dの導電性不純物濃度を、他の領域の半導体層中
の導電性不純物濃度よりも高く導入する。
Next, as shown in FIG. 9C, as the conductive impurity D2, for example, when the first silicon semiconductor substrate 10 is p-type, a p-type impurity such as boron (for example, BF 2 ) is used. When the silicon semiconductor substrate 10 is an n-type, an n-type impurity such as phosphorus or arsenic is ion-implanted, and an activation anneal treatment of the impurity is performed. The conductive impurity concentration in the region 10d near the interface is introduced higher than the conductive impurity concentration in the semiconductor layer in the other region.

【0053】次に、図9(d)に示すように、例えばC
VD法により、第1シリコン半導体基板10および第1
絶縁膜20の上層に全面に酸化シリコンを堆積させ、第
2絶縁膜22を形成する。必要に応じて、後工程である
平坦化処理がしやすいように、例えばCVD法により第
2絶縁膜22の上層に不図示のポリシリコン層を2〜1
0μm程度の膜厚で形成してもよい。
Next, as shown in FIG.
The first silicon semiconductor substrate 10 and the first silicon
Silicon oxide is deposited on the entire surface of the insulating film 20 to form a second insulating film 22. If necessary, a polysilicon layer (not shown) is formed on the second insulating film 22 by a CVD method, for example, so that a flattening process, which is a post-process, is facilitated.
It may be formed with a film thickness of about 0 μm.

【0054】次に、図10(e)に示すように、第2絶
縁膜22の上面あるいは不図示のポリシリコン層を形成
している場合にはポリシリコン層の上面をCMP法、エ
ッチバック処理あるいはリフロー処理などにより平坦化
した後、その上層に第2シリコン半導体基板12をまず
ファン・デル・ワールス力により張り合わせ、例えば1
100℃2時間のアニール処理により張り合わせ界面の
脱水重合により張り合わせ面を固着させる。
Next, as shown in FIG. 10E, when the upper surface of the second insulating film 22 or the polysilicon layer (not shown) is formed, the upper surface of the polysilicon layer is subjected to the CMP method and the etch-back process. Alternatively, after flattening by a reflow process or the like, the second silicon semiconductor substrate 12 is first bonded to the upper layer by van der Waals force,
The bonding surface is fixed by dehydration polymerization of the bonding interface by annealing at 100 ° C. for 2 hours.

【0055】次に、図10(f)に示すように、例えば
CMP法により第1シリコン半導体基板10の側から、
第1絶縁膜20をストッパとして研磨し、素子分離用溝
T1および段差T2内に埋め込まれた半導体層(SOI
層)10aに分離してSOI構造を形成する。ここで、
図面は図10(e)から上下関係を反対にして描いてい
る。ここで、第1活性領域AR1における半導体層の膜
厚はY、第2活性領域AR2における膜厚はXとなる。
Next, as shown in FIG. 10F, the first silicon semiconductor substrate 10 is removed from the side of the first silicon semiconductor substrate 10 by, for example, the CMP method.
The semiconductor layer (SOI) polished by using the first insulating film 20 as a stopper and buried in the isolation trench T1 and the step T2.
(Layer) 10a to form an SOI structure. here,
The drawing is drawn upside down from FIG. 10 (e). Here, the thickness of the semiconductor layer in the first active region AR1 is Y, and the thickness in the second active region AR2 is X.

【0056】次に、図11(g)に示すように、例えば
熱酸化法により半導体層10aの表面に酸化シリコンか
らなるゲート絶縁膜21を形成し、次に例えばCVD法
によりゲート絶縁膜の上層にポリシリコン層を堆積さ
せ、ゲート電極パターンに加工しゲート電極30aを形
成する。
Next, as shown in FIG. 11 (g), a gate insulating film 21 made of silicon oxide is formed on the surface of the semiconductor layer 10a by, for example, thermal oxidation, and then the upper layer of the gate insulating film is formed by, for example, CVD. Then, a polysilicon layer is deposited and processed into a gate electrode pattern to form a gate electrode 30a.

【0057】次に、図11(h)に示すように、導電性
不純物D1として、例えば半導体層10aがn型の場合
にはホウ素(例えばBF2 )などのp型不純物、半導体
層10aがp型の場合にはリンあるいは砒素などのn型
不純物を、ゲート電極30aをマスクとして3×1015
atoms/cm2 のドーズ量でイオン注入し、不純物の活性化
アニール処理を行ってソース拡散層10bおよびドレイ
ン拡散層10cを形成する。以上で、図7に示すような
半導体層10aにチャネル形成領域を有するMOSFE
Tを有する半導体装置を形成する。以降の工程として
は、例えばCVD法によりMOSFETを被覆して酸化
シリコンを堆積させて層間絶縁膜を形成し、ゲート電極
やソース・ドレイン拡散層などに達するコンタクトホー
ルを開口し、ダイナミック・スレッシホールド動作を行
うためのゲート電極とチャネル形成領域を接続するため
の上層配線を含めて、タングステンあるいはアルミニウ
ムなどの金属材料により上層配線を形成して、所望の半
導体装置とする。
Next, as shown in FIG. 11H, as the conductive impurity D1, for example, when the semiconductor layer 10a is n-type, a p-type impurity such as boron (for example, BF 2 ) and the semiconductor layer 10a are p-type impurities. In the case of the type, an n-type impurity such as phosphorus or arsenic is used, and 3 × 10 15
Ion implantation is performed at a dose of atoms / cm 2 , and activation annealing of impurities is performed to form a source diffusion layer 10b and a drain diffusion layer 10c. As described above, the MOSFE having the channel formation region in the semiconductor layer 10a as shown in FIG.
A semiconductor device having T is formed. In the subsequent steps, for example, a MOSFET is coated by a CVD method, silicon oxide is deposited, an interlayer insulating film is formed, a contact hole reaching a gate electrode, a source / drain diffusion layer, and the like is opened, and a dynamic threshold is formed. A desired semiconductor device is formed by forming an upper wiring using a metal material such as tungsten or aluminum, including an upper wiring for connecting a gate electrode for operation and a channel formation region.

【0058】上記の半導体装置の製造方法によれば、第
1シリコン半導体基板の第1活性領域において素子分離
用の溝よりも浅い段差を形成し、第1活性領域の半導体
層の膜厚を薄くして、第2活性領域においては半導体層
の膜厚を厚く形成して、第1活性領域に対して低抵抗な
チャネル形成領域およびソース領域を形成し、ダイナミ
ック・スレッシホールド動作を高速に行うことができる
電界効果トランジスタを形成することができる。また、
チャネル形成領域およびソース拡散層10bにおける半
導体層の絶縁膜との界面近傍領域の導電性不純物濃度を
他の領域よりも高く形成することにより、半導体層をよ
り低抵抗化することができる。
According to the above-described method of manufacturing a semiconductor device, a step shallower than the trench for element isolation is formed in the first active region of the first silicon semiconductor substrate, and the thickness of the semiconductor layer in the first active region is reduced. Then, in the second active region, the thickness of the semiconductor layer is formed to be large, a channel forming region and a source region having low resistance with respect to the first active region are formed, and the dynamic threshold operation is performed at high speed. Field effect transistors that can be formed. Also,
By forming the conductive impurity concentration in the channel formation region and the region near the interface between the semiconductor layer and the insulating film in the source diffusion layer 10b higher than other regions, the resistance of the semiconductor layer can be further reduced.

【0059】第3実施形態 図12は本実施形態に係る半導体装置の断面図である。
本実施形態の半導体装置は、実質的に第1実施形態の半
導体装置を同様であるが、チャネル形成領域における半
導体層の膜厚Xが、ソース拡散層10bおよびドレイン
拡散層10cにおける半導体層の膜厚Yよりも厚く形成
されていることのみ異なる。
Third Embodiment FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment .
The semiconductor device of the present embodiment is substantially the same as the semiconductor device of the first embodiment, except that the thickness X of the semiconductor layer in the channel formation region is different from the thickness of the semiconductor layer in the source diffusion layer 10b and the drain diffusion layer 10c. The only difference is that it is formed thicker than the thickness Y.

【0060】上記の本実施形態の半導体装置は、第1実
施形態と同様にして形成することができる。即ち、第1
活性領域として、ソース・ドレイン拡散層となる領域を
設定し、第2活性領域としてチャネル形成領域となる領
域を設定する他は、第1実施形態の製造方法と同様にし
て形成することができる。
The semiconductor device of the present embodiment can be formed in the same manner as in the first embodiment. That is, the first
It can be formed in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment, except that a region to be a source / drain diffusion layer is set as an active region and a region to be a channel formation region is set as a second active region.

【0061】本実施形態に係る半導体装置は、第1実施
形態の半導体装置と同様に、SOI型の半導体層がチャ
ネル形成領域およびソース拡散層と、ドレイン拡散層と
で膜厚が異なり、ドレイン拡散層10cにおける半導体
層の膜厚に対してチャネル形成領域およびソース拡散層
10bにおける半導体層の膜厚が厚く、低抵抗となって
いることからダイナミック・スレッシホールド動作を高
速に行うことができる。
In the semiconductor device according to the present embodiment, similarly to the semiconductor device of the first embodiment, the SOI type semiconductor layer has a different film thickness between the channel formation region and the source diffusion layer and the drain diffusion layer, Since the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region and the source diffusion layer 10b is larger than the thickness of the semiconductor layer in the layer 10c and the resistance is low, the dynamic threshold operation can be performed at high speed.

【0062】本発明の半導体装置としては、SOI型半
導体層を有する半導体装置であれば何にでも適用でき、
特にSOI型半導体層上に、ゲート電極とチャネル形成
領域を接続してダイナミック・スレッシホールド動作を
行うMOSFETを有する半導体装置に好ましく適用す
ることができる。
The semiconductor device of the present invention can be applied to any semiconductor device having an SOI type semiconductor layer.
In particular, the present invention can be preferably applied to a semiconductor device having a MOSFET which performs a dynamic threshold operation by connecting a gate electrode and a channel formation region over an SOI semiconductor layer.

【0063】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、上記の実施形態の半導体装置においては、
ゲート電極の両側部のLDDスペーサとなるサイドウォ
ール絶縁膜を形成し、サイドウォール絶縁膜形成前後に
それぞれ導電性不純物をイオン注入することにより、い
わゆるLDD(Lightly Doped Drain )構造のソース・
ドレイン拡散層を形成することも可能である。また、ソ
ース・ドレイン拡散層の上面に自己整合的に、コバルト
シリサイドあるいはチタンシリサイドなどの金属シリサ
イド層を形成するサリサイド(Self Aligned Silicide
)プロセスを用いることにより、さらなる低抵抗化を
図ることも可能である。また、ゲート電極、第1絶縁膜
および第2絶縁膜などは、それぞれ単層構成でも多層構
成でもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変更を行うことができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the semiconductor device of the above embodiment,
A sidewall insulating film serving as an LDD spacer on both sides of the gate electrode is formed, and a conductive impurity is ion-implanted before and after the formation of the sidewall insulating film, thereby forming a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure.
It is also possible to form a drain diffusion layer. In addition, a salicide (Self Aligned Silicide) for forming a metal silicide layer such as cobalt silicide or titanium silicide in a self-aligned manner on the upper surface of the source / drain diffusion layer.
) It is possible to further reduce the resistance by using the process. Further, each of the gate electrode, the first insulating film, the second insulating film, and the like may have a single-layer structure or a multilayer structure. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば、SOI構造の半導体装置において、SOI
層(絶縁膜の上層の半導体層)の抵抗を低減し、SOI
層にゲート電極を接続したときにダイナミック・スレッ
シホールド動作を高速に行うことができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, in the semiconductor device having the SOI structure, the SOI
The resistance of the layer (the semiconductor layer above the insulating film)
When the gate electrode is connected to the layer, the dynamic threshold operation can be performed at high speed.

【0065】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、本発明の半導体装置を容易に製造することがで
き、SOI層(絶縁膜の上層の半導体層)の抵抗を低減
し、SOI層にゲート電極を接続したときにダイナミッ
ク・スレッシホールド動作を高速に行う半導体装置を製
造することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor device of the present invention can be easily manufactured, and the resistance of the SOI layer (the semiconductor layer above the insulating film) can be reduced. A semiconductor device that performs a dynamic threshold operation at high speed when a gate electrode is connected to the semiconductor device.

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

【図1】図1は本発明の第1実施形態に係る半導体装置
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は第1実施形態に係る半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)は素子分離領
域を開口するレジスト膜の形成工程まで、(b)は素子
分離用の溝の形成工程までを示す。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2A illustrates a process up to a step of forming a resist film that opens an element isolation region, and FIG. The steps up to the step of forming a separation groove are shown.

【図3】図3は図2の続きの工程を示し、(c)は第1
活性領域を開口するレジスト膜の形成工程まで、(d)
は第1活性領域の段差の形成工程までを示す。
FIG. 3 shows a step that follows the step shown in FIG. 2;
(D) up to the step of forming a resist film that opens the active region.
Shows the steps up to the step of forming the step in the first active region.

【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(e)は絶縁
膜の形成工程まで、(f)は第2基板の張り合わせ工程
までを示す。
FIG. 4 shows a step subsequent to that of FIG. 3; (e) shows a step until an insulating film is formed; and (f) shows a step until a bonding step of a second substrate.

【図5】図5は図4の続きの工程を示し、(g)は第1
シリコン半導体基板の研磨によりSOI層を形成する工
程まで、(h)はゲート電極となるポリシリコン層の形
成工程までを示す。
FIG. 5 shows a step that follows the step shown in FIG. 4;
(H) shows a process up to the step of forming a SOI layer by polishing a silicon semiconductor substrate, and (h) shows a process up to a process of forming a polysilicon layer serving as a gate electrode.

【図6】図6は図5の続きの工程を示し、(i)はゲー
ト電極のパターン加工工程まで、(j)はソース・ドレ
イン拡散層の形成工程までを示す。
6 shows a step subsequent to that of FIG. 5; (i) shows up to a gate electrode patterning step; and (j) shows a source / drain diffusion layer forming step.

【図7】図7は本発明の第2実施形態に係る半導体装置
の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図8は第2実施形態に係る半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)は第1絶縁膜
の形成工程まで、(b)は第2活性領域において第1基
板を露出させる工程までを示す。
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment, in which FIG. 8A illustrates up to a step of forming a first insulating film, and FIG. The steps up to the step of exposing the first substrate are shown.

【図9】図9は図8の続きの工程を示し、(c)は第2
活性領域における絶縁膜との界面近傍領域の不純物濃度
を高くする工程まで、(d)は第2絶縁膜の形成工程ま
でを示す。
FIG. 9 shows a step that follows the step in FIG. 8;
(D) shows the process up to the step of increasing the impurity concentration in the region near the interface with the insulating film in the active region, and (d) shows the process up to the process of forming the second insulating film.

【図10】図10は図9の続きの工程を示し、(e)は
第2基板の張り合わせ工程まで、(f)は第1シリコン
半導体基板の研磨によりSOI層を形成する工程までを
示す。
10 shows a step subsequent to that of FIG. 9; FIG. 10 (e) shows a step up to a bonding step of a second substrate; and FIG. 10 (f) shows a step up to a step of forming an SOI layer by polishing the first silicon semiconductor substrate.

【図11】図11は図10の続きの工程を示し、(g)
はゲート電極のパターン加工工程まで、(h)はソース
・ドレイン拡散層の形成工程までを示す。
FIG. 11 shows a step that follows the step in FIG. 10, and (g)
Shows the steps up to the step of patterning the gate electrode, and (h) shows the steps up to the step of forming the source / drain diffusion layers.

【図12】図12は本発明の第3実施形態に係る半導体
装置の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図13】図13は従来例に係る半導体装置の断面図で
ある。
FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor device according to a conventional example.

【図14】図14は従来例に係る半導体装置の製造方法
の製造工程を示す断面図であり、(a)は素子分離領域
を開口するレジスト膜の形成工程まで、(b)は素子分
離用の溝の形成工程まで、(c)は絶縁膜の形成工程ま
でを示す。
14A and 14B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a conventional example, in which FIG. 14A shows up to a step of forming a resist film for opening an element isolation region, and FIG. (C) up to the step of forming the insulating film.

【図15】図15は図14の続きの工程を示し、(d)
は第2基板の張り合わせ工程まで、(e)は第1シリコ
ン半導体基板の研磨によりSOI層を形成する工程まで
を示す。
FIG. 15 shows a step that follows the step shown in FIG. 14, and (d)
FIG. 4A shows the process up to the step of bonding the second substrate, and FIG. 4E shows the process up to the process of forming the SOI layer by polishing the first silicon semiconductor substrate.

【図16】図16は図15の続きの工程を示し、(f)
はゲート電極のパターン加工工程まで、(g)はソース
・ドレイン拡散層の形成工程までを示す。
FIG. 16 shows a step that follows the step shown in FIG. 15;
Shows the steps up to the step of patterning the gate electrode, and (g) shows the steps up to the step of forming the source / drain diffusion layers.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…第1シリコン半導体基板、10a…半導体層(S
OI層)、10b…ソース拡散層、10c…ドレイン拡
散層、10d…半導体層中の絶縁膜との界面近傍領域、
12…第2シリコン半導体基板、20…第1絶縁膜、2
1…ゲート絶縁膜、22…第2絶縁膜、30…ポリシリ
コン層、30a…ゲート電極、D1,D2…導電性不純
物、R1,R2…レジスト膜、T1…素子分離用溝、T
2…段差、S…張り合わせ面、I…素子分離領域、AR
1…第1活性領域、AR2…第2活性領域。
10: first silicon semiconductor substrate, 10a: semiconductor layer (S
OI layer), 10b: source diffusion layer, 10c: drain diffusion layer, 10d: region near the interface with the insulating film in the semiconductor layer,
12: second silicon semiconductor substrate, 20: first insulating film, 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gate insulating film, 22 ... Second insulating film, 30 ... Polysilicon layer, 30a ... Gate electrode, D1, D2 ... Conductive impurities, R1, R2 ... Resist film, T1 ... Element isolation groove, T
2: step, S: bonding surface, I: element isolation region, AR
1: first active region, AR2: second active region

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Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板と、 前記基板上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成され、所定の領域毎に膜厚が異なる
ように形成された半導体層とを有する半導体装置。
1. A semiconductor device comprising: a substrate; an insulating film formed on the substrate; and a semiconductor layer formed on the insulating film and having a different thickness for each predetermined region.
【請求項2】前記半導体層の膜厚が厚い領域では、その
下層の前記絶縁膜が薄く、 前記半導体層の膜厚が薄い領域では、その下層の前記絶
縁膜が厚く形成されている請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating film is thinner in a region where said semiconductor layer is thicker, and said insulating film is thicker in a region where said semiconductor layer is thinner. 2. The semiconductor device according to 1.
【請求項3】前記半導体層が、少なくとも第1の膜厚の
第1領域と、前記第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚の第
2領域とを有し、 前記第1領域の前記半導体層中の導電性不純物濃度が、
第2領域の前記半導体層中の導電性不純物濃度よりも高
く形成されている請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor layer has at least a first region having a first film thickness and a second region having a second film thickness larger than the first film thickness. The conductive impurity concentration in the semiconductor layer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed to be higher than a conductive impurity concentration in the semiconductor layer in the second region.
【請求項4】前記半導体層中に形成されたチャネル形成
領域と、当該チャネル形成領域に接続するソース領域お
よびドレイン領域と、 前記半導体層の上層に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜の上層に形成されたゲート電極とを含
む電界効果トランジスタが形成されている請求項1記載
の半導体装置。
4. A channel forming region formed in the semiconductor layer, a source region and a drain region connected to the channel forming region, a gate insulating film formed on the semiconductor layer, and the gate insulating film. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a field effect transistor including a gate electrode formed in an upper layer is formed.
【請求項5】前記ゲート電極が前記チャネル形成領域に
接続して形成されている請求項4記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein said gate electrode is formed so as to be connected to said channel formation region.
【請求項6】前記ドレイン領域における前記半導体層の
膜厚が、前記チャネル形成領域における前記半導体層の
膜厚よりも薄く形成されている請求項4記載の半導体装
置。
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the thickness of the semiconductor layer in the drain region is smaller than the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region.
【請求項7】前記ソース領域およびドレイン領域におけ
る前記半導体層の膜厚が、前記チャネル形成領域におけ
る前記半導体層の膜厚よりも薄く形成されている請求項
4記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 4, wherein the thickness of the semiconductor layer in the source region and the drain region is smaller than the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region.
【請求項8】少なくとも前記チャネル形成領域における
前記半導体層中の前記絶縁膜との界面近傍領域の導電性
不純物濃度が、他の領域の前記半導体層中の導電性不純
物濃度よりも高く形成されている請求項4記載の半導体
装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein a conductive impurity concentration in at least a region near an interface with said insulating film in said semiconductor layer in said channel formation region is formed higher than a conductive impurity concentration in said semiconductor layer in another region. The semiconductor device according to claim 4.
【請求項9】前記チャネル形成領域および前記ソース領
域における前記半導体層中の前記絶縁膜との界面近傍領
域の導電性不純物濃度が、他の領域の前記半導体層中の
導電性不純物濃度よりも高く形成されている請求項8記
載の半導体装置。
9. A conductive impurity concentration in a region near an interface with the insulating film in the semiconductor layer in the channel formation region and the source region is higher than a conductive impurity concentration in the semiconductor layer in another region. 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor device is formed.
【請求項10】半導体からなる第1基板の表面に複数段
の段差を形成する工程と、 前記第1基板の段差上および当該段差に連続する前記第
1基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、 前記第1絶縁膜の上面から第2基板を張り合わせる工程
と、 前記第1基板の前記活性領域部分の半導体層を残して前
記第1基板を研磨する工程とを有する半導体装置の製造
方法。
10. A step of forming a plurality of steps on a surface of a first substrate made of a semiconductor, and forming a first insulating film on the steps of the first substrate and on the first substrate continuous with the steps. Manufacturing a semiconductor device, comprising: bonding a second substrate from an upper surface of the first insulating film; and polishing the first substrate while leaving a semiconductor layer in the active region portion of the first substrate. Method.
【請求項11】素子分離領域と当該素子分離領域に隣接
する活性領域とを有する半導体装置の製造方法であっ
て、 半導体からなる第1基板の素子分離領域において素子分
離用溝を形成する工程と、 前記第1基板の活性領域内の所定の領域において前記溝
よりも浅い段差を形成して薄膜化する工程と、 前記溝内、前記段差上および当該溝および段差に連続す
る前記第1基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、 前記第1絶縁膜の上面から第2基板を張り合わせる工程
と、 前記素子分離領域の第1絶縁膜をストッパとして、前記
第1基板の前記活性領域部分の半導体層を残して前記第
1基板を研磨する工程とを有する半導体装置の製造方
法。
11. A method of manufacturing a semiconductor device having an element isolation region and an active region adjacent to the element isolation region, comprising the steps of: forming an element isolation groove in an element isolation region of a first substrate made of a semiconductor; Forming a step shallower than the groove in a predetermined region in the active region of the first substrate to reduce the thickness; and forming a step in the groove, on the step, and on the first substrate continuous with the groove and the step. Forming a first insulating film on the substrate; bonding a second substrate from an upper surface of the first insulating film; and using the first insulating film in the element isolation region as a stopper, the active region portion of the first substrate. Polishing the first substrate while leaving the semiconductor layer as described above.
【請求項12】前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前
記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記第1絶縁膜
を平坦化する工程をさらに有する請求項11記載の半導
体装置の製造方法。
12. The semiconductor device according to claim 11, further comprising a step of flattening said first insulating film after said step of forming said first insulating film and before said step of bonding said second substrate. Production method.
【請求項13】前記第1絶縁膜を平坦化する工程が化学
的機械研磨処理工程である請求項12記載の半導体装置
の製造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the step of flattening the first insulating film is a chemical mechanical polishing process.
【請求項14】前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前
記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記第1絶縁膜
の上層に張り合わせ層を形成する工程をさらに有する請
求項11記載の半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 11, further comprising, after the step of forming the first insulating film, and before the step of bonding the second substrate, forming a bonding layer on the first insulating film. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項15】前記張り合わせ層としてポリシリコン層
を形成する請求項14記載の半導体装置の製造方法。
15. The method according to claim 14, wherein a polysilicon layer is formed as the bonding layer.
【請求項16】前記張り合わせ層を形成する工程の後、
前記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記張り合わ
せ層を平坦化する工程をさらに有する請求項14記載の
半導体装置の製造方法。
16. After the step of forming the bonding layer,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, further comprising a step of flattening the bonding layer before the step of bonding the second substrate.
【請求項17】前記張り合わせ層を平坦化する工程が化
学的機械研磨処理工程である請求項16記載の半導体装
置の製造方法。
17. The method according to claim 16, wherein the step of flattening the bonding layer is a chemical mechanical polishing step.
【請求項18】前記第1基板を研磨する工程の後、前記
第1基板を研磨する工程によって残された前記活性領域
部分の半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形成する工
程と、前記ゲート電極をマスクとして導電性不純物を導
入し、前記半導体層中にソース領域およびドレイン領域
を形成する工程をさらに有する請求項11記載の半導体
装置の製造方法。
18. After the step of polishing the first substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor layer in the active region portion left by the step of polishing the first substrate; 12. The semiconductor device according to claim 11, further comprising: a step of forming a gate electrode in a layer above the film; and a step of introducing a conductive impurity using the gate electrode as a mask to form a source region and a drain region in the semiconductor layer. Production method.
【請求項19】前記ドレイン領域を形成する工程におい
ては、前記溝よりも浅い段差を形成して薄膜化された領
域に残された半導体層内に形成する請求項18記載の半
導体装置の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein in the step of forming the drain region, a step shallower than the groove is formed in the semiconductor layer left in the thinned region. .
【請求項20】前記ソース領域およびドレイン領域を形
成する工程においては、前記溝よりも浅い段差を形成し
て薄膜化された領域に残された半導体層内に形成する請
求項18記載の半導体装置の製造方法。
20. The semiconductor device according to claim 18, wherein, in the step of forming the source region and the drain region, a step which is shallower than the groove is formed in a semiconductor layer left in a thinned region. Manufacturing method.
【請求項21】前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前
記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記溝よりも浅
い段差を形成して薄膜化された領域を除く領域の活性領
域における前記第1基板が露出するまで前記第1絶縁膜
を上面から除去する工程と、前記露出した第1基板の表
層部分に前記第1基板と同じ導電型の導電性不純物を導
入する工程と、前記第1基板および第1絶縁膜の上層に
第2絶縁膜を形成する工程をさらに有し、 前記第2基板を張り合わせる工程においては、前記第2
絶縁膜の上面から前記第2基板を張り合わせる請求項1
8記載の半導体装置の製造方法。
21. After the step of forming the first insulating film and before the step of bonding the second substrate, an active region of a region except a region which is formed thinner by forming a step shallower than the groove. Removing the first insulating film from the upper surface until the first substrate is exposed, and introducing a conductive impurity of the same conductivity type as the first substrate into a surface layer portion of the exposed first substrate, Forming a second insulating film on the first substrate and the first insulating film; and bonding the second substrate to the second insulating film.
2. The method according to claim 1, wherein the second substrate is bonded from an upper surface of the insulating film.
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 8.
【請求項22】前記第2絶縁膜を形成する工程の後、前
記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記第2絶縁膜
を平坦化する工程をさらに有する請求項21記載の半導
体装置の製造方法。
22. The semiconductor device according to claim 21, further comprising a step of flattening the second insulating film after the step of forming the second insulating film and before the step of bonding the second substrate. Production method.
【請求項23】前記第2絶縁膜を平坦化する工程が化学
的機械研磨処理工程である請求項22記載の半導体装置
の製造方法。
23. The method according to claim 22, wherein the step of flattening the second insulating film is a chemical mechanical polishing step.
【請求項24】前記第2絶縁膜を形成する工程の後、前
記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記第2絶縁膜
の上層に張り合わせ層を形成する工程をさらに有する請
求項21記載の半導体装置の製造方法。
24. The method according to claim 21, further comprising, after the step of forming the second insulating film, and before the step of bonding the second substrate, a step of forming a bonding layer on the second insulating film. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項25】前記張り合わせ層としてポリシリコン層
を形成する請求項24記載の半導体装置の製造方法。
25. The method according to claim 24, wherein a polysilicon layer is formed as the bonding layer.
【請求項26】前記張り合わせ層を形成する工程の後、
前記第2基板を張り合わせる工程の前に、前記張り合わ
せ層を平坦化する工程をさらに有する請求項24記載の
半導体装置の製造方法。
26. After the step of forming the bonding layer,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, further comprising a step of flattening the bonding layer before the step of bonding the second substrate.
【請求項27】前記張り合わせ層を平坦化する工程が化
学的機械研磨処理工程である請求項26記載の半導体装
置の製造方法。
27. The method according to claim 26, wherein the step of flattening the bonding layer is a chemical mechanical polishing step.
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