JP2001053280A - Mos transistor and its manufacture - Google Patents

Mos transistor and its manufacture

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JP2001053280A
JP2001053280A JP11224067A JP22406799A JP2001053280A JP 2001053280 A JP2001053280 A JP 2001053280A JP 11224067 A JP11224067 A JP 11224067A JP 22406799 A JP22406799 A JP 22406799A JP 2001053280 A JP2001053280 A JP 2001053280A
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MOS transistor and a method of manufacturing it, where a substrate bias effect peculiar to an SOI substrate ca be restrained without increasing a MOS transistor formed on the SOI substrate in element area or in junction leakage caused by crystal defects. SOLUTION: A MOS transistor is equipped with an SOI substrate, composed of a support substrate 10 and a buried insulating film 11 and a body region 12 provided to the substrate 10, a gate electrode 14 formed on the body region 12 trough the intermediary of a gate insulating film 13, and a drain region 15 and a source region 16 are formed in the body region 12 sandwiching the gate electrode 14 between them, where the source region 16 is equipped with an source region 17 extended in the direction of the drain region 15 along an interface between the buried insulating film 11 and the body region 12.

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、MOSトランジス
タ及びその製造方法に関し、より詳細には、ソース領域
に拡張領域を付加することにより基板バイアス効果が低
減されたMOSトランジスタ及びその製造方法に関す
る。
The present invention relates to a MOS transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a MOS transistor in which a substrate bias effect is reduced by adding an extension region to a source region, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら、低電源電圧動作におけるCMOS LSIの低消費
電力化及び高速化には、シリコン基板上に埋め込み酸化
膜及びシリコン単結晶膜からなるボディ領域を有するS
OI(Silicon On Insulator)基板を用い、このSOI
基板上にCMOSを形成することが有効であることが知
られており、SOI基板を使用した各種の半導体装置
が、マルチメディア関連の機器、例えば携帯電話や、携
帯端末機器等へ応用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, to reduce the power consumption and speed of a CMOS LSI in a low power supply voltage operation, a body region comprising a buried oxide film and a silicon single crystal film on a silicon substrate has been conventionally used. S with
Using an OI (Silicon On Insulator) substrate, this SOI
It is known that it is effective to form a CMOS on a substrate, and various semiconductor devices using an SOI substrate are applied to multimedia-related devices such as mobile phones and mobile terminal devices. .

【0003】SOI基板に形成したMOSトランジスタ
は、バルクシリコンに形成したMOSトランジスタに比
べ、低消費電力化及び高速化が実現される。この最大の
理由は、SOI基板の埋め込み酸化膜によって半導体素
子の接合容量等の寄生容量が減少するためである。さら
に詳細に説明すると、以下のようである。
A MOS transistor formed on an SOI substrate realizes lower power consumption and higher speed than a MOS transistor formed on bulk silicon. The biggest reason is that the buried oxide film of the SOI substrate reduces the parasitic capacitance such as the junction capacitance of the semiconductor element. This will be described in more detail as follows.

【0004】CMOS LSIの消費電力(P)及び信
号遅延時間(τ)は次式で表される。 P = Cload・Vdd・f …… (1) τ = Cload・Vdd/IDSAT …… (2) (Cloadは回路の負荷容量、Vddは電源電圧、fは動作
周波数、IDSATは飽和ドレイン電流である。)
The power consumption (P) and signal delay time (τ) of a CMOS LSI are expressed by the following equations. P = C load · Vdd · f (1) τ = C load · Vdd / I DSAT (2) (C load is the load capacity of the circuit, Vdd is the power supply voltage, f is the operating frequency, and I DSAT is saturated. This is the drain current.)

【0005】ゲート絶縁膜容量をCOX、ゲート幅をW、
ゲート長をL、キャリア移動度をμ、MOSトランジス
タのしきい値をVthとすれば、飽和ドレイン電流IDSAT
は、 IDSAT=W・μ・COX/L・(Vdd−Vth)2 と表される。
The capacitance of the gate insulating film is C OX , the gate width is W,
Assuming that the gate length is L, the carrier mobility is μ, and the threshold value of the MOS transistor is Vth, the saturation drain current IDSAT
It is expressed as I DSAT = W · μ · C OX / L · (Vdd-Vth) 2.

【0006】SOI基板に形成したMOSトランジスタ
では、埋め込み酸化膜下の空乏層容量によってソース・
ドレイン接合容量が減少するために、前記(1)式にお
いてCloadが減少して消費電力が低減する。また、埋め
込み酸化膜上のシリコン単結晶からなるボディ領域が完
全に空乏化される。FD(Fully Depleted)モードで
は、ボディ領域容量と埋め込み酸化膜容量とが直列接続
されるためにトータルの寄生容量が減少するために、ゲ
ート電圧がゲート絶縁膜容量に有効に印加される。これ
により、SOI基板に形成したMOSトランジスタのサ
ブスレッショルド特性が急峻になり、同一オフ電流にお
けるしきい値電圧(Vth)が減少し、前記(2)式にお
いてIDSATが増加して信号遅延時間が低減される。
[0006] In a MOS transistor formed on an SOI substrate, the source / source voltage is reduced by the capacity of a depletion layer under a buried oxide film.
Since the drain junction capacitance is reduced, C load in the above equation (1) is reduced, and power consumption is reduced. Further, the body region made of silicon single crystal on the buried oxide film is completely depleted. In the FD (Fully Depleted) mode, the gate voltage is effectively applied to the gate insulating film capacitance because the body region capacitance and the buried oxide film capacitance are connected in series to reduce the total parasitic capacitance. As a result, the sub-threshold characteristic of the MOS transistor formed on the SOI substrate becomes sharp, the threshold voltage (Vth) at the same off-current decreases, and IDSAT increases in the above equation (2), and the signal delay time increases. Reduced.

【0007】しかし、MOSトランジスタが形成された
SOI基板上のボディ領域は、埋め込み酸化膜と素子分
離膜で囲まれて電気的に浮遊状態になっているために電
荷がたまりやすく、蓄積電荷による基板電位の影響を受
けやすいという問題がある。これらの影響は基板バイア
ス効果と呼ばれる。MOSトランジスタではドレイン近
傍の強い電界によって電子が高いエネルギーを得てイン
パクトイオン化を引き起こすが、SOI基板に形成した
MOSトランジスタの場合、インパクトイオン化によっ
て発生した正孔がボディ領域に蓄積されやすく、ボディ
領域が正バイアスされる。ボディ領域での正孔の蓄積
は、ソース端の正孔に対する電位の障壁(Φh)がPD
(Partially Depleted)モードのSOI MOSトラン
ジスタで顕著である。この場合、ボディ領域が正バイア
スされて、MOSトランジスタのしきい値電圧が低下
し、ドレイン電圧−ドレイン電流特性(Vds−Ids
特性)においてIdsが異常増加するキンク現象が生じ
る。ソース端の正孔に対する電位の障壁が低いFD(Fu
lly Depleted)モードではPD(Partially Depleted)
モードのようなキンクは現れないが、インパクイオン化
によって発生した多数キャリアがベース電流となり、寄
生バイポーラトランジスタが動作して、ソース−ドレイ
ン間耐圧の低下や、オフ電流の増加をもたらす。
However, since the body region on the SOI substrate on which the MOS transistor is formed is surrounded by the buried oxide film and the element isolation film and is in an electrically floating state, charges tend to accumulate. There is a problem that it is easily affected by the potential. These effects are called substrate bias effects. In a MOS transistor, electrons generate high energy due to a strong electric field near the drain and cause impact ionization. However, in the case of a MOS transistor formed on an SOI substrate, holes generated by impact ionization are easily accumulated in a body region, and the body region is damaged. Be positively biased. The accumulation of holes in the body region is caused by the potential barrier (Φh) with respect to the holes at the source end being PD
(Partially Depleted) mode is remarkable in the SOI MOS transistor. In this case, the body region is positively biased, the threshold voltage of the MOS transistor decreases, and the drain voltage-drain current characteristic (Vds-Ids)
Characteristic), a kink phenomenon occurs in which Ids abnormally increases. FD (Fu) having a low potential barrier against holes at the source end
lly Depleted) mode is PD (Partially Depleted)
Although no kink like the mode appears, majority carriers generated by impact ionization serve as a base current, and a parasitic bipolar transistor operates, resulting in a decrease in source-drain breakdown voltage and an increase in off-state current.

【0008】この問題を解決する方法として、ボディ領
域に基板コンタクトを取ることによってボディ領域の正
孔を逃がし、SOI素子における上記の基板バイアス効
果をなくすことが可能である。しかし、この方法では、
ボディ領域へのコンタクトをとる領域分の面積が増加す
るために、LSIの高集積化の妨げとなる。
As a method for solving this problem, holes can be escaped from the body region by making a substrate contact with the body region, and the above-described substrate bias effect in the SOI element can be eliminated. But with this method,
An increase in the area of a region for making contact with the body region hinders high integration of the LSI.

【0009】一方、素子面積を増加させずに基板バイア
ス効果を抑制する方法として、ソース/ドレイン領域に
結晶欠陥を導入する方法が考案されている。例えば、特
開平9-219528号公報及び文献(T.Ohno,M.Takahashi,A.O
htaka,Y.Sakakibara and T.Tsuchiya:“Suppression of
the Parasitic Bipolar Effect in Ultra-Thin-FilmnM
OSFETs/SIMOX by ArIon Implantation into Source/Dra
in Regions ”:IEDMTech.Dig.pp627-630(1995))には、
図5に示したように、シリコン基板10上に順次形成さ
れた埋め込み酸化膜11とp型シリコン単結晶からなる
ボディ領域12とから構成されるSOI基板の上に、ゲ
ート絶縁膜13と、ゲート電極14とが形成され、ボデ
ィ領域12内に、ゲート電極14を挟むようにに形成さ
れたドレイン15とソース16とから構成されるSOI
MOSトランジスタにおいて、ドレイン15、ソース
16中にAr等の希ガスイオンを注入して、結晶欠陥層
50を形成する方法が記載されている。この方法ではア
ルゴンイオンによって導入された結晶欠陥が電子と正孔
の再結合中心として働き、正孔が消滅してボディ領域へ
の蓄積が緩和される。
On the other hand, as a method of suppressing the substrate bias effect without increasing the element area, a method of introducing a crystal defect into source / drain regions has been devised. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219528 and References (T. Ohno, M. Takahashi, AO
htaka, Y. Sakakibara and T. Tsuchiya: “Suppression of
the Parasitic Bipolar Effect in Ultra-Thin-FilmnM
OSFETs / SIMOX by ArIon Implantation into Source / Dra
in Regions ”: IEDMTech.Dig.pp627-630 (1995))
As shown in FIG. 5, a gate insulating film 13 and a gate insulating film 13 are formed on an SOI substrate including a buried oxide film 11 formed sequentially on a silicon substrate 10 and a body region 12 made of p-type silicon single crystal. An electrode 14 is formed, and an SOI including a drain 15 and a source 16 formed so as to sandwich gate electrode 14 in body region 12 is formed.
In the MOS transistor, a method is described in which a rare gas ion such as Ar is implanted into the drain 15 and the source 16 to form the crystal defect layer 50. In this method, crystal defects introduced by argon ions serve as recombination centers for electrons and holes, and holes are extinguished to reduce accumulation in the body region.

【0010】しかし、このSOI MOSトランジスタ
には以下の問題がある。つまり、アルゴンイオン注入に
よってソース16、ドレイン15に導入された結晶欠陥
がボディ領域12で発生した正孔の再結合中心として働
くためには、結晶欠陥層50を、ソース16及びドレイ
ン15の接合面から少数キャリアである正孔の拡散長以
内の距離に配置する必要があるが、この距離は数十nm
程度と非常に短いために、イオン注入とアニールによっ
て制御することが極めて困難である。この結晶欠陥層5
0がソース16またはドレイン15の接合面を横切って
しまうと、ソース16、ドレイン15のジャンクション
リークが著しく増加して、MOSトランジスタ特性を劣
化させるという問題が生じる。
However, this SOI MOS transistor has the following problems. That is, in order for crystal defects introduced into the source 16 and the drain 15 by the argon ion implantation to function as recombination centers of holes generated in the body region 12, the crystal defect layer 50 must be formed at the junction surface between the source 16 and the drain 15. Should be arranged within a distance of less than the diffusion length of holes as minority carriers.
Due to their very short duration, they are very difficult to control by ion implantation and annealing. This crystal defect layer 5
If 0 crosses the junction surface of the source 16 or the drain 15, the junction leak of the source 16 or the drain 15 increases remarkably, causing a problem of deteriorating the MOS transistor characteristics.

【0011】また、素子面積を増加させずに基板バイア
ス効果を抑制する他の方法は、ソース、ドレインの正孔
に対する電子障壁(Φh)を低下させることである。例
えば、特開平8-213622号公報及び文献(M.Yoshimi, M.
Terauchi, A.Murakoshi, M.Takahashi, K.Matsuzaw
a, N.Shigyo and Y.Ushiku: “Technology Trends ofs
ilicon-On-Insulator-It's advantages and problems t
o be Solvde ”IEDM Tech.Dig.Pp429-432(1994) )に
は、図3に示したように、シリコン基板10上に順次形
成された埋め込み酸化膜11とp型シリコン単結晶から
なるボディ領域12とから構成されるSOI基板の上
に、ゲート絶縁膜13と、ゲート電極14とが形成さ
れ、ボディ領域12内に、ゲート電極14を挟むように
形成されたドレイン15とソース16とから構成される
SOI MOSトランジスタにおいて、ドレイン15と
ソース16との中にゲルマニウム(Ge)イオンによる
SiGe層60を形成する方法が記載されている。この
方法では、ソース16、ドレイン15をSiGe、Si
Sn又はPbS層にすることでソース16、ドレイン1
5の正孔に対する電子障壁(Φh)を低下させ、ひいて
はソース16に正孔が流入しやすくなり、正孔の蓄積を
防止することができる。しかし、この方法では、ゲルマ
ニウム(Ge)や鉛(Pb)を使用することによる工程
や装置の煩雑化と工程のクロスコンタミネーションの問
題が生じる。
Another method for suppressing the substrate bias effect without increasing the element area is to lower the electron barrier (Φh) for the source and drain holes. For example, JP-A-8-213622 and literature (M. Yoshimi, M.
Terauchi, A. Murakoshi, M. Takahashi, K. Matsuzaw
a, N.Shigyo and Y.Ushiku: “Technology Trends ofs
ilicon-On-Insulator-It's advantages and problems t
o be Solvde "IEDM Tech. Dig. Pp429-432 (1994)) has a buried oxide film 11 sequentially formed on a silicon substrate 10 and a body region composed of a p-type silicon single crystal as shown in FIG. A gate insulating film 13 and a gate electrode 14 are formed on an SOI substrate constituted by the SOI substrate 12 and a drain 15 and a source 16 are formed in the body region 12 so as to sandwich the gate electrode 14. In this SOI MOS transistor, a method is described in which a SiGe layer 60 of germanium (Ge) ions is formed between a drain 15 and a source 16. In this method, the source 16 and the drain 15 are formed of SiGe and Si.
By forming an Sn or PbS layer, the source 16 and the drain 1
5, the electron barrier (Φh) for the holes is lowered, and the holes are more likely to flow into the source 16, so that the accumulation of holes can be prevented. However, in this method, the use of germanium (Ge) or lead (Pb) causes a problem of complicated processes and apparatuses and a problem of cross contamination of the processes.

【0012】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、SOI基板に形成したMOSトランジスタの素子面
積や結晶欠陥によるジャンクションリークを増加させる
ことなく、SOI基板に特有に現れる基板バイアス効果
を抑制することができるMOSトランジスタ及びその製
造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses a substrate bias effect peculiar to an SOI substrate without increasing a junction leak due to an element area or a crystal defect of a MOS transistor formed on the SOI substrate. And a method for manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、支持基
板上に埋め込み絶縁膜及びボディ領域が積層されてなる
SOI基板と、ボディ領域上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極と、ゲート電極を挟むように前記ボ
ディ領域の一方に形成されたドレイン領域と他方に形成
されたソース領域とからなり、前記ソース領域が、前記
埋め込み絶縁膜とボディ領域との界面に沿ってドレイン
領域方向に延設された拡張ソース領域を備えてなるMO
Sトランジスタが提供される。
According to the present invention, there is provided an SOI substrate in which a buried insulating film and a body region are laminated on a support substrate, and a gate electrode formed on the body region via a gate insulating film. A drain region formed on one side of the body region and a source region formed on the other side of the body region so as to sandwich the gate electrode, wherein the source region extends along the interface between the buried insulating film and the body region. MO having extended source region extended in two directions
An S transistor is provided.

【0014】また、本発明によれば、(a)支持基板上
に埋め込み絶縁膜及びボディ領域が積層されてなるSO
I基板上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成
し、(b)前記ボディ領域内のソース領域形成領域に砒
素及びリンをイオン注入し、リンが前記ボディ領域内で
増速拡散する温度で、所定時間熱処理して前記埋め込み
絶縁膜とボディ領域との界面に沿ってドレイン領域方向
に延設された拡張ソース領域を有するソース領域を形成
し、(c)前記ボディ領域内のドレイン領域形成領域に
砒素及び/又はリンをイオン注入し、前記温度よりも高
温で、前記所定時間よりも短時間熱処理してドレイン領
域を形成するMOSトランジスタの製造方法が提供され
る。
Further, according to the present invention, there is provided (a) an SO having a buried insulating film and a body region laminated on a supporting substrate.
Forming a gate electrode on the I-substrate via a gate insulating film; (b) ion-implanting arsenic and phosphorus into a source region forming region in the body region; Heat treatment for a predetermined time to form a source region having an extended source region extending in the direction of the drain region along the interface between the buried insulating film and the body region; and (c) forming a drain region in the body region. A method for manufacturing a MOS transistor is provided, in which arsenic and / or phosphorus is ion-implanted into a region and heat-treated at a temperature higher than the temperature and for a shorter time than the predetermined time to form a drain region.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明のMOSトランジスタは、
基本的に、支持基板上に埋め込み絶縁膜及びボディ領域
がこの順に積層されてなるSOI基板と、ボディ領域上
にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、ゲー
ト電極を挟むようにボディ領域の一方に形成されたドレ
イン領域と他方に形成されたソース領域とから構成され
る。ここで、SOI基板としては、通常使用される材
料、構造、膜厚等であれば特に限定されるものではな
く、例えば、貼り合わせSOI(BESOI)、SIM
OX(Separation by Implantation of Oxygen)型基板
等として用いられるものが挙げられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A MOS transistor according to the present invention
Basically, an SOI substrate in which a buried insulating film and a body region are laminated in this order on a supporting substrate, a gate electrode formed on the body region via a gate insulating film, and a body region sandwiching the gate electrode And a source region formed on the other side. Here, the SOI substrate is not particularly limited as long as it is a commonly used material, structure, film thickness, and the like. For example, bonded SOI (BESOI), SIM
Examples include those used as OX (Separation by Implantation of Oxygen) type substrates.

【0016】支持基板としては、例えば、シリコン、ゲ
ルマニウム等の元素半導体基板、GaAs、AlN、Z
nSe、CdTe等のIII−V族又はII−VI族等の化合
物半導体、サファイア、石英、ガラス、プラスチック等
の絶縁性基板等、種々の基板を使用することができる。
なかでも、シリコンが好ましく、特に、単結晶シリコン
が好ましい。
As the supporting substrate, for example, an element semiconductor substrate such as silicon, germanium, etc., GaAs, AlN, Z
Various substrates such as a compound semiconductor of III-V group or II-VI group such as nSe and CdTe, and an insulating substrate such as sapphire, quartz, glass, and plastic can be used.
Among them, silicon is preferable, and single crystal silicon is particularly preferable.

【0017】埋め込み絶縁膜としては、例えばSiO2
膜、SiN膜等が挙げられる。なかでもSiO2 膜が好
ましい。この際の膜厚は、得ようとする半導体装置の特
性、得られた半導体装置を使用する際の印加電圧の高さ
等を考慮して適宜調整することができるが、例えば、1
00〜400nm程度が挙げられる。
As the buried insulating film, for example, SiO 2
Film, SiN film and the like. Above all, a SiO 2 film is preferable. At this time, the film thickness can be appropriately adjusted in consideration of the characteristics of the semiconductor device to be obtained, the height of an applied voltage when the obtained semiconductor device is used, and the like.
About 00 to 400 nm.

【0018】ボディ領域は、トランジスタを形成するた
めの活性層として機能する半導体薄膜であり、シリコ
ン、ゲルマニウム等の元素半導体、GaAs、AlN、
ZnSe、CdTe等のIII−V族又はII−VI族等の化
合物半導体等による薄膜で形成することができる。なか
でもシリコン薄膜、特に単結晶シリコン薄膜が好まし
い。ボディ領域の膜厚は、得られる半導体装置の特性等
を考慮して、例えば、後述するトランジスタのソース/
ドレイン領域の接合深さ、表面半導体層表面のチャネル
領域の深さ、不純物濃度等の種々のパラメータによっ
て、適宜調整することができ、30〜100nm程度が
挙げられる。なお、ボディ領域には、後述するようにソ
ース/ドレイン領域が形成される他、チャネル領域が形
成されることとなるため、不純物濃度(例えば、リン、
砒素等のN型又はボロン等のP型)は、得ようとする半
導体装置の閾値に対応するように設定されていることが
好ましい。
The body region is a semiconductor thin film functioning as an active layer for forming a transistor, and includes an element semiconductor such as silicon and germanium, GaAs, AlN, and the like.
It can be formed as a thin film made of a compound semiconductor of III-V group or II-VI group such as ZnSe or CdTe. Among them, a silicon thin film, particularly a single crystal silicon thin film, is preferable. The film thickness of the body region is determined, for example, by taking into account the characteristics of the semiconductor device to be obtained and the like.
It can be adjusted as appropriate by various parameters such as the junction depth of the drain region, the depth of the channel region on the surface of the surface semiconductor layer, and the impurity concentration. In the body region, a source / drain region is formed as will be described later, and a channel region is formed. Therefore, the impurity concentration (for example, phosphorus,
The N type such as arsenic or the P type such as boron) is preferably set to correspond to the threshold value of the semiconductor device to be obtained.

【0019】ボディ領域上に形成されるゲート絶縁膜及
びゲート電極は、通常、半導体装置において用いられる
材料、膜厚等であれば特に限定されるものではなく、例
えば、ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化
膜又はこれらの積層膜等により、膜厚3〜10nm程度
で形成することができ、ゲート電極は、ポリシリコン;
W、Ta、Ti、Mo等の高融点金属のシリサイド;こ
れらシリサイド(例えばMoSi2、WSi2)とポリシ
リコンとからなるポリサイド;その他の金属等により、
膜厚100〜200nm程度で形成することができる。
なお、ゲート電極は、ソース/ドレイン領域形成のため
の不純物の横方向への拡散等を考慮して、絶縁膜による
サイドウォールスペーサを有していてもよい。
The gate insulating film and the gate electrode formed on the body region are not particularly limited as long as they are generally used in a semiconductor device, such as a material and a film thickness. A film, a silicon nitride film, a laminated film of these, or the like, can be formed to a thickness of about 3 to 10 nm, and the gate electrode is made of polysilicon;
A silicide of a refractory metal such as W, Ta, Ti, Mo, etc .; a polycide composed of these silicides (for example, MoSi 2 , WSi 2 ) and polysilicon;
It can be formed with a thickness of about 100 to 200 nm.
Note that the gate electrode may have a sidewall spacer formed of an insulating film in consideration of diffusion of impurities for forming source / drain regions in a lateral direction.

【0020】ゲート電極を挟むようにボディ領域に形成
されるソース/ドレイン領域は、ボディ領域の膜厚に匹
敵する接合深さで形成されていることが好ましい。その
不純物はN型又はP型のいずれでもよいが、製造方法の
簡便さ、実用性等を考慮すればN型、例えば砒素、リン
であることが好ましい。不純物濃度は特に限定されるも
のではなく、例えば、N型(又はP型)の不純物を、1
×1020〜1×1021atoms/cm3程度含有する
ことが挙げられる。なお、ソース/ドレイン領域は、同
程度の不純物を含有することが好ましいが、動作に支障
が生じない限り、製造方法によって、ドレイン領域とソ
ース領域との不純物濃度が異なっていてもよい。また、
ソース/ドレイン領域は、LDD構造を有していてもよ
い。さらに、ソース領域は、埋め込み絶縁膜とボディ領
域との界面に沿ってドレイン領域方向に延設された拡張
ソース領域を備える。ここで、拡張ソース領域は、例え
ば、N型(又はP型)の不純物濃度がソース領域よりも
低いことが好ましく、例えば、1×1019〜1×1020
atoms/cm3程度が挙げられる。また、拡張ソー
ス領域は、例えば、幅がソース領域の接合深さの10〜
30%程度、長さが全チャネル領域の30〜50%程度
の形状で形成することができる。
The source / drain regions formed in the body region so as to sandwich the gate electrode are preferably formed with a junction depth equivalent to the thickness of the body region. The impurities may be either N-type or P-type, but are preferably N-type, for example, arsenic or phosphorus in consideration of simplicity of the manufacturing method and practicality. The impurity concentration is not particularly limited. For example, N-type (or P-type)
It may be contained in an amount of about × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . Note that the source / drain regions preferably contain the same level of impurities. However, the impurity concentration of the drain region may be different from that of the source region depending on the manufacturing method as long as operation is not hindered. Also,
The source / drain regions may have an LDD structure. Further, the source region includes an extended source region extending in the direction of the drain region along the interface between the buried insulating film and the body region. Here, the extended source region preferably has, for example, an N-type (or P-type) impurity concentration lower than that of the source region, for example, 1 × 10 19 to 1 × 10 20.
about atoms / cm 3 . Further, the extended source region has, for example, a width of 10 to the junction depth of the source region.
It can be formed in a shape of about 30% and a length of about 30 to 50% of the entire channel region.

【0021】また、本発明の製造方法によれば、工程
(a)において、支持基板上に埋め込み絶縁膜及びボデ
ィ領域が積層されてなるSOI基板上に、ゲート絶縁膜
を介してゲート電極を形成する。ここで形成するゲート
絶縁膜及びゲート電極は、通常MOSトランジスタを形
成する場合の公知の材料で、公知の方法によって形成す
ることができる。
According to the manufacturing method of the present invention, in the step (a), a gate electrode is formed on a SOI substrate having a buried insulating film and a body region laminated on a supporting substrate via a gate insulating film. I do. The gate insulating film and the gate electrode formed here can be formed by a known method using a known material for forming an ordinary MOS transistor.

【0022】工程(b)において、ボディ領域内のソー
ス領域形成領域に、砒素及びリンをイオン注入する。こ
の場合のイオン注入は、ソース領域形成領域にのみイオ
ン注入することができるように、公知の方法により、レ
ジスト等を用いた注入マスクを用いて行うことが好まし
い。このイオン注入は、後の熱処理によって、ソース領
域と上述したような拡張ソース領域とを形成することが
できるように行うことが必要であり、例えば、砒素イオ
ンを、5〜10keV程度の加速エネルギー、5×10
14〜5×1015atoms/cm2程度のドーズで、リ
ンイオンを、10〜20keV程度の加速エネルギー、
5×1013〜5×1014atoms/cm2程度のドー
ズで注入する方法が挙げられる。これらのイオン注入
は、いずれを先におこなってもよい。なお、後述するよ
うに、後工程(c)で、ドレイン領域形成領域へのイオ
ン注入と同時にソース領域にもイオンが注入される場合
には、最終的に得られるソース/ドレイン領域の不純物
濃度を適切な濃度にするために、ここでの砒素イオンの
注入は、5×1014〜5×1015atom/cm2程度
とすることが好ましい。
In the step (b), arsenic and phosphorus are ion-implanted into the source region forming region in the body region. In this case, the ion implantation is preferably performed by a known method using an implantation mask using a resist or the like so that the ion implantation can be performed only in the source region formation region. This ion implantation needs to be performed so that the source region and the extended source region as described above can be formed by a later heat treatment. For example, arsenic ions are accelerated with an acceleration energy of about 5 to 10 keV, 5 × 10
At a dose of about 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , phosphorus ions are accelerated at an acceleration energy of about 10 to 20 keV,
A method of implanting at a dose of about 5 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 may be used. Any of these ion implantations may be performed first. As will be described later, when ions are implanted into the source region simultaneously with the ion implantation into the drain region formation region in the subsequent step (c), the impurity concentration of the finally obtained source / drain region is reduced. In order to obtain an appropriate concentration, the implantation of arsenic ions here is preferably performed at about 5 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 .

【0023】イオン注入の後、リンがボディ領域内で増
速拡散する温度で、所定時間熱処理する。ここで、リン
がボディ領域内で増速拡散する温度とは、ボディ領域内
の空孔や格子間シリコン等の点欠陥が再結合して平衡状
態になるまで、過渡的にリンが拡散する温度を意味す
る。リンの増速拡散の持続時間は、砒素及びリンのドー
ズ、加速エネルギー等によって変動するが、例えば、上
記のドーズ、加速エネルギーの範囲では、700℃で1
20分間、800℃で30分間、900℃で10分間、
1000℃で30秒間程度であり、低温ほど顕著であ
る。よって、ここでのリンがボディ領域内で増速拡散す
る温度は、イオン注入の条件、ボディ領域内の点欠陥の
量等により適宜選択することができるが、例えば、10
00℃より低い温度、より好ましくは800℃以下の温
度、さらに好ましくは600〜800℃程度の温度が挙
げられる。
After the ion implantation, heat treatment is performed for a predetermined time at a temperature at which phosphorus diffuses in the body region at an accelerated rate. Here, the temperature at which phosphorus is acceleratedly diffused in the body region is a temperature at which phosphorus is transiently diffused until point defects such as vacancies and interstitial silicon in the body region are recombined to become an equilibrium state. Means The duration of the accelerated diffusion of phosphorus varies depending on the doses of arsenic and phosphorus, the acceleration energy, and the like.
20 minutes, 800 ° C for 30 minutes, 900 ° C for 10 minutes,
It is about 30 seconds at 1000 ° C., and is more remarkable at lower temperatures. Therefore, the temperature at which phosphorus is acceleratedly diffused in the body region can be appropriately selected depending on conditions of ion implantation, the amount of point defects in the body region, and the like.
A temperature lower than 00 ° C, more preferably a temperature of 800 ° C or less, and further preferably a temperature of about 600 to 800 ° C.

【0024】また、所定時間とは、リンが増速拡散して
所定の領域に拡張ソース領域を形成することができる時
間を意味し、上述のように、リンが増速拡散を持続する
時間内の所定の時間、例えば、上記温度に対応して、1
20分間〜30秒間、好ましくは120〜10分間、よ
り好ましくは90〜30分間程度が挙げられる。ここで
の熱処理は、例えば、炉アニール、ランプラニール、レ
ーザーアニール等の方法で行うことができる。これによ
り、埋め込み絶縁膜とボディ領域との界面に沿ってドレ
イン領域方向に延設された拡張ソース領域を有するソー
ス領域を形成することができる。
The term "predetermined time" means a time during which phosphorus can be diffused at an accelerated rate to form an extended source region in a predetermined area. A predetermined time, for example, corresponding to the above temperature, 1
The time is about 20 to 30 seconds, preferably about 120 to 10 minutes, more preferably about 90 to 30 minutes. The heat treatment here can be performed, for example, by a method such as furnace annealing, lamp annealing, and laser annealing. Thus, a source region having an extended source region extending in the drain region direction along the interface between the buried insulating film and the body region can be formed.

【0025】工程(c)において、ボディ領域内のドレ
イン領域形成領域に砒素及び/又はリンをイオン注入す
る。この場合のイオン注入は、ドレイン領域形成領域に
のみイオン注入することができるように、公知の方法に
より、レジスト等を用いた注入マスクを用いて行うこと
ができる。また、マスク形成工程を省略するために、マ
スクを用いずに、ドレイン領域形成領域へのイオン注入
と同時に、同様にソース領域にイオン注入してもよい。
この際のイオン注入は、例えば、砒素イオンであれば、
10〜50keV程度の加速エネルギー、5×1014
5×1015atom/cm2程度のドーズで、リンイオ
ンであれば、10〜20keV程度の加速エネルギー、
5×1013〜5×1014atom/cm2程度のドーズ
で注入する方法が挙げられる。なお、砒素イオン及びリ
ンイオンの双方を用いる場合には、砒素イオンのみ又は
リンイオンのみを用いる場合に準じて行うことができ
る。
In the step (c), arsenic and / or phosphorus ions are implanted into the drain region forming region in the body region. In this case, ion implantation can be performed by a known method using an implantation mask using a resist or the like so that the ion implantation can be performed only in the drain region formation region. Further, in order to omit the mask forming step, the ion may be similarly implanted into the source region simultaneously with the ion implantation into the drain region forming region without using a mask.
The ion implantation at this time is, for example, arsenic ion,
Acceleration energy of about 10 to 50 keV, 5 × 10 14 to
At a dose of about 5 × 10 15 atom / cm 2 and phosphorus ions, acceleration energy of about 10 to 20 keV,
A method of implanting at a dose of about 5 × 10 13 to 5 × 10 14 atom / cm 2 may be used. When both arsenic ions and phosphorus ions are used, it can be performed according to the case where only arsenic ions or only phosphorus ions are used.

【0026】イオン注入の後、上記リンがボディ領域内
で増速拡散する温度よりも高温で、所定時間よりも短時
間熱処理する。ここで、リンがボディ領域内で増速拡散
する温度よりも高温とは、ボディ領域内に注入された砒
素を電気的に活性化させることができる温度を意味し、
例えば、1000℃以上、好ましくは1000〜110
0℃程度、より好ましくは1025〜1050℃程度が
挙げられる。また、所定時間より短時間とは、処理温度
によって適宜調整することができるが、例えば、10〜
60秒間程度が挙げられる。ここでの高温、短時間の熱
処理は、例えば、RTAにより実現することができる。
After the ion implantation, a heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature at which the above-mentioned phosphorus is acceleratedly diffused in the body region and for a shorter time than a predetermined time. Here, higher than the temperature at which phosphorus is acceleratedly diffused in the body region means a temperature at which arsenic implanted in the body region can be electrically activated,
For example, 1000 ° C. or higher, preferably 1000 to 110
About 0 ° C, more preferably about 1025 to 1050 ° C. Further, the time shorter than the predetermined time can be appropriately adjusted depending on the processing temperature.
For about 60 seconds. The high-temperature, short-time heat treatment here can be realized by, for example, RTA.

【0027】上記のMOSトランジスタの製造方法によ
り、拡張ソース領域を有するソース領域を備えるMOS
トランジスタを形成することができ、基板バイアス効果
を抑制することができる。具体的には、以下の説明によ
る。
According to the above-described method for manufacturing a MOS transistor, a MOS having a source region having an extended source region is provided.
A transistor can be formed, and a substrate bias effect can be suppressed. Specifically, it will be described below.

【0028】通常、イオン注入後の熱処理の際に、不純
物はイオン注入時に誘起された結晶欠陥と相互作用しな
がら拡散する。この場合の拡散速度は、空孔や格子間シ
リコン等の点欠陥が平衡濃度の場合の拡散に比べて増速
される。この増速拡散は点欠陥が再結合して平衡状態に
なるまで持続するものであり、過渡的な増速拡散(TE
D:Transient Enhanced Diffusion)として知られて
いる。よって、ボディ領域(例えば、シリコン)中のリ
ン等は格子間シリコン等と対になって増速拡散を引き起
こす。この増速拡散の持続時間は、例えば、700℃で
120分間であり、低温ほど顕著である。
Usually, during heat treatment after ion implantation, impurities diffuse while interacting with crystal defects induced during ion implantation. The diffusion speed in this case is increased as compared with the case where the point defects such as vacancies and interstitial silicon have an equilibrium concentration. This enhanced diffusion continues until the point defects recombine and reach an equilibrium state, and the transient enhanced diffusion (TE
D: Transient Enhanced Diffusion). Therefore, phosphorus and the like in the body region (for example, silicon) pair with interstitial silicon and the like to cause enhanced diffusion. The duration of the enhanced diffusion is, for example, at 700 ° C. for 120 minutes, and is more prominent at lower temperatures.

【0029】SOI基板のソース領域にリン及び砒素を
イオン注入すると、砒素注入によって発生する空孔と格
子間シリコン等の濃度は砒素イオン濃度より大きくな
る。よって、この後に、例えば、700℃程度の低温で
比較的長い時間アニールすると、砒素は増速拡散を起こ
さないが、リンは空孔や格子間シリコン等と相互作用し
て増速拡散を引き起こす。格子間シリコン等は、埋め込
み酸化膜に接したソース領域の下部に過剰に発生してい
るので、リンの増速拡散はソース領域からドレイン領域
に向かって、埋め込み酸化膜とボディ領域の界面に沿っ
て進み、ボディ領域との界面にパイルアップすると同時
に、ボディ領域との界面近傍の埋め込み酸化膜中に取り
こまれる。これにより、埋め込み酸化膜とボディ領域と
の界面に延長した拡張ソース領域が形成されることとな
る。なお、通常、MOSトランジスタでは、ソース領域
とドレイン領域との距離は数百nm以上あるので、リン
の増速拡散によって拡張されたソース領域によって、ソ
ース領域とドレイン領域が短絡しないように、容易にア
ニールを制御することができる。
When phosphorus and arsenic are ion-implanted into the source region of the SOI substrate, the concentration of vacancies and interstitial silicon generated by arsenic implantation becomes higher than the arsenic ion concentration. Therefore, after this, if annealing is performed at a low temperature of, for example, about 700 ° C. for a relatively long time, arsenic does not cause enhanced diffusion, but phosphorus interacts with vacancies and interstitial silicon to cause enhanced diffusion. Since interstitial silicon and the like are excessively generated below the source region in contact with the buried oxide film, the enhanced diffusion of phosphorus is performed along the interface between the buried oxide film and the body region from the source region to the drain region. At the same time as pile-up at the interface with the body region, and at the same time, is taken in the buried oxide film near the interface with the body region. As a result, an extended source region extending at the interface between the buried oxide film and the body region is formed. Since the distance between the source region and the drain region is usually several hundred nm or more in a MOS transistor, the source region and the drain region are easily short-circuited by the source region extended by the accelerated diffusion of phosphorus. Annealing can be controlled.

【0030】この後、ドレイン領域に砒素を注入して、
例えば、1000℃程度のRTA(rapid Thermal An
neal)を行うと、ソース領域、ドレイン領域の砒素が電
気的に活性化されると同時にソース領域のリン及び増速
拡散によって埋め込み酸化膜とボディ領域との界面付近
に拡散したリンも電気的に活性化する。さらに、このR
TAによってイオン注入時に誘起された空孔や格子間シ
リコン等の点欠陥を含む結晶欠陥が回復する。以下に、
本発明のMOSトランジスタ及びその製造方法を図面に
基づいて説明する。
Thereafter, arsenic is implanted into the drain region,
For example, RTA (rapid Thermal An
neal), arsenic in the source region and the drain region is electrically activated, and at the same time, phosphorus in the source region and phosphorus diffused in the vicinity of the interface between the buried oxide film and the body region due to enhanced diffusion are also electrically activated. Activate. Furthermore, this R
Crystal defects including point defects such as vacancies and interstitial silicon induced by ion implantation during the ion implantation are recovered. less than,
A MOS transistor and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0031】本発明のMOSトランジスタは、図1に示
したように、シリコン基板10上に埋め込み酸化膜11
及びp型シリコン単結晶からなるボディ領域12が積層
されてなるSOI基板上に、ゲート絶縁膜13を介して
ゲート電極14が形成され、ボディ領域12内にゲート
電極14を挟むように一方にドレイン領域15と他方に
ソース領域16が形成されている。このソース領域16
は、埋め込み酸化膜11とボディ領域12との界面に沿
ってドレイン領域15方向に延設された拡張ソース領域
17を備えている。また、MOSトランジスタは、ボデ
ィ領域12の表面から埋め込み酸化膜11に達する深さ
まで形成された素子分離膜18によって他のMOSトラ
ンジスタと電気的に分離されている。なお、このMOS
トランジスタは、表面がプラズマシリコン酸化膜19に
被覆されており、ソース領域16及びドレイン領域15
には、それぞれソース電極21及びドレイン電極20が
接続されて構成されている。上記MOSトランジスタ
は、以下の方法で製造することができる。
As shown in FIG. 1, the MOS transistor of the present invention has a buried oxide film 11 on a silicon substrate 10.
A gate electrode 14 is formed on a SOI substrate in which a body region 12 made of p-type silicon single crystal is laminated with a gate insulating film 13 interposed therebetween. The source region 16 is formed in the region 15 and the other. This source area 16
Has an extended source region 17 extending toward the drain region 15 along the interface between the buried oxide film 11 and the body region 12. The MOS transistor is electrically isolated from other MOS transistors by an element isolation film 18 formed from the surface of the body region 12 to a depth reaching the buried oxide film 11. Note that this MOS
The transistor has a surface covered with a plasma silicon oxide film 19 and a source region 16 and a drain region 15.
Are connected to a source electrode 21 and a drain electrode 20, respectively. The MOS transistor can be manufactured by the following method.

【0032】まず、SOI基板として、膜厚700〜8
00μm程度の単結晶シリコンからなるシリコン基板1
0に、加速エネルギー200keV程度、ドーズ量4×
10 17cm-2程度で酸素(O)イオンをイオン注入し、
1300℃程度でアニールを行うことにより、シリコン
基板10上に、膜厚100nm程度の埋め込み酸化膜1
1及び膜厚100nm程度のボディ領域12を形成し、
続いて、ITOX(Internal Thermal Oxidation )に
よって、埋め込み酸化膜11のピンホール密度を低減
し、図2(a)に示したようなSIMOX(Separation
by Implanted Oxygen)基板を準備した。
First, as an SOI substrate, a film thickness of 700-8
Silicon substrate 1 made of single crystal silicon of about 00 μm
0, acceleration energy about 200 keV, dose 4 ×
10 17cm-2About oxygen (O) ions are implanted,
By annealing at about 1300 ° C., silicon
A buried oxide film 1 having a thickness of about 100 nm is formed on a substrate 10.
1 and a body region 12 having a thickness of about 100 nm,
Then, to ITOX (Internal Thermal Oxidation)
Therefore, the pinhole density of the buried oxide film 11 is reduced.
Then, SIMOX (Separation) as shown in FIG.
 by Implanted Oxygen) A substrate was prepared.

【0033】このSOI基板のボディ領域12を酸化す
ることにより、シリコン酸化膜22を形成した。この際
のシリコン酸化膜22は、ボディ領域12において、所
定の膜厚(最終的に60nm程度)を確保できるよう
に、ボディ領域12の初期の膜厚を考慮して調整するこ
とができる。例えば、シリコン酸化膜22の膜厚は65
nm程度であり、この場合のボディ領域12のシリコン
の消費量は30nm程度である。よって、ボディ領域1
2の膜厚は、70nm程度となる。
By oxidizing the body region 12 of this SOI substrate, a silicon oxide film 22 was formed. At this time, the silicon oxide film 22 can be adjusted in consideration of the initial film thickness of the body region 12 so that a predetermined film thickness (finally about 60 nm) can be secured in the body region 12. For example, the thickness of the silicon oxide film 22 is 65
In this case, the silicon consumption of the body region 12 is about 30 nm. Therefore, body region 1
2 has a thickness of about 70 nm.

【0034】次いで、図2(b)に示したように、希釈
フッ酸(HF)または弗化アンモニウムを添加したバッ
ファードフッ酸によって、ボディ領域12上のシリコン
酸化膜22を除去した。その後、LOCOS法やSTI
(shallow trench isolation)法の素子分離技術を用
いて、埋め込み酸化膜11に達する深さの素子分離膜1
8を形成した。なお希釈フッ酸または弗化アンモニウム
を添加したバッファードフッ酸によってボディ領域12
上のシリコン酸化膜22を除去する際、バッファードフ
ッ酸に界面活性剤を添加すれば、シリコン酸化膜22の
オーバーエッチングの際のボディ領域12の表面のエッ
チング荒れを抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 2B, the silicon oxide film 22 on the body region 12 was removed with buffered hydrofluoric acid to which diluted hydrofluoric acid (HF) or ammonium fluoride was added. After that, LOCOS method and STI
The element isolation film 1 having a depth reaching the buried oxide film 11 by using an element isolation technique of a (shallow trench isolation) method.
8 was formed. The body region 12 is treated with buffered hydrofluoric acid to which diluted hydrofluoric acid or ammonium fluoride is added.
If a surfactant is added to the buffered hydrofluoric acid when removing the upper silicon oxide film 22, it is possible to suppress the surface roughness of the body region 12 when the silicon oxide film 22 is over-etched.

【0035】続いて、図2(c)に示したように、ボデ
ィ領域12上に熱酸化法によってゲート絶縁膜13を形
成し、引き続き減圧CVD法によりリン(P)をドープ
した多結晶シリコン層を堆積して、フォトリソグラフィ
及び反応性イオンエッチング法により、ゲート電極14
形成した。ここでは、ゲート絶縁膜13は、800℃、
酸素と水素とを燃焼させるパイロジェニック酸化で形成
し、膜厚を7nm程度とした。多結晶シリコン層中のリ
ン(P)の不純物濃度は1020cm-3以上である。ゲー
ト電極14は、塩素(Cl2)を用いたTCP(Transfo
rmer Coupled Plasma)による反応性イオンエッチング
によって、線幅0.35μmにパターニングした。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a gate insulating film 13 is formed on the body region 12 by a thermal oxidation method, and subsequently, a polycrystalline silicon layer doped with phosphorus (P) by a low pressure CVD method. Is deposited, and the gate electrode 14 is formed by photolithography and reactive ion etching.
Formed. Here, the gate insulating film 13 has a temperature of 800 ° C.
It was formed by pyrogenic oxidation in which oxygen and hydrogen were burned, and had a thickness of about 7 nm. The impurity concentration of phosphorus (P) in the polycrystalline silicon layer is 10 20 cm −3 or more. The gate electrode 14 is formed of a TCP (Transfo) using chlorine (Cl 2 ).
Patterning was performed to a line width of 0.35 μm by reactive ion etching using rmer coupled plasma.

【0036】次に、図3(d)に示したように、ゲート
電極14の一方をフォトレジスト23で被覆し、ソース
領域形成領域16aに、リン(P)を加速エネルギー2
0keV程度、ドーズ5×1014cm-2程度で、砒素
(As)を加速エネルギー30keV程度、ドーズ5×
1015cm-2程度でイオン注入した。なお、埋め込み酸
化膜11やゲート絶縁膜13は、SOI基板の帯電によ
って容易に絶縁破壊するので、ビーム電流は1mA以下
で使用し、PFG(Plasma Flood Gun)によって帯電を
中和する電子をSOI基板に供給しながらイオン注入を
行った。
Next, as shown in FIG. 3D, one of the gate electrodes 14 is coated with a photoresist 23, and phosphorus (P) is applied to the source region formation region 16a with an acceleration energy of 2.
Arsenic (As) is accelerated at an energy of about 30 keV and a dose of 5 × with a dose of about 0 keV and a dose of about 5 × 10 14 cm −2.
Ion implantation was performed at about 10 15 cm −2 . Since the buried oxide film 11 and the gate insulating film 13 are easily broken down by the charging of the SOI substrate, the beam current is used at 1 mA or less, and electrons for neutralizing the charging by the PFG (Plasma Flood Gun) are used for the SOI substrate. The ion implantation was performed while supplying the solution to the substrate.

【0037】続いて、図3(e)に示したように、フォ
トレジスト23を酸素プラズマによるアッシングで除去
し、窒素(N2)雰囲気の拡散炉で700℃、1時間の
低温アニールを行った。このアニールによって、リン
(P)は、砒素(As)注入でソース領域16下部に大
量に発生した空孔と格子間シリコンと相互作用しなが
ら、増速拡散を引き起こす。格子間シリコンは、埋め込
み酸化膜11に接したソース領域16の下部に過剰に発
生しているので、リン(P)の増速拡散は、ソース領域
16下方からドレイン領域に向かって埋め込み酸化膜1
1とボディ領域12との界面に沿って進み、ボディ領域
12との界面にパイルアップすると同時に、ボディ領域
12との界面近傍の埋め込み酸化膜11中に取り込ま
れ、拡張ソース領域17が形成される。この拡張ソース
領域17の長さは、アニール時間によって容易に調整す
ることができる。ここでは、150nm程度に調整し
た。
Subsequently, as shown in FIG. 3E, the photoresist 23 was removed by ashing using oxygen plasma, and low-temperature annealing was performed at 700 ° C. for 1 hour in a diffusion furnace in a nitrogen (N 2 ) atmosphere. . Due to this annealing, phosphorus (P) causes enhanced diffusion while interacting with vacancies and interstitial silicon generated in large amounts under the source region 16 by arsenic (As) implantation. Since the interstitial silicon is excessively generated below the source region 16 which is in contact with the buried oxide film 11, the enhanced diffusion of phosphorus (P) is caused in the buried oxide film 1 from below the source region 16 toward the drain region.
1 along the interface between the body region 12 and pile up to the interface with the body region 12, and at the same time, are taken into the buried oxide film 11 near the interface with the body region 12 to form the extended source region 17. . The length of the extended source region 17 can be easily adjusted by the annealing time. Here, it was adjusted to about 150 nm.

【0038】次いで、図3(f)に示したように、ソー
ス領域16をフォトレジスト24で覆い、ドレイン領域
形成領域15aに、砒素(As)を加速エネルギー30
keV程度、ドーズ5×1015cm-2でイオン注入し
た。この際、埋め込み酸化膜11やゲート絶縁膜13
は、SOI基板の帯電によって容易に絶縁破壊するの
で、ビーム電流は1mA以下で使用し、PFGによって
帯電を中和する電子をSOI基板に供給しながらイオン
注入を行った。
Next, as shown in FIG. 3F, the source region 16 is covered with a photoresist 24, and arsenic (As) is applied to the drain region forming region 15a with an acceleration energy of 30%.
Ion implantation was performed at about keV and at a dose of 5 × 10 15 cm −2 . At this time, the buried oxide film 11 and the gate insulating film 13
Was used, the beam current was 1 mA or less, and ion implantation was performed while supplying electrons for neutralizing the charge to the SOI substrate by PFG.

【0039】その後、図4(g)に示したように、フォ
トレジスト24を酸素プラズマによるアッシングで除去
し、1000℃でRTA(Rapid Thermal Anneal)を1
0秒間行った。RTAは、窒素(N2)雰囲気中で、昇
降温速度100℃/minで行った。このアニールによ
ってソース領域16、ドレイン領域15の砒素(As)
が電気的に活性化されると同時に、拡張された拡張ソー
ス領域17のリン(P)も電気的に活性化する。なお、
この際のソース/ドレイン領域間の距離は、0.4μm
程度に調整した。また、高速化が要求されるロジックデ
バイス等の場合には、ソース領域16、ドレイン領域1
5の抵抗を低くするために、この後、ソース領域16及
びドレイン領域15の表面にチタン(Ti)やコバルト
(Co)を用いたシリサイド層を通常の方法で形成して
もよい。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (g), the photoresist 24 is removed by ashing using oxygen plasma, and RTA (Rapid Thermal Anneal) is applied at 1000 ° C. for 1 hour.
Performed for 0 seconds. RTA was performed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere at a rate of temperature increase / decrease of 100 ° C./min. By this annealing, arsenic (As) of the source region 16 and the drain region 15 is formed.
Are electrically activated at the same time, the phosphorus (P) in the extended extended source region 17 is also electrically activated. In addition,
The distance between the source / drain regions at this time is 0.4 μm
Adjusted to the extent. In the case of a logic device or the like that requires high speed, the source region 16 and the drain region 1
Thereafter, in order to lower the resistance of No. 5, a silicide layer using titanium (Ti) or cobalt (Co) may be formed on the surfaces of the source region 16 and the drain region 15 by an ordinary method.

【0040】次に、図4(h)に示したように、TEO
S(Si(OCO254)を反応ガスとして用いたプ
ラズマCVD法でプラズマシリコン酸化膜19を堆積
し、CMP(Chemical Mechanical Polishing )でプラ
ズマシリコン酸化膜19を平坦化した。その後、通常の
フォトリソグラフィとC26をエッチングガスとして用
いたICP(Inductive Coupled Plasma)によるRIE
とによってコンタクトを開口し、ソース電極21及びド
レイン電極20を形成し、本実施例のMOSトランジス
タを完成した。なお、本実施例によってSOI基板のボ
ディ領域の厚さは70nm程度であるため、この膜厚で
は、PD(Partially Depleted)モードの動作となる。
Next, as shown in FIG.
A plasma silicon oxide film 19 was deposited by a plasma CVD method using S (Si (OCO 2 H 5 ) 4 ) as a reaction gas, and the plasma silicon oxide film 19 was flattened by CMP (Chemical Mechanical Polishing). Then, RIE by normal photolithography and ICP (Inductive Coupled Plasma) using C 2 F 6 as an etching gas.
Then, a contact was opened, and a source electrode 21 and a drain electrode 20 were formed, thereby completing the MOS transistor of this example. Since the thickness of the body region of the SOI substrate is about 70 nm according to this embodiment, the operation is performed in a PD (Partially Depleted) mode at this film thickness.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、ソース領域が、埋め込
み絶縁膜とボディ領域との界面に沿ってドレイン領域方
向に延設された拡張ソース領域を備えるために、ソース
領域とボディ領域との実効的な接触面積を増加させるこ
とができ、また、従来のMOSトランジスタのようにソ
ース領域に結晶欠陥層を含むものではないため、結晶欠
陥によるジャンクションリークを増加させることなく、
インパクトイオン化によって生じる正孔のボディ領域へ
の蓄積をなくすことが可能になり、キンク現象等の基板
バイアス効果を抑制することが可能となる。
According to the present invention, the source region includes the extended source region extending in the direction of the drain region along the interface between the buried insulating film and the body region. The effective contact area can be increased, and since the source region does not include a crystal defect layer as in the conventional MOS transistor, the junction leakage due to the crystal defect does not increase.
It is possible to eliminate the accumulation of holes in the body region caused by impact ionization, and to suppress a substrate bias effect such as a kink phenomenon.

【0042】さらに、拡張ソース領域が、ソース領域の
不純物濃度よりも低い不純物濃度で設定されてなる場合
には、不純物の濃度差に起因する正孔の電位障壁が緩和
されることとなり、ドレイン領域近傍でインパクトイオ
ン化によって生じる正孔が、より多くソース領域に引き
込まれることとなり、正孔の蓄積を解消することがで
き、基板バイアス効果を一層抑制することが可能とな
る。また、本発明のMOSトランジスタの製造方法によ
れば、製造工程の複雑化を防止しながら、クロスコンタ
ミネーション等の問題を解消することができ、歩留まり
が向上し、製造コストの低減が可能となる。
Further, when the extended source region is set at an impurity concentration lower than the impurity concentration of the source region, the potential barrier of holes caused by the impurity concentration difference is reduced, and the drain region is reduced. Holes generated by impact ionization in the vicinity are drawn into the source region more, so that the accumulation of holes can be eliminated and the substrate bias effect can be further suppressed. Further, according to the method for manufacturing a MOS transistor of the present invention, problems such as cross-contamination can be solved while preventing the manufacturing process from becoming complicated, thereby improving the yield and reducing the manufacturing cost. .

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

【図1】本発明のMOSトランジスタの実施例を示す要
部の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a main part showing an embodiment of a MOS transistor of the present invention.

【図2】本発明のMOSトランジスタの製造方法の実施
例を示す要部の概略断面製造工程図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional manufacturing process diagram of a main part showing an embodiment of a method for manufacturing a MOS transistor according to the present invention.

【図3】本発明のMOSトランジスタの製造方法の実施
例を示す要部の概略断面製造工程図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional manufacturing process diagram of a main part showing an embodiment of a method for manufacturing a MOS transistor according to the present invention.

【図4】本発明のMOSトランジスタの製造方法の実施
例を示す要部の概略断面製造工程図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional manufacturing process view of a main part showing an embodiment of a method for manufacturing a MOS transistor according to the present invention.

【図5】従来のMOSトランジスタを示す要部の概略断
面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a main part showing a conventional MOS transistor.

【図6】従来のMOSトランジスタを示す要部の概略断
面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a main part showing a conventional MOS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板(支持基板) 11 埋め込み酸化膜 12 ボディ領域 13 ゲート絶縁膜 14 ゲート電極 15 ドレイン領域 16 ソース領域 17 拡張ソース領域 18 素子分離膜 19 プラズマシリコン酸化膜 20 ドレイン電極 21 ソース電極 22 シリコン酸化膜 23、24 フォトレジスト Reference Signs List 10 silicon substrate (support substrate) 11 buried oxide film 12 body region 13 gate insulating film 14 gate electrode 15 drain region 16 source region 17 extended source region 18 element isolation film 19 plasma silicon oxide film 20 drain electrode 21 source electrode 22 silicon oxide film 23, 24 Photoresist

フロントページの続き Fターム(参考) 5F048 AC03 BA09 BA15 BB06 BC03 BC05 BC06 BD04 BF06 BG12 BG14 5F110 AA06 AA15 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD04 DD05 DD13 DD24 DD25 EE05 EE09 EE14 EE45 FF02 FF03 FF09 FF23 GG02 GG03 GG04 GG25 GG32 HJ01 HJ13 HJ23 HL05 HM02 HM12 HM15 NN02 NN23 NN33 NN62 NN66 QQ04 QQ17 QQ19Continued on the front page F term (reference) HL05 HM02 HM12 HM15 NN02 NN23 NN33 NN62 NN66 QQ04 QQ17 QQ19

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持基板上に埋め込み絶縁膜及びボディ
領域が積層されてなるSOI基板と、ボディ領域上にゲ
ート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、ゲート電
極を挟むように前記ボディ領域の一方に形成されたドレ
イン領域と他方に形成されたソース領域とからなり、 前記ソース領域が、前記埋め込み絶縁膜とボディ領域と
の界面に沿ってドレイン領域方向に延設された拡張ソー
ス領域を備えてなることを特徴とするMOSトランジス
タ。
An SOI substrate in which a buried insulating film and a body region are stacked on a supporting substrate; a gate electrode formed on the body region via a gate insulating film; and the body region sandwiching the gate electrode. And a source region formed on the other side, wherein the source region includes an extended source region extending in a drain region direction along an interface between the buried insulating film and the body region. A MOS transistor, comprising: a MOS transistor;
【請求項2】 拡張ソース領域が、ソース領域の不純物
濃度よりも低い不純物濃度に設定されてなる請求項1に
記載のMOSトランジスタ。
2. The MOS transistor according to claim 1, wherein said extended source region has an impurity concentration lower than that of said source region.
【請求項3】 (a)支持基板上に埋め込み絶縁膜及び
ボディ領域が積層されてなるSOI基板上に、ゲート絶
縁膜を介してゲート電極を形成し、 (b)前記ボディ領域内のソース領域形成領域に砒素及
びリンをイオン注入し、リンが前記ボディ領域内で増速
拡散する温度で、所定時間熱処理して前記埋め込み絶縁
膜とボディ領域との界面に沿ってドレイン領域方向に延
設された拡張ソース領域を有するソース領域を形成し、 (c)前記ボディ領域内のドレイン領域形成領域に砒素
及び/又はリンをイオン注入し、前記温度よりも高温
で、前記所定時間よりも短時間熱処理してドレイン領域
を形成することを特徴とするMOSトランジスタの製造
方法。
3. A gate electrode is formed via a gate insulating film on an SOI substrate in which a buried insulating film and a body region are stacked on a supporting substrate, and (b) a source region in the body region. Arsenic and phosphorus are ion-implanted into the formation region, and a heat treatment is performed for a predetermined time at a temperature at which phosphorus is acceleratedly diffused in the body region, and is extended in a drain region direction along an interface between the buried insulating film and the body region. (C) ion-implanting arsenic and / or phosphorus into the drain region forming region in the body region, and performing a heat treatment at a temperature higher than the temperature and for a shorter time than the predetermined time. Forming a drain region by forming the drain region.
【請求項4】 工程(c)において、ドレイン領域形成
領域と同時にソース領域にもイオン注入し、同じ温度及
び時間で熱処理する請求項3に記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein in the step (c), ions are implanted into the source region simultaneously with the drain region forming region, and heat treatment is performed at the same temperature and time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7176527B2 (en) 2003-04-10 2007-02-13 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating same
WO2011091656A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-04 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Mos structure for restraining the fbe of soi

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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