JP2001053281A - Soi semiconductor device and manufacture of the same - Google Patents

Soi semiconductor device and manufacture of the same

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JP2001053281A
JP2001053281A JP11227350A JP22735099A JP2001053281A JP 2001053281 A JP2001053281 A JP 2001053281A JP 11227350 A JP11227350 A JP 11227350A JP 22735099 A JP22735099 A JP 22735099A JP 2001053281 A JP2001053281 A JP 2001053281A
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JP
Japan
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layer
insulating layer
semiconductor
semiconductor substrate
soi
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JP11227350A
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Japanese (ja)
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Kazuhide Koyama
一英 小山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a full depleted SOI semiconductor device provided with a back gate electrode, where a semiconductor layer (SOI layer) just under a gate electrode is small in thickness, and other semiconductor layers other than the SOI layer are large in thickness and low in resistance. SOLUTION: An SOI semiconductor device consists of an interlayer film 18 formed on a support substrate 20, an insulating layer 14 formed on the interlayer film 18, a semiconductor layer 10A formed on the surface of the insulating layer 14 and surrounded with the insulating layer 14, source/drain regions 34 and a channel forming region 35 formed in the semiconductor layer 10A, a gate electrode 31 formed on the channel forming region 35 through the intermediary of a gate insulating film 30, a groove 15 extended inside the semiconductor layer 10A penetrating through the insulating layer 14, a back gate electrode 17 which is formed of conductive material and filled in the groove 15, and an oxide film 16 formed between the back gate electrode 17 and the semiconductor layer 10A.

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、SOI型半導体装
置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to an SOI semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS型トランジスタから構成されたL
SIの高集積化、高性能化に伴い、SOI(Semiconduc
tor-On-Isolator)構造を有するSOI型半導体装置が
注目されている。このSOI型半導体装置は、絶縁層上
に形成された半導体層(SOI層とも呼ばれる)に形成
されている。それ故、完全な素子分離を達成でき、しか
も、ソフトエラーやラッチアップ現象の発生を抑制で
き、集積度の高いLSIにおいても高い信頼性を得るこ
とができる。また、ソース/ドレイン領域の接合容量を
低減することができるので、スイッチングに伴う充放電
が少なくなり、高速化、低消費電力化に対しても有利で
ある。
2. Description of the Related Art An L-type MOS transistor is used.
With the increasing integration and performance of SI, SOI (Semiconduc
Attention has been focused on SOI semiconductor devices having a (tor-On-Isolator) structure. This SOI semiconductor device is formed in a semiconductor layer (also referred to as an SOI layer) formed on an insulating layer. Therefore, complete element isolation can be achieved, and furthermore, occurrence of soft errors and latch-up phenomena can be suppressed, and high reliability can be obtained even in highly integrated LSI. In addition, since the junction capacitance of the source / drain regions can be reduced, charging / discharging accompanying switching is reduced, which is advantageous for high speed and low power consumption.

【0003】ところで、SOI型半導体装置には、大き
く分けて2つの動作モードがある。一方の動作モード
は、SOI型半導体装置の動作時、ゲート電極の直下の
チャネル形成領域(ボディ部とも呼ばれる)に誘起され
る空乏層が、絶縁層とSOI層との界面まで到達する完
全空乏型であり、他方の動作モードは、空乏層が絶縁層
とSOI層との界面まで到達せず、中性領域が残る部分
空乏型である。
[0003] The SOI semiconductor device generally has two operation modes. In one operation mode, a depletion layer induced in a channel formation region (also referred to as a body portion) immediately below a gate electrode reaches an interface between an insulating layer and an SOI layer during operation of an SOI semiconductor device. The other operation mode is a partial depletion type in which the depletion layer does not reach the interface between the insulating layer and the SOI layer, and a neutral region remains.

【0004】完全空乏SOI型半導体装置においては、
動作時、ゲート電極直下の空乏層の厚さが絶縁層によっ
て制限され、空乏電荷量が部分空乏SOI型半導体装置
よりも大幅に減少し、代わって、ドレイン電流に寄与す
る可動電荷が増える。その結果、急峻なサブスレッショ
ールド特性(S値)が得られるといった利点を有する。
また、急峻なサブスレッショールド特性が得られるの
で、オフリーク電流を抑制しながら閾値電圧を下げるこ
とが可能となり、低い動作電圧でもドレイン電流を確保
することができる。即ち、1ボルト以下で動作する(閾
値電圧は0.3ボルト以下)といった、極めて消費電力
の少ない半導体装置を製造することが可能となる。
In a fully depleted SOI semiconductor device,
During operation, the thickness of the depletion layer immediately below the gate electrode is limited by the insulating layer, the amount of depletion charge is significantly reduced as compared with the partially depleted SOI semiconductor device, and the amount of mobile charge that contributes to the drain current increases instead. As a result, there is an advantage that a steep subthreshold characteristic (S value) can be obtained.
Further, since a steep sub-threshold characteristic is obtained, the threshold voltage can be reduced while suppressing the off-leak current, and the drain current can be ensured even at a low operating voltage. That is, it is possible to manufacture a semiconductor device which operates with 1 volt or less (threshold voltage is 0.3 volt or less) and consumes very little power.

【0005】しかしながら、完全空乏SOI型半導体装
置を作製する場合、中性領域が残らないように、SOI
層の厚さを非常に薄く、しかも、均一にしなければなら
ないので、製造プロセスの難易度が増す。具体的には、
0.13μm世代以降の完全空乏SOI型半導体装置を
製造するためのSOI層の厚さは、20nm程度にする
必要がある。
However, when fabricating a fully depleted SOI type semiconductor device, the SOI
Since the thickness of the layers must be very thin and uniform, the difficulty of the manufacturing process increases. In particular,
The thickness of the SOI layer for manufacturing a fully depleted SOI semiconductor device of the 0.13 μm generation or later needs to be about 20 nm.

【0006】従って、今後、高集積化され、高性能であ
って、しかも、非常に低消費電力の完全空乏SOI型半
導体装置から構成されるLSIを製造するにあたって
は、非常に薄いSOI層(例えば、20nm以下)を、
良好なる膜質で、しかも、制御性良く形成し得るプロセ
スの確立が極めて重要である。
Therefore, in the future, when manufacturing an LSI composed of a fully depleted SOI semiconductor device which is highly integrated, has high performance, and consumes very low power, a very thin SOI layer (for example, , 20 nm or less)
It is extremely important to establish a process that can form a film with good quality and good controllability.

【0007】SOI層の形成方法として、SIMOX
(Separation by IMplanted OXygen)法、及び、基板張
り合わせ法を挙げることができる。SIMOX法は、高
濃度の酸素イオンを半導体基板に対して深くイオン注入
した後、熱処理を行うことによって、半導体基板内部に
埋込み酸化膜を形成する方法である。埋込み酸化膜より
上の半導体基板の部分がSOI層に相当する。このSI
MOX法は、SOI層の膜厚均一性に優れる反面、特
に、埋込み酸化膜近傍におけるSOI層の結晶性に問題
がある。従って、SIMOX法を用いた場合、高い信頼
性を有する完全空乏SOI型半導体装置を非常に薄いS
OI層に形成することは困難である。
As a method of forming an SOI layer, SIMOX is used.
(Separation by IMplanted OXygen) method and a substrate bonding method. The SIMOX method is a method in which high-concentration oxygen ions are deeply implanted into a semiconductor substrate and then heat-treated to form a buried oxide film inside the semiconductor substrate. The portion of the semiconductor substrate above the buried oxide film corresponds to the SOI layer. This SI
The MOX method is excellent in the uniformity of the thickness of the SOI layer, but has a problem in particular in the crystallinity of the SOI layer near the buried oxide film. Therefore, when the SIMOX method is used, a fully-depleted SOI semiconductor device having high reliability is required to have a very thin S
It is difficult to form an OI layer.

【0008】一方、半導体基板と支持基板とを絶縁層を
介して張り合わせた後、半導体基板を裏面から研削、研
磨し、絶縁層上に半導体基板の残部である半導体層をS
OI層として残す基板張り合わせ法においては、絶縁層
近傍におけるSOI層の結晶性は良好である。しかしな
がら、半導体基板と支持基板とを絶縁層を介して張り合
わせた後、半導体基板を裏面から研削、研磨しなければ
ならず、均一な膜厚を有する薄いSOI層を得ることが
困難である。
On the other hand, after the semiconductor substrate and the supporting substrate are bonded via an insulating layer, the semiconductor substrate is ground and polished from the back surface, and the remaining semiconductor layer of the semiconductor substrate is formed on the insulating layer.
In the substrate bonding method left as an OI layer, the crystallinity of the SOI layer near the insulating layer is good. However, after laminating the semiconductor substrate and the support substrate via the insulating layer, the semiconductor substrate must be ground and polished from the back surface, and it is difficult to obtain a thin SOI layer having a uniform film thickness.

【0009】基板張り合わせ法の1つに、SOI層の膜
厚均一性を達成でき、しかも、素子分離領域の形成を併
せて行う基板張り合わせ法がある。かかる基板張り合わ
せ法に基づくSOI型半導体装置の製造方法を、半導体
基板等の模式的な一部断面図である図6〜図8を参照し
て、以下、説明する。尚、素子分離領域の形成方法は、
LOCOS法であってもよいし、トレンチ・アイソレー
ション法であってもよいが、以下に説明する方法におい
ては、トレンチ・アイソレーション法を採用する。
As one of the substrate bonding methods, there is a substrate bonding method in which uniformity of the film thickness of the SOI layer can be achieved, and an element isolation region is also formed. A method for manufacturing an SOI semiconductor device based on the substrate bonding method will be described below with reference to FIGS. 6 to 8 which are schematic partial cross-sectional views of a semiconductor substrate and the like. The method for forming the element isolation region is as follows.
The LOCOS method or the trench isolation method may be used, but the method described below employs the trench isolation method.

【0010】[工程−10]先ず、半導体基板10の表
面に、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、
凸部11及び凹部(トレンチ部)12を形成する(図6
の(A)参照)。
[Step-10] First, the surface of the semiconductor substrate 10 is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 based on a lithography technique and an etching technique.
A convex portion 11 and a concave portion (trench portion) 12 are formed (FIG. 6).
(A)).

【0011】[工程−20]次に、例えばCVD法に基
づき、凸部11及び凹部12が形成された半導体基板1
0の表面に絶縁層14を形成し、絶縁層14の表面を平
坦化する(図6の(B)参照)。次いで、半導体基板1
0と支持基板20とを絶縁層14を介して張り合わせる
(図7の(A)参照)。
[Step-20] Next, the semiconductor substrate 1 on which the convex portions 11 and the concave portions 12 are formed based on, for example, the CVD method.
The insulating layer 14 is formed on the surface of the insulating layer 14 and the surface of the insulating layer 14 is planarized (see FIG. 6B). Next, the semiconductor substrate 1
0 and the support substrate 20 are bonded together via the insulating layer 14 (see FIG. 7A).

【0012】[工程−30]その後、半導体基板10を
裏面から研削し、更に、絶縁層14を研磨ストップ層と
して、半導体基板10を裏面から選択的に研磨し、絶縁
層14によって取り囲まれた半導体層(SOI層)10
Aを得る(図7の(B)参照)。半導体基板10の表面
に設けられた凸部11が半導体層10Aとなる。また、
凹部12及び凹部12内に埋め込まれた絶縁層14が、
素子分離領域として機能する。
[Step-30] Thereafter, the semiconductor substrate 10 is ground from the back surface, and the semiconductor substrate 10 is selectively polished from the back surface using the insulating layer 14 as a polishing stop layer. Layer (SOI layer) 10
A is obtained (see FIG. 7B). The protrusion 11 provided on the surface of the semiconductor substrate 10 becomes the semiconductor layer 10A. Also,
The recess 12 and the insulating layer 14 embedded in the recess 12
It functions as an element isolation region.

【0013】[工程−40]次に、従来の方法に基づ
き、半導体層10Aのチャネル形成予定領域の上方に、
ゲート絶縁膜30を介してゲート電極31を形成した
後、ゲート電極31の側壁にゲートサイドウオール32
を形成し、次いで、半導体層(SOI層)10Aに、ソ
ース/ドレイン領域34、及び、ソース/ドレイン領域
34に挟まれたチャネル形成領域35を形成する(図8
参照)。
[Step-40] Next, based on the conventional method, the semiconductor layer 10A is formed above the channel forming region in the semiconductor layer 10A.
After the gate electrode 31 is formed with the gate insulating film 30 interposed therebetween, the gate sidewall 32 is formed on the side wall of the gate electrode 31.
Then, a source / drain region 34 and a channel formation region 35 interposed between the source / drain regions 34 are formed in the semiconductor layer (SOI layer) 10A (FIG. 8).
reference).

【0014】尚、上記の[工程−10]に引き続き、半
導体基板10の表面を酸化して酸化膜(裏面ゲート絶縁
膜)を形成した後、凸部11の上方に裏面ゲート電極1
7を形成してもよい。このようなプロセスによって得ら
れた半導体装置の模式的な一部断面図を図9の(A)に
示す。裏面ゲート電極17を設けることによって、SO
I型半導体装置の動作時の閾値電圧やサブスレッショー
ルド特性の制御、短チャネル効果の抑制に有利となる。
After the above [Step-10], the surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized to form an oxide film (backside gate insulating film).
7 may be formed. FIG. 9A is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device obtained by such a process. By providing the back gate electrode 17, SO
This is advantageous for controlling the threshold voltage and sub-threshold characteristics during operation of the I-type semiconductor device, and for suppressing the short channel effect.

【0015】以上に説明したように、今後重要となる完
全空乏SOI型半導体装置を制御性良く製造するために
は、基板張り合わせ法に基づき、膜質の良いSOI層を
選択研磨法によって薄く均一に形成し、且つ、裏面ゲー
ト電極を設ける技術が有望である。
As described above, in order to manufacture a fully depleted SOI semiconductor device, which will be important in the future, with good controllability, an SOI layer having good film quality is formed thinly and uniformly by selective polishing based on a substrate bonding method. In addition, a technique for providing a back gate electrode is promising.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】完全空乏SOI型半導
体装置を作製するためには、上述のとおり、例えば厚さ
20nm程度の厚さの薄いSOI層を均一に形成する必
要がある。ところが、SOI層をこのように薄くする
と、ゲート電極31の下方のチャネル形成領域35のみ
ならず、ソース/ドレイン領域34やエクステンション
領域33(ゲートサイドウオール32の下方の半導体層
の領域)までもが薄くなる結果、シート抵抗が増加す
る。それ故、完全空乏SOI型半導体装置の動作時の寄
生抵抗が大きくなり、駆動能力が低下するといった問題
が生じる。
In order to manufacture a fully depleted SOI semiconductor device, it is necessary to form a thin SOI layer having a thickness of, for example, about 20 nm as described above. However, when the SOI layer is thinned in this way, not only the channel formation region 35 below the gate electrode 31 but also the source / drain region 34 and the extension region 33 (the region of the semiconductor layer below the gate sidewall 32). As a result, the sheet resistance increases. Therefore, there arises a problem that the parasitic resistance at the time of operation of the fully depleted SOI semiconductor device is increased, and the driving capability is reduced.

【0017】ソース/ドレイン領域34をシリサイド化
することによって低抵抗化を図ることはできるが、それ
でも、SOI層10Aの厚さが20nmを下回ると、S
OI層10Aよりも薄く、且つ、均一で低抵抗のシリサ
イド層を形成することが困難となる。また、ソース/ド
レイン領域34全体をシリサイド化すると、シリサイド
層とエクステンション領域33との間のコンタクト抵抗
が上昇し、やはり、完全空乏SOI型半導体装置の駆動
能力が低下するといった問題が生じる。
Although the resistance can be reduced by silicidizing the source / drain regions 34, if the thickness of the SOI layer 10A is less than 20 nm, S
It is difficult to form a uniform, low-resistance silicide layer thinner than the OI layer 10A. Further, when the entire source / drain region 34 is silicided, the contact resistance between the silicide layer and the extension region 33 increases, and the problem also arises that the driving capability of the fully-depleted SOI semiconductor device decreases.

【0018】このような問題の解決策として、選択エピ
タキシャル成長技術に基づきソース/ドレイン領域34
の上にシリコン層を形成し、ソース/ドレイン領域34
の厚さを厚くする技術(エレベイテッド・ソース/ドレ
イン技術)が検討されているが、まだ、十分に安定した
プロセスは確立されていない。あるいは又、SOI層全
体を厚めに形成し、チャネル形成予定領域のSOI層の
部分のみを選択的に酸化し、この酸化された部分をエッ
チングすることによって、チャネル形成予定領域のSO
I層の部分のみの厚さを薄くする技術(リセスト・チャ
ネル技術)も検討されている。この技術によって得られ
た半導体装置の模式的な一部断面図を図9の(B)に示
す。しかしながら、この技術は、工程の増加のみなら
ず、高い信頼性を要求されるゲート絶縁膜を形成すべき
SOI層10Aの領域に選択酸化時にストレスが生じ、
その結果、ソース/ドレイン領域間のリーク電流が増加
するといった問題がある。
As a solution to such a problem, a source / drain region 34 is formed based on a selective epitaxial growth technique.
A silicon layer on top of the source / drain region 34
A technology for increasing the thickness of the semiconductor device (elevated source / drain technology) has been studied, but a sufficiently stable process has not yet been established. Alternatively, by forming the entire SOI layer thicker, selectively oxidizing only the SOI layer portion in the channel formation expected region, and etching the oxidized portion, the SOI in the channel formation expected region is etched.
A technique of reducing the thickness of only the I layer (reset channel technique) is also being studied. FIG. 9B is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device obtained by this technique. However, according to this technique, not only the number of steps is increased, but also a stress is generated at the time of selective oxidation in a region of the SOI layer 10A where a gate insulating film requiring high reliability is to be formed,
As a result, there is a problem that the leak current between the source / drain regions increases.

【0019】従って、本発明の目的は、ストレスによる
リーク電流の発生といった問題が生じることがなく、ゲ
ート電極直下の半導体層(SOI層)の厚さが薄く、そ
れ以外の半導体層の部分の厚さが厚く、抵抗が低く、し
かも、裏面ゲート電極を有する完全空乏型のSOI型半
導体装置、及びその製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device (SOI layer) directly under a gate electrode having a small thickness and a thin portion of the other semiconductor layers without causing a problem such as generation of leakage current due to stress. It is an object of the present invention to provide a fully depleted SOI semiconductor device having a large thickness, low resistance, and a back gate electrode, and a method for manufacturing the same.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のSOI型半導体装置の製造方法は、(イ)
半導体基板の表面に凸部を形成する工程と、(ロ)凸部
が形成された半導体基板の表面に絶縁層を形成する工程
と、(ハ)絶縁層を貫通し、半導体基板に形成された凸
部(高さをHとする)の内部にまで延び、凸部の頂面か
らの深さがD(但し、D<H)の溝部を形成する工程
と、(ニ)溝部内に露出した半導体基板の部分の表面を
酸化する工程と、(ホ)溝部内を導電材料で埋め込み、
裏面ゲート電極を形成する工程と、(ヘ)全面に層間膜
を形成する工程と、(ト)半導体基板と支持基板とを層
間膜を介して張り合わせる工程と、(チ)絶縁層を研磨
ストップ層として、半導体基板を裏面から選択的に研磨
し、半導体基板の残部から成り、絶縁層によって囲まれ
た半導体層を得る工程と、(リ)半導体層のチャネル形
成予定領域の上方に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極
を形成し、次いで、半導体層に、ソース/ドレイン領域
を形成し、併せて、ソース/ドレイン領域に挟まれたチ
ャネル形成領域(ボディ部)を形成する工程、から成る
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention comprises:
Forming a convex portion on the surface of the semiconductor substrate; (b) forming an insulating layer on the surface of the semiconductor substrate having the convex portion formed thereon; and (c) forming the insulating layer on the semiconductor substrate by penetrating the insulating layer. A step of forming a groove having a depth D (where D <H) extending from the top surface of the protrusion to the inside of the protrusion (height is assumed to be H); and (d) exposing in the groove. A step of oxidizing the surface of the portion of the semiconductor substrate, and (e) filling the groove with a conductive material,
Forming a back gate electrode, (f) forming an interlayer film on the entire surface, (g) bonding a semiconductor substrate and a supporting substrate via the interlayer film, and (h) stopping the polishing of the insulating layer. Selectively polishing the semiconductor substrate from the back surface as a layer to obtain a semiconductor layer composed of the remaining portion of the semiconductor substrate and surrounded by the insulating layer; Forming a gate electrode through a film, then forming source / drain regions in the semiconductor layer, and forming a channel forming region (body portion) sandwiched between the source / drain regions. It is characterized by.

【0021】本発明のSOI型半導体装置の製造方法に
おいては、前記工程(ロ)は、凸部が形成された半導体
基板の表面に絶縁層を形成した後、例えば化学的/機械
的研磨法(CMP法)に基づき、絶縁層の表面を平坦化
する工程を含むことが好ましい。また、工程(ニ)は、
溝部内に露出した半導体基板の部分の表面を酸化する前
に、溝部内に露出した半導体基板の部分の表面を酸化し
て犠牲酸化膜を形成する工程、及び、犠牲酸化膜を除去
する工程を含むことが好ましく、これによって、凸部に
おけるダメージ部分を削除することができ、得られた酸
化膜(裏面ゲート絶縁膜)の膜質の向上を図ることがで
きる。また、工程(ニ)において、溝部内に露出した半
導体基板の部分の表面を酸化する方法として、熱酸化
法、熱酸化法と熱窒化法の組合わせを挙げることができ
る。工程(チ)において、半導体基板を裏面から選択的
に研磨する方法として、化学的/機械的研磨法(CMP
法)を挙げることができる。
In the method of manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention, the step (b) includes, after forming an insulating layer on the surface of the semiconductor substrate having the convex portions formed thereon, for example, by a chemical / mechanical polishing method ( It is preferable to include a step of flattening the surface of the insulating layer based on the CMP method). Step (d)
Forming a sacrificial oxide film by oxidizing the surface of the portion of the semiconductor substrate exposed in the trench before oxidizing the surface of the portion of the semiconductor substrate exposed in the trench; and removing the sacrificial oxide film. It is preferable that the oxide film (a back gate insulating film) be improved in quality of the obtained oxide film (rear gate insulating film). In the step (d), as a method for oxidizing the surface of the portion of the semiconductor substrate exposed in the groove, a thermal oxidation method, or a combination of the thermal oxidation method and the thermal nitridation method can be mentioned. In the step (h), a chemical / mechanical polishing method (CMP
Method).

【0022】上記の目的を達成するための本発明のSO
I型半導体装置は、(イ)支持基板上に形成された層間
膜と、(ロ)層間膜上に形成された絶縁層と、(ハ)絶
縁層の表面に形成され、絶縁層によって囲まれた半導体
層と、(ニ)半導体層内に形成された、ソース/ドレイ
ン領域、及び、ソース/ドレイン領域に挟まれたチャネ
ル形成領域と、(ホ)チャネル形成領域上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極、から成るSOI型半
導体装置であって、(ヘ)絶縁層を貫通し、半導体層の
内部にまで延びる溝部と、(ト)溝部内に埋め込まれた
導電材料から成る裏面ゲート電極と、(チ)裏面ゲート
電極と半導体層との間に形成された酸化膜、を更に備え
ていることを特徴とする。
The SO according to the present invention for achieving the above object.
The I-type semiconductor device includes (a) an interlayer film formed on a support substrate, (b) an insulating layer formed on the interlayer film, and (c) formed on a surface of the insulating layer and surrounded by the insulating layer. A semiconductor layer, a (d) source / drain region formed in the semiconductor layer, a channel forming region sandwiched between the source / drain regions, and (e) a gate insulating film on the channel forming region. An SOI type semiconductor device comprising: a gate electrode formed; (f) a groove penetrating through the insulating layer and extending to the inside of the semiconductor layer; and (g) a back gate made of a conductive material embedded in the groove. It further comprises: an electrode; and (h) an oxide film formed between the back gate electrode and the semiconductor layer.

【0023】本発明のSOI型半導体装置あるいはその
製造方法において、溝部は、半導体基板に設けられた凸
部あるいは半導体層から、凸部あるいは半導体層に隣接
する絶縁層の一部にまで延びていることが好ましく、こ
れによって、裏面ゲート電極がチャネル形成領域の下方
から絶縁層の一部にまで延在する構造を得ることができ
る。溝部の幅は、チャネル形成領域(ボディ部)の幅と
略等しいことが望ましい。
In the SOI semiconductor device or the method of manufacturing the same according to the present invention, the groove extends from the convex portion or the semiconductor layer provided on the semiconductor substrate to a part of the insulating layer adjacent to the convex portion or the semiconductor layer. Accordingly, a structure in which the back gate electrode extends from below the channel formation region to a part of the insulating layer can be obtained. It is desirable that the width of the groove is substantially equal to the width of the channel forming region (body portion).

【0024】本発明のSOI型半導体装置あるいはその
製造方法においては、半導体基板や支持基板として、シ
リコン半導体基板を始めとする各種半導体基板を用いる
ことができるし、例えば、半導体基板の表面にエピタキ
シャルシリコン層やSi−Ge層が形成された基板を用
いることもできる。また、半導体層(SOI層)は、シ
リコン半導体基板を始めとする各種半導体基板の残部に
相当する。絶縁層を構成する材料として、SiO2、S
iN、SiON、SiOF等のシリコン系の絶縁材料を
挙げることができる。絶縁層は積層構造を有していても
よい。層間膜を構成する材料として、SiO2、Si
N、SiON、SiOF等のシリコン系の絶縁材料を挙
げることができる。層間膜は、これらの絶縁材料から成
る膜と、ポリシリコン膜の積層構造を有していてもよ
い。ゲート絶縁膜、あるいは、裏面ゲート電極と半導体
層との間に形成された酸化膜(裏面ゲート絶縁膜)とし
て、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン酸化膜とシ
リコン窒化膜との積層構造を挙げることができる。
In the SOI semiconductor device of the present invention or the method of manufacturing the same, various semiconductor substrates such as a silicon semiconductor substrate can be used as the semiconductor substrate and the supporting substrate. A substrate on which a layer or a Si—Ge layer is formed can also be used. The semiconductor layer (SOI layer) corresponds to the rest of various semiconductor substrates such as a silicon semiconductor substrate. SiO 2 , S
Silicon-based insulating materials such as iN, SiON, and SiOF can be given. The insulating layer may have a laminated structure. As a material constituting the interlayer film, SiO 2 , Si
Silicon-based insulating materials such as N, SiON, and SiOF can be used. The interlayer film may have a laminated structure of a film made of these insulating materials and a polysilicon film. As a gate insulating film or an oxide film (back gate insulating film) formed between the back gate electrode and the semiconductor layer, a silicon oxide film (SiO 2 ), a laminated structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film are exemplified. be able to.

【0025】裏面ゲート電極を構成する導電材料、ある
いはゲート電極を構成する材料として、ホウ素(B)、
ヒ素(As)、リン(P)といった不純物を含有するポ
リシリコン、タングステン(W)、タンタル(Ta)、
チタン(Ti)といった高融点金属材料、WSi2、M
oSi2、TiSi2、CoSi2、NiSiといった金
属シリサイド、WN、TaN、TiN等の金属窒化物、
あるいはこれらの積層体を挙げることができる。溝部内
を導電材料で埋め込む方法は、用いる導電材料に依存す
るが、CVD法やスパッタ法を挙げることができる。
As a conductive material forming the back gate electrode or a material forming the gate electrode, boron (B),
Polysilicon containing impurities such as arsenic (As) and phosphorus (P), tungsten (W), tantalum (Ta),
Refractory metal materials such as titanium (Ti), WSi 2 , M
metal silicides such as oSi 2 , TiSi 2 , CoSi 2 , and NiSi; metal nitrides such as WN, TaN, and TiN;
Alternatively, these laminates can be mentioned. The method of filling the groove with a conductive material depends on the conductive material to be used, and examples thereof include a CVD method and a sputtering method.

【0026】素子分離領域の形成方法は、LOCOS法
であってもよいし、トレンチ・アイソレーション法であ
ってもよいが、寸法変換差、素子分離領域の形成時に半
導体層に相当する半導体基板の部分に発生するストレス
の問題を考慮すると、高集積化されたLSIを製造する
ためには、素子分離領域の形成方法をトレンチ・アイソ
レーション法とすることが望ましい。但し、本発明にお
いては、素子分離領域の形成方法をトレンチ・アイソレ
ーション法に限定するものではない。
The method for forming the element isolation region may be the LOCOS method or the trench isolation method. In consideration of the problem of stress occurring in portions, in order to manufacture a highly integrated LSI, it is desirable to use a trench isolation method as a method for forming an element isolation region. However, in the present invention, the method for forming the element isolation region is not limited to the trench isolation method.

【0027】本発明のSOI型半導体装置の製造方法
は、工程(リ)に引き続き、ソース/ドレイン領域の表
面をシリサイド化する工程を含んでいてもよい。この場
合、限定するものではないが、全面に金属層を製膜し、
熱処理を施すことによって半導体層を構成する原子と金
属層を構成する原子とを反応させて金属シリサイド層を
ソース/ドレイン領域の表面に形成し、その後、未反応
の金属層を除去する工程に基づき金属シリサイド層を形
成することが好ましい。また、本発明のSOI型半導体
装置においては、ソース/ドレイン領域の表面に金属シ
リサイド層が形成されていることが、低抵抗化を図る上
で好ましい。金属層は、金属シリサイド層を形成し得る
金属であれば、如何なる金属から構成されていてもよい
が、例えばCoSi2、NiSi、PtSi等の形成に
おいては、これらの金属とSiとの反応中にこれらの金
属が主に半導体層内に移動するので、これらのCo、N
iあるいはPtといった金属から構成することが望まし
い。
The method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention may include a step of silicidizing the surface of the source / drain region subsequent to the step (i). In this case, although not limited, a metal layer is formed on the entire surface,
By performing a heat treatment, the atoms constituting the semiconductor layer are reacted with the atoms constituting the metal layer to form a metal silicide layer on the surface of the source / drain region, and thereafter, the unreacted metal layer is removed. It is preferable to form a metal silicide layer. In the SOI semiconductor device of the present invention, it is preferable that a metal silicide layer is formed on the surface of the source / drain region in order to reduce the resistance. The metal layer may be made of any metal as long as it can form a metal silicide layer. For example, in the formation of CoSi 2 , NiSi, PtSi, etc., during the reaction between these metals and Si, Since these metals mainly move into the semiconductor layer, their Co, N
It is desirable to be made of a metal such as i or Pt.

【0028】本発明のSOI型半導体装置の製造方法に
よって製造されたSOI型半導体装置あるいは本発明の
SOI型半導体装置の動作モードは、ゲート電極の直下
のチャネル形成領域(ボディ部)に誘起される空乏層
が、絶縁層と半導体層(SOI層)との界面まで到達す
る完全空乏型である。
The operation mode of the SOI semiconductor device manufactured by the method of manufacturing the SOI semiconductor device of the present invention or the SOI semiconductor device of the present invention is induced in the channel forming region (body portion) immediately below the gate electrode. The depletion layer is a complete depletion type that reaches the interface between the insulating layer and the semiconductor layer (SOI layer).

【0029】本発明においては、半導体基板に形成され
た凸部の内部にまで達する溝部を形成するので、チャネ
ル形成領域(ボディ部)の厚さのみが薄く、ソース/ド
レイン領域の厚さが厚い構造を得ることができる。
In the present invention, since the groove is formed to reach the inside of the projection formed on the semiconductor substrate, only the thickness of the channel forming region (body portion) is small, and the thickness of the source / drain region is large. Structure can be obtained.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態(以下、実施の形態と略称する)に基づき本発
明のSOI型半導体装置及びその製造方法を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, an SOI semiconductor device according to the present invention and a method for manufacturing the same according to the embodiments of the present invention (hereinafter abbreviated as embodiments) will be described below.

【0031】本発明の完全空乏型のSOI型半導体装置
の模式的な一部断面図を図4の(B)に示す。このSO
I型半導体装置は、(イ)支持基板20上に形成された
層間膜18と、(ロ)層間膜18上に形成された絶縁層
14と、(ハ)絶縁層14の表面に形成され、絶縁層1
4によって囲まれた半導体層10Aと、(ニ)半導体層
10A内に形成された、ソース/ドレイン領域34、及
び、ソース/ドレイン領域34に挟まれたチャネル形成
領域35と、(ホ)チャネル形成領域35上にゲート絶
縁膜30を介して形成されたゲート電極31から成り、
(ヘ)絶縁層14を貫通し、半導体層10Aの内部にま
で延びる溝部15と、(ト)溝部15内に埋め込まれた
導電材料から成る裏面ゲート電極17と、(チ)裏面ゲ
ート電極17と半導体層10Aとの間に形成された酸化
膜16を更に備えている。尚、参照番号11は半導体基
板に設けられた凸部(半導体層10Aに相当する)を示
し、参照番号12は凹部(トレンチ部)を示し、参照番
号13はシリコン酸化膜を示し、参照番号32は、ゲー
ト電極31の側壁に設けられたゲートサイドウオールを
示し、参照番号33はエクステンション領域を示し、参
照番号36は金属シリサイド層を示す。
FIG. 4B is a schematic partial cross-sectional view of a fully depleted SOI semiconductor device according to the present invention. This SO
The I-type semiconductor device is formed on the surface of (a) the interlayer film 18 formed on the support substrate 20, (b) the insulating layer 14 formed on the interlayer film 18, and (c) the insulating layer 14; Insulation layer 1
4, (d) a source / drain region 34 formed in the semiconductor layer 10A, a channel formation region 35 interposed between the source / drain regions 34, and (e) a channel formation. A gate electrode 31 formed on the region 35 via the gate insulating film 30;
(F) a groove 15 penetrating through the insulating layer 14 and extending to the inside of the semiconductor layer 10A; (g) a back gate electrode 17 made of a conductive material embedded in the groove 15; The semiconductor device further includes an oxide film 16 formed between the semiconductor layer 10A. Reference numeral 11 indicates a convex portion (corresponding to the semiconductor layer 10A) provided on the semiconductor substrate, reference numeral 12 indicates a concave portion (trench portion), reference numeral 13 indicates a silicon oxide film, and reference numeral 32. Indicates a gate sidewall provided on a side wall of the gate electrode 31, reference numeral 33 indicates an extension region, and reference numeral 36 indicates a metal silicide layer.

【0032】以下、図4の(B)に示したSOI型半導
体装置の製造方法を、図1〜図4を参照して説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the SOI semiconductor device shown in FIG. 4B will be described with reference to FIGS.

【0033】[工程−100]先ず、シリコン半導体基
板から成る半導体基板10の表面に厚さ約10nmのシ
リコン酸化膜13を熱酸化法にて形成した後、リソグラ
フィ技術及びエッチング技術に基づき、半導体基板10
の表面に、凸部11及び凹部(トレンチ部)12を形成
する。凹部12の深さによって、最終的に形成される半
導体層(SOI層)の厚さが決定される。シリコン酸化
膜13の表面からの凹部12の深さを60nmとする。
即ち、シリコン酸化膜13を形成した後の半導体基板1
0を深さ50nmだけエッチングして、凸部11及び凹
部12を形成する。半導体基板10のエッチング条件
を、以下の表1に例示する。その後、凹部12の側面及
び底面に、厚さ10nmのシリコン酸化膜13を熱酸化
法にて形成する。この状態を、図1の(A)に示す。
尚、半導体基板10に形成された凸部11の高さ(H)
は約60nmとなる。ここで、半導体基板10に形成さ
れた凸部11の高さ(H)は、凹部12の底部に形成さ
れたシリコン酸化膜13と半導体基板10の界面を基準
としたときの、凸部11の頂面に形成されたシリコン酸
化膜13と凸部11の界面の高さである。
[Step-100] First, a silicon oxide film 13 having a thickness of about 10 nm is formed on the surface of a semiconductor substrate 10 composed of a silicon semiconductor substrate by a thermal oxidation method. 10
A convex portion 11 and a concave portion (trench portion) 12 are formed on the surface of the substrate. The thickness of the finally formed semiconductor layer (SOI layer) is determined by the depth of the concave portion 12. The depth of the recess 12 from the surface of the silicon oxide film 13 is set to 60 nm.
That is, the semiconductor substrate 1 after the formation of the silicon oxide film 13
0 is etched to a depth of 50 nm to form the protrusions 11 and the recesses 12. Table 1 below shows the etching conditions of the semiconductor substrate 10. After that, a silicon oxide film 13 having a thickness of 10 nm is formed on the side and bottom surfaces of the concave portion 12 by a thermal oxidation method. This state is shown in FIG.
In addition, the height (H) of the convex portion 11 formed on the semiconductor substrate 10
Is about 60 nm. Here, the height (H) of the protrusion 11 formed on the semiconductor substrate 10 is determined based on the interface between the silicon oxide film 13 formed on the bottom of the recess 12 and the semiconductor substrate 10. This is the height of the interface between the silicon oxide film 13 formed on the top surface and the projection 11.

【0034】[表1] 使用ガス :C48/O2/Ar=5/4/100sccm 圧力 :5.3Pa RFパワー:400W 基板温度 :10゜C[Table 1] Working gas: C 4 F 8 / O 2 / Ar = 5/4/100 sccm Pressure: 5.3 Pa RF power: 400 W Substrate temperature: 10 ° C.

【0035】[工程−110]次に、凸部11及び凹部
12が形成された半導体基板10の表面に、SiO2
ら成り、厚さ0.4μmの絶縁層14をLP−CVD法
に基づき形成した後、絶縁層14にアニール処理を施
す。次いで、CMP法に基づき絶縁層14の表面を平坦
化する(図1の(B)参照)。平坦化処理後の凸部11
の上の絶縁層14の厚さを0.3μmとする。絶縁層1
4のLP−CVD法に基づく形成条件、絶縁層14のア
ニール処理条件、CMP法に基づく絶縁層14の平坦化
処理条件を、それぞれ、以下の表2、表3及び表4に例
示する。
[Step-110] Next, an insulating layer 14 made of SiO 2 and having a thickness of 0.4 μm is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 on which the convex portions 11 and the concave portions 12 are formed based on the LP-CVD method. After that, the insulating layer 14 is subjected to an annealing process. Next, the surface of the insulating layer 14 is planarized based on the CMP method (see FIG. 1B). Convex part 11 after flattening process
The thickness of the insulating layer 14 above is 0.3 μm. Insulation layer 1
Table 2, Table 3, and Table 4 below respectively illustrate the formation conditions based on the LP-CVD method, the annealing conditions of the insulating layer 14, and the planarization processing conditions of the insulating layer 14 based on the CMP method.

【0036】 [表2] 絶縁層14のLP−CVD法に基づく形成条件 使用ガス :SiH4/O2/N2=250/250/100sccm 圧力 :13.3Pa 基板加熱温度:520゜C[Table 2] Conditions for forming insulating layer 14 based on LP-CVD method Gas used: SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250/100 sccm Pressure: 13.3 Pa Substrate heating temperature: 520 ° C.

【0037】[表3] 絶縁層14のアニール処理条件 アニール温度:1000゜C アニール時間:30分[Table 3] Annealing condition of insulating layer 14 Annealing temperature: 1000 ° C Annealing time: 30 minutes

【0038】 [表4] CMP法に基づく絶縁層14の平坦化処理条件 研磨圧力 :300グラム/cm2 回転数: 定盤 :30rpm 研磨ヘッド:30rpm 研磨パッド :商品名 IC−1000 使用スラリー :NH4OH(ヒュームドシリカ含有) 100cm3/分 温度 :25〜30゜C[Table 4] Flattening treatment condition of insulating layer 14 based on CMP method Polishing pressure: 300 g / cm 2 Number of rotations: Surface plate: 30 rpm Polishing head: 30 rpm Polishing pad: Product name IC-1000 Slurry used: NH 4 OH (containing fumed silica) 100 cm 3 / min Temperature: 25-30 ° C

【0039】[工程−120]その後、絶縁層14を貫
通し、半導体基板10に形成された凸部11の内部にま
で延びる溝部15を形成する。具体的には、リソグラフ
ィ技術及びドライエッチング技術に基づき、凸部11を
エッチング用ストッパーとして、先ず、絶縁層14に溝
部を形成し、次いで、凸部11に更に溝部を形成する。
凸部11における溝部形成においては、エッチング用ス
トッパーが存在しないので、エッチング時間の制御によ
って、凸部11の頂面からの溝部の深さ(D)を規定す
る。絶縁層14のエッチング条件、及び、凸部11のエ
ッチング条件を、以下の表5及び表6に例示する。尚、
凸部11の頂面からの溝部の深さ(D)を20nmとす
る。ここで、凸部11に形成された溝部の深さ(D)
は、凸部11の頂面に形成されたシリコン酸化膜13と
凸部11の界面を基準としたときの、溝部の深さであ
る。こうして、図1の(C)に示す状態を得ることがで
きる。
[Step-120] Thereafter, a groove portion 15 penetrating through the insulating layer 14 and extending to the inside of the convex portion 11 formed on the semiconductor substrate 10 is formed. Specifically, based on the lithography technique and the dry etching technique, a groove is first formed in the insulating layer 14 using the protrusion 11 as an etching stopper, and then a groove is further formed in the protrusion 11.
In the formation of the groove in the protrusion 11, since there is no etching stopper, the depth (D) of the groove from the top surface of the protrusion 11 is defined by controlling the etching time. The etching conditions of the insulating layer 14 and the etching conditions of the protrusion 11 are illustrated in Tables 5 and 6 below. still,
The depth (D) of the groove from the top surface of the protrusion 11 is set to 20 nm. Here, the depth (D) of the groove formed in the protrusion 11
Is the depth of the groove with reference to the interface between the silicon oxide film 13 formed on the top surface of the protrusion 11 and the protrusion 11. Thus, the state shown in FIG. 1C can be obtained.

【0040】 [表5] 絶縁層14のエッチング条件 使用ガス :C48/CO/Ar=10/100/200sccm 圧力 :6Pa RFパワー:1.6kW 基板温度 :20゜C[Table 5] Etching conditions for insulating layer 14 Gas used: C 4 F 8 / CO / Ar = 10/100/200 sccm Pressure: 6 Pa RF power: 1.6 kW Substrate temperature: 20 ° C.

【0041】[表6] 凸部11のエッチング条件 使用ガス :CF4/Ar=100/900sccm 圧力 :105Pa RFパワー :600kW 基板温度 :10゜C エッチング時間:12秒[Table 6] Etching conditions for convex portion 11 Gas used: CF 4 / Ar = 100/900 sccm Pressure: 105 Pa RF power: 600 kW Substrate temperature: 10 ° C. Etching time: 12 seconds

【0042】[工程−130]次に、溝部15内に露出
した半導体基板10の部分の表面(凸部11の頂面の一
部)を酸化する(図2の(A)参照)。具体的には、先
ず、凸部11におけるダメージ部分を削除するために、
溝部15内に露出した半導体基板の部分の表面を酸化し
て厚さ10nmの犠牲酸化膜を形成した後、希フッ酸処
理によって犠牲酸化膜を除去する。その後、熱酸化法に
基づき、溝部15内に露出した半導体基板10の部分の
表面(凸部11の頂面の一部)を酸化して、厚さ10n
mの酸化膜(裏面ゲート絶縁膜)16を形成する。溝部
16の下方の凸部11の高さ(T)は約20nmとな
る。ここで、溝部16の下方の凸部11の高さ(T)と
は、凹部12の底部に形成されシリコン酸化膜13と半
導体基板10との界面を基準としたときの、酸化膜16
と凸部11との界面の高さであり、この溝部16の下方
の凸部11の高さ(T)が、後に形成されるチャネル形
成領域(ボディ部)の厚さに相当する。
[Step-130] Next, the surface of the portion of the semiconductor substrate 10 exposed in the groove 15 (part of the top surface of the projection 11) is oxidized (see FIG. 2A). Specifically, first, in order to remove a damaged portion in the convex portion 11,
After the surface of the portion of the semiconductor substrate exposed in the groove 15 is oxidized to form a sacrificial oxide film having a thickness of 10 nm, the sacrificial oxide film is removed by dilute hydrofluoric acid treatment. Thereafter, the surface of the portion of the semiconductor substrate 10 exposed in the groove 15 (part of the top surface of the convex portion 11) is oxidized based on a thermal oxidation method to have a thickness of 10 n.
An oxide film (back gate insulating film) 16 of m is formed. The height (T) of the projection 11 below the groove 16 is about 20 nm. Here, the height (T) of the convex portion 11 below the groove portion 16 refers to the oxide film 16 formed on the bottom of the concave portion 12 with respect to the interface between the silicon oxide film 13 and the semiconductor substrate 10.
The height (T) of the convex portion 11 below the groove 16 corresponds to the thickness of a channel forming region (body portion) to be formed later.

【0043】[工程−140]次に、溝部15内を導電
材料で埋め込み、裏面ゲート電極17を形成する(図2
の(B)参照)。具体的には、溝部15内を含む絶縁層
14上にポリシリコン層をLP−CVD法にて堆積さ
せ、次いで、絶縁層14上のポリシリコン層をエッチバ
ック法にて除去する。その後、溝部15内を埋め込んだ
ポリシリコン層にボロン(B)若しくはリン(P)とい
った不純物をイオン注入法にて注入し、不純物を活性化
アニール処理する。ポリシリコン層の形成条件、ポリシ
リコン層のエッチバック条件を、以下の表7及び表8に
例示する。また、裏面ゲート電極17と凸部11(最終
的には、半導体層10Aを構成する)との配置関係を、
図5に模式的に示す。尚、図5に示した裏面ゲート電極
17の延在部に位置するコンタクトホールは、後の工程
で、裏面ゲート電極17の延在部を、例えばゲート電極
31の延在部に電気的に接続するために設けられるコン
タクトホールである。場合によっては、不純物を含有す
るポリシリコン層で溝部15内を導電材料で埋め込み、
裏面ゲート電極17を形成してもよいし、イオン注入法
の代わりに固相拡散法にてポリシリコン層に不純物を導
入してもよい。
[Step-140] Next, the inside of the groove 15 is filled with a conductive material to form the back gate electrode 17 (FIG. 2).
(B)). Specifically, a polysilicon layer is deposited on the insulating layer 14 including the inside of the groove 15 by an LP-CVD method, and then the polysilicon layer on the insulating layer 14 is removed by an etch-back method. After that, an impurity such as boron (B) or phosphorus (P) is implanted into the polysilicon layer buried in the trench 15 by an ion implantation method, and the impurity is activated and annealed. The conditions for forming the polysilicon layer and the conditions for etching back the polysilicon layer are shown in Tables 7 and 8 below. Further, the arrangement relationship between the back gate electrode 17 and the protrusion 11 (finally constituting the semiconductor layer 10A) is as follows.
FIG. 5 schematically shows this. The contact hole located in the extension of the back gate electrode 17 shown in FIG. 5 electrically connects the extension of the back gate electrode 17 to, for example, the extension of the gate electrode 31 in a later step. This is a contact hole provided for the In some cases, the trench 15 is filled with a conductive material with a polysilicon layer containing impurities,
The back gate electrode 17 may be formed, or an impurity may be introduced into the polysilicon layer by a solid phase diffusion method instead of the ion implantation method.

【0044】 [表7] ポリシリコン層の形成条件 使用ガス :SiH4/N2/He=100/200/400sccm 圧力 :70Pa 基板加熱温度:610゜C[Table 7] Conditions for forming polysilicon layer Gas used: SiH 4 / N 2 / He = 100/200/400 sccm Pressure: 70 Pa Substrate heating temperature: 610 ° C.

【0045】[表8] ポリシリコン層のエッチバック条件 使用ガス :C2Cl33/SF6=60/10sccm 圧力 :1.3Pa RFパワー:150W 基板温度 :20゜C[Table 8] Etch-back conditions for polysilicon layer Gas used: C 2 Cl 3 F 3 / SF 6 = 60/10 sccm Pressure: 1.3 Pa RF power: 150 W Substrate temperature: 20 ° C.

【0046】[工程−150]その後、全面に層間膜1
8を形成する(図2の(C)参照)。層間膜18はSi
2から成り、[工程−110]において説明した表2
のLP−CVD条件に基づき、形成することができる。
層間膜18の形成後、CMP法にて層間膜18の表面を
平坦化することが望ましい。尚、SiO2から成る層間
膜18の平坦化が不十分な場合には、全面にSiO2
を形成し、SiO2膜の上に更にポリシリコン膜を形成
し、ポリシリコン膜の表面をCMP法にて平坦化しても
よい。この場合には、SiO2膜及びポリシリコン膜の
2層から層間膜18が構成される。
[Step-150] Thereafter, the interlayer film 1 is formed on the entire surface.
8 (see FIG. 2C). The interlayer film 18 is made of Si
Table 2 consisting of O 2 and described in [Step-110]
Under the LP-CVD conditions described above.
After the formation of the interlayer film 18, it is desirable to planarize the surface of the interlayer film 18 by the CMP method. When the planarization of the interlayer film 18 made of SiO 2 is insufficient, an SiO 2 film is formed on the entire surface, a polysilicon film is further formed on the SiO 2 film, and the surface of the polysilicon film is subjected to CMP. It may be flattened by a method. In this case, the interlayer film 18 is composed of two layers of the SiO 2 film and the polysilicon film.

【0047】[工程−160]次に、半導体基板10及
び支持基板20の表面を洗浄し、半導体基板10と支持
基板20とを層間膜18を介して張り合わせる。張り合
わせ条件として、酸素ガス雰囲気中で、1000゜C、
30分を例示することができる。
[Step-160] Next, the surfaces of the semiconductor substrate 10 and the support substrate 20 are cleaned, and the semiconductor substrate 10 and the support substrate 20 are bonded together with the interlayer film 18 interposed therebetween. The bonding conditions were 1000 ° C. in an oxygen gas atmosphere.
An example is 30 minutes.

【0048】[工程−170]その後、絶縁層14を研
磨ストップ層として、半導体基板10を裏面から選択的
に研磨し、半導体基板の残部から成り、絶縁層14によ
って囲まれた半導体層(SOI層)10Aを得る。具体
的には、SOI層である半導体層10Aに研削ダメージ
が残らないように、凹部12の底部12Aの上方に半導
体基板10が数μm残されるまで、先ず、例えばダイヤ
モンド砥石を用いて半導体基板10を裏面から機械的に
研削する(図3の(A)参照)。その後、凹部12の底
部12Aが露出するまで、半導体基板10を選択的に化
学的/機械的研磨法(CMP法)にて研磨する。凹部1
2に埋め込まれた絶縁層14が研磨ストップ層として機
能し、半導体基板10の残部である半導体層10AがS
OI層として残される(図3の(B)参照)。尚、半導
体基板10に形成された凹部12は絶縁層14が埋め込
まれた状態であり、素子分離領域として機能する。CM
P法に基づく半導体基板10の研磨条件を、以下の表9
に例示する。裏面ゲート電極17の上方には、厚さ約2
0nmの半導体層10Aが残され、その他の半導体層の
部分の厚さは約50nmである。
[Step-170] Thereafter, the semiconductor substrate 10 is selectively polished from the back surface using the insulating layer 14 as a polishing stop layer, and a semiconductor layer (SOI layer) composed of the remainder of the semiconductor substrate and surrounded by the insulating layer 14 is formed. ) Obtain 10A. Specifically, until the semiconductor substrate 10 is left above the bottom 12A of the concave portion 12 by a few μm so that grinding damage does not remain on the semiconductor layer 10A which is the SOI layer, first, the semiconductor substrate 10 Is mechanically ground from the back surface (see FIG. 3A). Thereafter, the semiconductor substrate 10 is selectively polished by a chemical / mechanical polishing method (CMP method) until the bottom 12A of the concave portion 12 is exposed. Recess 1
2 functions as a polishing stop layer, and the remaining semiconductor layer 10A of the semiconductor substrate 10
It is left as an OI layer (see FIG. 3B). The concave portion 12 formed in the semiconductor substrate 10 is in a state where the insulating layer 14 is buried, and functions as an element isolation region. CM
The polishing conditions of the semiconductor substrate 10 based on the P method are shown in Table 9 below.
An example is shown below. Above the back gate electrode 17, a thickness of about 2
The semiconductor layer 10A of 0 nm is left, and the thickness of the other semiconductor layers is about 50 nm.

【0049】 [表9] 研磨圧力 :300グラム/cm2 回転数: 定盤 :60rpm 研磨パッド :湿式発泡系不織布タイプクロス(商品名 Suba 800) 使用スラリー :0.0005%エチレンジアミン水溶液 60cm3/分 温度 :25〜30゜C[Table 9] Polishing pressure: 300 g / cm 2 Number of rotations: Surface plate: 60 rpm Polishing pad: Wet foamed nonwoven fabric type cloth (trade name: Suba 800) Slurry: 0.0005% ethylenediamine aqueous solution 60 cm 3 / min Temperature: 25-30 ° C

【0050】[工程−180]次に、従来の方法に基づ
き、半導体層10Aのチャネル形成予定領域の上方に、
ゲート絶縁膜30を介してゲート電極31を形成した
後、ゲート電極31の側壁にゲートサイドウオール32
を形成し、次いで、半導体層(SOI層)10Aに、ソ
ース/ドレイン領域34、及び、ソース/ドレイン領域
34に挟まれたチャネル形成領域35を形成する(図4
の(A)参照)。具体的には、熱酸化法に基づき、半導
体層10Aの表面に厚さ3nmのSiO2から成るゲー
ト絶縁膜30を形成した後、表7に例示した条件にて全
面にポリシリコン層を堆積させ、次いで、ポリシリコン
層をパターニングすることによって、ゲート電極31を
形成する。その後、エクステンション領域33を形成す
るために半導体層10Aにイオン注入を行い、全面に絶
縁材料層をCVD法にて製膜した後、絶縁材料層をエッ
チバックすることによって、ゲート電極31の側壁にゲ
ートサイドウオール32を形成する。その後、イオン注
入法にて、半導体層10Aにソース/ドレイン領域34
を形成し、併せて、ソース/ドレイン領域34に挟まれ
たチャネル形成領域35を形成する。
[Step-180] Next, based on the conventional method, the semiconductor layer 10A is formed above the channel formation expected region.
After the gate electrode 31 is formed with the gate insulating film 30 interposed therebetween, the gate sidewall 32 is formed on the side wall of the gate electrode 31.
Then, a source / drain region 34 and a channel formation region 35 interposed between the source / drain regions 34 are formed in the semiconductor layer (SOI layer) 10A (FIG. 4).
(A)). Specifically, after a gate insulating film 30 made of SiO 2 having a thickness of 3 nm is formed on the surface of the semiconductor layer 10A based on a thermal oxidation method, a polysilicon layer is deposited on the entire surface under the conditions exemplified in Table 7. Then, the gate electrode 31 is formed by patterning the polysilicon layer. After that, ions are implanted into the semiconductor layer 10A to form the extension region 33, an insulating material layer is formed on the entire surface by a CVD method, and then the insulating material layer is etched back, so that the insulating material layer is etched back. The gate sidewall 32 is formed. Thereafter, the source / drain regions 34 are added to the semiconductor layer 10A by ion implantation.
And a channel formation region 35 sandwiched between the source / drain regions 34 is formed.

【0051】[工程−190]その後、ソース/ドレイ
ン領域34の表面にコバルトシリサイド(CoSi2
層36を形成する(図4の(B)参照)。具体的には、
以下の表10に条件を例示するスパッタ法にてコバルト
層を全面に堆積させる。次いで、以下の表11に条件を
例示するRTA(Rapid Thermal Annealing)法に基づ
く熱処理によって、ソース/ドレイン領域34を構成す
る半導体層10Aのシリコン原子とコバルト原子とを反
応させて、ソース/ドレイン領域34の表面にコバルト
シリサイド層36を形成する。コバルト原子が主に半導
体層10A内に移動する。尚、ポリシリコンから成るゲ
ート電極31の頂面にもコバルトシリサイド層36が形
成される。ゲートサイドウオール32や絶縁層14上の
コバルト層は未反応であり、そのまま残る。次いで、硫
酸と過酸化水素水と純水の混合溶液中で未反応のコバル
ト層を除去し、再度、以下の表12に条件を例示するR
TA法に基づく熱処理によって、コバルトシリサイド層
36を低抵抗化する。
[Step-190] Thereafter, cobalt silicide (CoSi 2 ) is formed on the surface of the source / drain region 34.
The layer 36 is formed (see FIG. 4B). In particular,
A cobalt layer is deposited on the entire surface by a sputtering method whose conditions are shown in Table 10 below. Next, the silicon atoms and the cobalt atoms of the semiconductor layer 10A constituting the source / drain regions 34 are caused to react with each other by a heat treatment based on the RTA (Rapid Thermal Annealing) method whose conditions are shown in Table 11 below. A cobalt silicide layer 36 is formed on the surface of. Cobalt atoms mainly move into the semiconductor layer 10A. The cobalt silicide layer 36 is also formed on the top surface of the gate electrode 31 made of polysilicon. The gate layer 32 and the cobalt layer on the insulating layer 14 are not reacted and remain as they are. Next, the unreacted cobalt layer is removed in a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and pure water, and the conditions are again illustrated in Table 12 below.
The resistance of the cobalt silicide layer 36 is reduced by a heat treatment based on the TA method.

【0052】[表10] プロセスガス:Ar=100sccm 圧力 :0.4Pa DCパワー :0.8kW 基板加熱温度:450゜C[Table 10] Process gas: Ar = 100 sccm Pressure: 0.4 Pa DC power: 0.8 kW Substrate heating temperature: 450 ° C.

【0053】 [表11] 雰囲気 :N2100%雰囲気、又は、N2/Ar雰囲気 圧力 :大気圧 基板加熱温度:550゜C 加熱時間 :30秒[Table 11] Atmosphere: 100% N 2 atmosphere or N 2 / Ar atmosphere Pressure: Atmospheric pressure Substrate heating temperature: 550 ° C Heating time: 30 seconds

【0054】 [表12] 雰囲気 :N2100%雰囲気、又は、N2/Ar雰囲気 圧力 :大気圧 基板加熱温度:700゜C 加熱時間 :30秒[Table 12] Atmosphere: 100% N 2 atmosphere or N 2 / Ar atmosphere Pressure: Atmospheric pressure Substrate heating temperature: 700 ° C Heating time: 30 seconds

【0055】尚、コバルトシリサイド層36は、コバル
ト層の約3.64倍の厚さのシリコン層を消費して形成
される。従って、5nmのコバルト層に基づきコバルト
シリサイド層を形成したとき、ソース/ドレイン領域3
4における半導体層10Aは約18.2nm消失するこ
とになる。シリサイド層と半導体層10Aとの間のコン
タクト抵抗を下げるためには、シリサイド層の下に半導
体層10Aが或る程度残っている必要があり、ゲート絶
縁膜の形成や犠牲酸化膜の形成を考慮すると、[工程−
170]の完了時における半導体層10Aのソース/ド
レイン領域形成予定領域の厚さは約30nm以上である
ことが要求される。一方、[工程−170]の完了時に
おける半導体層10Aのチャネル形成予定領域の厚さは
20nm前後であることが要求される。従って、シリサ
イド層をソース/ドレイン領域の表面に形成するため
に、本発明のSOI型半導体装置の製造方法は極めて適
切な方法である。
The cobalt silicide layer 36 is formed by consuming a silicon layer about 3.64 times as thick as the cobalt layer. Therefore, when a cobalt silicide layer is formed based on a 5 nm cobalt layer, the source / drain regions 3
The semiconductor layer 10A in No. 4 will disappear by about 18.2 nm. In order to lower the contact resistance between the silicide layer and the semiconductor layer 10A, it is necessary that the semiconductor layer 10A remains to some extent under the silicide layer, and the formation of the gate insulating film and the formation of the sacrificial oxide film are taken into consideration. Then, [Step-
170], the thickness of the source / drain region formation region of the semiconductor layer 10A is required to be about 30 nm or more. On the other hand, the thickness of the channel formation scheduled region of the semiconductor layer 10A upon completion of [Step-170] is required to be about 20 nm. Therefore, the method for manufacturing an SOI semiconductor device of the present invention is a very appropriate method for forming a silicide layer on the surface of a source / drain region.

【0056】その後、全面に層間絶縁層を形成し、必要
に応じて、ソース/ドレイン領域34及びゲート電極3
1の延在部の上方の層間絶縁層に開口部を形成し、ま
た、裏面ゲート電極17の延在部の上方の層間絶縁層及
び絶縁層14に開口部を形成し、これらの開口部内を含
む層間絶縁層上に配線材料層を形成し、層間絶縁層上の
配線材料層をパターニングすることによって各種の配線
を形成する。
Thereafter, an interlayer insulating layer is formed on the entire surface, and if necessary, the source / drain regions 34 and the gate electrodes 3 are formed.
1, an opening is formed in the interlayer insulating layer above the extending portion, and an opening is formed in the interlayer insulating layer and the insulating layer 14 above the extending portion of the back gate electrode 17, and the inside of these openings is formed. Various wirings are formed by forming a wiring material layer on the interlayer insulating layer including the wiring layer and patterning the wiring material layer on the interlayer insulating layer.

【0057】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施の形態において説明した各種の条件や使用材料
は例示であり、適宜変更することができる。例えば、実
施の形態においては、ポリシリコン層にてゲート電極3
1を形成し、ゲート電極31の頂面及びソース/ドレイ
ン領域34の表面にシリサイド層を同時に形成する、所
謂フルサリサイド構造を設けたが、ゲート電極31は、
ポリサイド構造を有していてもよいし、所謂メタルゲー
ト構造を有していてもよい。シリサイド層はCoSi2
層に限定されず、他の金属シリサイド層から構成するこ
ともできる。
Although the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments. Various conditions and materials used in the embodiments are merely examples, and can be changed as appropriate. For example, in the embodiment, the gate electrode 3 is formed of a polysilicon layer.
1 and a so-called full salicide structure in which a silicide layer is simultaneously formed on the top surface of the gate electrode 31 and the surface of the source / drain region 34 is provided.
It may have a polycide structure or a so-called metal gate structure. The silicide layer is CoSi 2
It is not limited to a layer, but may be composed of another metal silicide layer.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明においては、高い信頼性を要求さ
れるゲート絶縁膜を形成すべき半導体層の部分にストレ
スを生じさせること無く、膜厚の薄いチャネル形成領域
(ボディ部)を形成することができ、しかも、裏面ゲー
ト電極を有するSOI型半導体装置を、左程工程を増や
すこと無く、製造することができる。加えて、チャネル
形成領域(ボディ部)以外の半導体層の厚さを厚くする
ことができるので、ソース/ドレイン領域やエクステン
ション領域の抵抗が十分に低い、完全空乏型のSOI型
半導体装置を得ることができる。
According to the present invention, a thin channel forming region (body portion) is formed without causing stress in a portion of a semiconductor layer where a gate insulating film requiring high reliability is to be formed. In addition, an SOI semiconductor device having a back gate electrode can be manufactured without increasing the number of steps to the left. In addition, since the thickness of the semiconductor layer other than the channel formation region (body portion) can be increased, a fully depleted SOI semiconductor device having sufficiently low resistance in the source / drain region and the extension region can be obtained. Can be.

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

【図1】本発明のSOI型半導体装置の製造方法を説明
するための、半導体基板等の模式的な一部断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for describing a method for manufacturing an SOI semiconductor device of the present invention.

【図2】図1に引き続き、本発明のSOI型半導体装置
の製造方法を説明するための、半導体基板等の模式的な
一部断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for explaining the method for manufacturing an SOI semiconductor device of the present invention, following FIG. 1;

【図3】図2に引き続き、本発明のSOI型半導体装置
の製造方法を説明するための、支持基板等の模式的な一
部断面図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a supporting substrate and the like for explaining the method for manufacturing an SOI semiconductor device of the present invention, following FIG. 2;

【図4】図3に引き続き、本発明のSOI型半導体装置
の製造方法を説明するための、支持基板等の模式的な一
部断面図、及び本発明のSOI型半導体装置の模式的な
一部断面図である。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a support substrate and the like for explaining the method for manufacturing the SOI semiconductor device of the present invention, following FIG. 3, and a schematic view of the SOI semiconductor device of the present invention. It is a fragmentary sectional view.

【図5】裏面ゲート電極と凸部(最終的には、半導体層
を構成する)との配置関係を模式的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an arrangement relationship between a back surface gate electrode and a convex portion (finally constituting a semiconductor layer).

【図6】従来のSOI型半導体装置の製造方法を説明す
るための、半導体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for describing a method for manufacturing a conventional SOI semiconductor device.

【図7】図6に引き続き、従来のSOI型半導体装置の
製造方法を説明するための、支持基板等の模式的な一部
断面図である。
FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a support substrate and the like for illustrating a method for manufacturing a conventional SOI semiconductor device, following FIG. 6;

【図8】図7に引き続き、従来のSOI型半導体装置の
製造方法を説明するための、支持基板等の模式的な一部
断面図である。
FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a support substrate and the like for describing a conventional method for manufacturing an SOI semiconductor device, following FIG. 7;

【図9】従来のSOI型半導体装置の変形例を示す模式
的な一部断面図である。
FIG. 9 is a schematic partial sectional view showing a modification of the conventional SOI semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・半導体基板、10A・・・半導体層、11・
・・凸部(半導体層に相当する)、12・・・凹部、1
3・・・シリコン酸化膜、14・・・絶縁層、15・・
・溝部、16・・・酸化膜、17・・・裏面ゲート電
極、18・・・層間膜、20・・・支持基板、30・・
・ゲート絶縁膜、31・・・ゲート電極、32・・・ゲ
ートサイドウオール、33・・・エクステンション領
域、34・・・ソース/ドレイン領域、35・・・チャ
ネル形成領域(ボディ部)、36・・・金属シリサイド
Reference numeral 10: semiconductor substrate, 10A: semiconductor layer, 11.
..Protrusions (corresponding to semiconductor layers), 12 ... recesses, 1
3 ... silicon oxide film, 14 ... insulating layer, 15 ...
Groove, 16 oxide film, 17 back gate electrode, 18 interlayer film, 20 support substrate, 30
· Gate insulating film, 31 ··· Gate electrode, 32 ··· Gate side wall, 33 ··· extension region, 34 ··· source / drain region, 35 ··· channel formation region (body portion), 36 · ..Metal silicide layers

フロントページの続き Fターム(参考) 5F110 AA03 AA18 DD05 DD12 DD13 DD14 DD15 DD24 EE01 EE04 EE05 EE09 EE14 EE30 EE32 EE44 EE45 FF02 FF03 FF09 FF23 GG02 GG12 GG13 GG22 HJ13 HK05 HK40 HM15 NN02 NN22 NN23 NN24 NN62 NN65 NN66 QQ03 QQ11 QQ17 QQ19 QQ30 Continued on the front page F-term (reference) 5F110 AA03 AA18 DD05 DD12 DD13 DD14 DD15 DD24 EE01 EE04 EE05 EE09 EE14 EE30 EE32 EE44 EE45 FF02 FF03 FF09 FF23 GG02 GG12 GG13 GG22 HJ13 HK05 NN17 QNN NN23 QQ30

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(イ)半導体基板の表面に凸部を形成する
工程と、 (ロ)凸部が形成された半導体基板の表面に絶縁層を形
成する工程と、 (ハ)絶縁層を貫通し、半導体基板に形成された凸部
(高さをHとする)の内部にまで延び、凸部の頂面から
の深さがD(但し、D<H)の溝部を形成する工程と、 (ニ)溝部内に露出した半導体基板の部分の表面を酸化
する工程と、 (ホ)溝部内を導電材料で埋め込み、裏面ゲート電極を
形成する工程と、 (ヘ)全面に層間膜を形成する工程と、 (ト)半導体基板と支持基板とを層間膜を介して張り合
わせる工程と、 (チ)絶縁層を研磨ストップ層として、半導体基板を裏
面から選択的に研磨し、半導体基板の残部から成り、絶
縁層によって囲まれた半導体層を得る工程と、 (リ)半導体層のチャネル形成予定領域の上方に、ゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極を形成し、次いで、半導体
層に、ソース/ドレイン領域を形成し、併せて、ソース
/ドレイン領域に挟まれたチャネル形成領域を形成する
工程、から成ることを特徴とするSOI型半導体装置の
製造方法。
(A) forming a convex portion on the surface of the semiconductor substrate; (b) forming an insulating layer on the surface of the semiconductor substrate having the convex portion formed thereon; and (c) penetrating the insulating layer. Forming a groove extending to the inside of the convex portion (having a height H) formed on the semiconductor substrate and having a depth D (where D <H) from the top surface of the convex portion; (D) a step of oxidizing the surface of the portion of the semiconductor substrate exposed in the groove, (e) a step of filling the groove with a conductive material to form a back gate electrode, and (f) forming an interlayer film on the entire surface. (G) bonding the semiconductor substrate and the supporting substrate together with an interlayer film interposed therebetween; and (h) selectively polishing the semiconductor substrate from the back surface using the insulating layer as a polishing stop layer, and removing the remaining portion of the semiconductor substrate. Forming a semiconductor layer surrounded by an insulating layer; A gate electrode is formed above a region where a channel is to be formed, with a gate insulating film interposed therebetween, and then a source / drain region is formed in the semiconductor layer, and a channel formation region sandwiched between the source / drain regions is formed. A method for manufacturing an SOI semiconductor device.
【請求項2】前記工程(ロ)は、凸部が形成された半導
体基板の表面に絶縁層を形成した後、絶縁層の表面を平
坦化する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の
SOI型半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step (b) includes a step of forming an insulating layer on the surface of the semiconductor substrate on which the convex portions are formed, and then flattening the surface of the insulating layer. The manufacturing method of the SOI type semiconductor device described in the above.
【請求項3】前記工程(ニ)は、溝部内に露出した半導
体基板の部分の表面を酸化する前に、溝部内に露出した
半導体基板の部分の表面を酸化して犠牲酸化膜を形成す
る工程、及び、犠牲酸化膜を除去する工程を含むことを
特徴とする請求項1に記載のSOI型半導体装置の製造
方法。
3. In the step (d), before oxidizing the surface of the portion of the semiconductor substrate exposed in the trench, oxidizing the surface of the portion of the semiconductor substrate exposed in the trench to form a sacrificial oxide film. 2. The method according to claim 1, further comprising: removing a sacrificial oxide film.
【請求項4】溝部は、半導体基板に設けられた凸部か
ら、凸部に隣接する絶縁層の一部にまで延びていること
を特徴とする請求項1に記載のSOI型半導体装置の製
造方法。
4. The manufacturing method of an SOI semiconductor device according to claim 1, wherein the groove portion extends from the convex portion provided on the semiconductor substrate to a part of the insulating layer adjacent to the convex portion. Method.
【請求項5】(イ)支持基板上に形成された層間膜と、 (ロ)層間膜上に形成された絶縁層と、 (ハ)絶縁層の表面に形成され、絶縁層によって囲まれ
た半導体層と、 (ニ)半導体層内に形成された、ソース/ドレイン領
域、及び、ソース/ドレイン領域に挟まれたチャネル形
成領域と、 (ホ)チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して形成
されたゲート電極、から成るSOI型半導体装置であっ
て、 (ヘ)絶縁層を貫通し、半導体層の内部にまで延びる溝
部と、 (ト)溝部内に埋め込まれた導電材料から成る裏面ゲー
ト電極と、 (チ)裏面ゲート電極と半導体層との間に形成された酸
化膜、を更に備えていることを特徴とするSOI型半導
体装置。
5. An interlayer film formed on a support substrate, an insulating layer formed on an interlayer film, and an insulating layer formed on the surface of the insulating layer and surrounded by the insulating layer. A semiconductor layer; (d) a source / drain region formed in the semiconductor layer; a channel forming region sandwiched between the source / drain regions; and (e) a gate insulating film formed on the channel forming region. An SOI semiconductor device comprising: a gate electrode formed by: (f) a groove penetrating through the insulating layer and extending to the inside of the semiconductor layer; and (g) a back gate electrode made of a conductive material embedded in the groove. And (h) an SOI semiconductor device, further comprising: an oxide film formed between the back gate electrode and the semiconductor layer.
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