JP2002016258A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2002016258A
JP2002016258A JP2000197634A JP2000197634A JP2002016258A JP 2002016258 A JP2002016258 A JP 2002016258A JP 2000197634 A JP2000197634 A JP 2000197634A JP 2000197634 A JP2000197634 A JP 2000197634A JP 2002016258 A JP2002016258 A JP 2002016258A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an SOI-structure C-MOS semiconductor device which controls back channel leak and whose integration, reliability and speed are high. SOLUTION: In the SOI-structure C-MOS semiconductor device, metal source-drain regions (9a, 9b, 9c, 9d) composed of metal layers are formed on a one-conductivity-type SOI substrate (3) and an opposite-conductivity-type SOI substrate (4) installed via an insulating film on a one-conductivity-type semiconductor substrate 1, and source drain regions (6, 7, 8) composed of impurity diffusion layers are each formed on the respective SOI substrates, as well as a one-conductivity-type MIS field-effect transistor and an opposite-conductivity-type MIS field-effect transistor having a structures in which low-resistance-metal gates (11, 12) are embedded via high-permittivity gate oxide films 10 on the SOI substrate between the metal source drain regions are formed. In the one-conductivity-type MIS field-effect transistor, and opposite-conductivity-type impurity region 19, which is formed on the one-conductivity-type semiconductor substrate in the immediately lower part is used as a back channel gate electrode, the metal source region 9a is connected, and source voltage is applied. In the opposite- conductivity-type MIS field-effect transistor, the one-conductivity-type semiconductor substrate is used as a back channel gate electrode, and a constant voltage is applied.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はSOI構造の半導体集積
回路に係り、特に高集積、高速及び高信頼なSOI構造
のショートチャネルのC−MOS半導体装置に関する。
従来、SOI構造のNチャネル及びPチャネルのMIS
電界効果トランジスタからなるC−MOS半導体装置に
関しては、SOI基板下の導電体(半導体基板又は下層
配線)に当該MIS電界効果トランジスタのオフ電圧と
異なる電圧が印加される場合、SOI基板底面にバック
チャネルが生じ、バックチャネルリークが発生する現象
があり、これを改善するために、一導電型半導体基板上
には一導電型SOI基板に反対導電型のMIS電界効果
トランジスタを形成し、一導電型半導体基板に形成した
反対導電型不純物領域上には反対導電型のSOI基板に
一導電型のMIS電界効果トランジスタを形成し、当該
MIS電界効果トランジスタのオフ電圧を一導電型半導
体基板及び反対導電型不純物領域に印加していた。しか
し、反対導電型不純物領域は一導電型のMIS電界効果
トランジスタにセルフアラインには形成されず、且つ特
別の電圧印加領域を設けなければならなかったことか
ら、高集積化に難があったこと、SOI構造にMIS電
界効果トランジスタを形成するため、ソースドレイン領
域の接合容量、空乏層容量等の低減はできるが、ソース
ドレイン領域及びゲート電極等の抵抗は低減できず、微
細化している割りには高速化が達成できなかったこと等
の欠点があった。そこで、各要素の抵抗を低減でき、よ
り高速化が可能で、しかもバックチャネルリークを完全
に制御できる高集積且つ高信頼なSOI構造のC−MO
S半導体装置を形成できる手段が要望されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having an SOI structure, and more particularly to a short channel C-MOS semiconductor device having an SOI structure having high integration, high speed and high reliability.
Conventionally, MIS of N channel and P channel of SOI structure
With respect to a C-MOS semiconductor device including a field effect transistor, when a voltage different from the off voltage of the MIS field effect transistor is applied to a conductor (semiconductor substrate or lower wiring) under the SOI substrate, a back channel is formed on the bottom surface of the SOI substrate. And a back channel leak occurs. In order to improve this, an MIS field effect transistor of the opposite conductivity type is formed on the one conductivity type SOI substrate on the one conductivity type SOI substrate. An MIS field-effect transistor of one conductivity type is formed on the SOI substrate of the opposite conductivity type on the impurity region of the opposite conductivity type formed on the substrate, and the off voltage of the MIS field-effect transistor is reduced by the semiconductor substrate of the one conductivity type and the impurity of the opposite conductivity type. Was applied to the area. However, the impurity region of the opposite conductivity type was not formed in a self-aligned manner in the MIS field-effect transistor of one conductivity type, and a special voltage application region had to be provided. Since the MIS field-effect transistor is formed in the SOI structure, the junction capacitance and the depletion layer capacitance of the source / drain region can be reduced, but the resistance of the source / drain region and the gate electrode cannot be reduced. However, there were drawbacks such as that high speed could not be achieved. Accordingly, a highly integrated and highly reliable SOI structure C-MO that can reduce the resistance of each element, achieve higher speed, and completely control the back channel leakage is provided.
There is a need for a means that can form an S semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は従来の半導体装置の模式側断面図
で、SIMOX(eparati−on by Im
planted Oxygen)法によって形成された
酸化膜を利用したSOI構造のC−MOSの半導体集積
回路の一部を示しており、51はn型のシリコン(Si)基
板、52はSIMOX形成酸化膜、53はn型のSOI基
板、、54はp型のSOI基板、55は素子分離領域形成用
トレンチ及び埋め込み酸化膜、56はn型ソースドレイン
領域、57はp型ソースドレイン領域、58はn+ 型ソース
ドレイン領域、59はp+ 型ソースドレイン領域、60はp
型不純物領域(バックチャネルゲート電極)、61はp+
型不純物領域(コンタクト領域)、62はゲート酸化膜
(SiO2)、63はゲート電極(polySi/WSi)、64は下地
酸化膜、65はサイドウオール、66は不純物ブロック用酸
化膜、67はPSG膜、68はバリアメタル(Ti/TiN )、
69はプラグ(W)、70はバリアメタル(Ti/TiN )、71
はAlCu配線、72はバリアメタル(Ti/TiN )を示してい
る。同図においては、n型のシリコン基板51内に底部を
酸素イオンの注入により形成された酸化膜52により、側
面部を素子分離領域形成用トレンチ及び埋め込み酸化膜
55により島状に絶縁分離された薄膜のn型のSOI基板
53及びp型のSOI基板54が形成され、このp型のSO
I基板54にはゲート電極63にセルフアライン形成された
n型ソースドレイン領域56、サイドウオール65にセルフ
アライン形成されたn+ 型ソースドレイン領域58からな
るLDD構造のNチャネルのMIS電界効果トランジス
タが形成され、且つp型のSOI基板54下にはSIMO
X形成酸化膜52を介してp型不純物領域(バックゲート
電極)60が幅広く形成され、p + 型不純物領域(コンタ
クト領域)61を介して接地電圧が印加され、一方n型の
SOI基板53にはゲート電極63にセルフアライン形成さ
れたp型ソースドレイン領域57、サイドウオール65にセ
ルフアライン形成されたp+ 型ソースドレイン領域59か
らなるLDD構造のPチャネルのMIS電界効果トラン
ジスタが形成され、且つn型のSOI基板53下にはSI
MOX形成酸化膜52を介してn型のシリコン基板51(こ
れもバックゲート電極となる)には電源電圧が印加され
ている(図示せず)構造に形成されている。したがっ
て、周囲を絶縁膜で囲まれたソースドレイン領域を形成
できることによる接合容量の低減、SOI基板を完全空
乏化できることによる空乏層容量の低減及びサブスレッ
ショルド特性を改善できることによる閾値電圧の低減等
により通常のバルクウエハーに形成するNチャネル及び
PチャネルのMIS電界効果トランジスタからなるC−
MOSに比較し、高速化及び低電力化が可能であり、ま
た、SOI構造のNチャネル及びPチャネルのMIS電
界効果トランジスタ特有の問題であるバックチャネルリ
ークを半導体基板及び反対導電型不純物領域にそれぞれ
電源電圧及び接地電圧を印加し、それぞれオフ状態に保
つことにより防止し、高信頼性も可能となっている。し
かし、n型のSOI基板に形成するPチャネルのMIS
電界効果トランジスタのバックチャネルゲート電極はn
型シリコン基板そのものを利用し、n型シリコン基板の
背面から電源電圧を印加すればよいので面積の増加はな
く、問題はないが、p型のSOI基板に形成するNチャ
ネルのMIS電界効果トランジスタのバックチャネルゲ
ート電極はn型シリコン基板に形成したp型の不純物領
域を使用するため、それぞれ特別のコンタクト領域が必
要となるので集積度が上がらないという欠点があった。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a schematic side sectional view of a conventional semiconductor device.
In, SIMOX (Separati-on byIm
plantedOxygen) method.
Semiconductor integration of C-MOS with SOI structure using oxide film
A part of the circuit is shown, 51 is an n-type silicon (Si) base
Plate, 52 is a SIMOX-formed oxide film, 53 is an n-type SOI group
Board, 54 is a p-type SOI substrate, 55 is for element isolation region formation
Trench and buried oxide film, 56 is n-type source / drain
Region, 57 is a p-type source / drain region, 58 is n+ Type source
Drain region, 59 is p+ Source / drain region, 60 is p
Type impurity region (back channel gate electrode), 61 is p+ 
Type impurity region (contact region), 62 is a gate oxide film
(SiOTwo), 63 is the gate electrode (polySi / WSi), 64 is the base
Oxide film, 65 is sidewall, 66 is acid for impurity blocking
Oxide film, 67 is a PSG film, 68 is a barrier metal (Ti / TiN),
69 is a plug (W), 70 is a barrier metal (Ti / TiN), 71
Indicates AlCu wiring, and 72 indicates barrier metal (Ti / TiN).
You. In the figure, the bottom is placed in an n-type silicon substrate 51.
Due to the oxide film 52 formed by implantation of oxygen ions,
Trench and buried oxide film for surface isolation
Thin film n-type SOI substrate insulated in island form by 55
53 and a p-type SOI substrate 54 are formed.
A self-aligned gate electrode 63 is formed on the I-substrate 54
Self-contained in n-type source / drain region 56 and sidewall 65
Aligned n+ Type source / drain region 58
-Channel MIS field-effect transistor with LDD structure
Is formed, and a SIMO is formed under the p-type SOI substrate 54.
P-type impurity region (back gate) via X-forming oxide film 52
Electrode) 60 is formed widely and p + Type impurity region (contour
A ground voltage is applied via the
A self-aligned gate electrode 63 is formed on the SOI substrate 53.
The p-type source / drain region 57 and sidewall 65
P+ Type source / drain region 59
P-channel MIS field-effect transistor with LDD structure
A transistor is formed and an SI is formed under the n-type SOI substrate 53.
An n-type silicon substrate 51 (this
The power supply voltage is applied to the
(Not shown). Accordingly
To form a source / drain region surrounded by an insulating film
Reduction of junction capacitance due to the capability, complete emptying of SOI substrate
Depletion layer capacity reduction and sub-thread
Reduction of threshold voltage, etc. by improving the shoulder characteristics
N channel formed on a normal bulk wafer by
C- composed of a P-channel MIS field-effect transistor
Higher speed and lower power are possible compared to MOS.
In addition, N channel and P channel MIS
Back channel leakage, a problem unique to field effect transistors
In the semiconductor substrate and the impurity region of the opposite conductivity type.
Apply the power supply voltage and the ground voltage, and keep them off.
And high reliability is also possible. I
However, a P-channel MIS formed on an n-type SOI substrate
The back channel gate electrode of the field effect transistor is n
N-type silicon substrate
Since the power supply voltage only needs to be applied from the back, the area does not increase.
Although there is no problem, the N channel formed on the p-type SOI substrate
Back channel of MIS field effect transistor
The gate electrode is a p-type impurity region formed on an n-type silicon substrate.
Each contact area requires a special contact area.
However, there is a disadvantage that the degree of integration does not increase because it is necessary.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来例に示されるように、SOI構造のN
チャネル及びPチャネルのMIS電界効果トランジスタ
特有の問題であるバックチャネルリークを、一導電型半
導体基板及び反対導電型不純物領域をそれぞれのバック
チャネルゲート電極とし、それぞれに電源電圧及び接地
電圧を印加し、それぞれオフ状態に保つことにより防止
することはできるが(半導体基板が反対導電型になれば
印加電圧を反対にすればよい)、反対導電型不純物領域
をバックチャネルゲート電極とする方は当該MIS電界
効果トランジスタより広い反対導電型不純物領域を設
け、半導体基板表面から所定の電圧を印加するコンタク
ト領域を形成しなければならなかったため、高集積なS
OI構造のショートチャネルのC−MOS半導体装置を
形成できなかったことである。
The problem to be solved by the present invention is, as shown in the conventional example, the problem of the N-type SOI structure.
The back channel leakage, which is a problem specific to the channel and P channel MIS field-effect transistors, is obtained by applying a power supply voltage and a ground voltage to each of the back channel gate electrodes of the one conductivity type semiconductor substrate and the opposite conductivity type impurity region, It can be prevented by keeping each in the off state (if the semiconductor substrate is of the opposite conductivity type, the applied voltage may be reversed), but if the opposite conductivity type impurity region is used as the back channel gate electrode, the MIS electric field Since an impurity region of the opposite conductivity type wider than the effect transistor must be provided and a contact region for applying a predetermined voltage from the surface of the semiconductor substrate must be formed, a highly integrated S region is formed.
That is, a short channel C-MOS semiconductor device having an OI structure could not be formed.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題は、半導体基板
と、前記半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と、前
記第1の絶縁膜上に設けられた半導体層(SOI基板)
と、前記半導体層(SOI基板)を島状に分離するトレ
ンチと、前記トレンチに埋め込まれた第2の絶縁膜と、
前記半導体層(SOI基板)下の前記半導体基板に設け
られた前記半導体基板と反対導電型の不純物領域と、前
記半導体層(SOI基板)に設けられたMIS電界効果
トランジスタとを備え、前記第1の絶縁膜の一部に設け
られた開孔を介して、前記不純物領域が前記MIS電界
効果トランジスタのソース領域に接続されている本発明
のSOI構造のC−MOS半導体装置によって解決する
ことができる。
The object of the present invention is to provide a semiconductor substrate, a first insulating film provided on the semiconductor substrate, and a semiconductor layer (SOI substrate) provided on the first insulating film.
A trench for isolating the semiconductor layer (SOI substrate) in an island shape, a second insulating film embedded in the trench,
An impurity region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate provided on the semiconductor substrate below the semiconductor layer (SOI substrate); and a MIS field-effect transistor provided on the semiconductor layer (SOI substrate). This problem can be solved by the SOI-structure C-MOS semiconductor device of the present invention in which the impurity region is connected to the source region of the MIS field-effect transistor through an opening provided in a part of the insulating film. .

【0005】[0005]

【作 用】即ち、本発明の半導体装置においては、n
型のシリコン基板内に酸素イオンの注入により形成され
た酸化膜上に、一対のメタルソースドレイン領域が設け
られ、このメタルソースドレイン領域間にメタルソース
ドレイン領域の一部に接してp型のSOI基板が設けら
れ、対向するメタルソースドレイン領域にそれぞれ接し
てp型のSOI基板にn+ 型ソースドレイン領域が設け
られ、このn+ 型ソースドレイン領域に接してn型ソー
スドレイン領域が設けられており、またp型のSOI基
板上及び対向するメタルソースドレイン領域の側壁には
ゲート酸化膜が設けられ、このゲート酸化膜を介してバ
リアメタルを有するゲート電極が平坦に埋め込まれてお
り、且つメタルソース領域の一部は酸化膜の開孔を介し
てp+ 型不純物領域(コンタクト領域)に接続され、p
型不純物領域(バックチャネルゲート電極)にソース電
圧を印加しており、周囲を素子分離領域形成用トレンチ
及び埋め込み酸化膜によって完全に絶縁分離されている
構造を有するNチャネルのMIS電界効果トランジスタ
が形成されている。一方n型のシリコン基板内に酸素イ
オンの注入により形成された酸化膜上に、一対のメタル
ソースドレイン領域が設けられ、このメタルソースドレ
イン領域間にメタルソースドレイン領域の一部に接して
n型のSOI基板が設けられ、対向するメタルソースド
レイン領域にそれぞれ接してn型のSOI基板にp+
ソースドレイン領域が設けられており、またn型のSO
I基板上及び対向するメタルソースドレイン領域の側壁
にはゲート酸化膜が設けられ、このゲート酸化膜を介し
てバリアメタルを有するゲート電極が平坦に埋め込まれ
ており、周囲を素子分離領域形成用トレンチ及び埋め込
み酸化膜によって完全に絶縁分離されている構造を有す
るPチャネルのMIS電界効果トランジスタが形成され
ており、且つバックチャネルゲート電極となるn型のシ
リコン基板には電源電圧が印加されている。(本発明の
メタルソースドレイン領域とは通常のメタルソースドレ
イン領域とは異なり、不純物領域を含まない金属膜又は
合金膜のみからなる領域である。)したがって、Nチャ
ネルのMIS電界効果トランジスタにおいては、酸化膜
が埋め込まれた素子分離領域形成用トレンチにセルフア
ラインにp型不純物領域(バックチャネルゲート電極)
が形成でき、しかもメタルソース領域直下でソース電圧
を印加できるメタルソース領域との直接接続が形成でき
るため、ゲート電極にオン電圧が印加されているときは
ソース電圧も上昇するため、バックチャネルゲート電極
もオン電圧が印加されることになり、少ないながらもバ
ックチャネル電流を流すことができ、ゲート電極にオフ
電圧が印加されているときはソース電圧には接地電圧が
印加されることになり、バックチャネルリークを完全に
防止できるため、ゲート電極に連動させたSOI構造の
NチャネルのMIS電界効果トランジスタが得られ、し
かも特別な電圧印加領域を形成せずにすむため、かなり
微細に形成できる。一方PチャネルのMIS電界効果ト
ランジスタにおいては、n型のシリコン基板をバックチ
ャネルゲート電極とし、電源電圧が常に印加されている
ので、ゲート電極にオン電圧が印加されているときもオ
フ電圧が印加されているときもかわらずにバックチャネ
ルリークを防止することができる。また、完全空乏化し
たSOI基板にはチャネル領域、低濃度のソースドレイ
ン領域(PチャネルのMIS電界効果トランジスタは形
成なし)及び極めて微小な高濃度のソースドレイン領域
のみを形成し、大部分のソースドレイン領域を不純物領
域ではなく、低抵抗な導電膜(金属膜又は合金膜)で形
成できるため、空乏層容量の除去、接合容量の低減(ほ
とんど零)及びソースドレイン領域の抵抗の低減が可能
であり、さらに不純物によるソースドレイン領域をゲー
ト電極の形成前に形成できるので、低融点金属からなる
低抵抗なゲート電極の形成も可能であり、そのうえ高誘
電率を有するTa2O5 をゲート酸化膜として使用できるた
め、ゲート酸化膜の厚膜化が可能で、ゲート電極とSO
I基板間の微小な電流リークの改善及びゲート容量の低
減も可能である。即ち、極めて高集積、高信頼及び高速
な半導体集積回路の形成を可能としたバックチャネルゲ
ート電極を有するSOI構造のC−MOS半導体装置を
得ることができる。
[Operation] That is, in the semiconductor device of the present invention, n
A pair of metal source / drain regions are provided on an oxide film formed by implanting oxygen ions into a silicon substrate of a p-type. A substrate is provided, an n + -type source / drain region is provided on a p-type SOI substrate in contact with the opposed metal source / drain region, and an n-type source / drain region is provided in contact with the n + -type source / drain region. In addition, a gate oxide film is provided on the p-type SOI substrate and on the side wall of the metal source / drain region opposed thereto, and a gate electrode having a barrier metal is buried flat through the gate oxide film. Part of the source region is connected to ap + -type impurity region (contact region) through an opening in the oxide film,
A source voltage is applied to the impurity region (back channel gate electrode), and an N-channel MIS field-effect transistor having a structure in which the periphery is completely insulated and separated by a trench for forming an element isolation region and a buried oxide film is formed. Have been. On the other hand, a pair of metal source / drain regions are provided on an oxide film formed by implanting oxygen ions into an n-type silicon substrate. SOI substrate is provided, ap + -type source / drain region is provided on an n-type SOI substrate in contact with the opposed metal source / drain region, and an n-type SOI substrate is provided.
A gate oxide film is provided on the I-substrate and on the side walls of the metal source / drain regions facing each other. A gate electrode having a barrier metal is buried flat through the gate oxide film, and a trench for forming an element isolation region is formed around the gate electrode. In addition, a P-channel MIS field-effect transistor having a structure completely insulated and separated by a buried oxide film is formed, and a power supply voltage is applied to an n-type silicon substrate serving as a back channel gate electrode. (The metal source / drain region of the present invention is different from a normal metal source / drain region in that it is a region composed of only a metal film or an alloy film that does not include an impurity region.) Therefore, in an N-channel MIS field-effect transistor, Self-aligned p-type impurity region (back channel gate electrode) in trench for forming element isolation region in which oxide film is embedded
Can be formed, and a direct connection with a metal source region to which a source voltage can be applied immediately below the metal source region can be formed. When an on-voltage is applied to the gate electrode, the source voltage also increases. The ON voltage is also applied, so that the back channel current can flow though the amount is small. When the OFF voltage is applied to the gate electrode, the ground voltage is applied to the source voltage and the back voltage is applied. Since channel leak can be completely prevented, an N-channel MIS field-effect transistor having an SOI structure linked to the gate electrode can be obtained. Further, a special voltage application region does not need to be formed. On the other hand, in a P-channel MIS field-effect transistor, an n-type silicon substrate is used as a back-channel gate electrode, and a power supply voltage is always applied. Therefore, an off-voltage is applied even when an on-voltage is applied to the gate electrode. It is possible to prevent back channel leaks even when the operation is in progress. Further, only a channel region, a low-concentration source / drain region (no P-channel MIS field-effect transistor is formed) and an extremely minute high-concentration source / drain region are formed on the fully depleted SOI substrate, and most of the source region is formed. Since the drain region can be formed of a low-resistance conductive film (metal film or alloy film) instead of the impurity region, the depletion layer capacitance can be removed, the junction capacitance can be reduced (almost zero), and the resistance of the source / drain region can be reduced. In addition, since the source / drain region due to impurities can be formed before the formation of the gate electrode, a low-resistance gate electrode made of a low-melting metal can be formed, and Ta 2 O 5 having a high dielectric constant is formed of a gate oxide film. The gate oxide film can be made thicker, and the gate electrode and SO
It is also possible to improve a small current leak between the I substrates and reduce the gate capacitance. That is, it is possible to obtain a C-MOS semiconductor device having an SOI structure having a back channel gate electrode which enables formation of a semiconductor integrated circuit with extremely high integration, high reliability, and high speed.

【0006】[0006]

【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図1は本発明の半導体装置における第1の実施
例の模式側断面図、図2は本発明の半導体装置における
第2の実施例の模式側断面図、図3は本発明の半導体装
置における第3の実施例の模式側断面図、図4は本発明
の半導体装置における第4の実施例の模式側断面図、図
5〜図11は本発明の半導体装置における製造方法の一
実施例の工程断面図である。全図を通じ同一対象物は同
一符号で示す。図1は本発明の半導体装置における第1
の実施例の模式側断面図で、SIMOX法によって形成
された酸化膜を利用したSOI構造のC−MOSの半導
体集積回路の一部を示しており、1は1015cm-3程度のn
型のシリコン基板、2は0.1μm程度のSIMOX形成酸
化膜(SiO2)、3は厚さ0.1μm 程度のn型のSOI基
板、4は厚さ0.1μm 程度のp型のSOI基板、5は素
子分離領域形成用トレンチ及び埋め込み酸化膜(Si
O2)、6は1017cm-3程度のn型ソースドレイン領域、7
は1020cm-3程度のn+ 型ソースドレイン領域、8は1020
cm-3程度のp+ 型ソースドレイン領域、9a は厚さ0.4
μm 程度のNチャネルMIS電界効果トランジスタのメ
タルソース領域、9b は厚さ0.3μm 程度のNチャネル
MIS電界効果トランジスタのメタルドレイン領域、9
c は厚さ0.3μm 程度のPチャネルMIS電界効果トラ
ンジスタのメタルソース領域、9d は厚さ0.3μm 程度
のPチャネルMIS電界効果トランジスタのメタルドレ
イン領域、10は15nm程度のゲート酸化膜(SiO2/Ta2O
5 )、11は20nm程度のバリアメタル(TiN )、12はゲー
ト長0.2 μm程度のゲート電極(Al)、13は0.8μm 程度
の燐珪酸ガラス(PSG )膜、14は50nm程度のバリアメタ
ル(Ti/TiN )、15はプラグ(W)、16は50nm程度のバ
リアメタル(Ti/TiN )、17は0.8 μm程度のAlCu配
線、18は50nm程度のバリアメタル(Ti/TiN )、19は10
16cm-3程度のp型不純物領域(バックチャネルゲート電
極)、20は1020cm-3程度のp+ 型不純物領域(コンタク
ト領域)を示している。同図においては、n型のシリコ
ン基板1内に酸素イオンの注入により形成された酸化膜
2上に、一対のメタルソースドレイン領域(9a、9b)が
設けられ、このメタルソースドレイン領域(9a、9b)間
にメタルソースドレイン領域(9a、9b)の一部に接して
p型のSOI基板4が設けられ、対向するメタルソース
ドレイン領域(9a、9b)にそれぞれ接してp型のSOI
基板4にn+ 型ソースドレイン領域7が設けられ、この
+ 型ソースドレイン領域7に接してn型ソースドレイ
ン領域6が設けられており、またp型のSOI基板4上
及び対向するメタルソースドレイン領域(9a、9b)の側
壁にはゲート酸化膜(SiO2/Ta2O5 )10が設けられ、こ
のゲート酸化膜(SiO2/Ta2O5 )10を介してバリアメタ
ル(TiN )11を有するゲート電極(Al)12が平坦に埋め
込まれており、且つメタルソース領域9aの一部は酸化膜
2の開孔を介してp+ 型不純物領域(コンタクト領域)
に接続され、p型不純物領域(バックチャネルゲート電
極)にソース電圧を印加しており、周囲を素子分離領域
形成用トレンチ及び埋め込み酸化膜(SiO2)5によって
完全に絶縁分離されている構造を有するNチャネルMI
S電界効果トランジスタが形成されている。一方n型の
シリコン基板1内に酸素イオンの注入により形成された
酸化膜2上に、一対のメタルソースドレイン領域(9c、
9d)が設けられ、このメタルソースドレイン領域(9c、
9d)間にメタルソースドレイン領域(9c、9d)の一部に
接してn型のSOI基板3が設けられ、対向するメタル
ソースドレイン領域(9c、9d)にそれぞれ接してn型の
SOI基板3にp+ 型ソースドレイン領域8が設けられ
ており、またn型のSOI基板3上及び対向するメタル
ソースドレイン領域(9c、9d)の側壁にはゲート酸化膜
(SiO2/Ta2O5 )10が設けられ、このゲート酸化膜(Si
O2/Ta2O5 )10を介してバリアメタル(TiN )11を有す
るゲート電極(Al)12が平坦に埋め込まれており、周囲
を素子分離領域形成用トレンチ及び埋め込み酸化膜(Si
O2)5によって完全に絶縁分離されている構造を有する
PチャネルMIS電界効果トランジスタが形成されてい
る。(ここではn型のシリコン基板がバックチャネルゲ
ート電極となっており、図示されてはいないが、電源電
圧が印加されている。) したがって、NチャネルMIS電界効果トランジスタに
おいては、酸化膜が埋め込まれた素子分離領域形成用の
深いトレンチにセルフアラインにp型不純物領域(バッ
クチャネルゲート電極)が形成でき、しかもメタルソー
ス領域直下でソース電圧を印加できるメタルソース領域
との直接接続が形成できるため、ゲート電極にオン電圧
が印加されているときはソース電圧も上昇するため、バ
ックチャネルゲート電極もオン電圧が印加されることに
なり、少ないながらもバックチャネル電流を流すことが
でき、ゲート電極にオフ電圧が印加されているときはソ
ース電圧には接地電圧が印加されることになり、バック
チャネルリークを完全に防止できるため、ゲート電極に
連動させたSOI構造のNチャネルMIS電界効果トラ
ンジスタが得られ、しかも特別な電圧印加領域を形成せ
ずにすむため、かなり微細に形成できる。一方Pチャネ
ルMIS電界効果トランジスタにおいては、n型のシリ
コン基板をバックチャネルゲート電極とし、電源電圧が
常に印加されているので、ゲート電極にオン電圧が印加
されているときもオフ電圧が印加されているときもかわ
らずにバックチャネルリークを防止することができる。
また、SOI基板にはチャネル領域、低濃度のソースド
レイン領域(PチャネルMIS電界効果トランジスタは
形成なし)及び極めて微小な高濃度のソースドレイン領
域のみを形成し、大部分のソースドレイン領域を不純物
領域ではなく、低抵抗な導電膜(金属膜又は合金膜)で
形成できるため、接合容量の低減(ほとんど零)及びソ
ースドレイン領域の抵抗の低減が可能であり、さらに不
純物によるソースドレイン領域をゲート電極の形成前に
形成できるので、低融点金属(Al)からなる低抵抗なゲ
ート電極の形成も可能であり、そのうえ高誘電率を有す
るTa2O5 をゲート酸化膜として使用できるため、ゲート
酸化膜の厚膜化が可能で、ゲート電極とSOI基板間の
微小な電流リークの改善及びゲート容量の低減も可能で
ある。この結果、高集積、高信頼及び高速を併せ持つS
OI構造のC−MOS半導体装置を得ることができる。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a schematic side sectional view of a first embodiment of a semiconductor device of the present invention, FIG. 2 is a schematic side sectional view of a second embodiment of the semiconductor device of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic side sectional view of a third embodiment of the present invention, FIG. 4 is a schematic side sectional view of a fourth embodiment of the semiconductor device of the present invention, and FIGS. It is sectional drawing. The same objects are denoted by the same reference numerals throughout the drawings. FIG. 1 shows a first example of the semiconductor device of the present invention.
1 is a schematic side sectional view of an embodiment of the present invention, showing a part of a C-MOS semiconductor integrated circuit having an SOI structure using an oxide film formed by a SIMOX method, wherein 1 denotes n of about 10 15 cm −3.
Type silicon substrate, 2 is a SIMOX formed oxide film (SiO 2 ) of about 0.1 μm, 3 is an n-type SOI substrate of about 0.1 μm thickness, 4 is a p-type SOI substrate of about 0.1 μm thickness, 5 is Trench and buried oxide film (Si
O 2 ) and 6 are n-type source / drain regions of about 10 17 cm -3 ;
10 20 cm -3 of about n + -type source and drain regions, 8 10 20
A p + type source / drain region of about cm -3 , 9a has a thickness of 0.4
9b is a metal source region of an N-channel MIS field-effect transistor having a thickness of about 0.3 μm, and 9b is a metal drain region of an N-channel MIS field-effect transistor having a thickness of about 0.3 μm.
c is a metal source region of a P-channel MIS field-effect transistor having a thickness of about 0.3 μm, 9 d is a metal drain region of a P-channel MIS field-effect transistor having a thickness of about 0.3 μm, and 10 is a gate oxide film (SiO 2 / SiO) of about 15 nm. Ta 2 O
5 ), 11 is a barrier metal (TiN) of about 20 nm, 12 is a gate electrode (Al) having a gate length of about 0.2 μm, 13 is a phosphosilicate glass (PSG) film of about 0.8 μm, and 14 is a barrier metal of about 50 nm ( Ti / TiN), 15 is a plug (W), 16 is a barrier metal (Ti / TiN) of about 50 nm, 17 is an AlCu wiring of about 0.8 μm, 18 is a barrier metal (Ti / TiN) of about 50 nm, and 19 is 10
Reference numeral 20 denotes a p-type impurity region (back channel gate electrode) of about 16 cm -3, and reference numeral 20 denotes a p + -type impurity region (contact region) of about 10 20 cm -3 . In FIG. 1, a pair of metal source / drain regions (9a, 9b) are provided on an oxide film 2 formed by implanting oxygen ions into an n-type silicon substrate 1, and these metal source / drain regions (9a, 9b) are provided. 9b), a p-type SOI substrate 4 is provided in contact with a part of the metal source / drain region (9a, 9b), and the p-type SOI substrate comes in contact with the opposing metal source / drain region (9a, 9b).
An n + -type source / drain region 7 is provided on the substrate 4, an n-type source / drain region 6 is provided in contact with the n + -type source / drain region 7, and an n + -type source / drain region 6 is provided. A gate oxide film (SiO 2 / Ta 2 O 5 ) 10 is provided on the side walls of the drain regions (9a, 9b), and a barrier metal (TiN) is interposed through the gate oxide film (SiO 2 / Ta 2 O 5 ) 10. A gate electrode (Al) 12 having 11 is buried flat, and a part of the metal source region 9a is a p + -type impurity region (contact region) through an opening of the oxide film 2.
, A source voltage is applied to the p-type impurity region (back channel gate electrode), and the periphery is completely insulated and separated by a trench for forming an isolation region and a buried oxide film (SiO 2 ) 5. N channel MI having
An S field effect transistor is formed. On the other hand, a pair of metal source / drain regions (9c, 9c) are formed on the oxide film 2 formed by implanting oxygen ions into the n-type silicon substrate 1.
9d) is provided, and the metal source / drain regions (9c,
9d), an n-type SOI substrate 3 is provided in contact with a part of the metal source / drain regions (9c, 9d), and is in contact with opposing metal source / drain regions (9c, 9d). p + -type source and drain region 8 is provided, also n-type SOI substrate 3 and on the opposing metal source drain region (9c, 9d) gate oxide layer on the sidewall of the (SiO 2 / Ta 2 O 5 ) 10 and the gate oxide film (Si
A gate electrode (Al) 12 having a barrier metal (TiN) 11 is buried flat through O 2 / Ta 2 O 5 ) 10 and a trench for forming an element isolation region and a buried oxide film (Si)
O 2 ) 5 forms a P-channel MIS field effect transistor having a structure completely insulated and separated. (Here, the n-type silicon substrate is a back channel gate electrode, and although not shown, a power supply voltage is applied.) Therefore, in the N-channel MIS field-effect transistor, an oxide film is buried. A self-aligned p-type impurity region (back channel gate electrode) can be formed in a deep trench for forming an element isolation region, and a direct connection with a metal source region to which a source voltage can be applied immediately below the metal source region can be formed. When the on-voltage is applied to the gate electrode, the source voltage also increases, so that the on-voltage is also applied to the back channel gate electrode. When a voltage is applied, the ground voltage is applied to the source voltage, and the Since channel leakage can be completely prevented, an N-channel MIS field-effect transistor having an SOI structure linked to the gate electrode can be obtained. Further, since a special voltage application region does not need to be formed, the device can be formed very finely. On the other hand, in a P-channel MIS field-effect transistor, an n-type silicon substrate is used as a back channel gate electrode, and a power supply voltage is always applied. Therefore, an off-voltage is applied even when an on-voltage is applied to the gate electrode. The back channel leak can be prevented even when it is in operation.
Further, only a channel region, a low-concentration source / drain region (no P-channel MIS field-effect transistor is formed) and an extremely minute high-concentration source / drain region are formed on the SOI substrate, and most of the source / drain region is formed as an impurity region. Instead, it can be formed of a low-resistance conductive film (metal film or alloy film), so that the junction capacitance can be reduced (almost zero) and the resistance of the source / drain region can be reduced. Since it can be formed before the formation of the gate oxide film, it is possible to form a low-resistance gate electrode made of a low-melting-point metal (Al), and since Ta 2 O 5 having a high dielectric constant can be used as the gate oxide film, the gate oxide film can be formed. It is possible to improve the minute current leakage between the gate electrode and the SOI substrate and to reduce the gate capacitance. As a result, S which has both high integration, high reliability and high speed
A C-MOS semiconductor device having an OI structure can be obtained.

【0007】図2は本発明の半導体装置における第2の
実施例で、図1同様SIMOX法によって形成された酸
化膜を利用したSOI構造のC−MOSの半導体集積回
路の一部を示しており、1〜8、13〜20は図1と同じ物
を、21はゲート酸化膜(SiO2)、22はゲート電極(poly
Si/WSi)、23は下地酸化膜(SiO2)、24はサイドウオ
ール(SiO2)、25は不純物ブロック用酸化膜(SiO2)、
26はp型ソースドレイン領域を示している。同図におい
ては、Nチャネル及びPチャネルMIS電界効果トラン
ジスタ共に従来と同じサイドウオールを利用したLDD
構造を有するMIS電界効果トランジスタが形成されて
おり、メタルソースドレイン領域を形成していないため
に、NチャネルMIS電界効果トランジスタのソース領
域のプラグをp+ 型不純物領域まで延在して設けている
以外は図1と同じ構造のSOI構造のC−MOS半導体
装置が形成されている。本実施例においては、従来型の
MIS電界効果トランジスタを使用しても、高速性は落
ちるものの、第1の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention, which is a part of a C-MOS semiconductor integrated circuit having an SOI structure using an oxide film formed by the SIMOX method as in FIG. , 1 to 8 and 13 to 20 are the same as those in FIG. 1, 21 is a gate oxide film (SiO 2 ), and 22 is a gate electrode (poly).
Si / WSi), 23 is a base oxide film (SiO 2 ), 24 is a sidewall (SiO 2 ), 25 is an oxide film for impurity blocking (SiO 2 ),
26 indicates a p-type source / drain region. In the figure, both the N-channel and the P-channel MIS field-effect transistors use the same LDD as the conventional one using the sidewall.
Since the MIS field-effect transistor having the structure is formed and the metal source / drain region is not formed, a plug of the source region of the N-channel MIS field-effect transistor is provided extending to the p + -type impurity region. Except for this, a SOI structure C-MOS semiconductor device having the same structure as that of FIG. 1 is formed. In this embodiment, even if a conventional MIS field-effect transistor is used, the same effect as that of the first embodiment can be obtained although the speed is reduced.

【0008】図3は本発明の半導体装置における第3の
実施例の模式側断面図で、図1同様SIMOX法によっ
て形成された酸化膜を利用した、低電圧駆動と高電圧駆
動のMIS電界効果トランジスタを内蔵するSOI構造
のC−MOSの半導体集積回路の一部を示しており、2
〜18、26は図1及び図2と同じ物を、10a は高電圧駆動
のPチャネルMIS電界効果トランジスタのゲート酸化
膜(SiO2/Ta2O5 )、12a は高電圧駆動のPチャネルM
IS電界効果トランジスタのゲート電極(Al)、27はp
型シリコン基板、28はn型不純物領域(バックチャネル
ゲート電極)、29はn+ 型不純物領域(コンタクト領
域)を示している。同図においては、低電圧駆動のNチ
ャネル及びPチャネルMIS電界効果トランジスタと高
電圧駆動のPチャネルMIS電界効果トランジスタが設
けられ、NチャネルMIS電界効果トランジスタのバッ
クチャネルゲート電極となるp型のシリコン基板27に接
地電圧を印加し(図示せず)、低電圧駆動のPチャネル
MIS電界効果トランジスタ(ゲート長が短い)のバッ
クチャネルゲート電極となるn型不純物領域28にn+
不純物領域29を介し、メタルソース領域9cからソース電
圧(低電源電圧)を印加し、高電圧駆動のPチャネルM
IS電界効果トランジスタ(ゲート長が長い)のバック
チャネルゲート電極となるn型不純物領域28にn+ 型不
純物領域29を介し、メタルソース領域9eからソース電圧
(高電源電圧)を印加している以外は図1同様の構造に
形成されている。本実施例においては、使用する半導体
基板はp型に限定され、n型不純物領域をバックチャネ
ルゲート電極とする制約を受けるが、低電圧及び高電圧
駆動のC−MOSにおいても、第1の実施例の効果を得
ることができる。(ただしPチャネルMIS電界効果ト
ランジスタとNチャネルMIS電界効果トランジスタの
効果は反対になる)
FIG. 3 is a schematic side sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. As in FIG. 1, an MIS field effect of low voltage driving and high voltage driving using an oxide film formed by the SIMOX method is used. 2 shows a part of a C-MOS semiconductor integrated circuit having an SOI structure incorporating a transistor,
18 and 26 are the same as those in FIGS. 1 and 2, 10a is a gate oxide film (SiO 2 / Ta 2 O 5 ) of a P-channel MIS field-effect transistor driven at a high voltage, and 12a is a P-channel M transistor driven at a high voltage.
Gate electrode (Al) of IS field effect transistor, 27 is p
-Type silicon substrate, 28 denotes an n-type impurity region (back channel gate electrode), and 29 denotes an n + -type impurity region (contact region). In the figure, a low-voltage driven N-channel and P-channel MIS field-effect transistor and a high-voltage driven P-channel MIS field-effect transistor are provided, and p-type silicon is used as a back-channel gate electrode of the N-channel MIS field-effect transistor. A ground voltage is applied to the substrate 27 (not shown), and an n + -type impurity region 29 is formed in an n-type impurity region 28 serving as a back channel gate electrode of a P-channel MIS field-effect transistor (short gate length) driven at low voltage. A source voltage (low power supply voltage) is applied from the metal source region 9c via the
Except that a source voltage (high power supply voltage) is applied from a metal source region 9e to an n-type impurity region 28 serving as a back channel gate electrode of an IS field-effect transistor (having a long gate length) via an n + -type impurity region 29. Are formed in the same structure as in FIG. In the present embodiment, the semiconductor substrate to be used is limited to the p-type and the n-type impurity region is restricted to the back channel gate electrode. However, the first embodiment is also applicable to the low-voltage and high-voltage driven C-MOS. Example effects can be obtained. (However, the effects of the P-channel MIS field-effect transistor and the N-channel MIS field-effect transistor are reversed.)

【0009】図4は本発明の半導体装置における第4の
実施例の模式側断面図で、SIMOX法によって形成さ
れた酸化膜及び貼り合わせ用の酸化膜を利用した、低電
圧駆動と高電圧駆動のMIS電界効果トランジスタを内
蔵するSOI構造のC−MOSの半導体集積回路の一部
を示しており、2〜18、26、27、29は図1、図2及び図
3と同じ物を、30は貼り合わせ用の酸化膜(SiO2)、31
はn型半導体層(バックチャネルゲート電極)を示して
いる。同図においては、p型シリコン基板27上に酸化膜
30を介して貼り合わせられ、薄膜化されたn型シリコン
基板内に酸素イオンを注入することにより形成した酸化
膜によって、n型シリコン基板を上層部のn型のSOI
基板3(一部はp型化されたSOI基板4となる)と下
層部のn型半導体層31に分離したもので、p型のSOI
基板4に低電圧駆動のNチャネルMIS電界効果トラン
ジスタが、n型のSOI基板3に低電圧及び高電圧駆動
のPチャネルMIS電界効果トランジスタが設けられ、
NチャネルMIS電界効果トランジスタのバックチャネ
ルゲート電極となるn型半導体層31にn+ 型不純物領域
29を介し、メタルソース領域9aからソース電圧(接地電
圧)を印加し、低電圧駆動のPチャネルMIS電界効果
トランジスタ(ゲート長が短い)のバックチャネルゲー
ト電極となるn型半導体層31にn+ 型不純物領域29を介
し、メタルソース領域9cからソース電圧(低電源電圧)
を印加し、高電圧駆動のPチャネルMIS電界効果トラ
ンジスタ(ゲート長が長い)のバックチャネルゲート電
極となるn型半導体層31にn+ 型不純物領域29を介し、
メタルソース領域9eからソース電圧(高電源電圧)を印
加している以外は図3同様の構造に形成されている。本
実施例においては、下地の半導体基板の種類によらず
に、SIMOX酸化膜下の半導体層を単なる導電体とし
て、所望のソース電圧を印加でき、低電圧及び高電圧駆
動のC−MOSにおいても、第1の実施例の効果を得る
ことができる。(ただしPチャネルMIS電界効果トラ
ンジスタとNチャネルMIS電界効果トランジスタの効
果は反対になる)
FIG. 4 is a schematic side sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, in which low-voltage driving and high-voltage driving using an oxide film formed by a SIMOX method and a bonding oxide film. 2 to 18, 26, 27, and 29 denote the same parts as those shown in FIGS. 1, 2, and 3, and show a part of a SOI-structure C-MOS semiconductor integrated circuit having a built-in MIS field-effect transistor. Is an oxide film (SiO 2 ) for bonding, 31
Indicates an n-type semiconductor layer (back channel gate electrode). In the figure, an oxide film is formed on a p-type silicon substrate 27.
An oxide film formed by implanting oxygen ions into a thinned n-type silicon substrate bonded through the thin film 30 through the n-type silicon substrate has an n-type SOI
The substrate 3 (partially formed as a p-type SOI substrate 4) and a lower n-type semiconductor layer 31 are separated from each other.
A low-voltage driven N-channel MIS field-effect transistor is provided on the substrate 4, a low-voltage and high-voltage driven P-channel MIS field-effect transistor is provided on the n-type SOI substrate 3,
An n + -type impurity region is formed in an n-type semiconductor layer 31 serving as a back channel gate electrode of an N-channel MIS field-effect transistor.
A source voltage (ground voltage) is applied from the metal source region 9a through 29, and n + is applied to the n-type semiconductor layer 31 serving as the back channel gate electrode of the P-channel MIS field-effect transistor (short gate length) driven at low voltage. Source voltage (low power supply voltage) from the metal source region 9c via the p-type impurity region 29
Is applied to an n-type semiconductor layer 31 serving as a back-channel gate electrode of a P-channel MIS field-effect transistor (having a long gate length) driven by high voltage via an n + -type impurity region 29,
The structure is similar to that of FIG. 3 except that a source voltage (high power supply voltage) is applied from the metal source region 9e. In the present embodiment, a desired source voltage can be applied by using the semiconductor layer under the SIMOX oxide film as a simple conductor regardless of the type of the underlying semiconductor substrate, and even in a low-voltage and high-voltage driven C-MOS. The effect of the first embodiment can be obtained. (However, the effects of the P-channel MIS field-effect transistor and the N-channel MIS field-effect transistor are reversed.)

【0010】なお本願発明は上記説明に限定されること
なく、例えば、メタルソースドレイン領域の形成には、
金属膜でも、合金膜でも、バリアメタルを含む2種以上
の金属膜によってもよいし、ゲート電極は通常のポリサ
イドゲート(polySi/WSi)でもよく、またバックチャ
ネルゲート電極へのコンタクト領域としての高濃度の不
純物領域に関しては、n型の場合はショットキーバリア
を改善し、オーミックな配線体との接続をとるためには
現時点では必ず必要であるが、p型の場合には省略する
ことは可能である。
Note that the present invention is not limited to the above description.
A metal film, an alloy film, two or more metal films including a barrier metal may be used, the gate electrode may be a normal polycide gate (polySi / WSi), and a contact region for a back channel gate electrode may be formed. Regarding the high-concentration impurity region, it is always necessary at the present time to improve the Schottky barrier in the case of the n-type and to establish a connection with the ohmic wiring body, but it is not necessary to omit it in the case of the p-type. It is possible.

【0011】次いで本発明に係る半導体装置の製造方法
の一実施例について図5〜図11及び図1を参照して説
明する。ただし、ここでは本発明の半導体装置の形成に
関する製造方法のみを記述し、一般の半導体集積回路に
搭載される各種の素子(他のトランジスタ、抵抗、容量
等)の形成に関する製造方法の記述は省略する。 図5 n型のシリコン基板1に10nm程度の熱酸化膜(SiO2)32
を形成する。次いで10 18cm-2程度のドーズ量の酸素をイ
オン注入する。次いでN2 雰囲気、約1250℃で1時間程
度のアニールをおこない約0.1μm 程度のn型SOI基
板3及び約0.1μm 程度のSIMOX形成酸化膜2を形
成する。(市販のSOIウエハーを使用してもよい。) 図6 次いで化学気相成長法により0.2μm 程度の窒化膜(Si3
N4 )33を成長する。次いで通常のフォトリソグラフィ
ー技術を利用し、レジスト(図示せず)をマスク層とし
て、窒化膜33、酸化膜32、n型のSOI基板3、SIM
OX形成酸化膜2及びn型のシリコン基板1(0.5μm
程度)を選択的に異方性ドライエッチングしてトレンチ
を形成する。次いでレジスト(図示せず)を除去する。
次いで化学気相成長酸化膜(SiO2)を成長し、異方性ド
ライエッチングして、トレンチに埋め込み素子分離領域
5を形成する。 図7 次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジ
スト(図示せず)をマスク層として、SIMOX形成酸
化膜2下のn型のシリコン基板1に選択的に硼素をイオ
ン注入する。連続してn型のSOI基板3に選択的に硼
素をイオン注入する。次いでレジスト(図示せず)を除
去する。次いで1100℃程度のN2アニールを加えることに
よりp型不純物領域(バックチャネルゲート電極)19の
形成及びn型のSOI基板3の一部をp型のSOI基板
に変換する。 図8 次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジ
スト(図示せず)をマスク層として、窒化膜33を選択的
に異方性ドライエッチングして、メタルソースドレイン
形成領域を開孔する。次いでレジスト(図示せず)を除
去する。次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用
し、レジスト(図示せず)、酸化膜が埋め込まれたトレ
ンチ5及び窒化膜33をマスク層として、p型のSOI基
板4に燐をイオン注入する。次いでレジスト(図示せ
ず)を除去する。次いで950 ℃で30分程度のN2アニール
を加えることにより横方向に拡散させ、n型ソースドレ
イン領域6を形成する。次いで通常のフォトリソグラフ
ィー技術を利用し、レジスト(図示せず)、酸化膜が埋
め込まれたトレンチ5及び窒化膜33をマスク層として、
p型のSOI基板4に砒素をイオン注入する。次いでレ
ジスト(図示せず)を除去する。次いで通常のフォトリ
ソグラフィー技術を利用し、レジスト(図示せず)、酸
化膜が埋め込まれたトレンチ5及び窒化膜33をマスク層
として、n型のSOI基板3に硼素をイオン注入する。
次いでレジスト(図示せず)を除去する。次いで900 ℃
で20分程度のN2アニールを加えることにより横方向に拡
散させ、n+ 型ソースドレイン領域7及びp+ 型ソース
ドレイン領域8を形成する。 図9 次いで酸化膜32及び直下のSOI基板(3、4)を異方
性ドライエッチングする。次いで通常のフォトリソグラ
フィー技術を利用し、レジスト(図示せず)をマスク層
として、NチャネルMIS電界効果トランジスタのソー
ス形成領域下のp型不純物領域(バックチャネルゲート
電極)19の一部に硼素をイオン注入する。連続してSI
MOX形成酸化膜2を選択的に異方性ドライエッチング
する。次いでレジスト(図示せず)を除去する。次いで
900 ℃で10分程度のN2アニールを加えることにより、p
+ 型不純物領域(コンタクト領域)20を形成する。次い
でタングステン膜(W)をスパッタにより成長する。次
いで化学的機械研磨(−hemical echa
nical olishing 以後CMPと略称す
る)により平坦に埋め込み、メタルソースドレイン領域
(9a、9b、9c、9d )を形成する。 図10 次いで次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用
し、レジスト(図示せず)をマスク層として、酸化膜を
埋め込んだ素子分離領域形成用トレンチ5の一部の酸化
膜(ゲート電極の接続用の引き出し部)を0.2μm 程度
異方性ドライエッチングし、連続して残された窒化膜33
及び酸化膜32を異方性ドライエッチングする。次いでレ
ジスト(図示せず)を除去する。次いで15nm程度のゲー
ト酸化膜10(SiO2/Ta2O5 )を成長する。次いで20nm程
度のバリアメタル(TiN )11及び0.2μm 程度のゲート
電極となるAl膜12を連続スパッタにより成長する。次い
で化学的機械研磨(CMP)により平坦に埋め込み、ゲ
ート電極12を形成する。 図11 次いで化学気相成長により、0.8μm 程度の燐珪酸ガラ
ス(PSG )膜13を成長する。次いで通常のフォトリソグ
ラフィー技術を利用し、レジスト(図示せず)をマスク
層として、PSG膜13を異方性ドライエッチングして選
択的に電極コンタクト窓を開孔する。次いでスパッタに
より、バリアメタルとなるTi、TiN 14を順次成長する。
次いで化学気相成長のブランケット法により全面にタン
グステン膜を成長し、異方性ドライエッチングして埋め
込みプラグ(W)15を形成する。 図1 次いでスパッタにより、バリアメタルとなるTi、TiN 16
を順次成長する。次いでスパッタにより、配線となるAl
(数%のCuを含む)17を0.8μm 程度成長する。次いで
スパッタにより、バリアメタルとなるTi、TiN 18を順次
成長する。次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利
用し、レジスト(図示せず)をマスク層として、バリア
メタル、Al(数%のCuを含む)及びバリアメタルを異方
性ドライエッチングしてAlCu配線17を形成し、半導体装
置を完成する。なお上記製造方法においては、一部の工
程において異方性のドライエッチングにより埋め込み層
を形成しているが、これらの工程をすべて化学的機械研
磨(CMP)によりおこなっても差し支えないし、また
P−MOSの閾値電圧の決定に際して、n型のSOI基
板そのままを使用しているが、燐のイオン注入によりS
OI基板の濃度を制御してもよい。また、上記製造方法
においては、SOI構造を形成するのにSIMOX形成
した酸化膜を使用しているが、2枚の半導体基板を酸化
膜を介して貼り合わせる、いわゆる貼り合わせSOIウ
エハーを使用しても本願発明は成立する。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
One embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 11 and FIG.
I will tell. However, here, in forming the semiconductor device of the present invention,
Only the manufacturing method related to semiconductor integrated circuits.
Various mounted elements (other transistors, resistors, capacitors
Etc.) are not described. FIG. 5 A thermal oxide film (SiO 2) of about 10 nm is formed on an n-type silicon substrate 1.Two) 32
To form Then 10 18cm-2A small dose of oxygen
Inject ON. Then NTwo Atmosphere, about 1250 ° C for about 1 hour
About 0.1 μm n-type SOI
The plate 3 and the SIMOX formed oxide film 2 of about 0.1 μm are formed.
To achieve. (A commercially available SOI wafer may be used.) FIG. 6 Next, a nitride film (SiThree
NFour To grow 33). Then normal photolithography
Using a resist (not shown) as a mask layer
The nitride film 33, the oxide film 32, the n-type SOI substrate 3, the SIM
OX forming oxide film 2 and n-type silicon substrate 1 (0.5 μm
Trench) by selective anisotropic dry etching
To form Next, the resist (not shown) is removed.
Next, a chemical vapor deposition oxide film (SiOTwoGrow anisotropic
Lie-etched and buried in trench
5 is formed. Fig. 7 Next, using ordinary photolithography technology,
SIMOX forming acid as a mask (not shown)
Boron is selectively implanted into the n-type silicon substrate 1 under the oxide film 2.
Injection. Continuously selectively boron on the n-type SOI substrate 3
The element is ion-implanted. Next, the resist (not shown) is removed.
Leave. Then N at about 1100 ° CTwoTo add annealing
Of the p-type impurity region (back channel gate electrode) 19
Forming a part of the n-type SOI substrate 3 into a p-type SOI substrate
Convert to Fig. 8 Next, using ordinary photolithography technology,
The nitride film 33 is selectively formed using a mask (not shown) as a mask layer.
Anisotropic dry etching with metal source drain
Open the formation area. Next, the resist (not shown) is removed.
Leave. Then use normal photolithography technology
And a resist (not shown) and a tray embedded with an oxide film.
P-type SOI group using the mask 5 and the nitride film 33 as a mask layer.
The plate 4 is ion-implanted with phosphorus. Then resist (shown
Are removed. Then N at 950 ° C for about 30 minutesTwoAnnealing
Is diffused in the lateral direction by adding
An in-region 6 is formed. Then normal photolithography
Resist (not shown) and oxide film
With the trench 5 and the nitride film 33 embedded as mask layers,
Arsenic is ion-implanted into the p-type SOI substrate 4. Then
The dist (not shown) is removed. Then the normal photo library
Using lithography technology, resist (not shown), acid
The trench 5 in which the oxide film is embedded and the nitride film 33 are used as a mask layer.
Then, boron is ion-implanted into the n-type SOI substrate 3.
Next, the resist (not shown) is removed. Then 900 ° C
About 20 minutes NTwoLateral expansion by adding annealing
Sprinkle, n+ Type source / drain region 7 and p+ Type source
A drain region 8 is formed. FIG. 9 Next, the oxide film 32 and the SOI substrate (3, 4) immediately below are anisotropically.
Dry etching. Next, normal photolithography
Using a fee technology, a resist (not shown) is used as a mask layer
As the source of an N-channel MIS field-effect transistor.
P-type impurity region (back channel gate)
Boron is ion-implanted into a part of the electrode 19. Continuous SI
Selectively anisotropic dry etching of MOX forming oxide film 2
I do. Next, the resist (not shown) is removed. Then
N for about 10 minutes at 900 ° CTwoBy adding annealing, p
+ A type impurity region (contact region) 20 is formed. Next
To grow a tungsten film (W) by sputtering. Next
Ide chemical mechanical polishing (C-ChemicalMecha
nicalPabbreviated as CMP hereinafter
Buried flat, metal source drain region
(9a, 9b, 9c, 9d). Figure 10 Next, use normal photolithography technology
Then, an oxide film is formed using a resist (not shown) as a mask layer.
Oxidation of a part of the buried element isolation region forming trench 5
About 0.2μm of film (lead part for connecting gate electrode)
Anisotropically dry-etched and continuously left nitride film 33
Then, the oxide film 32 is subjected to anisotropic dry etching. Then
The dist (not shown) is removed. Next, a 15nm game
Oxide film 10 (SiOTwo/ TaTwoOFive Grow). Then about 20nm
Degree of barrier metal (TiN) 11 and gate of about 0.2μm
An Al film 12 serving as an electrode is grown by continuous sputtering. Next
Buried flat by chemical mechanical polishing (CMP)
A gate electrode 12 is formed. Fig. 11 Next, the phosphorous silicate glass
(PSG) film 13 is grown. Then normal photolithography
Masks resist (not shown) using luffy technology
As a layer, the PSG film 13 is selected by anisotropic dry etching.
Alternatively, an electrode contact window is opened. Then to spatter
Then, Ti and TiN 14 serving as barrier metals are sequentially grown.
Next, the entire surface is tanned by a blanket method of chemical vapor deposition.
Gusten film is grown and filled by anisotropic dry etching
A plug (W) 15 is formed. Fig. 1 Next, barrier metal Ti, TiN 16
Grow sequentially. Next, by sputtering, Al
Grow 17 (including several percent of Cu) to about 0.8 μm. Then
Sputtering of Ti and TiN 18 to become barrier metal sequentially by sputtering
grow up. Then use normal photolithography technology.
Using a resist (not shown) as a mask layer
Anisotropic metal, Al (including several% Cu) and barrier metal
AlCu wiring 17 is formed by reactive dry etching,
Complete the installation. In the above manufacturing method, some processes
Buried layer by anisotropic dry etching
However, all of these processes are
Polishing (CMP) can be performed, and
When determining the threshold voltage of the P-MOS, an n-type SOI group
Although the plate is used as it is, the ion implantation of phosphorus
The concentration of the OI substrate may be controlled. In addition, the above manufacturing method
In order to form the SOI structure,
Oxidized two layers of semiconductor substrate
So-called bonded SOI wafers bonded through a film
The invention of the present application is established even if an eher is used.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明のように、本発明の半導体装置
によれば、一導電型半導体基板上に絶縁膜を介して設け
られた一導電型及び反対導電型のSOI基板に一部を接
して、メタル層からなるメタルソースドレイン領域がそ
れぞれ形成され、各SOI基板には不純物拡散層からな
るソースドレイン領域がそれぞれ形成され、メタルソー
スドレイン領域間のSOI基板上に高誘電率のゲート酸
化膜を介して低抵抗金属のゲート電極が埋め込まれた構
造を有する一導電型及び反対導電型のMIS電界効果ト
ランジスタが形成され、且つ一導電型のMIS電界効果
トランジスタには、直下部の一導電型半導体基板に形成
された反対導電型不純物領域をバックチャネルゲート電
極とし、メタルソース領域が接続されてソース電圧が印
加され、反対導電型のMIS電界効果トランジスタに
は、一導電型半導体基板をバックチャネルゲート電極と
し、定電圧が印加されたSOI構造のCーMOS半導体
装置が形成されている。したがって、SOI構造におい
て、メタルソースドレイン領域の形成によるソースドレ
イン領域の低抵抗化及び接合容量の削減、高誘電率のTa
2O5 のゲート酸化膜使用によるゲート電極とSOI基板
間の微小な電流リークの改善及びゲート容量の低減、完
全空乏化したSOI基板の使用による空乏層容量の除
去、メタルソース領域と接続したバックチャネルゲート
電極(不純物領域)の微細な形成によるバックチャネル
リークの制御等が可能である。即ち、極めて高集積、高
信頼且つ高速な半導体集積回路の形成を可能とするバッ
クチャネルゲート電極を有するSOI型のC−MOS半
導体装置を得ることができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, a part of the semiconductor device is in contact with the one conductivity type and the opposite conductivity type SOI substrate provided on the one conductivity type semiconductor substrate via the insulating film. A metal source / drain region made of a metal layer is formed, a source / drain region made of an impurity diffusion layer is formed in each SOI substrate, and a gate oxide film having a high dielectric constant is formed on the SOI substrate between the metal source / drain regions. A MIS field-effect transistor of one conductivity type and an opposite conductivity type having a structure in which a gate electrode of a low-resistance metal is buried through the MIS field-effect transistor of one conductivity type is formed. The opposite conductivity type impurity region formed in the semiconductor substrate is used as a back channel gate electrode, the metal source region is connected, a source voltage is applied, and the opposite conductivity type is formed. Of the MIS field-effect transistor, a first conductivity type semiconductor substrate and a back-channel gate electrode, C over MOS semiconductor device of SOI structure constant voltage is applied is formed. Therefore, in the SOI structure, the resistance of the source / drain region is reduced and the junction capacitance is reduced by forming the metal source / drain region, and the Ta having a high dielectric constant is used.
Improvement of minute current leak between gate electrode and SOI substrate and reduction of gate capacitance by using 2 O 5 gate oxide film, removal of depletion layer capacitance by using fully depleted SOI substrate, back connected to metal source region It is possible to control the back channel leak and the like by finely forming the channel gate electrode (impurity region). That is, it is possible to obtain an SOI type C-MOS semiconductor device having a back channel gate electrode capable of forming a highly integrated, highly reliable and high speed semiconductor integrated circuit.

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

【図1】 本発明の半導体装置における第1の実施例の
模式側断面図
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a first embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体装置における第2の実施例の
模式側断面図
FIG. 2 is a schematic side sectional view of a second embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図3】 本発明の半導体装置における第3の実施例の
模式側断面図
FIG. 3 is a schematic side sectional view of a third embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図4】 本発明の半導体装置における第4の実施例の
模式側断面図
FIG. 4 is a schematic side sectional view of a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention;

【図5】 本発明の半導体装置における製造方法の一実
施例の工程断面図
FIG. 5 is a process sectional view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図6】 本発明の半導体装置における製造方法の一実
施例の工程断面図
FIG. 6 is a process cross-sectional view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図7】 本発明の半導体装置における製造方法の一実
施例の工程断面図
FIG. 7 is a process cross-sectional view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図8】 本発明の半導体装置における製造方法の一実
施例の工程断面図
FIG. 8 is a process sectional view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図9】 本発明の半導体装置における製造方法の一実
施例の工程断面図
FIG. 9 is a process cross-sectional view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図10】 本発明の半導体装置における製造方法の一
実施例の工程断面図
FIG. 10 is a process cross-sectional view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図11】 本発明の半導体装置における製造方法の一
実施例の工程断面図
FIG. 11 is a process sectional view of one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図12】 従来の半導体装置の模式側断面図FIG. 12 is a schematic side sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型のシリコン(Si)基板 2 SIMOX形成酸化膜(SiO2) 3 n型のSOI基板 4 p型化されたSOI基板 5 素子分離領域形成用トレンチ及び埋め込み酸化膜
(SiO2) 6 n型ソースドレイン領域 7 n+ 型ソースドレイン領域 8 p+ 型ソースドレイン領域 9a NチャネルMIS電界効果トランジスタのメタルソ
ース領域(W) 9b NチャネルMIS電界効果トランジスタのメタルド
レイン領域(W) 9c PチャネルMIS電界効果トランジスタのメタルソ
ース領域(W) 9d PチャネルMIS電界効果トランジスタのメタルド
レイン領域(W) 9e 高電圧駆動のPチャネルMIS電界効果トランジス
タのメタルソース領域(W) 9f 高電圧駆動のPチャネルMIS電界効果トランジス
タのメタルドレイン領域(W) 10 ゲート酸化膜(SiO2/Ta2O5 ) 10a 高電圧駆動のPチャネルMIS電界効果トランジス
タのゲート酸化膜(SiO2/Ta2O5 ) 11 バリアメタル(TiN ) 12 ゲート電極(Al) 12a 高電圧駆動のPチャネルMIS電界効果トランジス
タのゲート電極(Al) 13 燐珪酸ガラス(PSG )膜 14 バリアメタル(Ti/TiN ) 15 プラグ(W) 16 バリアメタル(Ti/TiN ) 17 AlCu配線 18 バリアメタル(Ti/TiN ) 19 p型不純物領域(バックチャネルゲート電極) 20 p+ 不純物領域(コンタクト領域) 21 ゲート酸化膜(SiO2) 22 ゲート電極(polySi/WSi) 23 下地酸化膜(SiO2) 24 サイドウオール(SiO2) 25 不純物ブロック用酸化膜(SiO2) 26 p型ソースドレイン領域 27 p型のシリコン(Si)基板 28 n型不純物領域(バックチャネルゲート電極) 29 n+ 型不純物領域(コンタクト領域) 30 貼り合わせ用酸化膜(SiO2) 31 n型半導体層(バックチャネルゲート電極) 32 酸化膜(SiO2) 33 窒化膜(Si3N4
Reference Signs List 1 n-type silicon (Si) substrate 2 SIMOX formation oxide film (SiO 2 ) 3 n-type SOI substrate 4 p-type SOI substrate 5 trench for forming element isolation region and buried oxide film (SiO 2 ) 6 n-type Source / drain region 7 n + type source / drain region 8 p + type source / drain region 9a Metal source region (W) of N channel MIS field effect transistor 9b Metal drain region (W) of N channel MIS field effect transistor 9c P channel MIS electric field Metal source region (W) of the effect transistor 9d Metal drain region (W) of the P-channel MIS field-effect transistor 9e Metal source region (W) of the P-channel MIS field-effect transistor driven at a high voltage 9f P-channel MIS electric field driven at a high voltage Effect transistor metal drain region (W) 10 Gate oxide film (SiO 2 / Ta 2 O) 5 ) 10a Gate oxide film (SiO 2 / Ta 2 O 5 ) of P-channel MIS field-effect transistor driven by high voltage 11 Barrier metal (TiN) 12 Gate electrode (Al) 12a P-channel MIS field-effect transistor driven by high voltage Gate electrode (Al) 13 Phosphosilicate glass (PSG) film 14 Barrier metal (Ti / TiN) 15 Plug (W) 16 Barrier metal (Ti / TiN) 17 AlCu wiring 18 Barrier metal (Ti / TiN) 19 p-type impurity region (Back channel gate electrode) 20 p + impurity region (contact region) 21 gate oxide film (SiO 2 ) 22 gate electrode (polySi / WSi) 23 base oxide film (SiO 2 ) 24 sidewall (SiO 2 ) 25 impurity block Oxide film (SiO 2 ) 26 P-type source / drain region 27 P-type silicon (Si) substrate 28 N-type impurity region (back channel gate electrode) 29 n + -type impurity region (contact region) 30 Oxidation for bonding Film (SiO 2 ) 31 n-type semiconductor layer (back channel gate electrode) 32 oxide film (SiO 2 ) 33 nitride film (Si 3 N 4 )

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8238 H01L 21/76 D 27/092 27/08 321B 27/08 331 29/78 613A 616T 617K 621 Fターム(参考) 4M104 AA09 BB30 CC05 DD03 DD75 FF01 FF18 GG09 5F032 AA35 AA44 BA01 CA14 CA17 DA07 DA25 DA30 DA33 DA43 DA53 DA60 DA71 DA78 5F048 AA01 AA07 AC01 AC03 BA09 BB05 BB08 BB09 BB11 BC03 BC06 BC12 BE09 BF07 BF11 BF15 BF16 BG14 5F110 AA02 AA03 AA06 AA12 BB04 CC02 DD05 DD13 DD24 EE01 EE03 EE05 EE09 EE30 EE31 EE44 FF01 FF02 FF09 GG02 GG12 GG25 HJ01 HJ04 HJ13 HJ15 HJ23 HK02 HK04 HK05 HK06 HK09 HK14 HL01 HL04 HL06 HL14 HL23 HM13 HM15 HM17 NN02 NN25 NN35 NN62 NN65 QQ09 QQ17 QQ19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/8238 H01L 21/76 D 27/092 27/08 321B 27/08 331 29/78 613A 616T 617K 621 F-term (reference) 4M104 AA09 BB30 CC05 DD03 DD75 FF01 FF18 GG09 5F032 AA35 AA44 BA01 CA14 CA17 DA07 DA25 DA30 DA33 DA43 DA53 DA60 DA71 DA78 5F048 AA01 AA07 AC01 AC03 BA09 BB05 BB08 BB09 BF11 BF11 BF11 BF11 BF11 BF11 AA03 AA06 AA12 BB04 CC02 DD05 DD13 DD24 EE01 EE03 EE05 EE09 EE30 EE31 EE44 FF01 FF02 FF09 GG02 GG12 GG25 HJ01 HJ04 HJ13 HJ15 HJ23 NN02 HK02 HK04 HK05 HK06 HK09 HK14 HL01 HM04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板と、前記半導体基板上に設けら
れた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に設けられた
半導体層(SOI基板)と、前記半導体層(SOI基
板)を島状に分離するトレンチと、前記トレンチに埋め
込まれた第2の絶縁膜と、前記半導体層(SOI基板)
下の前記半導体基板に設けられた前記半導体基板と反対
導電型の不純物領域と、前記半導体層(SOI基板)に
設けられたMIS電界効果トランジスタとを備え、前記
第1の絶縁膜の一部に設けられた開孔を介して、前記不
純物領域が前記MIS電界効果トランジスタのソース領
域に接続されていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate, a first insulating film provided on the semiconductor substrate, a semiconductor layer (SOI substrate) provided on the first insulating film, and the semiconductor layer (SOI substrate) , An insulating film embedded in the trench, and the semiconductor layer (SOI substrate)
An impurity region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate provided on the semiconductor substrate below; and a MIS field-effect transistor provided on the semiconductor layer (SOI substrate). The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity region is connected to a source region of the MIS field-effect transistor via a provided opening.
【請求項2】前記半導体層(SOI基板)が、半導体基
板内部に設けられた第1の絶縁膜により絶縁分離された
前記半導体基板の上層部からなることを特徴とする特許
請求の範囲請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor layer (SOI substrate) comprises an upper layer portion of said semiconductor substrate which is insulated and separated by a first insulating film provided inside said semiconductor substrate. 2. The semiconductor device according to 1.
【請求項3】SOI基板が、半導体層内部に設けられた
第1の絶縁膜により絶縁分離された前記半導体層の上層
部からなり、不純物領域が、前記半導体層の下層部から
なり、前記第1の絶縁膜の一部に設けられた開孔を介し
て、前記半導体層の下層部が、前記SOI基板に設けら
れたMIS電界効果トランジスタのソース領域に接続さ
れている構造を有する前記半導体層が、第3の絶縁膜を
介して半導体基板上に設けられていることを特徴とする
特許請求の範囲請求項1記載の半導体装置。
3. The SOI substrate comprises an upper layer of the semiconductor layer which is insulated and separated by a first insulating film provided inside the semiconductor layer, and an impurity region comprises a lower layer of the semiconductor layer. The semiconductor layer having a structure in which a lower layer portion of the semiconductor layer is connected to a source region of a MIS field-effect transistor provided on the SOI substrate through an opening provided in a part of the insulating film of the first aspect. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor device is provided on a semiconductor substrate via a third insulating film.
【請求項4】前記MIS電界効果トランジスタが、SO
I基板に一部を接して設けられたメタル層からなるメタ
ルソースドレイン領域と、前記SOI基板に設けられた
不純物拡散層からなるソースドレイン領域と、前記メタ
ルソースドレイン領域間の前記SOI基板上にゲート酸
化膜を介して埋め込まれたゲート電極とにより構成さ
れ、且つ一導電型MIS電界効果トランジスタには、直
下部の一導電型半導体基板に設けられた反対導電型不純
物領域をバックチャネルゲート電極とし、メタルソース
領域と接続されてソース電圧が印加され、反対導電型M
IS電界効果トランジスタには、一導電型半導体基板を
バックチャネルゲート電極とし、定電圧が印加されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲請求項1記載の半導
体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the MIS field-effect transistor is an SOI transistor.
A metal source / drain region formed of a metal layer provided partially in contact with the I substrate; a source / drain region formed of an impurity diffusion layer provided on the SOI substrate; In a MIS field-effect transistor of one conductivity type, which is formed by a gate electrode buried with a gate oxide film interposed therebetween, an opposite conductivity type impurity region provided in the one conductivity type semiconductor substrate immediately below is used as a back channel gate electrode. , Connected to the metal source region, a source voltage is applied, and the opposite conductivity type M
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a constant voltage is applied to the IS field effect transistor using a one conductivity type semiconductor substrate as a back channel gate electrode.
【請求項5】半導体基板に絶縁膜を介してSOI基板を
形成する工程と、前記SOI基板を島状に絶縁分離する
工程と、前記SOI基板下の前記半導体基板に反対導電
型の不純物領域を形成する工程と、前記SOI基板にM
IS電界効果トランジスタを形成する工程と、前記絶縁
膜の一部を開孔して、前記MIS電界効果トランジスタ
のソース領域と前記不純物領域を接続する工程とが含ま
れてなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming an SOI substrate on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, a step of insulatingly separating the SOI substrate into islands, and forming an impurity region of an opposite conductivity type in the semiconductor substrate below the SOI substrate. Forming step and forming M on the SOI substrate.
A semiconductor comprising a step of forming an IS field effect transistor and a step of opening a part of the insulating film to connect a source region and the impurity region of the MIS field effect transistor. Device manufacturing method.
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