JP2003078141A - Semiconductor device and its manufacturing method as well as portable electronic equipment - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method as well as portable electronic equipment

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JP2003078141A
JP2003078141A JP2001268154A JP2001268154A JP2003078141A JP 2003078141 A JP2003078141 A JP 2003078141A JP 2001268154 A JP2001268154 A JP 2001268154A JP 2001268154 A JP2001268154 A JP 2001268154A JP 2003078141 A JP2003078141 A JP 2003078141A
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film
well region
semiconductor device
semiconductor
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JP2001268154A
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Japanese (ja)
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Akihide Shibata
晃秀 柴田
Hiroshi Iwata
浩 岩田
Seizo Kakimoto
誠三 柿本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a drive current of a field effect transistor by utilizing a substrate bias effect without using a DTMOS in which a gate current flows at an on time. SOLUTION: A semiconductor device comprises a first conductivity type deep well region 121 formed on a semiconductor substrate 111, a second conductivity type shallow well region 123 formed on the deep well region, a semiconductor film formed on the shallow region via a first insulating film 142, a gate electrode 143 formed on the semiconductor film via a second insulating film 141, and an element isolation region 131 having a deeper depth than the depth of a junction between the deep well region and the shallow well region. A channel region 161 is formed on a part covered with a gate electrode of the semiconductor film, a first conductivity type source region 151 and drain region 152 are formed on a part not covered with a gate electrode, and the shallow well region is electrically connected to the gate electrode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法と携帯電子機器に関する。より具体的には、
基板バイアス効果を利用することにより駆動電流を増加
させる電界効果トランジスタを含む半導体装置及びその
製造方法と、この半導体装置を用いた携帯電子機器に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, a method of manufacturing the same, and a portable electronic device. More specifically,
The present invention relates to a semiconductor device including a field effect transistor that increases a drive current by utilizing a substrate bias effect, a manufacturing method thereof, and a portable electronic device using the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ウェル領域のバイアスを変化させ
ることにより生じる基板バイアス効果を利用した、低電
圧駆動、低消費電力、かつ高速動作が可能なMOSFE
T(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transis
tor)技術として、バルク基板を用いた動的閾値動作ト
ランジスタ(以下、DTMOSと言う。)が提案されて
いる(特開平10−22462号公報、Novel Bulk Thr
eshold Voltage MOSFET(B-DTMOS) with Advanced Isola
tion(SITOS) and Gate to Shallow Well Contact(SSS-
C) Processes for Ultra Low Power Dual Gate CMOS,
H.Kotaki et al., IEDM Tech. Dig., p459, 1996)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a MOSFE capable of low voltage driving, low power consumption, and high speed operation utilizing the substrate bias effect generated by changing the bias of a well region.
T (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transis
As a technology, a dynamic threshold operating transistor (hereinafter referred to as DTMOS) using a bulk substrate has been proposed (JP-A-10-22462, Novel Bulk Thr).
eshold Voltage MOSFET (B-DTMOS) with Advanced Isola
tion (SITOS) and Gate to Shallow Well Contact (SSS-
C) Processes for Ultra Low Power Dual Gate CMOS,
H. Kotaki et al., IEDM Tech. Dig., P459, 1996).

【0003】以下、Nチャネル型DTMOSの動作原理
を図12を用いて説明する。なお、Pチャネル型DTM
OSは、極性を逆にすることで同様の動作をする。図1
2中、911はシリコン基板、921はN型の深いウェ
ル領域、923はP型の浅いウェル領域、931は素子
分離領域、951はソース領域、952はドレイン領
域、941はゲート絶縁膜、943はゲート電極であ
る。図示しないが、DTMOSはゲート電極943とP
型の浅いウェル領域923とが電気的に接続されている
ことが特徴である。
The operating principle of the N-channel type DTMOS will be described below with reference to FIG. In addition, P-channel type DTM
The OS performs the same operation by reversing the polarity. Figure 1
2, 911 is a silicon substrate, 921 is an N-type deep well region, 923 is a P-type shallow well region, 931 is an element isolation region, 951 is a source region, 952 is a drain region, 941 is a gate insulating film, and 943 is 943. It is a gate electrode. Although not shown, the DTMOS has a gate electrode 943 and P
The feature is that it is electrically connected to the shallow well region 923 of the mold.

【0004】上記N型のMOSFETにおいて、ゲート
電極943の電位がローレベルにあるとき(オフ時)は
P型の浅いウェル領域923の電位もローレベルにあ
り、実効的な閾値は通常のMOSFETの場合と変わり
ない。したがって、オフ電流値(オフリーク)は通常の
MOSFETの場合と同じである。
In the N-type MOSFET, when the potential of the gate electrode 943 is at the low level (when off), the potential of the P-type shallow well region 923 is also at the low level, and the effective threshold value of the normal MOSFET is It is no different from the case Therefore, the off-current value (off-leakage) is the same as in the case of a normal MOSFET.

【0005】一方、ゲート電極の電位がハイレベルにあ
る時(オン時)はP型の浅いウェル領域923の電位も
ハイレベルになり、基板バイアス効果により実効的な閾
値が低下し、駆動電流は通常のMOSFETの場合に比
べて増加する。このため、低電源電圧で低リーク電流を
維持しながら大きな駆動電流を得ることができる。した
がって、低電圧駆動で低消費電力なMOSFETが実現
される。
On the other hand, when the potential of the gate electrode is at a high level (when ON), the potential of the P-type shallow well region 923 also becomes a high level, the effective threshold value is lowered by the substrate bias effect, and the drive current is reduced. It is increased as compared with the case of a normal MOSFET. Therefore, a large drive current can be obtained while maintaining a low leak current with a low power supply voltage. Therefore, a MOSFET with low power consumption and low power consumption is realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術であるDTMOSには、ゲート電極とウェル領域
とが電気的に接続されているために、オン時にはゲート
電流が流れてしまうというDTMOS特有の問題があっ
た。
However, in the above-mentioned conventional DTMOS, since the gate electrode and the well region are electrically connected, a problem peculiar to the DTMOS is that a gate current flows when turned on. was there.

【0007】ゲート電流の影響を、図13を用いて考察
する。図13は、Nチャネル型DTMOSの、ドレイン
電流(Id)(縦軸左側)及びゲート電流(Ig)(縦軸
右側)対ゲート電圧(Vg)(横軸)の特性を示す図であ
る。ゲート電圧が増していくと、ゲート電流は指数関数
的に増加することが分かる。図13に示すNチャネル型
DTMOSの例では、ゲート電圧が0.5Vにおけるゲ
ート電流は、オフ電流(Vg=0VにおけるId)に匹
敵する。このゲート電流のために、DTMOSを用いた
CMOS回路の電源電圧の上限は高々0.6V程度に制
限されていた。したがって、得られる基板バイアス効果
の大きさも制限され、更なる駆動電流の増加を妨げてい
た。
The influence of the gate current will be considered with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram showing the characteristics of the drain current (Id) (vertical axis left side) and the gate current (Ig) (vertical axis right side) versus gate voltage (Vg) (horizontal axis) of the N-channel type DTMOS. It can be seen that as the gate voltage increases, the gate current increases exponentially. In the example of the N-channel type DTMOS shown in FIG. 13, the gate current at a gate voltage of 0.5 V is comparable to the off current (Id at Vg = 0 V). Due to this gate current, the upper limit of the power supply voltage of the CMOS circuit using the DTMOS is limited to about 0.6 V at most. Therefore, the magnitude of the substrate bias effect to be obtained is also limited, which hinders further increase in drive current.

【0008】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的はゲート電流を許容範囲内に
抑えつつ基板バイアス効果を増大させて高駆動電流が得
られ、高速動作可能な半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。さらに、本発明の目的は、そのよう
な半導体装置を有する携帯情報機器を提供することにあ
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to increase the substrate bias effect while suppressing the gate current within an allowable range to obtain a high driving current, which enables high speed operation. It is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof. Further, it is an object of the present invention to provide a portable information device having such a semiconductor device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明の半導体装置は、半導体基板と、上記半
導体基板上に形成された第1導電型の深いウェル領域
と、上記第1導電型の深いウェル領域上に形成された第2
導電型の浅いウェル領域と、上記第2導電型の浅いウェ
ル領域上に第1の絶縁膜を介して形成された半導体膜
と、上記半導体膜上に第2の絶縁膜を介して形成された
ゲート電極と、上記第1導電型の深いウェル領域と上記
第2導電型の浅いウェル領域との接合の深さよりも深い
深さを有する素子分離領域とを備え、上記半導体膜のう
ち上記ゲート電極で覆われた部分にはチャネル領域が形
成され、上記半導体膜のうち上記ゲート電極で覆われな
い部分には、第1導電型のソース領域及びドレイン領域
が形成され、上記第2導電型の浅いウェル領域と上記ゲ
ート電極とは電気的に接続されたことを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to a first invention is a semiconductor device, a deep well region of a first conductivity type formed on the semiconductor substrate, and a first well of the first conductivity type. The second formed on the deep well region of the conductivity type
A conductive type shallow well region, a semiconductor film formed on the second conductive type shallow well region via a first insulating film, and a semiconductor film formed on the semiconductor film via a second insulating film. A gate electrode; an element isolation region having a depth deeper than a junction depth between the first-conductivity-type deep well region and the second-conductivity-type shallow well region; A channel region is formed in a portion covered with a gate electrode, and a source region and a drain region of a first conductivity type are formed in a portion of the semiconductor film not covered by the gate electrode. The well region and the gate electrode are electrically connected.

【0010】本明細書において、第1導電型とは、P型
又はN型を意味する。また、第2導電型とは、第1導電
型がP型の場合はN型、N型の場合はP型を意味する。
In this specification, the first conductivity type means P type or N type. The second conductivity type means N type when the first conductivity type is P type and P type when the first conductivity type is N type.

【0011】上記構成によれば、上記半導体膜の一部
は、上記ゲート電極と上記第2導電型の浅いウェル領域
とに、夫々絶縁膜を介して挟まれて上記チャネル領域と
なり、更に、上記ゲート電極と上記第2導電型の浅いウ
ェル領域とが電気的に接続されている。そのため、上記
ゲート電極に素子をオン状態にすべく与えられた電位は
上記第2導電型の浅いウェル領域にも伝わり、上記チャ
ネル領域のポテンシャルを低下させる。それゆえ、素子
がオン状態にある時のみ基板バイアス効果を生じさせ
て、実効的な閾値を低下させることができる。さらに
は、上記第2導電型の浅いウェル領域と上記第1導電型
のソース領域及びドレイン領域とは上記第1の絶縁膜に
より隔てられているので、ゲート電流はほとんど流れな
い。そのため、上記ゲート電極に印加する電圧値の上限
を大幅に大きくして、より大きな基板バイアス効果を得
て駆動電流を増加させることができる。したがって、高
速動作が可能な半導体装置が提供される。
According to the above structure, a part of the semiconductor film becomes the channel region by being sandwiched between the gate electrode and the second well shallow region of the second conductivity type with the insulating film interposed therebetween. The gate electrode and the shallow well region of the second conductivity type are electrically connected. Therefore, the potential applied to the gate electrode to turn on the element is also transmitted to the shallow well region of the second conductivity type and lowers the potential of the channel region. Therefore, the substrate bias effect can be generated only when the device is in the ON state, and the effective threshold value can be lowered. Furthermore, since the second conductivity type shallow well region and the first conductivity type source region and drain region are separated by the first insulating film, almost no gate current flows. Therefore, the upper limit of the voltage value applied to the gate electrode can be significantly increased, and a larger substrate bias effect can be obtained to increase the drive current. Therefore, a semiconductor device that can operate at high speed is provided.

【0012】1実施の形態では、上記第1の絶縁膜と上
記第2の絶縁膜に挟まれた上記半導体膜の厚さが2〜1
00nm以下であることを特徴としている。
In one embodiment, the thickness of the semiconductor film sandwiched between the first insulating film and the second insulating film is 2-1.
It is characterized in that it is not more than 00 nm.

【0013】上記実施の形態によれば、素子のオフ時に
も上記チャネル領域が完全に空乏化する。そのため、閾
値以下のサブスレッショルド領域においても基板バイア
ス効果が働き、サブスレッショルド特性が改善する。し
たがって、素子のオフ電流を増加させることなく閾値を
下げることが可能になるので、電源電圧を下げて消費電
力を削減することができる。
According to the above embodiment, the channel region is completely depleted even when the device is off. Therefore, the substrate bias effect works even in the subthreshold region below the threshold, and the subthreshold characteristic is improved. Therefore, the threshold value can be lowered without increasing the off-state current of the element, so that the power supply voltage can be lowered and power consumption can be reduced.

【0014】また、1実施の形態では、上記第1導電型
の深いウエル領域は電位が固定されていることを特徴と
している。
Further, one embodiment is characterized in that the potential is fixed in the deep well region of the first conductivity type.

【0015】上記実施の形態によれば、深いウエル領域
の電位を固定することにより、浅いウエル領域の電位の
変化に伴い深いウエル領域の電位も変化して深いウエル
領域の電位が不安定になるのを防ぐことができる。した
がって、他の浅いウエル領域の電位に影響を与えたり、
浅いウエル領域間のパンチスルーを防ぐことができる。
According to the above-described embodiment, by fixing the potential of the deep well region, the potential of the deep well region changes with the change of the potential of the shallow well region, and the potential of the deep well region becomes unstable. Can be prevented. Therefore, it may affect the potential of other shallow well regions,
Punch-through between shallow well regions can be prevented.

【0016】また、1実施の形態では、上記半導体膜
は、アニールにより非晶質半導体の結晶化を助長する金
属元素を含むことを特徴としている。
Further, one embodiment is characterized in that the semiconductor film contains a metal element that promotes crystallization of an amorphous semiconductor by annealing.

【0017】上記実施の形態によれば、上記半導体膜に
は、アニールにより非晶質半導体の結晶化を助長する金
属元素が含まれているので、アニールにより上記半導体
膜を結晶化する際に、粒界の向きや結晶粒の大きさを制
御することができる。そのため、容易にオフリークを抑
制し、もしくは駆動電流の劣化を防ぐことができる。ま
た、結晶粒の大きさを素子の大きさに比べて十分大きく
すれば、実質的に単結晶膜からなるチャネル領域が実現
できるので、低オフリーク及び高駆動電流という優れた
特性を容易に両立させることができる。
According to the above embodiment, since the semiconductor film contains a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor by annealing, when the semiconductor film is crystallized by annealing, The direction of grain boundaries and the size of crystal grains can be controlled. Therefore, it is possible to easily suppress off-leakage or prevent deterioration of the drive current. In addition, if the size of the crystal grains is made sufficiently larger than the size of the device, a channel region substantially composed of a single crystal film can be realized, so that excellent characteristics such as low off-leakage and high drive current can be easily achieved at the same time. be able to.

【0018】また、上記金属元素はニッケル、コバル
ト、パラジウム、白金の中の少なくとも1つであること
が好ましい。これら金属元素を具体的に特定し、これに
より非晶質半導体の結晶化及び粒界方向の制御を効率良
く行なうことができる。
The metal element is preferably at least one of nickel, cobalt, palladium and platinum. By specifically identifying these metal elements, the crystallization of the amorphous semiconductor and the control of the grain boundary direction can be efficiently performed.

【0019】第2の発明の半導体装置の製造方法は、第
1の発明の半導体装置を製造する方法において、上記第
2導電型の浅いウェル領域上に第2の絶縁膜を形成する
工程の後に、上記半導体基板全面に実質的な非晶質半導
体膜を堆積する工程と、上記非晶質半導体膜の結晶化を
助長する金属元素を前記非晶質半導体膜の一部に選択的
に導入する工程と、アニールにより少なくとも前記金属
元素が選択的に導入された領域の周辺部において前記非
晶質半導体膜を結晶化し、多結晶半導体膜もしくは実質
的な単結晶半導体膜とする工程とを含むことを特徴とす
る。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a second invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to the first invention, wherein after the step of forming a second insulating film on the shallow well region of the second conductivity type is performed. Depositing a substantially amorphous semiconductor film on the entire surface of the semiconductor substrate, and selectively introducing a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film into a part of the amorphous semiconductor film. And a step of crystallizing the amorphous semiconductor film into a polycrystalline semiconductor film or a substantially single crystal semiconductor film in at least a peripheral portion of a region into which the metal element is selectively introduced by annealing. Is characterized by.

【0020】上記手順によれば、チャネル領域となるべ
き半導体膜は、非晶質半導体膜を堆積する工程により形
成しているので、容易に均一な膜厚とするこができる。
したがって、特性のばらつきの小さなダブルゲート型電
界効果トランジスタが提供される。
According to the above procedure, the semiconductor film to be the channel region is formed by the step of depositing the amorphous semiconductor film, so that the film thickness can be easily made uniform.
Therefore, a double gate type field effect transistor having a small variation in characteristics is provided.

【0021】更にまた、上記非晶質半導体膜の結晶化を
助長する金属元素を前記非晶質半導体膜の一部に選択的
に導入した後、アニールにより前記非晶質半導体膜を結
晶化しているので、粒界の向きや結晶粒の大きさを制御
することができる。そのため、容易にオフリークを抑制
し、もしくは駆動電流の劣化を防ぐことができる。ま
た、結晶粒の大きさを素子の大きさに比べて十分大きく
すれば、実質的に単結晶膜からなるチャネル領域が実現
できるので、低オフリーク及び高駆動電流という優れた
特性を容易に両立させることができる。
Furthermore, after selectively introducing a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film into a part of the amorphous semiconductor film, the amorphous semiconductor film is crystallized by annealing. Therefore, it is possible to control the direction of grain boundaries and the size of crystal grains. Therefore, it is possible to easily suppress off-leakage or prevent deterioration of the drive current. In addition, if the size of the crystal grains is made sufficiently larger than the size of the device, a channel region substantially composed of a single crystal film can be realized, so that excellent characteristics such as low off-leakage and high drive current can be easily achieved at the same time. be able to.

【0022】第2の発明の半導体装置の製造方法におい
て、上記非晶質半導体の結晶化を助長する金属元素はニ
ッケル、コバルト、パラジウム、白金の中の少なくとも
1つであることが好ましい。これら金属元素を具体的に
特定し、これにより非晶質半導体の結晶化及び粒界方向
の制御を効率良く行なうことができる。
In the semiconductor device manufacturing method of the second invention, it is preferable that the metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor is at least one of nickel, cobalt, palladium and platinum. By specifically identifying these metal elements, the crystallization of the amorphous semiconductor and the control of the grain boundary direction can be efficiently performed.

【0023】また、1実施の形態では、第1の発明の半
導体装置において、上記ソース領域及びドレイン領域の
一部が、上記第2の絶縁膜がなす面より上に存在するラ
イズド構造を有することを特徴としている。
Further, in one embodiment, in the semiconductor device of the first invention, a part of the source region and the drain region has a raised structure above a surface formed by the second insulating film. Is characterized by.

【0024】上記実施の形態によれば、上記ソース領域
及びドレイン領域がライズド構造を有し、また、シリサ
イド化が容易であるから、上記ソース領域及びドレイン
領域の寄生抵抗を小さくすることができる。したがっ
て、素子の駆動電流を大きくして、高速に動作させるこ
とが可能となる。
According to the above embodiment, the source region and the drain region have a raised structure, and the silicide formation is easy, so that the parasitic resistance of the source region and the drain region can be reduced. Therefore, it is possible to increase the drive current of the element and operate at high speed.

【0025】また、第3の発明の携帯電子機器は、上記
半導体装置を具備したことを特徴としている。
The portable electronic equipment of the third invention is characterized by including the above semiconductor device.

【0026】上記第3の発明によれば、携帯電子機器の
LSI部を高速化することができるので、高機能な携帯
電子機器が提供される。
According to the third aspect, the LSI section of the portable electronic device can be speeded up, so that a highly functional portable electronic device is provided.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0028】本発明に使用することができる半導体基板
は、特に限定されないが、シリコン基板が好ましい。ま
た、半導体基板は、P型またはN型の導電型を有してい
ても良い。なお、各実施の形態では、Nチャネル型の素
子を中心に説明するが、不純物の導電型を反対にするこ
とによりPチャネル型の素子を形成することができる。
無論、両導電型の素子が同一基板上に形成されてもよ
い。 (実施の形態1)本実施の形態1の半導体装置は、ソー
ス・ドレイン領域及びチャネル領域を半導体薄膜に形成
したのであり、浅いウェル領域の電位の変化が絶縁膜を
介してチャネル領域に伝わるようにしたものである。本
実施の形態1の半導体装置を、図1〜図6を用いて説明
する。図1は本実施の形態1の半導体装置の平面図であ
り、図2は図1の切断面線A−A’からみた断面図であ
り、図3は図1の切断面線B−B’からみた断面図であ
る。なお、図1においては、層間絶縁膜及び上部配線
を、図2及び図3においては、上部配線を省略してい
る。図4は、本実施の形態1の半導体装置の動作原理を
説明する概念図である。図5及び図6は、本実施の形態
1の半導体装置を作成する手順を説明するものである。
The semiconductor substrate that can be used in the present invention is not particularly limited, but a silicon substrate is preferable. Further, the semiconductor substrate may have a P-type or N-type conductivity. In each of the embodiments, an N-channel type element is mainly described, but a P-channel type element can be formed by reversing the conductivity types of impurities.
Of course, both conductivity type elements may be formed on the same substrate. (Embodiment 1) In the semiconductor device of Embodiment 1, the source / drain regions and the channel region are formed in the semiconductor thin film, so that the potential change in the shallow well region is transmitted to the channel region through the insulating film. It is the one. The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment, FIG. 2 is a sectional view taken along the section line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a section line BB ′ of FIG. It is sectional drawing seen. The interlayer insulating film and the upper wiring are omitted in FIG. 1, and the upper wiring is omitted in FIGS. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the operation principle of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 5 and FIG. 6 explain the procedure for producing the semiconductor device according to the first embodiment.

【0029】まず、図1〜図3により本実施の形態1の
半導体装置の構成を説明する。
First, the structure of the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0030】シリコン基板111上には、N型の深いウ
ェル領域121が形成されている。N型の深いウェル領
域121上には、P型の浅いウェル領域123が形成さ
れている。P型の浅いウェル領域123は、シリコン酸
化膜よりなる素子分離領域131が素子の全周囲に形成
され、素子毎に電気的に分離されている。
An N type deep well region 121 is formed on the silicon substrate 111. A P-type shallow well region 123 is formed on the N-type deep well region 121. In the P-type shallow well region 123, an element isolation region 131 made of a silicon oxide film is formed around the entire periphery of the element and electrically isolated for each element.

【0031】P型の浅いウェル領域123上には、第1
の絶縁膜となるシリコン酸化膜142が形成されてい
る。このシリコン酸化膜142上には、シリコン膜、及
び第2の絶縁膜となるゲート酸化膜141を介してゲー
ト電極143が形成されている。上記シリコン膜は、実
質的な単結晶シリコン膜または粒界密度の非常に少ない
多結晶シリコン膜であるのが好ましく、そのうちゲート
電極143に覆われた部分はチャネル領域161とな
り、その他の部分はソース領域151又はドレイン領域
152となっている。チャネル領域161はP型の導電
型を持つか、あるいはイントリンシックとなっている。
ソース領域151及びドレイン領域152はn+拡散層
により構成されている。
On the P-type shallow well region 123, the first
A silicon oxide film 142 serving as an insulating film is formed. A gate electrode 143 is formed on the silicon oxide film 142 with a silicon film and a gate oxide film 141 serving as a second insulating film interposed therebetween. The silicon film is preferably a substantially single crystal silicon film or a polycrystalline silicon film having a very low grain boundary density, of which the part covered with the gate electrode 143 becomes the channel region 161, and the other part is the source. The region 151 or the drain region 152 is formed. The channel region 161 has a P-type conductivity type or is intrinsic.
The source region 151 and the drain region 152 are composed of n + diffusion layers.

【0032】図1及び図3から分かるように、ゲート電
極143にはゲート−ウェル接続領域144において孔
が開けられ、P型の浅いウェル領域123が露出してい
る。このゲート−ウェル接続領域144とゲート電極上
をまたぐように層間絶縁膜171に開口するゲート電極
コンタクト孔174(図示しないが、コンタクト孔には
メタルが埋めこまれる)が設けられており、ゲート電極
143とP型の浅いウェル領域123とが電気的に接続
されている。そのため、ゲート電極143に与えられた
電位はP型の浅いウェル領域123にも伝わり、P型の
浅いウェル領域123に伝わった電位は、シリコン酸化
膜142を介してチャネル領域161のポテンシャルを
変化させて基板バイアス効果が生じるのである。
As can be seen from FIGS. 1 and 3, a hole is opened in the gate-well connection region 144 in the gate electrode 143, and the P-type shallow well region 123 is exposed. A gate electrode contact hole 174 (not shown, metal is buried in the contact hole) is formed in the interlayer insulating film 171 so as to extend over the gate-well connection region 144 and the gate electrode. 143 and the P-type shallow well region 123 are electrically connected. Therefore, the potential applied to the gate electrode 143 is also transmitted to the P-type shallow well region 123, and the potential transmitted to the P-type shallow well region 123 changes the potential of the channel region 161 via the silicon oxide film 142. The substrate bias effect is generated.

【0033】ソース領域151及びドレイン領域152
上には夫々コンタクト孔172、173が設けられてい
る。また、P型の深いウェル領域121上にはP型の浅
いウェル領域124が形成され、P型の浅いウェル領域
124上にはP型の深いウェル領域121の電位を固定
するためのウェルコンタクト孔175が設けらている。
深いウエル領域の電位を固定することにより、浅いウエ
ル領域の電位の変化に伴い深いウエル領域の電位も変化
して深いウエル領域の電位が不安定になるのを防ぐこと
ができる。したがって、他の浅いウエル領域の電位に影
響を与えたり、浅いウエル領域間のパンチスルーを防ぐ
ことができる。なお、図示しないが、N型の深いウェル
領域上に、P型の浅いウェル領域124を形成すれば、
このP型の浅いウェル領域124上にはPチャネル型の
素子を形成することができる。
Source region 151 and drain region 152
Contact holes 172 and 173 are provided on the top, respectively. Further, a P-type shallow well region 124 is formed on the P-type deep well region 121, and a well contact hole for fixing the potential of the P-type deep well region 121 is formed on the P-type shallow well region 124. 175 is provided.
By fixing the potential of the deep well region, it is possible to prevent the potential of the deep well region from changing and the potential of the deep well region becoming unstable due to the change of the potential of the shallow well region. Therefore, it is possible to affect the potential of the other shallow well regions and prevent punch-through between the shallow well regions. Although not shown, if the P-type shallow well region 124 is formed on the N-type deep well region,
A P-channel type element can be formed on the P-type shallow well region 124.

【0034】本実施の形態1の半導体装置の動作原理
を、図4を用いて説明する。図4は、図2の切断面線C
−C’の内、ゲート電極143、ゲート絶縁膜141、
チャネル領域161、シリコン酸化膜142及びP型の
浅いウェル領域124におけるエネルギーダイヤグラム
である。図4(a)はゲート電極の電位がソース領域の
電位と等しい状態(オフ状態)をあらわしており、図4
(b)はゲート電極に正の電圧が印加された状態(オン
状態)をあらわしている。なお、図4では簡単のためド
レイン電界の影響は考慮していない。
The operating principle of the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the section line C of FIG.
-C ', the gate electrode 143, the gate insulating film 141,
6 is an energy diagram of the channel region 161, the silicon oxide film 142, and the P-type shallow well region 124. FIG. 4A shows a state where the potential of the gate electrode is equal to the potential of the source region (OFF state).
(B) shows a state where a positive voltage is applied to the gate electrode (ON state). In FIG. 4, the influence of the drain electric field is not taken into consideration for simplicity.

【0035】トランジスタが図4(a)に示すオフ状態
の時は、ゲート電極143とチャネル領域161の仕事
関数の違いにより電界が発生し、チャネル領域161の
一部または全部が空乏化している。しかし、チャネル領
域161とP型の浅いウェル領域123との間には仕事
関数差がほとんどないので、電界もほとんど存在しな
い。
When the transistor is in the off state shown in FIG. 4A, an electric field is generated due to the difference in work function between the gate electrode 143 and the channel region 161, and the channel region 161 is partially or entirely depleted. However, since there is almost no work function difference between the channel region 161 and the P-type shallow well region 123, there is almost no electric field.

【0036】一方、トランジスタが図4(b)に示すオ
ン状態の時は、ゲート電極143の電位が上昇する(エ
ネルギーダイヤグラムでは下に移動する)ので、チャネ
ル領域161のうち、ゲート絶縁膜141に接する領域
には反転層(チャネル)が形成される。また、P型の浅
いウェル領域123の電位も上昇するので、チャネル領
域161の(電子に対する)ポテンシャルを低下させ
る。そのため、チャネル領域161には基板バイアス効
果が生じ、トランジスタの閾値が実質的に低下して駆動
電流が増加する。なお、P型の浅いウェル領域123の
電位が更に上昇すると、チャネル領域161のうち、シ
リコン酸化膜142に接する領域にも反転層(チャネ
ル)が形成される。したがって、チャネル領域161に
2つのチャネルが形成され、ダブルゲート型トランジス
タと同様な動作が行われる。
On the other hand, when the transistor is in the ON state shown in FIG. 4B, the potential of the gate electrode 143 rises (moves downward in the energy diagram), so that the gate insulating film 141 in the channel region 161 is exposed. An inversion layer (channel) is formed in the contact area. Further, the potential of the P-type shallow well region 123 also rises, so that the potential (for electrons) of the channel region 161 is lowered. Therefore, the substrate bias effect occurs in the channel region 161, the threshold value of the transistor is substantially lowered, and the drive current is increased. When the potential of the P-type shallow well region 123 further rises, an inversion layer (channel) is also formed in the region of the channel region 161 in contact with the silicon oxide film 142. Therefore, two channels are formed in the channel region 161, and an operation similar to that of the double gate transistor is performed.

【0037】なお、第1の絶縁膜としてシリコン酸化膜
142の代りに高誘電体を用いれば、第1の絶縁膜にか
かる電圧が減少し、その分チャネル領域1261のポテ
ンシャルの低下量が増す。したがって、より効果的に基
板バイアスを発生させて駆動電流を増加させることがで
きる。高誘電体膜としては、例えば酸化アルミニウム
膜、酸化チタニウム膜、酸化タンタル膜、酸化ハフニウ
ム膜などを用いることができる。
If a high dielectric material is used as the first insulating film instead of the silicon oxide film 142, the voltage applied to the first insulating film decreases, and the amount of decrease in the potential of the channel region 1261 increases correspondingly. Therefore, it is possible to more effectively generate the substrate bias and increase the drive current. As the high dielectric film, for example, an aluminum oxide film, a titanium oxide film, a tantalum oxide film, a hafnium oxide film or the like can be used.

【0038】本実施の形態1の半導体装置は、従来技術
であるDTMOSと同様に、ゲート電極と浅いウェル領
域とを同電位にすることにより、トランジスタがオン状
態のときのみ基板バイアス効果を生じさせて、オフ電流
を増やすことなく実効的な閾値を低下させている。しか
しながら、本実施の形態1の半導体装置は、絶縁膜(シ
リコン酸化膜142)を介してチャネル領域のポテンシ
ャルに影響を与える(浅いウェル領域とチャネル領域と
が容量結合している)という点が、従来技術のDTMO
Sと異なっている。そのため、ゲート電極(すなわち、
浅いウェル領域)からソース・ドレイン領域へは、順方
向電流は流れない。それゆえ、従来技術のDTMOSの
場合(0.6V)に比べて電源電圧を高くして(例えば
2V)、基板バイアス効果を十分に大きくすることがで
きる。したがって、高速動作が可能な半導体装置が提供
される。
In the semiconductor device according to the first embodiment, the gate electrode and the shallow well region have the same potential as in the conventional DTMOS, so that the substrate bias effect is generated only when the transistor is in the ON state. Thus, the effective threshold value is lowered without increasing the off current. However, the semiconductor device according to the first embodiment affects the potential of the channel region through the insulating film (silicon oxide film 142) (the shallow well region and the channel region are capacitively coupled). Prior art DTMO
Different from S. Therefore, the gate electrode (ie,
No forward current flows from the shallow well region) to the source / drain regions. Therefore, it is possible to increase the power supply voltage (for example, 2 V) as compared with the case of the conventional DTMOS (0.6 V) and sufficiently increase the substrate bias effect. Therefore, a semiconductor device that can operate at high speed is provided.

【0039】ところで、チャネル領域161の厚さは、
電界効果トランジスタのオフ時においてもチャネル領域
161が完全に空乏化する程度に十分に薄くするのが好
ましい。この場合、ゲート電極143及びP型の浅いウ
ェル領域123に印加した電圧の影響は、電界効果トラ
ンジスタのサブスレショルド動作時においても、チャネ
ル領域の全域に及ぶこととなる。そのため、閾値以下の
サブスレッショルド領域においても基板バイアス効果が
働き、サブスレッショルド特性が改善する。具体的に
は、室温でのサブスレッショルド係数(S値)は、理論
限界である60mV/decadeに近い値を得ること
ができる。このように優れたS値を持つ電界効果トラン
ジスタにおいては、オフ電流を増加させることなく閾値
を下げることが可能になるので、電源電圧を下げて消費
電力を削減することもできる。また、電界効果トランジ
スタのオフ時においても、チャネル領域の全域にゲート
電極143及びP型の浅いウェル領域123に由来する
空乏層が伸びており、ドレイン領域152に由来する空
乏層の伸びを遮断するので、極めて効果的に短チャネル
効果が抑制される。電界効果トランジスタのオン時に
は、更にチャネル領域の中央部のポテンシャルが低下す
る(基板バイアス効果が大きくなる)ので、大きな駆動
電流を得ることができる。したがって、短チャネル効果
が極めて効果的に抑制され、大きな駆動電流が得られる
電界効果トランジスタを実現することができる。もしく
は、電源電圧を下げて電界効果トランジスタを低消費電
力化することができる。電界効果トランジスタがオフ状
態にあるとき、ゲート酸化膜141側からチャネル領域
161中に伸びる空乏層の厚さは、例えば、チャネル領
域161の不純物濃度が5×1016cm-3で約100n
mである。したがって、チャネル領域161の厚さは1
00nm以下であることがより好ましい。チャネル領域
161の厚さは製造可能で、チャネル領域161が動作
するのに必要な厚さとして2nm以上は必要である。
By the way, the thickness of the channel region 161 is
It is preferable to make the channel region 161 sufficiently thin so that the channel region 161 is completely depleted even when the field effect transistor is off. In this case, the influence of the voltage applied to the gate electrode 143 and the P-type shallow well region 123 extends to the entire channel region even during the subthreshold operation of the field effect transistor. Therefore, the substrate bias effect works even in the subthreshold region below the threshold, and the subthreshold characteristic is improved. Specifically, the subthreshold coefficient (S value) at room temperature can obtain a value close to the theoretical limit of 60 mV / decade. In the field effect transistor having such an excellent S value, the threshold value can be lowered without increasing the off current, so that the power supply voltage can be lowered to reduce the power consumption. Further, even when the field effect transistor is off, the depletion layer derived from the gate electrode 143 and the P-type shallow well region 123 extends over the entire channel region, and the extension of the depletion layer derived from the drain region 152 is blocked. Therefore, the short channel effect is extremely effectively suppressed. When the field effect transistor is turned on, the potential of the central portion of the channel region further decreases (the substrate bias effect increases), so that a large drive current can be obtained. Therefore, it is possible to realize a field effect transistor in which a short channel effect is extremely effectively suppressed and a large drive current is obtained. Alternatively, the power supply voltage can be lowered to reduce the power consumption of the field effect transistor. When the field effect transistor is in the off state, the thickness of the depletion layer extending from the gate oxide film 141 side into the channel region 161 is, for example, about 100 n when the impurity concentration of the channel region 161 is 5 × 10 16 cm −3.
m. Therefore, the thickness of the channel region 161 is 1
More preferably, it is not more than 00 nm. The thickness of the channel region 161 can be manufactured, and the thickness required for the channel region 161 to operate is 2 nm or more.

【0040】次に、本実施の形態1の半導体装置を形成
する手順を、図5及び図6を用いて説明する。図5及び
図6は、作成途中の素子を上から見たときの平面図であ
る。
Next, the procedure for forming the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 and FIG. 6 are plan views of the element in the process of preparation as seen from above.

【0041】まず、半導体基板111中に公知の方法で
深いウェル領域121、浅いウェル領域123、12
4、及び素子分離領域131を形成する。
First, a deep well region 121 and shallow well regions 123, 12 are formed in the semiconductor substrate 111 by a known method.
4 and the element isolation region 131 are formed.

【0042】なお、浅いウェル領域と深いウェル領域と
の接合の深さは、浅いウェル領域の注入条件、深いウェ
ル領域の注入条件及びこれより後に行われる熱工程によ
り決定される。素子分離領域131の深さは隣接する素
子の浅いウェル領域が電気的に分離されるように設定さ
れる。すなわち、深いウェル領域と浅いウェル領域の接
合より、深い素子分離領域の下端が深くなるよう、浅い
ウエル領域を囲むように1素子の全周囲にトレンチを形
成し、このトレンチにシリコン酸化膜を埋め込み、ある
いはシリコン酸化膜を形成して、素子分離領域を形成す
る。
The depth of the junction between the shallow well region and the deep well region is determined by the implantation conditions for the shallow well region, the implantation conditions for the deep well region, and the thermal process performed thereafter. The depth of the element isolation region 131 is set so that the shallow well regions of adjacent elements are electrically isolated. That is, a trench is formed all around one element so as to surround the shallow well region so that the lower end of the deep element isolation region is deeper than the junction between the deep well region and the shallow well region, and a silicon oxide film is embedded in this trench. Alternatively, a silicon oxide film is formed to form an element isolation region.

【0043】次に、図5(a)に示すように、シリコン
酸化膜142を形成する。上記シリコン酸化膜142と
しては、絶縁性を有する限りその材質は特に限定されな
い。ここで、シリコン基板を用いた場合は、シリコン酸
化膜、シリコン窒化膜またはそれらの積層体を使用する
ことができる。また、酸化アルミニウム膜、酸化チタニ
ウム膜、酸化タンタル膜、酸化ハフニウム膜などの高誘
電膜またはそれらの積層膜を使用することができる。次
に、図5(b)に示すように、CVD(Chemical Vapor
Deposition)法により非晶質シリコン薄膜181を所
望の厚さ(例えば10nm〜200nm)堆積する。上
記非晶質シリコン薄膜181は、半導体である限りその
材質は特に限定されず、ゲルマニウム、シリコンゲルマ
ニウム等のIV族半導体、ガリウム砒素等III−V族
化合物半導体でもよい。次に、図5(c)に示すよう
に、CVD法によりシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜
を堆積し、パターニングしてマスク182を形成する。
このとき、非晶質シリコン薄膜181には、スリット状
に露出した領域183を形成しておく。
Next, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film 142 is formed. The material of the silicon oxide film 142 is not particularly limited as long as it has an insulating property. Here, when a silicon substrate is used, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated body thereof can be used. Further, a high dielectric film such as an aluminum oxide film, a titanium oxide film, a tantalum oxide film, a hafnium oxide film, or a laminated film thereof can be used. Next, as shown in FIG. 5B, a CVD (Chemical Vapor)
The amorphous silicon thin film 181 is deposited to a desired thickness (for example, 10 nm to 200 nm) by the Deposition method. The material of the amorphous silicon thin film 181 is not particularly limited as long as it is a semiconductor, and may be a group IV semiconductor such as germanium or silicon germanium, or a group III-V compound semiconductor such as gallium arsenide. Next, as shown in FIG. 5C, a silicon oxide film or a silicon nitride film is deposited by the CVD method and patterned to form a mask 182.
At this time, a slit-shaped exposed region 183 is formed in the amorphous silicon thin film 181.

【0044】マスク182を設けた後、例えば酢酸ニッ
ケル又は硝酸ニッケル等の水溶液を基板全面に塗布し、
その後スピンナーにて均一膜厚として乾燥させる。な
お、ニッケル化合物のかわりに、コバルト、パラジウ
ム、白金の化合物を用いてもよい。非晶質シリコン薄膜
181がスリット状に露出した領域183では、析出し
たニッケルイオンが接触しており、非晶質シリコン薄膜
181にニッケルが微量添加される。次に、水素還元雰
囲気下又は不活性ガス雰囲気下で580℃16時間のア
ニールを行ない、非晶質シリコン薄膜を結晶化させる。
このとき、図6(d)の矢印184の方向に結晶化が進
み、粒界が矢印と平行な方向に走る非常に細長い結晶粒
が形成され、多結晶シリコン膜185が形成された。も
しくは、素子サイズに比べて粒界間の間隔が大きい、実
質的な単結晶シリコン膜が形成された。
After the mask 182 is provided, for example, an aqueous solution of nickel acetate or nickel nitrate is applied to the entire surface of the substrate,
After that, it is dried to a uniform film thickness with a spinner. Instead of the nickel compound, a compound of cobalt, palladium or platinum may be used. In the region 183 where the amorphous silicon thin film 181 is exposed in a slit shape, the deposited nickel ions are in contact with each other, and a small amount of nickel is added to the amorphous silicon thin film 181. Next, the amorphous silicon thin film is crystallized by annealing at 580 ° C. for 16 hours in a hydrogen reducing atmosphere or an inert gas atmosphere.
At this time, crystallization proceeded in the direction of arrow 184 in FIG. 6D, very elongated crystal grains having grain boundaries running in the direction parallel to the arrow were formed, and a polycrystalline silicon film 185 was formed. Alternatively, a substantially single crystal silicon film having a larger grain boundary spacing than the device size was formed.

【0045】次に、図6(e)に示すように、マスク1
82を除去した後、多結晶シリコン膜185をパターニ
ングした。
Next, as shown in FIG. 6E, the mask 1
After removing 82, the polycrystalline silicon film 185 was patterned.

【0046】なお、多結晶シリコン膜185の粒界の間
隔が素子のサイズと同程度かそれ以下の場合は、スリッ
ト状に露出した領域183の方向と後に形成される電界
効果トランジスタのソース・ドレイン領域を結ぶ方向と
が平行(ほぼ同方向)か垂直(交差方向)かによって素子の
特性が異なる。スリット状に露出した領域183とソー
ス・ドレイン領域を結ぶ方向とが垂直(もしくは交差方
向)の場合は、粒界は電荷の移動方向と平行な方向に走
るので、電荷の散乱による駆動電流の劣化は小さいが、
オフリークが増加する。一方、スリット状に露出した領
域183とソース・ドレイン領域を結ぶ方向とが平行
(もしくはほぼ同方向)となる場合は、粒界は電荷の移動
方向と垂直な方向に走るので、電荷の散乱による駆動電
流の劣化は大きいが、オフリークの増加は抑えられる。
また、素子サイズに比べて粒界間の間隔が大きい実質的
な単結晶シリコン膜を形成すれば、駆動電流が大きくオ
フリークが少ない素子が得られる。
When the distance between the grain boundaries of the polycrystalline silicon film 185 is equal to or smaller than the size of the device, the direction of the slit-shaped exposed region 183 and the source / drain of the field effect transistor formed later are formed. The device characteristics differ depending on whether the direction connecting the regions is parallel (almost the same direction) or vertical (intersecting direction). When the direction in which the region 183 exposed in the slit shape and the source / drain region are perpendicular to each other (or in the intersecting direction), the grain boundaries run in the direction parallel to the moving direction of the charges, so that the driving current is deteriorated due to the scattering of the charges. Is small,
Off leak increases. On the other hand, the slit-shaped exposed region 183 is parallel to the direction connecting the source / drain regions.
In the case of (or almost the same direction), the grain boundary runs in a direction perpendicular to the charge moving direction, so that the drive current is largely deteriorated due to the charge scattering, but the increase in off-leakage is suppressed.
Further, by forming a substantially single crystal silicon film in which the spacing between grain boundaries is larger than the device size, a device with a large drive current and a small off leak can be obtained.

【0047】次に、図示しないが、多結晶シリコン膜1
85の表面にシリコン酸化膜を形成してゲート酸化膜1
41を形成する。上記ゲート酸化膜141としては、絶
縁性を有する限りその材質は特に限定されない。ここ
で、シリコン基板を用いた場合は、シリコン酸化膜、シ
リコン窒化膜またはそれらの積層体を使用することがで
きる。また、酸化アルミニウム膜、酸化チタニウム膜、
酸化タンタル膜、酸化ハフニウム膜などの高誘電膜また
はそれらの積層膜を使用することができる。その後、公
知の方法でゲート電極、ソース・ドレイン領域、上部配
線等を形成して半導体装置が完成する。
Next, although not shown, the polycrystalline silicon film 1
Gate oxide film 1 by forming a silicon oxide film on the surface of 85
41 is formed. The material of the gate oxide film 141 is not particularly limited as long as it has an insulating property. Here, when a silicon substrate is used, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated body thereof can be used. In addition, aluminum oxide film, titanium oxide film,
A high dielectric film such as a tantalum oxide film or a hafnium oxide film or a laminated film thereof can be used. After that, a gate electrode, a source / drain region, an upper wiring, etc. are formed by a known method to complete the semiconductor device.

【0048】上記手順は、本実施の形態1の半導体装置
を製造するための具体的方法を与えるものである。上記
手順によれば、非晶質シリコン膜182の一部に、ニッ
ケルを微量添加した後結晶化を行なうので、粒界の方向
と密度を制御することができる。また、粒界の密度を小
さくすれば、実質的に単結晶の膜にすることもできる。
したがって、電界効果トランジスタの特性を向上させる
ことができる。
The above procedure provides a specific method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. According to the above procedure, since a small amount of nickel is added to part of the amorphous silicon film 182 and then crystallization is performed, the direction and density of the grain boundary can be controlled. Further, if the density of the grain boundaries is reduced, it is possible to form a substantially single crystal film.
Therefore, the characteristics of the field effect transistor can be improved.

【0049】また、上記手順によれば、CVD法により
堆積した非晶質シリコン膜を結晶化してチャネル領域と
しているので、膜厚の制御を非常に精密に行なうことが
できる。したがって、電界効果トランジスタの特性ばら
つきを抑えることができる。
Further, according to the above procedure, since the amorphous silicon film deposited by the CVD method is crystallized to form the channel region, the film thickness can be controlled very precisely. Therefore, variations in characteristics of the field effect transistor can be suppressed.

【0050】以上の説明から明らかなように、本実施の
形態1の半導体装置は、ゲート電極と浅いウェル領域と
が電気的に接続され、かつ浅いウェル領域とチャネル領
域とは絶縁膜を介して容量結合しているから、電界効果
トランジスタがオン状態のときのみ基板バイアス効果を
生じさせて、オフ電流を増やすことなく実効的な閾値を
低下させることができる。しかも、浅いウェル領域とソ
ースドレイン領域とは絶縁膜で隔てられているために、
ゲート電流はほとんど流れない。そのため、従来技術に
比べてゲート電極に高い電圧を加えることが可能であ
り、より大きな基板バイアス効果を得て駆動電流を大き
くすることができる。したがって、高速動作が可能な半
導体装置が提供される。 (実施の形態2)本実施の形態2の半導体装置は、実施
の形態1の半導体装置において、ソース領域及びドレイ
ン領域をライズド構造としたものである。本実施の形態
2の半導体装置を、図7〜図10を用いて説明する。図
7は本実施の形態2の半導体装置の断面図である。な
お、図7においては上部配線を省略している。図8及び
図9は、本実施の形態2の半導体装置を作成する手順を
説明するものである。図10は、本実施の形態2の半導
体装置を作成する他の手順を説明するものである。
As is clear from the above description, in the semiconductor device of the present First Embodiment, the gate electrode and the shallow well region are electrically connected, and the shallow well region and the channel region are interposed by the insulating film. Because of the capacitive coupling, it is possible to cause the substrate bias effect only when the field effect transistor is in the ON state and lower the effective threshold value without increasing the OFF current. Moreover, since the shallow well region and the source / drain region are separated by the insulating film,
Almost no gate current flows. Therefore, a higher voltage can be applied to the gate electrode as compared with the conventional technique, and a larger substrate bias effect can be obtained to increase the drive current. Therefore, a semiconductor device that can operate at high speed is provided. (Second Embodiment) The semiconductor device of the second embodiment is the same as the semiconductor device of the first embodiment, except that the source region and the drain region have a raised structure. The semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment. Note that the upper wiring is omitted in FIG. 7. 8 and 9 illustrate a procedure for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 10 illustrates another procedure for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment.

【0051】実施の形態1の半導体装置では、ソース領
域及びドレイン領域が薄いシリコン膜であるために、寄
生抵抗が大きく、シリサイド化も難しいという問題があ
る。本実施の形態2の半導体装置では、ソース・ドレイ
ン領域をライズド構造としているので、シリサイド化が
容易になり、ソース・ドレイン領域の寄生抵抗を下げる
ことができる。
In the semiconductor device of the first embodiment, since the source region and the drain region are thin silicon films, there is a problem that parasitic resistance is large and silicidation is difficult. In the semiconductor device of the second embodiment, since the source / drain regions have the raised structure, silicidation is facilitated and the parasitic resistance of the source / drain regions can be reduced.

【0052】本実施の形態2の半導体装置では、ソース
領域は、ライズド構造部分155と結晶化されたシリコ
ン膜に不純物が拡散した領域153とで構成される。同
様に、ドレイン領域は、領域156と領域154とで構
成される。このような構成とすることにより、ソース領
域及びドレイン領域の厚さが十分に厚くなるので、寄生
抵抗を大幅に下げることができる。また、ソース・ドレ
イン領域とチャネル領域との接合は十分に厚いシリコン
膜により保護されているので、ソース領域、ドレイン領
域及びゲート領域の表面に、シリサイド化された領域1
48を容易に形成することができる。したがって、ソー
ス領域及びドレイン領域の寄生抵抗を更に下げることが
可能である。
In the semiconductor device of the second embodiment, the source region is composed of the raised structure portion 155 and the region 153 in which impurities are diffused in the crystallized silicon film. Similarly, the drain region is composed of a region 156 and a region 154. With such a configuration, the thickness of the source region and the drain region becomes sufficiently thick, so that the parasitic resistance can be significantly reduced. Further, since the junction between the source / drain region and the channel region is protected by a sufficiently thick silicon film, the silicided region 1 is formed on the surface of the source region, the drain region and the gate region.
48 can be easily formed. Therefore, it is possible to further reduce the parasitic resistance of the source region and the drain region.

【0053】次に、本実施の形態2の半導体装置を形成
する手順を、図8及び図9を用いて説明する。図8及び
図9では、ウェル構造は省略している。本実施の形態2
の半導体装置を形成する手順は、実施の形態1の半導体
装置を形成する手順とはゲート電極の形成以後において
異なる。すなわち、図6(e)の段階までは、実施の形
態1と同様の手順でよい。
Next, a procedure for forming the semiconductor device of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. The well structure is omitted in FIGS. 8 and 9. Second Embodiment
The procedure of forming the semiconductor device of 1 is different from the procedure of forming the semiconductor device of the first embodiment after the formation of the gate electrode. That is, the procedure similar to that of the first embodiment may be performed up to the stage of FIG.

【0054】次に、図8(a)で示すように、CVD法
によりゲート電極となる多結晶シリコン膜187とシリ
コン酸化膜188とをこの順に形成する。多結晶シリコ
ン膜187は、導電性を有する限り他の導電性膜で置き
換えても良い。ここで、半導体基板としてシリコン基板
を使用した場合は、多結晶シリコンの他に、単結晶シリ
コン、アルミニウム、銅等が挙げられる。導電性膜は、
0.1〜0.4μmの厚さを有することが好ましい。導
電性膜は、CVD法、蒸着法等の方法で形成することが
できる。シリコン酸化膜188は、0.05〜0.25
μmの厚さを有するのが好ましい。シリコン酸化膜18
8は、CVD法、スパッタ法、熱酸化法等の方法で形成
することができる。
Next, as shown in FIG. 8A, a polycrystalline silicon film 187 to be a gate electrode and a silicon oxide film 188 are formed in this order by a CVD method. The polycrystalline silicon film 187 may be replaced with another conductive film as long as it has conductivity. Here, when a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, single crystal silicon, aluminum, copper, and the like can be used in addition to polycrystalline silicon. The conductive film is
It preferably has a thickness of 0.1 to 0.4 μm. The conductive film can be formed by a method such as a CVD method or a vapor deposition method. The silicon oxide film 188 is 0.05 to 0.25.
It preferably has a thickness of μm. Silicon oxide film 18
8 can be formed by a method such as a CVD method, a sputtering method, or a thermal oxidation method.

【0055】次に、図8(b)に示すように、ゲート電
極を形成する。まず、多結晶シリコン膜187及びシリ
コン酸化膜188をパターン加工する。このパターン加
工を行うには、パターン加工されたフォトレジストをマ
スクとし、シリコン酸化膜188及び多結晶シリコン膜
187をエッチングすればよい。また、フォトレジスト
をマスクとしてシリコン酸化膜188のみエッチング
し、フォトレジストを除去した後にシリコン酸化膜18
8をマスクとして多結晶シリコン膜187をエッチング
してもよい。これによりゲート電極143が形成され
る。次に、CVD法によりシリコン窒化膜を全面に堆積
した後、エッチングバックを行なうことによりゲート側
壁絶縁膜145を形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, a gate electrode is formed. First, the polycrystalline silicon film 187 and the silicon oxide film 188 are patterned. To perform this pattern processing, the silicon oxide film 188 and the polycrystalline silicon film 187 may be etched using the patterned photoresist as a mask. Further, only the silicon oxide film 188 is etched using the photoresist as a mask, the photoresist is removed, and then the silicon oxide film 18 is removed.
The polycrystalline silicon film 187 may be etched by using 8 as a mask. As a result, the gate electrode 143 is formed. Next, after depositing a silicon nitride film on the entire surface by the CVD method, etching back is performed to form a gate sidewall insulating film 145.

【0056】次に、図9(c)に示すように、多結晶シ
リコンのサイドウォール189を形成する。多結晶シリ
コンのサイドウォール189を形成するためには、多結
晶シリコンを全面に堆積した後にエッチングバックを行
えばよい。このとき、多結晶シリコン以外にも非晶質シ
リコンなどの半導体や導電性物質を用いることができ
る。
Next, as shown in FIG. 9C, a sidewall 189 of polycrystalline silicon is formed. In order to form the sidewalls 189 of polycrystalline silicon, etching back may be performed after depositing polycrystalline silicon on the entire surface. At this time, in addition to polycrystalline silicon, a semiconductor such as amorphous silicon or a conductive material can be used.

【0057】次に、シリコン酸化膜188をエッチング
により除去する。その後、フォトレジストをマスクとし
て、ゲート電極143及び多結晶シリコンのサイドウォ
ール189の一部を異方性エッチングで除去する。この
異方性エッチングによりゲート側壁絶縁膜145で囲ま
れたゲート電極143の一部を除去してゲート−ウェル
接続領域を形成することができる。また、多結晶シリコ
ンのサイドウォール189は複数の領域に分離され、不
純物注入及び不純物拡散後は、夫々がソース領域または
ドレイン領域を構成する。
Next, the silicon oxide film 188 is removed by etching. Then, using the photoresist as a mask, the gate electrode 143 and part of the polycrystalline silicon sidewall 189 are removed by anisotropic etching. By this anisotropic etching, a part of the gate electrode 143 surrounded by the gate sidewall insulating film 145 can be removed to form a gate-well connection region. In addition, the polycrystalline silicon sidewall 189 is divided into a plurality of regions, and after impurity implantation and impurity diffusion, each constitutes a source region or a drain region.

【0058】次に、図9(d)に示すように、ゲート電
極及び多結晶シリコンのサイドウォール189に不純物
イオン注入を行い、不純物活性化のためのアニールを行
う。これによりソース領域及びドレイン領域が形成され
る。ソース領域及びドレイン領域のイオン注入は、例え
ば、不純物イオンとして75As+を使用した場合、注入
エネルギーとして10〜140KeV、注入量として1
×1015〜2×1016cm-2の条件、不純物イオンとし
31+を使用した場合、注入エネルギーとして5〜8
0KeV、注入量として1×1015〜2×1016cm-2
の条件、又は不純物イオンとして11+イオンを使用し
た場合、注入エネルギーとして5〜30KeV、注入量
として1×1015〜2×1016cm-2の条件で行うこと
ができる。
Next, as shown in FIG. 9D, impurity ions are implanted into the gate electrode and the sidewalls 189 of polycrystalline silicon, and annealing for activating the impurities is performed. Thereby, the source region and the drain region are formed. The ion implantation of the source region and the drain region is, for example, 10 to 140 KeV as the implantation energy and 1 as the implantation amount when 75 As + is used as the impurity ions.
When the ion implantation energy is 31 P + , the implantation energy is 5 to 8 × 10 15 to 2 × 10 16 cm -2.
0 KeV, injection amount 1 × 10 15 to 2 × 10 16 cm -2
Or when 11 B + ions are used as impurity ions, the implantation energy can be 5 to 30 KeV and the implantation amount can be 1 × 10 15 to 2 × 10 16 cm -2 .

【0059】その後、公知の方法でシリサイド化工程を
行ない、上部配線等を形成して半導体装置が完成する。
After that, a silicidation process is performed by a known method to form upper wiring and the like to complete the semiconductor device.

【0060】ソース・ドレイン領域をライズド構造とす
るための他の方法を、図10を用いて説明する。この方
法は、ソース・ドレイン領域のライズド構造部を選択エ
ピタキシャル成長法により形成するものである。図8
(b)の状態から、CVD法によりシリコンを堆積す
る。このとき、多結晶シリコン膜185上だけに下地の
シリコン結晶方位を反映したシリコン膜199がエピタ
キシャル成長し、他の領域上ではシリコンが堆積しない
条件で行なう(図10)。この後、ゲート電極及びシリ
コン膜199に不純物イオン注入を行い、不純物活性化
のためのアニールを行えば、ライズド構造のソース・ド
レイン領域を形成することができる。以上に述べた、ソ
ース・ドレイン領域をライズド構造とするための他の方
法によれば、シリコン膜199は、将来ソース領域とな
る部分とドレイン領域となるべき部分とがあらかじめ分
離された状態で形成されるので、後にこれらを分離する
必要がない。
Another method for forming the source / drain regions in the raised structure will be described with reference to FIG. In this method, the raised structure portion of the source / drain region is formed by the selective epitaxial growth method. Figure 8
From the state of (b), silicon is deposited by the CVD method. At this time, the silicon film 199 reflecting the underlying silicon crystal orientation is epitaxially grown only on the polycrystalline silicon film 185, and the silicon is not deposited on other regions (FIG. 10). After that, impurity ions are implanted into the gate electrode and the silicon film 199, and annealing for activating the impurities is performed, whereby the source / drain regions of the rise structure can be formed. According to the other method for making the source / drain regions have the raised structure described above, the silicon film 199 is formed in such a manner that a portion to be a source region in the future and a portion to be a drain region are separated in advance. Therefore, it is not necessary to separate them later.

【0061】本実施の形態2の半導体装置によれば、ソ
ース領域及びドレイン領域がライズド構造となってお
り、また、シリサイド化が容易であるから、ソース領域
及びドレイン領域の寄生抵抗を小さくすることができ
る。したがって、素子の駆動電流が大きくなり、高速に
動作する半導体装置が提供される。 (実施の形態3)実施の形態1または2の半導体装置
を、電池駆動の携帯電子機器、特に携帯情報端末に用い
ることができる。携帯電子機器としては、携帯情報端
末、携帯電話、ゲーム機器などが挙げられる。
According to the semiconductor device of the second embodiment, the source region and the drain region have a raised structure, and since silicidation is easy, the parasitic resistance of the source region and the drain region should be reduced. You can Therefore, the drive current of the element is increased, and a semiconductor device that operates at high speed is provided. (Embodiment 3) The semiconductor device of Embodiment 1 or 2 can be used in a battery-driven portable electronic device, particularly a portable information terminal. Examples of mobile electronic devices include personal digital assistants, mobile phones, and game devices.

【0062】図11は、携帯電話の例を示している。制
御回路211には、本発明の半導体装置が組み込まれて
いる。なお、上記制御回路211は、本発明の半導体装
置からなる論理回路と、メモリとを混載したLSI(大
規模集積回路)から成っていてもよい。212は電池、
213はRF(無線周波数)回路部、214は表示部、
215はアンテナ部、216は信号線、217は電源線
である。
FIG. 11 shows an example of a mobile phone. The semiconductor device of the present invention is incorporated in the control circuit 211. The control circuit 211 may be composed of an LSI (large scale integrated circuit) in which a logic circuit including the semiconductor device of the present invention and a memory are mounted together. 212 is a battery,
213 is an RF (radio frequency) circuit section, 214 is a display section,
215 is an antenna section, 216 is a signal line, and 217 is a power line.

【0063】本発明の半導体装置を携帯電子機器に用い
ることにより、LSI部の動作速度を高速化することが
できるので、従来技術のDTMOSからなる集積回路を
備えた場合に比べて携帯電子機器の機能を高度にするこ
とが可能になる。
By using the semiconductor device of the present invention in a portable electronic device, the operating speed of the LSI section can be increased, so that the portable electronic device can be operated as compared with the case where the conventional integrated circuit made of DTMOS is provided. It becomes possible to make the function sophisticated.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
半導体装置によれば、上記半導体膜の一部は、上記ゲー
ト電極と上記第2導電型の浅いウェル領域とに、夫々絶
縁膜を介して挟まれて上記チャネル領域となり、更に、
上記ゲート電極と上記第2導電型の浅いウェル領域とが
電気的に接続されている。そのため、上記ゲート電極に
素子をオン状態にすべく与えられた電位は上記第2導電
型の浅いウェル領域にも伝わり、上記チャネル領域のポ
テンシャルを低下させる。それゆえ、素子がオン状態に
ある時のみ基板バイアス効果を生じさせて、実効的な閾
値を低下させることができる。さらには、上記第2導電
型の浅いウェル領域と上記第1導電型のソース領域及び
ドレイン領域とは上記第1の絶縁膜により隔てられてい
るので、ゲート電流はほとんど流れない。そのため、上
記ゲート電極に印加する電圧値の上限を大幅に大きくし
て、より大きな基板バイアス効果を得て駆動電流を増加
させることができる。したがって、高速動作が可能な半
導体装置が提供される。
As is apparent from the above, according to the semiconductor device of the first invention, a part of the semiconductor film is formed on the gate electrode and the shallow well region of the second conductivity type respectively. Sandwiched between the above to become the above channel region,
The gate electrode and the shallow well region of the second conductivity type are electrically connected. Therefore, the potential applied to the gate electrode to turn on the element is also transmitted to the shallow well region of the second conductivity type and lowers the potential of the channel region. Therefore, the substrate bias effect can be generated only when the device is in the ON state, and the effective threshold value can be lowered. Furthermore, since the second conductivity type shallow well region and the first conductivity type source region and drain region are separated by the first insulating film, almost no gate current flows. Therefore, the upper limit of the voltage value applied to the gate electrode can be significantly increased, and a larger substrate bias effect can be obtained to increase the drive current. Therefore, a semiconductor device that can operate at high speed is provided.

【0065】1実施の形態によれば、素子のオフ時にも
上記チャネル領域が完全に空乏化する。そのため、閾値
以下のサブスレッショルド領域においても基板バイアス
効果が働き、サブスレッショルド特性が改善する。した
がって、素子のオフ電流を増加させることなく閾値を下
げることが可能になるので、電源電圧を下げて消費電力
を削減することができる。
According to one embodiment, the channel region is completely depleted even when the device is off. Therefore, the substrate bias effect works even in the subthreshold region below the threshold, and the subthreshold characteristic is improved. Therefore, the threshold value can be lowered without increasing the off-state current of the element, so that the power supply voltage can be lowered and power consumption can be reduced.

【0066】また、1実施の形態によれば、上記半導体
膜には、アニールにより非晶質半導体の結晶化を助長す
る金属元素が含まれているので、アニールにより上記半
導体膜を結晶化する際に、粒界の向きや結晶粒の大きさ
を制御することができる。そのため、容易にオフリーク
を抑制し、もしくは駆動電流の劣化を防ぐことができ
る。また、結晶粒の大きさを素子の大きさに比べて十分
大きくすれば、実質的に単結晶膜からなるチャネル領域
が実現できるので、低オフリーク及び高駆動電流という
優れた特性を容易に両立させることができる。
Further, according to one embodiment, since the semiconductor film contains a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor by annealing, when the semiconductor film is crystallized by annealing. In addition, the direction of grain boundaries and the size of crystal grains can be controlled. Therefore, it is possible to easily suppress off-leakage or prevent deterioration of the drive current. In addition, if the size of the crystal grains is made sufficiently larger than the size of the device, a channel region substantially composed of a single crystal film can be realized, so that excellent characteristics such as low off-leakage and high drive current can be easily achieved at the same time. be able to.

【0067】また、1実施の形態は、前記非晶質半導体
の結晶化を助長する金属元素を具体的に特定したもので
あり、非晶質半導体の結晶化及び粒界方向の制御を効率
良く行なうことができる。
Further, one embodiment specifically specifies a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor, and efficiently controls crystallization of the amorphous semiconductor and control of grain boundary direction. Can be done.

【0068】第2の発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、チャネル領域となるべき半導体膜は、非晶質半導体
膜を堆積する工程により形成しているので、容易に均一
な膜厚とするこができる。したがって、特性のばらつき
の小さなダブルゲート型電界効果トランジスタが提供さ
れる。
According to the method of manufacturing the semiconductor device of the second invention, the semiconductor film to be the channel region is formed by the step of depositing the amorphous semiconductor film, so that the film thickness is easily made uniform. I can do it. Therefore, a double gate type field effect transistor having a small variation in characteristics is provided.

【0069】更にまた、上記非晶質半導体膜の結晶化を
助長する金属元素を前記非晶質半導体膜の一部に選択的
に導入した後、アニールにより前記非晶質半導体膜を結
晶化しているので、粒界の向きや結晶粒の大きさを制御
することができる。そのため、容易にオフリークを抑制
し、もしくは駆動電流の劣化を防ぐことができる。ま
た、結晶粒の大きさを素子の大きさに比べて十分大きく
すれば、実質的に単結晶膜からなるチャネル領域が実現
できるので、低オフリーク及び高駆動電流という優れた
特性を容易に両立させることができる。
Furthermore, after a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film is selectively introduced into a part of the amorphous semiconductor film, the amorphous semiconductor film is crystallized by annealing. Therefore, it is possible to control the direction of grain boundaries and the size of crystal grains. Therefore, it is possible to easily suppress off-leakage or prevent deterioration of the drive current. In addition, if the size of the crystal grains is made sufficiently larger than the size of the device, a channel region substantially composed of a single crystal film can be realized, so that excellent characteristics such as low off-leakage and high drive current can be easily achieved at the same time. be able to.

【0070】1実施の形態は、前記非晶質半導体の結晶
化を助長する金属元素を具体的に特定したものであり、
非晶質半導体の結晶化及び粒界方向の制御を効率良く行
なうことができる。
One embodiment specifically specifies a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor,
Crystallization of the amorphous semiconductor and control of the grain boundary direction can be efficiently performed.

【0071】また、1実施の形態によれば、上記ソース
領域及びドレイン領域がライズド構造を有し、また、シ
リサイド化が容易であるから、上記ソース領域及びドレ
イン領域の寄生抵抗を小さくすることができる。したが
って、素子の駆動電流を大きくして、高速に動作させる
ことが可能となる。
Further, according to one embodiment, since the source region and the drain region have a raised structure and the silicidation is easy, the parasitic resistance of the source region and the drain region can be reduced. it can. Therefore, it is possible to increase the drive current of the element and operate at high speed.

【0072】また、第3の発明の携帯電子機器は、上記
半導体装置を具備しているので、携帯電子機器のLSI
部が高速化され、高機能な携帯電子機器が提供される。
Since the portable electronic equipment of the third invention comprises the above semiconductor device, the LSI of the portable electronic equipment is
A high-performance portable electronic device having a high speed part is provided.

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

【図1】本発明の実施の形態1の半導体装置の平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の切断面線A−A’からみた断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the section line AA ′ of FIG.

【図3】図1の切断面線B−B’からみた断面図であ
る。
3 is a cross-sectional view taken along the section line BB ′ of FIG.

【図4】本発明の実施の形態1の半導体装置の動作原理
を説明する概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an operating principle of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態1の半導体装置を製造する
手順を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a procedure for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態1の半導体装置を製造する
手順を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a procedure for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態2の半導体装置の断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態2の半導体装置を製造する
手順を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a procedure for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態2の半導体装置を製造する
手順を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態2の半導体装置を製造す
る他の手順を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating another procedure for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態3の携帯電子機器の構成
図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a mobile electronic device according to a third embodiment of the present invention.

【図12】従来技術の半導体装置の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図13】Nチャネル型DTMOSの電気特性を表すグ
ラフであり、従来技術の課題を説明するものである。
FIG. 13 is a graph showing the electrical characteristics of an N-channel type DTMOS, for explaining the problems of the conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

111…半導体基板 121…深いウエル領域 123…浅いウエル領域 142…第1の絶縁膜 141…第2の絶縁膜 161…チャネル領域 151…ソース領域 152…ドレイン領域 143…ゲート電極 131…素子分離領域 172…コンタクト孔 173…コンタクト孔 181…非晶質シリコン薄膜 155…ライズド構造部分 111 ... Semiconductor substrate 121 ... Deep well region 123 ... Shallow well region 142 ... First insulating film 141 ... Second insulating film 161 ... Channel area 151 ... Source area 152 ... Drain region 143 ... Gate electrode 131 ... Element isolation region 172 ... Contact hole 173 ... Contact hole 181 ... Amorphous silicon thin film 155 ... rised structure part

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/08 331 H01L 21/76 D 27/092 29/44 Z 29/41 27/08 321B 321D 29/78 626C (72)発明者 柿本 誠三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 4M104 EE02 EE12 EE16 EE17 FF31 GG20 5F032 AA11 AA35 AA44 AB03 BB01 CA16 CA23 DA43 DA74 5F048 AA08 AB01 AB03 AC04 BA14 BA15 BA16 BB01 BB04 BB05 BB11 BC05 BE02 BE09 BF06 BF15 BF17 BG01 BG13 DA27 5F052 AA12 DA02 DA03 DA05 DB01 FA06 JA01 JA10 5F110 AA01 AA03 AA06 AA07 AA08 BB03 BB05 DD05 DD11 DD12 DD13 DD22 DD25 EE02 EE03 EE08 EE09 EE30 EE32 EE43 EE45 FF01 FF02 FF03 FF09 GG01 GG02 GG03 GG04 GG13 GG25 GG35 HK09 HK14 HK16 HK25 HK27 HK32 HK34 HK39 HK40 HM02 PP01 PP13 PP23 PP34 QQ03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/08 331 H01L 21/76 D 27/092 29/44 Z 29/41 27/08 321B 321D 29 / 78 626C (72) Inventor Seizo Kakimoto 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture F-term in Sharp Co., Ltd. (reference) 4M104 EE02 EE12 EE16 EE17 FF31 GG20 5F032 AA11 AA35 AA44 AB03 BB01 CA16 CA23 DA43 A08 AB0148F0148 AB03 AC04 BA14 BA15 BA16 BB01 BB04 BB05 BB11 BC05 BE02 BE09 BF06 BF15 BF17 BG01 BG13 DA27 5F052 AA12 DA02 DA03 DA05 DB01 FA06 JA01 JA10 5F110 AA01 AA03 AA06EEEE EE30 EE05 EE05 EE05 EE05 DD32 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD11 DD12 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD11 DD12 DD22 DD22 DD22 DD11 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD11 DD12 DD12 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD11 DD12 DD22 DD22 DD22 DD12 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD22 DD25 FF02 FF03 FF09 GG01 GG02 GG03 GG04 GG13 GG25 GG35 HK09 HK14 HK16 HK25 HK27 HK32 HK34 HK39 HK40 HM02 PP01 PP13 PP23 PP34 QQ03

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 上記半導体基板上に形成された第1導電型の深いウェル
領域と、 上記第1導電型の深いウェル領域上に形成された第2導電
型の浅いウェル領域と、 上記第2導電型の浅いウェル領域上に第1の絶縁膜を介
して形成された半導体膜と、 上記半導体膜上に第2の絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極と、 上記第1導電型の深いウェル領域と上記第2導電型の浅
いウェル領域との接合の深さよりも深い深さを有する素
子分離領域を備え、 上記半導体膜のうち上記ゲート電極で覆われた部分には
チャネル領域が形成され、 上記半導体膜のうち上記ゲート電極で覆われない部分に
は、第1導電型のソース領域及びドレイン領域が形成さ
れ、 上記第2導電型の浅いウェル領域と上記ゲート電極とは
電気的に接続されたことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate, a deep well region of a first conductivity type formed on the semiconductor substrate, and a shallow well region of a second conductivity type formed on the deep well region of the first conductivity type. A semiconductor film formed on the second conductivity type shallow well region via a first insulating film; a gate electrode formed on the semiconductor film via a second insulating film; An element isolation region having a depth deeper than a junction depth between a conductivity type deep well region and the second conductivity type shallow well region is provided, and a channel is formed in a portion of the semiconductor film covered with the gate electrode. A region is formed, and a first conductivity type source region and a drain region are formed in a portion of the semiconductor film which is not covered with the gate electrode. The second conductivity type shallow well region and the gate electrode are formed. Specially connected electrically Semiconductor device to collect.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 上記第1の絶縁膜と上記第2の絶縁膜に挟まれた上記半
導体膜の厚さが100nm以下であることを特徴とする
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the semiconductor film sandwiched between the first insulating film and the second insulating film is 100 nm or less. .
【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体装置に
おいて、 上記第1導電型の深いウエル領域は電位が固定されてい
ることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the deep well region of the first conductivity type has a fixed potential.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導
体装置において、 上記半導体膜に、アニールにより非晶質半導体の結晶化
を助長する金属元素を含むことを特徴とする半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor film contains a metal element that promotes crystallization of an amorphous semiconductor by annealing.
【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置を製造する
方法において、 上記第2導電型の浅いウェル領域上に第1の絶縁膜を形
成する工程の後に、 上記半導体基板全面に実質的な非晶質半導体膜を堆積す
る工程と、 上記非晶質半導体膜の結晶化を助長する金属元素を前記
非晶質半導体膜の一部に選択的に導入する工程と、 アニールにより少なくとも前記金属元素が選択的に導入
された領域の周辺部において前記非晶質半導体膜を結晶
化し、多結晶半導体膜もしくは実質的な単結晶半導体膜
とする工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein after the step of forming the first insulating film on the shallow well region of the second conductivity type, substantially all over the semiconductor substrate. Depositing an amorphous semiconductor film, selectively introducing a metal element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film into a part of the amorphous semiconductor film, and annealing at least the metal element And a step of crystallizing the amorphous semiconductor film in the peripheral portion of the region into which is selectively introduced into a polycrystalline semiconductor film or a substantially single crystal semiconductor film. .
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 上記ソース領域及びドレイン領域の一部が、上記第2の
絶縁膜がなす面より上に存在するライズド構造を有する
ことを特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein a part of the source region and the drain region has a raised structure that is present above a surface formed by the second insulating film. A semiconductor device characterized by:
【請求項7】 請求項1乃至4、6のいずれか1つに記
載の半導体装置を具備したことを特徴とする携帯電子機
器。
7. A portable electronic device comprising the semiconductor device according to claim 1. Description:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007189189A (en) * 2005-12-09 2007-07-26 Seiko Epson Corp Semiconductor device and method of fabricating the same
WO2010082504A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-22 株式会社日立製作所 Semiconductor device, method for manufacturing same, and semiconductor storage device
JP2012169640A (en) * 2005-07-05 2012-09-06 Renesas Electronics Corp Semiconductor device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02294076A (en) * 1989-05-08 1990-12-05 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
JPH05343686A (en) * 1992-06-04 1993-12-24 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JPH06349734A (en) * 1993-06-12 1994-12-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
JPH07131025A (en) * 1993-11-05 1995-05-19 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and fabrication thereof
JPH07183538A (en) * 1993-12-24 1995-07-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH07321339A (en) * 1993-06-25 1995-12-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH10335653A (en) * 1997-05-30 1998-12-18 Sharp Corp Semiconductor device and drive method thereof
JP2001035789A (en) * 1998-07-17 2001-02-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Crystalline semiconductor thin film and manufacture thereof, and semiconductor device and manufacture thereof
JP2001051292A (en) * 1998-06-12 2001-02-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and semiconductor display device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02294076A (en) * 1989-05-08 1990-12-05 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
JPH05343686A (en) * 1992-06-04 1993-12-24 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JPH06349734A (en) * 1993-06-12 1994-12-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
JPH07321339A (en) * 1993-06-25 1995-12-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH07131025A (en) * 1993-11-05 1995-05-19 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and fabrication thereof
JPH07183538A (en) * 1993-12-24 1995-07-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH10335653A (en) * 1997-05-30 1998-12-18 Sharp Corp Semiconductor device and drive method thereof
JP2001051292A (en) * 1998-06-12 2001-02-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and semiconductor display device
JP2001035789A (en) * 1998-07-17 2001-02-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Crystalline semiconductor thin film and manufacture thereof, and semiconductor device and manufacture thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169640A (en) * 2005-07-05 2012-09-06 Renesas Electronics Corp Semiconductor device
JP2007189189A (en) * 2005-12-09 2007-07-26 Seiko Epson Corp Semiconductor device and method of fabricating the same
WO2010082504A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-22 株式会社日立製作所 Semiconductor device, method for manufacturing same, and semiconductor storage device
JP5364108B2 (en) * 2009-01-19 2013-12-11 株式会社日立製作所 Manufacturing method of semiconductor device
US8643117B2 (en) 2009-01-19 2014-02-04 Hitachi, Ltd. Semiconductor device, method for manufacturing same, and semiconductor storage device

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