JP2004273589A - Semiconductor device and its fabricating process - Google Patents
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Abstract
Description
【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に係わり、特に、ボディー電位を固定して基板浮遊効果を抑制しつつゲート容量の増大を抑制できる半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来からSOI(Silicon On Insulator)基板は、半導体素子の動作速度や集積度に優れていることから、MOSトランジスタその他の半導体素子に適用されている。このような半導体素子のうち、いわゆる部分空乏型のものは、SOI基板の半導体層が加工されて島状とされ、周囲と電気的に遮断された素子活性領域に形成されたものであるため、接合リーク、容量が小さい等の種々の利点を有する。しかしながら、その反面、素子活性領域が電気的に浮遊状態となるためにその電位変化が半導体素子の動作に影響を与える。この問題に対処するには、半導体層の素子活性領域の近傍に導電領域(ボディーコンタクト領域)を設け、この領域を通じて電気的に遮断された素子活性領域へ電気的コンタクトをとり、素子動作を安定化させる必要がある。
【0003】
図5は、従来の半導体装置を示す平面図である(特開平7−302908号公報参照)。この半導体装置は、SOI基板に形成されたボディーコンタクトをもつMOSFETからなるものである。
図5に示す参照符号Sはn+ソース領域、Dはn+ドレイン領域、Gはn+多結晶シリコンからなるゲート電極、Bはp+ボディーコンタクト領域、Wはゲート幅、Lはゲート長をそれぞれ示している。
【0004】
ゲート電極Gを含む全面上には層間絶縁膜(図示せず)が形成されており、この層間絶縁膜には上層配線と接続するための第1〜第3のコンタクトホール101〜103が形成されている。第1のコンタクトホール101はp+ボディーコンタクト領域B上に位置し、第2のコンタクトホール102はn+ドレイン領域D上に位置し、第3のコンタクトホール103はn+ソース領域S上に位置している。
【0005】
この半導体装置において、p+ボディーコンタクト領域Bがゲート電極Gの下方にあるp型チャネル領域(図示せず)と結ばれているので、n+ドレイン領域Dのチャネル側pn接合近傍で発生した正孔はp+ボディーコンタクト領域Bに吸い出される。
【0006】
図6は、他の従来の半導体装置を示す断面図である。
この半導体装置はSOI基板107を有しており、このSOI基板107は単結晶シリコンからなる支持基板104と、この支持基板104上に形成された埋め込み酸化膜(BOX層)105と、この埋め込み酸化膜105上に形成された単結晶Si層106と、から構成されている。
【0007】
単結晶Si層106にはパーシャルトレンチが形成されており、このパーシャルトレンチの底部は単結晶Si層の底部より上に位置している。このパーシャルトレンチ内にはシリコン酸化膜が埋め込まれており、BOX層105上の素子分離領域にはシリコン酸化膜からなる素子分離酸化膜108が形成されている。単結晶Si層106にはP―型不純物拡散層(Pウエル)109及びが形成されている。
【0008】
単結晶Si層106の表面にはゲート酸化膜110が形成されており、このゲート酸化膜110上にはゲート電極111が形成されている。単結晶Si層106にはソース/ドレイン領域のN型拡散層(図示せず)及び低濃度のN型不純物拡散層(図示せず)が形成されている。また、ゲート電極111の側壁にはサイドウオール112が形成されている。
【0009】
また、単結晶Si層106にはP―型不純物拡散層からなるボディーコンタクト領域113が形成されており、このボディーコンタクト領域113はゲート電極下のチャネル領域に素子分離酸化膜108の下のPウエル109によって接続されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平7−302908号公報(2頁、図7)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ボディー電位を固定する方法としては、図5に示すT−gateやSource−Tie構造によってボディーを引き出すか、トレンチ分離を意図的に不完全とし、隙間からボディー電位を取るのが一般的である。
つまり、上記従来及び他の従来の半導体装置では、ボディー電位を固定するためのボディーコンタクト領域を形成し、ボディーコンタクト領域に所定の電圧を印加することにより、ボディー電位を固定して基板浮遊効果を抑制することができる。
【0012】
しかしながら、上記従来の半導体装置では、T−gateを使用するためにゲート容量とトランジスタの面積が激増する。ゲート容量が増加すると、トランジスタの動作速度が低下し、消費電力が増加することになる。
また、上記他の従来の半導体装置では、パーシャルトレンチを用いた素子分離構造としているため、ラッチアップが生じるおそれがある。ラッチアップを防ぐ構造とするには、ハイブリッドパーシャルトレンチを用いた非常に複雑な素子分離構造とすることも考えられるが、これをSOI基板に作り込むのは容易ではない。
【0013】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ボディー電位を固定して基板浮遊効果を抑制しつつゲート容量の増大を抑制できる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置は、支持基板と、この支持基板上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された単結晶Si層と、を有するSOI基板と、
前記単結晶Si層上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の一方側面下の単結晶Si層に形成されたソース領域の拡散層と、
前記ゲート電極の他方側面下の単結晶Si層に形成されたドレイン領域の拡散層と、
前記ゲート電極下の単結晶Si層に形成されたボディー領域と、
前記単結晶Si層に形成されたボディーコンタクト領域と、
前記単結晶Si層に形成され、前記ボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぐように形成された不純物領域と、
を具備する。
【0015】
上記半導体装置によれば、単結晶Si層にボディー電位を固定するためのボディーコンタクト領域を形成し、このボディーコンタクト領域を不純物領域によりボディー領域に電気的に接続している。このため、ボディー電位を固定して基板浮遊効果を抑制することができる。その上、ゲート電極をストレート形状とすることができるので、ゲート容量の増加を抑制することができる。
【0016】
また、本発明に係る半導体装置においては、前記ボディーコンタクト領域が前記ソース領域の拡散層に隣接して形成されていることが好ましい。
また、本発明に係る半導体装置においては、前記不純物領域が前記絶縁膜と前記単結晶Si層との界面近傍に形成されていることが好ましい。
【0017】
また、本発明に係る半導体装置においては、前記不純物領域の不純物としてGeを用いることも可能である。
また、本発明に係る半導体装置においては、前記ゲート電極、ソース領域の拡散層、ドレイン領域の拡散層及びボディーコンタクト領域それぞれの上に形成された金属シリサイド膜をさらに具備することも可能である。
【0018】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された単結晶Si層と、を有するSOI基板を準備する工程と、
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
第1導電型不純物を単結晶Si層に導入することにより、該単結晶Si層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
第2導電型不純物を単結晶Si層に導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
不純物を単結晶Si層に導入することにより、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぐように前記単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
を具備することを特徴とする。
【0019】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された単結晶Si層と、を有するSOI基板を準備する工程と、
前記単結晶Si層に不純物を導入することにより、該単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第1導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第2導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
を具備し、
前記不純物領域は、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぎ電気的に接続するように形成される。
【0020】
上記半導体装置の製造方法においては、工程の順序を次のように変更することも可能である。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された単結晶Si層と、を有するSOI基板を準備する工程と、
前記単結晶Si層に不純物を導入することにより、該単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第2導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第1導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
を具備し、
前記不純物領域は、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぎ電気的に接続するように形成される。
【0021】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された単結晶Si層と、を有するSOI基板を準備する工程と、
前記単結晶Si層に第1導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第2導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にソース領域の拡散層及びドレイン領域の拡散層を形成する工程と、
前記単結晶Si層に不純物を導入することにより、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぐように前記単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
を具備する。
【0022】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された単結晶Si層と、を有するSOI基板を準備する工程と、
前記単結晶Si層に第1導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層に不純物を導入することにより、該単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第2導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
を具備し、
前記不純物領域は、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぎ電気的に接続するように形成される。
【0023】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された単結晶Si層と、を有するSOI基板を準備する工程と、
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第2導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層に不純物を導入することにより、該単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第1導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
を具備し、
前記不純物領域は、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぎ電気的に接続するように形成される。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1(A)は、本発明の実施の形態による半導体装置を示す平面図であり、図1(B)は、図1(A)に示す1B−1B線に沿った断面図である。この半導体装置は、nチャネルMOSFETを例に挙げて説明することとする。
この半導体装置はSOI基板を有している。このSOI基板14は、単結晶シリコンからなる支持基板11と、この支持基板11上に形成された埋め込み酸化膜(BOX層)12と、この埋め込み酸化膜12上に形成された単結晶Si層13と、から構成されている。
【0025】
単結晶Si層13には素子分離酸化膜16が形成されている。また、単結晶Si層13の表面にはゲート酸化膜19が形成されており、このゲート酸化膜19上にはゲート電極15が形成されている。このゲート電極15の側壁にはサイドウオール20が形成されており、このサイドウオール下の単結晶Si層13には図1(B)に示すように低濃度のN型不純物拡散層21が形成されている。単結晶Si層13にはN型低濃度拡散層21に隣接してソース領域のN+型拡散層17及びドレイン領域のN+型拡散層18が形成されている。
【0026】
単結晶Si層13には、ソース領域の拡散層17に隣接するようにP+型不純物拡散層からなるボディーコンタクト領域22が形成されている。また、ゲート電極15の下方の単結晶Si層13がP―型のボディー領域であり、単結晶Si層13には、BOX層12との界面近傍であってボディー領域からソース領域の拡散層17を通ってボディーコンタクト領域22に繋がるGe領域(不純物領域)23が形成されている。つまり、ボディー領域はGe領域23によりボディーコンタクト領域22と繋げられ電気的に接続されている。
【0027】
また、ゲート電極15、ソース/ドレイン領域の拡散層17,18及びボディーコンタクト領域22それぞれの上には金属シリサイド膜24が形成されている。なお、本実施の形態では、Ge領域23を用いているが、これに限定されるものではなく、P型不純物拡散層を用いることも可能である。
【0028】
ゲート電極を含む全面上には層間絶縁膜25が形成されている。この層間絶縁膜25には、ボディーコンタクト領域22上に位置するコンタクトホール25aが形成されている。このコンタクトホール内及び層間絶縁膜25上にはAl合金層などの導電層からなる配線26が形成されている。この配線26は金属シリサイド膜24を介してソース領域の拡散層17及びボディーコンタクト領域22に電気的に接続されている。配線26からボディーコンタクト領域22に所定の電圧を印加することにより、ボディー電位を固定して基板浮遊効果を抑制している。これにより、トランジスタの動作を安定化することができる。
【0029】
上記実施の形態による半導体装置によれば、単結晶Si層13にボディー電位を固定するためのボディーコンタクト領域22を形成し、このボディーコンタクト領域22をGe領域23によりボディー領域に電気的に接続している。このため、SOI基板に形成したトランジスタのボディー電位を制御された抵抗値で固定できる。その上、従来技術のようにゲート電極の一端にハンマーヘッドと呼ばれる面積の広い部分を形成する必要がなく、ストレート形状のゲート電極とすることができる。したがって、従来技術に比べてハンマーヘッドの面積分だけゲート容量を小さくすることができ、換言すれば、ゲート容量の増加を抑制できる。よって、半導体装置の面積を増加させることなく、従来技術に比べてトランジスタの動作速度を速くすることができ、消費電力の増加を抑制できる。
【0030】
また、本実施の形態では、上述したようにボディー領域とボディーコンタクト領域22を接続するためにGe領域23を形成している。このGe領域23はα線対策に効果があるので、α線耐量を高めることができる。つまり、Ge領域23はα線チャージ再結合センターとしても作用するので、ソフトエラーに対して強いデバイスを作製することが可能となる。
【0031】
また、本実施の形態では、他の従来の半導体装置のようなパーシャルトレンチを用いないので素子の完全分離を行うことができる。このため、ラッチアップフリーのデザインルールを適用でき、チップ面積の縮小も期待できる。
【0032】
図2乃至図4は、図1に示す半導体装置を製造する方法であって製造工程を順に示す断面図である。
まず、図2に示すように、SOI基板14を準備する。このSOI基板14は、単結晶シリコンからなる支持基板11と、この支持基板11上に形成された埋め込み酸化膜(BOX層)12と、埋め込み酸化膜12上に形成された単結晶Si層13と、から構成されている。なお、SOI基板14は、種々の製造方法により製造することが可能であり、例えば、張り合わせ法、SIMOX(separation by Implanted oxygen)などにより製造することも可能である。
【0033】
次いで、単結晶Si層13の上に図示せぬシリコン窒化膜をCVD(chemical vapor deposition)法により形成する。次いで、このシリコン窒化膜をパターニングすることにより、単結晶Si層13上にはシリコン窒化膜からなるマスクパターンが形成される。次いで、このマスクパターンをマスクとして単結晶Si層13を選択的にエッチングすることにより、単結晶Si層13にはトレンチ13a,13bが形成される。
【0034】
次に、トレンチ内及びマスクパターン上にCVD法で酸化膜を堆積する。次いで、酸化膜及びマスクパターンをCMPにより研磨する。これにより、トレンチ内に酸化膜が埋め込まれ、BOX層12上の素子分離領域には酸化膜からなる素子分離酸化膜16が形成される。
【0035】
次いで、単結晶Si層13にP―型不純物をイオン注入する。次いで、単結晶Si層13の表面に熱酸化法によりゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)19を形成する。次に、このゲート酸化膜19を含む全面上にCVD法によりポリシリコン膜を堆積し、このポリシリコン膜をパターニングすることにより、ゲート酸化膜19上にはストレート形状のゲート電極15が形成される。次いで、ゲート電極を含む全面上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、ボディーコンタクト領域を覆うレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターン及びゲート電極15をマスクとして低濃度のN型不純物イオンをイオン注入する。次いで、レジストパターンを剥離する。次に、ゲート電極15を含む全面上にCVD法によりシリコン酸化膜を堆積し、このシリコン酸化膜を全面エッチングすることにより、ゲート電極15の側壁にはシリコン酸化膜からなるサイドウオール20が形成される。
【0036】
次に、ゲート電極を含む全面上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、ボディーコンタクト領域を覆うレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターン、サイドウオール20及びゲート電極15をマスクとしてN+型不純物イオン27をソース/ドレイン領域にイオン注入する。次いで、レジストパターンを剥離する。
【0037】
次いで、ゲート電極を含む全面上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、ボディーコンタクト領域が開口されたレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとしてP+型不純物イオンをボディーコンタクト領域にイオン注入する。次いで、レジストパターンを剥離する。
【0038】
この後、図3に示すように、ゲート電極を含む全面上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、ゲート電極15の一部、ドレイン領域を覆うレジストパターン28が形成される。次いで、このレジストパターン28、サイドウオール20及びゲート電極15をマスクとしてP型不純物イオンとして例えばGeイオン29を濃く注入する。この際、Geイオンがソース領域側の単結晶Si層13であって単結晶Si層13とBOX層12との界面近傍に注入されるようにイオン注入条件を制御する。次いで、レジストパターン28を剥離する。
【0039】
なお、本実施の形態では、ソース/ドレイン領域に不純物イオンを注入し、ボディーコンタクト領域に不純物イオンを注入し、Geイオン29を注入するという順序としているが、イオン注入の工程の順序はこれに限定されるものではなく、適宜変更することも可能であり、例えば、Geイオン29を注入し、ボディーコンタクト領域に不純物を注入し、ソース/ドレイン領域に不純物イオンを注入するという順序とすることも可能である。また、α線対策としてボディー領域に発生したチャージの再結合センターを作製するために、前記Geイオン29を注入する際、他のボディー領域(図3に示されていないボディー領域)にもGeイオンを注入しても良い。
【0040】
この後、図4に示すように、SOI基板14にアニールを施す。これにより、単結晶Si層13には低濃度のN型不純物拡散層21、ソース/ドレイン領域のN+型拡散層17,18、ボディーコンタクト領域22のP+型拡散層及びGe領域(不純物領域)23が形成される。ボディーコンタクト領域22はソース領域の拡散層17に隣接して配置され、Ge領域23はゲート電極の下方のボディー領域とボディーコンタクト領域22を繋ぐように配置される。
【0041】
次いで、ゲート電極15を含む全面上にスパッタリングによりTi、Co、Niなどの金属膜(図示せず)を堆積する。次いで、SOI基板14に熱処理を施すことにより、ゲート電極15のポリシリコン及び単結晶Si層13それぞれと金属膜とが反応する。これにより、図1(B)に示すように、ゲート電極15、ソース/ドレイン領域の拡散層17,18及びボディーコンタクト領域22それぞれの上に自己整合的に金属シリサイド膜24が形成される。次に、残存する金属膜を剥離する。
【0042】
この後、ゲート電極15を含む全面上にシリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜25をCVD法により形成する。次いで、この層間絶縁膜25上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、層間絶縁膜上にはレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜25をエッチングすることにより、該層間絶縁膜25にはコンタクトホール25aが形成される。このコンタクトホール25aはボディーコンタクト領域22又はソース領域上に位置する。
【0043】
次いで、コンタクトホール25a内及び層間絶縁膜25上に導電層を形成し、この導電層をパターニングすることにより、該層間絶縁膜25上には配線26が形成される。配線26は金属シリサイド24を介してボディーコンタクト領域22及びソース領域の拡散層17に電気的に接続される。なお、配線を構成する導電層は、種々の導電層を用いることができ、単層構造でも積層構造でも良く、例えばAl合金層、W層、Ti層、TiN層などを用いることも可能である。配線26からボディーコンタクト領域22に所定の電圧を印加することにより、ボディー電位を固定して基板浮遊効果を抑制することができる。
【0044】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態による半導体装置を説明する図。
【図2】図1に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図3】図1に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図4】図1に示す半導体装置を製造する方法を示す断面図。
【図5】従来の半導体装置を示す平面図。
【図6】他の従来の半導体装置を示す断面図。
【符号の説明】
11…支持基板、12…埋め込み酸化膜(BOX層)、13…単結晶Si層、14…SOI基板、15…ゲート電極、16…素子分離酸化膜、17…ソース領域の拡散層、18…ドレイン領域の拡散層、19…ゲート酸化膜、20…サイドウオール、21…低濃度不純物拡散層、22…ボディーコンタクト領域、23…Ge領域(不純物領域)、24…金属シリサイド膜、25…層間絶縁膜、25a…コンタクトホール、26…配線、27…N+型不純物イオン、28…レジストパターン、29…Geイオン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device capable of suppressing an increase in gate capacitance while fixing a body potential and suppressing a substrate floating effect, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, SOI (Silicon On Insulator) substrates have been applied to MOS transistors and other semiconductor elements because of their excellent operation speed and degree of integration of semiconductor elements. Among such semiconductor elements, a so-called partially depleted element is formed in an element active region in which a semiconductor layer of an SOI substrate is processed into an island shape and is electrically isolated from the surroundings. It has various advantages such as junction leakage and small capacitance. However, on the other hand, since the element active region is in an electrically floating state, the potential change affects the operation of the semiconductor element. To cope with this problem, a conductive region (body contact region) is provided near the device active region of the semiconductor layer, and an electrical contact is made to the device active region which is electrically cut off through this region to stabilize the device operation. Need to be
[0003]
FIG. 5 is a plan view showing a conventional semiconductor device (see JP-A-7-302908). This semiconductor device comprises a MOSFET having a body contact formed on an SOI substrate.
5, S is an n + source region, D is an n + drain region, G is a gate electrode made of n + polycrystalline silicon, B is a p + body contact region, W is a gate width, and L is a gate length. Each is shown.
[0004]
An interlayer insulating film (not shown) is formed on the entire surface including the gate electrode G, and first to
[0005]
In this semiconductor device, since the p + body contact region B is connected to the p-type channel region (not shown) below the gate electrode G, the positive electrode generated near the channel side pn junction of the n + drain region D is formed. The holes are drawn into the p + body contact region B.
[0006]
FIG. 6 is a sectional view showing another conventional semiconductor device.
This semiconductor device has an
[0007]
A partial trench is formed in the single-
[0008]
A
[0009]
Further, a
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-7-302908 (page 2, FIG. 7)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, as a method of fixing the body potential, the body is pulled out by a T-gate or Source-Tie structure shown in FIG. General.
In other words, in the above-described conventional and other conventional semiconductor devices, a body contact region for fixing the body potential is formed, and a predetermined voltage is applied to the body contact region to fix the body potential and reduce the substrate floating effect. Can be suppressed.
[0012]
However, in the above-described conventional semiconductor device, the use of T-gate greatly increases the gate capacitance and the area of the transistor. When the gate capacitance increases, the operation speed of the transistor decreases, and power consumption increases.
Further, the other conventional semiconductor device has an element isolation structure using a partial trench, so that latch-up may occur. In order to prevent latch-up, a very complicated element isolation structure using a hybrid partial trench may be considered. However, it is not easy to fabricate this in an SOI substrate.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can suppress an increase in gate capacitance while fixing a body potential and suppressing a substrate floating effect. Is to do.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a semiconductor device according to the present invention includes an SOI substrate including a supporting substrate, an insulating film formed over the supporting substrate, and a single crystal Si layer formed over the insulating film. ,
A gate insulating film formed on the single-crystal Si layer;
A gate electrode formed on the gate insulating film;
A diffusion layer of a source region formed in a single-crystal Si layer below one side surface of the gate electrode;
A diffusion layer of a drain region formed in a single-crystal Si layer below the other side surface of the gate electrode;
A body region formed in the single-crystal Si layer below the gate electrode;
A body contact region formed in the single-crystal Si layer;
An impurity region formed in the single-crystal Si layer and connected to connect the body region and the body contact region;
Is provided.
[0015]
According to the semiconductor device, the body contact region for fixing the body potential is formed in the single crystal Si layer, and the body contact region is electrically connected to the body region by the impurity region. Therefore, the body potential can be fixed and the substrate floating effect can be suppressed. In addition, since the gate electrode can have a straight shape, an increase in gate capacitance can be suppressed.
[0016]
Further, in the semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the body contact region is formed adjacent to a diffusion layer of the source region.
Further, in the semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the impurity region is formed near an interface between the insulating film and the single crystal Si layer.
[0017]
Further, in the semiconductor device according to the present invention, Ge can be used as an impurity in the impurity region.
The semiconductor device according to the present invention may further include a metal silicide film formed on each of the gate electrode, the diffusion layer in the source region, the diffusion layer in the drain region, and the body contact region.
[0018]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a single crystal Si layer formed on the insulating film. ,
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source region and a drain region in the single crystal Si layer by introducing the first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing the second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming an impurity region in the single crystal Si layer so as to connect the body region below the gate electrode and the body contact region by introducing an impurity into the single crystal Si layer;
It is characterized by having.
[0019]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a single crystal Si layer formed on the insulating film. ,
Forming an impurity region in the single-crystal Si layer by introducing an impurity into the single-crystal Si layer;
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing a first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source region and a drain region in the single crystal Si layer by introducing a second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
With
The impurity region is formed to connect and electrically connect a body region below the gate electrode and the body contact region.
[0020]
In the method of manufacturing a semiconductor device, the order of the steps can be changed as follows.
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a single crystal Si layer formed on the insulating film. ,
Forming an impurity region in the single-crystal Si layer by introducing an impurity into the single-crystal Si layer;
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source region and a drain region in the single crystal Si layer by introducing a second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing a first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
With
The impurity region is formed to connect and electrically connect a body region below the gate electrode and the body contact region.
[0021]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a single crystal Si layer formed on the insulating film. ,
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing a first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a diffusion layer of a source region and a diffusion layer of a drain region in the single crystal Si layer by introducing a second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming an impurity region in the single crystal Si layer so as to connect the body region and the body contact region below the gate electrode by introducing an impurity into the single crystal Si layer;
Is provided.
[0022]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a single crystal Si layer formed on the insulating film. ,
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing a first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming an impurity region in the single-crystal Si layer by introducing an impurity into the single-crystal Si layer;
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source region and a drain region in the single crystal Si layer by introducing a second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
With
The impurity region is formed to connect and electrically connect a body region below the gate electrode and the body contact region.
[0023]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a single crystal Si layer formed on the insulating film. ,
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source region and a drain region in the single crystal Si layer by introducing a second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming an impurity region in the single-crystal Si layer by introducing an impurity into the single-crystal Si layer;
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing a first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
With
The impurity region is formed to connect and electrically connect a body region below the gate electrode and the body contact region.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along
This semiconductor device has an SOI substrate. The
[0025]
An element
[0026]
In the single-
[0027]
Further, a
[0028]
An interlayer insulating
[0029]
According to the semiconductor device according to the above embodiment, the
[0030]
In the present embodiment, the
[0031]
Further, in the present embodiment, since a partial trench is not used unlike other conventional semiconductor devices, complete isolation of elements can be performed. Therefore, a latch-up-free design rule can be applied, and a reduction in chip area can be expected.
[0032]
2 to 4 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 and sequentially showing manufacturing steps.
First, as shown in FIG. 2, an
[0033]
Next, a silicon nitride film (not shown) is formed on the single
[0034]
Next, an oxide film is deposited in the trench and on the mask pattern by a CVD method. Next, the oxide film and the mask pattern are polished by CMP. As a result, an oxide film is buried in the trench, and an element
[0035]
Next, a P-type impurity is ion-implanted into the single
[0036]
Next, a photoresist film (not shown) is applied on the entire surface including the gate electrode, and the photoresist film is exposed and developed to form a resist pattern covering the body contact region. Next, N + -
[0037]
Next, a photoresist film (not shown) is applied on the entire surface including the gate electrode, and the photoresist film is exposed and developed to form a resist pattern having a body contact region opened. Next, P + -type impurity ions are implanted into the body contact region using the resist pattern as a mask. Next, the resist pattern is stripped.
[0038]
Thereafter, as shown in FIG. 3, a photoresist film is applied on the entire surface including the gate electrode, and the photoresist film is exposed and developed to form a resist
[0039]
In this embodiment, the order is such that impurity ions are implanted into the source / drain regions, impurity ions are implanted into the body contact region, and
[0040]
Thereafter, as shown in FIG. 4, the
[0041]
Next, a metal film (not shown) of Ti, Co, Ni or the like is deposited on the entire surface including the
[0042]
Thereafter, an
[0043]
Next, a conductive layer is formed in the
[0044]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates a semiconductor device according to an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a plan view showing a conventional semiconductor device.
FIG. 6 is a sectional view showing another conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記単結晶Si層上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の一方側面下の単結晶Si層に形成されたソース領域の拡散層と、
前記ゲート電極の他方側面下の単結晶Si層に形成されたドレイン領域の拡散層と、
前記ゲート電極下の単結晶Si層に形成されたボディー領域と、
前記単結晶Si層に形成されたボディーコンタクト領域と、
前記単結晶Si層に形成され、前記ボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぐように形成された不純物領域と、
を具備する半導体装置。An SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a single-crystal Si layer formed on the insulating film;
A gate insulating film formed on the single-crystal Si layer;
A gate electrode formed on the gate insulating film;
A diffusion layer of a source region formed in a single-crystal Si layer below one side surface of the gate electrode;
A diffusion layer of a drain region formed in a single-crystal Si layer below the other side surface of the gate electrode;
A body region formed in the single-crystal Si layer below the gate electrode;
A body contact region formed in the single-crystal Si layer;
An impurity region formed in the single-crystal Si layer and connected to connect the body region and the body contact region;
A semiconductor device comprising:
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
第1導電型不純物を単結晶Si層に導入することにより、該単結晶Si層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
第2導電型不純物を単結晶Si層に導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
不純物を単結晶Si層に導入することにより、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぐように前記単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。A step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed over the supporting substrate, and a single-crystal Si layer formed over the insulating film;
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source region and a drain region in the single crystal Si layer by introducing the first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing the second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming an impurity region in the single crystal Si layer so as to connect the body region below the gate electrode and the body contact region by introducing an impurity into the single crystal Si layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記単結晶Si層に不純物を導入することにより、該単結晶Si層に不純物領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第1導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にボディーコンタクト領域を形成する工程と、
前記単結晶Si層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記単結晶Si層に第2導電型不純物を導入することにより、該単結晶Si層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
を具備し、
前記不純物領域は、前記ゲート電極下のボディー領域と前記ボディーコンタクト領域を繋ぎ電気的に接続するように形成される半導体装置の製造方法。A step of preparing an SOI substrate having a supporting substrate, an insulating film formed over the supporting substrate, and a single-crystal Si layer formed over the insulating film;
Forming an impurity region in the single-crystal Si layer by introducing an impurity into the single-crystal Si layer;
Forming a body contact region in the single crystal Si layer by introducing a first conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
Forming a gate insulating film on the single crystal Si layer;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source region and a drain region in the single crystal Si layer by introducing a second conductivity type impurity into the single crystal Si layer;
With
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity region is formed to connect and electrically connect a body region below the gate electrode and the body contact region.
Priority Applications (1)
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JP2012182478A (en) * | 2004-10-18 | 2012-09-20 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
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