JP2005268696A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、マルチリサーフMOSFET(Metal Oxide Field Effective Transistor)に適用して好適なものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and is particularly suitable for application to a multi-resurf MOSFET (Metal Oxide Field Effective Transistor).
移動体通信端末装置の送受信回路などに使われるトランジスタでは、オン抵抗を増加させることなく、大電流化および高耐圧化を図ることが要求されている。このようなトレンジスタを実現するために、例えば、特許文献1には、マルチリサーフ構造を持つオフセットドレインをSOI(Silicon On Insulator)基板上に設ける方法が開示されている。
A transistor used in a transmission / reception circuit of a mobile communication terminal device is required to have a large current and a high breakdown voltage without increasing the on-resistance. In order to realize such a ranger, for example,
このマルチリサーフ構造を持つオフセットドレインは、n型領域とp型領域とが電流の進行方向に沿ってストライプ状に配置されている。このため、ゲート電圧が0ボルト以下のオフ状態では、n型領域とp型領域とがストライプ状に交互に配置されたオフセットドレインのpn接合界面、オフセットドレインのp型領域とドレイン電極のn+型領域との接合界面、オフセットドレインのn型領域とp型ボディとの接合界面、オフセットドレインのn型領域とBOX層の界面で空乏層を広げることができる。このため、オフセットドレインのn型領域およびp型領域の濃度と深さを最適化することにより、オフセットドレインの表面電界を緩和することができる。この結果、耐圧を劣化させることなく、オフセットドレインのn型領域の不純物濃度を高くすることができ、オン抵抗を増加させることなく、大電流化および高耐圧化を図ることができる。 In the offset drain having the multi-resurf structure, the n-type region and the p-type region are arranged in a stripe shape along the current traveling direction. For this reason, in the off state where the gate voltage is 0 volt or less, the pn junction interface of the offset drain in which the n-type region and the p-type region are alternately arranged in a stripe shape, the n + of the p-type region of the offset drain and the drain electrode The depletion layer can be expanded at the junction interface with the n-type region, the junction interface between the n-type region of the offset drain and the p-type body, and the interface between the n-type region of the offset drain and the BOX layer. For this reason, the surface electric field of the offset drain can be relaxed by optimizing the concentration and depth of the n-type region and the p-type region of the offset drain. As a result, the impurity concentration in the n-type region of the offset drain can be increased without degrading the breakdown voltage, and a large current and a high breakdown voltage can be achieved without increasing the on-resistance.
また、例えば、特許文献2には、マルチリサーフ構造を持つオフセットドレインにおいて、p型領域の代わりに埋め込み電極を配置し、n型領域とシリコン酸化膜で覆われた埋め込み電極を電流の進行方向に沿ってストライプ状に配置する方法が開示されている。
この特許文献2に開示された方法では、ゲート電圧が0ボルト以下のオフ状態では、オフセットドレインのn型領域と埋め込み電極を覆うシリコン酸化膜との界面、オフセットドレインのn型領域とp型ボディとの接合界面、オフセットドレインのn型領域とBOX層の界面で空乏層を広げることができる。このため、オフセットドレインのn型領域の濃度と深さを最適化することにより、オフセットドレインの表面電界を緩和することができる。この結果、耐圧を劣化させることなく、オフセットドレインのn型領域の不純物濃度を高くすることができ、オン抵抗を増加させることなく、大電流化および高耐圧化を図ることができる。
Further, for example, in
In the method disclosed in
また、シリコン酸化膜の誘電率はシリコンの誘電率の1/3程度であるため、n型領域とp型領域との接合容量に比べて、n型領域と埋め込み電極との間の容量を低減することができる。このため、n型領域とp型領域とを交互に配置したマルチリサーフ構造をオフセットドレインに適用した場合に比べて、ソース/ドレイン間の容量を低減させることができ、高速動作を実現することができる。
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、n型領域とp型領域との接合面積に比例した接合容量がオフセットドレインに発生するために、ソース/ドレイン間の容量が増大する。このため、電界効果型トランジスタの出力容量が大きくなり、高速動作が困難になるという問題があった。
また、特許文献2に開示された方法では、SOI構造の上部シリコン層が薄くなると、オフセットドレインの厚さが薄くなり、オン抵抗が増加する。一方、オン抵抗を低減させるため、オフセットドレインのn型領域の不純物濃度をさらに高くすると、ソース/ドレイン領域のパンチスルー現象、しきい値電圧の変動、スタンバイ電流の増加として知られる短チャネル効果などが発生するという問題があった。
However, in the method disclosed in
Further, in the method disclosed in
また、オフセットドレインのシリコン層にトレンチを掘ることにより、埋め込み電極が形成されているので、オフセットドレイン、チャネル領域およびボディ領域のシリコン層に欠陥が発生し易いという問題もあった。さらに、この埋め込み電極を覆うシリコン酸化膜がLOCOSにより形成されているので、これらの欠陥がさらに深刻化するという問題があった。 Further, since a buried electrode is formed by digging a trench in the silicon layer of the offset drain, there is a problem that defects are likely to occur in the silicon layers of the offset drain, the channel region, and the body region. Further, since the silicon oxide film covering the buried electrode is formed by LOCOS, there is a problem that these defects become more serious.
そこで、本発明の目的は、オン抵抗の増加を抑制しつつ、大電流化および高耐圧化を図るとともに、高速動作を実現することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device capable of achieving a high current and a high breakdown voltage while realizing an increase in on-resistance while realizing high-speed operation. is there.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、オフセットドレインに埋め込み電極を持つ電界効果型トランジスタが形成された半導体装置において、前記オフセットドレインが設けられた半導体層の膜厚がソース側の半導体層の膜厚に比べて厚いことを特徴とする。
これにより、ソース側の半導体層の薄膜化を可能としつつ、オフセットドレインが形成された半導体層を厚膜化することが可能となるとともに、ソース/ドレイン間の容量の増大を抑制しつつ、オフセットドレインに空乏層を広げることができる。このため、オフセットドレインの不純物濃度の増大を抑制しつつ、オン抵抗および出力容量を低減させることが可能となるとともに、オフセットドレインの電界を緩和することを可能としつつ、電界効果型トランジスタを完全空乏モードで動作させることが可能となる。この結果、電界効果型トランジスタの低消費電力化および高速化を実現することが可能となるとともに、大電流化および高耐圧化を図ることが可能となる。
In order to solve the above-described problem, according to a semiconductor device of one embodiment of the present invention, in a semiconductor device in which a field effect transistor having a buried electrode in an offset drain is formed, the semiconductor layer provided with the offset drain Is thicker than the film thickness of the semiconductor layer on the source side.
As a result, the semiconductor layer on which the offset drain is formed can be made thick while the source-side semiconductor layer can be thinned, and the increase in the capacitance between the source and drain can be suppressed while the offset is increased. A depletion layer can be spread on the drain. For this reason, it is possible to reduce the on-resistance and output capacitance while suppressing an increase in the impurity concentration of the offset drain, and to reduce the electric field of the offset drain, while completely depleting the field effect transistor. It is possible to operate in the mode. As a result, it is possible to realize low power consumption and high speed of the field effect transistor, and it is possible to achieve a large current and a high breakdown voltage.
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記ソース側には、ソースタイ構造が設けられていることを特徴とする。
これにより、ボディ領域に蓄積したホットキャリアを逃がすことが可能となり、電界効果型トランジスタを完全空乏モードで動作させることを可能としつつ、ドレイン耐圧の劣化を抑制することができる。
According to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, a source tie structure is provided on the source side.
As a result, hot carriers accumulated in the body region can be released, and the field effect transistor can be operated in the full depletion mode, and deterioration of the drain breakdown voltage can be suppressed.
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記オフセットドレインの不純物濃度はドレインからゲートに向かって徐々に薄くなっていることを特徴とする。
これにより、ドレイン抵抗の増大を抑制しつつ、ボディ領域のドレイン端における不純物濃度を低下させることが可能となり、ボディ領域のドレイン端における電界集中を緩和させることを可能として、ドレイン耐圧を向上させることができる。
In addition, according to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, the impurity concentration of the offset drain gradually decreases from the drain toward the gate.
As a result, it is possible to reduce the impurity concentration at the drain end of the body region while suppressing an increase in the drain resistance, and to reduce the electric field concentration at the drain end of the body region, thereby improving the drain withstand voltage. Can do.
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記電界効果型トランジスタはSOI基板上に形成されていることを特徴とする。
これにより、電界効果型トランジスタの素子分離を容易に行うことが可能となるとともに、ラッチアップを防止することができ、さらに、ソース/ドレイン接合容量を低減させることを可能として、電界効果型トランジスタの高速化を図ることが可能となる。
In addition, according to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, the field effect transistor is formed over an SOI substrate.
As a result, element isolation of the field effect transistor can be easily performed, latch-up can be prevented, and the source / drain junction capacitance can be reduced. It is possible to increase the speed.
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記埋め込み電極はソースと接続されていることを特徴とする。
これにより、電界効果型トランジスタがオフ状態では、オフセットドレインの半導体層と埋め込み電極を覆う絶縁膜との界面、オフセットドレインとボディとの接合界面、オフセットドレインの半導体層とBOX層の界面で空乏層を広げることができる。このため、オフセットドレインの電界を緩和することができ、オフ耐圧を向上させることができる。
In the semiconductor device according to one embodiment of the present invention, the embedded electrode is connected to a source.
Thus, when the field effect transistor is in an off state, a depletion layer is formed at the interface between the semiconductor layer of the offset drain and the insulating film covering the buried electrode, the junction interface between the offset drain and the body, and the interface between the semiconductor layer of the offset drain and the BOX layer. Can be spread. For this reason, the electric field of the offset drain can be relaxed, and the off breakdown voltage can be improved.
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記埋め込み電極はゲートと接続されていることを特徴とする。
これにより、電界効果型トランジスタがオフ状態では、オフセットドレインの半導体層と埋め込み電極を覆う絶縁膜との界面、オフセットドレインとボディとの接合界面、オフセットドレインの半導体層とBOX層の界面で空乏層を広げることができる。また、電界効果型トランジスタがオン状態では、ゲートと同電位の電圧を埋め込み電極にかけることができる。このため、電界効果型トランジスタがオフ状態だけでなく、電界効果型トランジスタがオン状態においても、オフセットドレインの電界を緩和することができ、オフ耐圧だけでなく、オン耐圧も向上させることができる。
In the semiconductor device according to one embodiment of the present invention, the embedded electrode is connected to a gate.
Thus, when the field effect transistor is in an off state, a depletion layer is formed at the interface between the semiconductor layer of the offset drain and the insulating film covering the buried electrode, the junction interface between the offset drain and the body, and the interface between the semiconductor layer of the offset drain and the BOX layer. Can be spread. In addition, when the field effect transistor is in an on state, a voltage having the same potential as that of the gate can be applied to the embedded electrode. For this reason, not only when the field effect transistor is in the off state but also when the field effect transistor is in the on state, the electric field of the offset drain can be relaxed, and not only the off breakdown voltage but also the on breakdown voltage can be improved.
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、絶縁体上に積層された半導体層と、前記半導体層上に形成されたゲート電極と、前記半導体層に設けられ、前記ゲート電極下に配置された第1導電型ボディ領域と、前記半導体層に設けられ、前記ゲート電極の一方の側に配置された第2導電型ソース領域と、前記ゲート電極の他方の側に配置された第2導電型オフセットドレイン層と、前記第2導電型オフセットドレイン層上に配置され、電流の進行方向に沿ってストライプ状に形成された第2導電型エレベーテッド半導体層と、前記ストライプ状に形成された第2導電型エレベーテッド半導体層内に絶縁膜を介して埋め込まれた埋め込み電極と、前記ゲート電極から所定間隔だけ隔てて配置された第2導電型ドレイン領域とを備えることを特徴とする。 In addition, according to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, the semiconductor layer stacked over the insulator, the gate electrode formed over the semiconductor layer, the semiconductor layer provided in the semiconductor layer, and below the gate electrode A first conductive type body region disposed; a second conductive type source region disposed on one side of the gate electrode; and a second conductive layer disposed on the other side of the gate electrode. A conductivity type offset drain layer; a second conductivity type elevated semiconductor layer disposed on the second conductivity type offset drain layer and formed in a stripe shape along a current traveling direction; and the stripe shape A buried electrode embedded in the second conductivity type elevated semiconductor layer via an insulating film; and a second conductivity type drain region disposed at a predetermined distance from the gate electrode. And it features.
これにより、ボディ領域の薄膜化を可能としつつ、オフセットドレインが設けられた半導体層を厚膜化することが可能となるとともに、第2導電型オフセットドレイン層にかかるダメージを抑制しつつ、第2導電型オフセットドレイン層上に埋め込み電極を形成することができる。このため、電界効果型トランジスタを完全空乏モードで動作させる場合においても、オフセットドレインの不純物濃度の増大を抑制しつつ、オン抵抗を低減させることが可能となるとともに、第2導電型オフセットドレイン層の欠陥の増大およびソース/ドレイン間の容量の増大を抑制しつつ、オフセットドレインの表面電界を緩和することができる。この結果、電界効果型トランジスタの低消費電力化および高速化を実現することを可能としつつ、ソース/ドレイン領域のパンチスルー現象、しきい値電圧の変動および短チャネル効果の発生を抑制することが可能となるとともに、大電流化および高耐圧化を図ることが可能となる。 As a result, the thickness of the semiconductor layer provided with the offset drain can be increased while the body region can be thinned, and damage to the second conductivity type offset drain layer can be suppressed while the second region is suppressed. A buried electrode can be formed on the conductive offset drain layer. For this reason, even when the field effect transistor is operated in the fully depleted mode, it is possible to reduce the on-resistance while suppressing the increase in the impurity concentration of the offset drain, and the second conductivity type offset drain layer. The surface electric field of the offset drain can be relaxed while suppressing an increase in defects and an increase in capacitance between the source / drain. As a result, it is possible to reduce the power consumption and speed of the field-effect transistor while suppressing the punch-through phenomenon of the source / drain region, the fluctuation of the threshold voltage, and the occurrence of the short channel effect. In addition, it is possible to increase the current and increase the breakdown voltage.
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記第2導電型ソース領域に設けられ、前記第1導電型ボディ領域に接するように配置された第1導電型ソースボディ接続領域と、前記第2導電型ソース領域と前記第1導電型ソースボディ接続領域とに跨るように配置されたコンタクトとを備えることを特徴とする。
これにより、ボディ領域がソース領域およびドレイン領域で分断された場合においても、ボディ領域に蓄積したホットキャリアを逃がすことが可能となり、電界効果型トランジスタを完全空乏モードで動作させることを可能としつつ、ドレイン耐圧の劣化を抑制することができる。
In addition, according to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, the first conductivity type source body connection region provided in the second conductivity type source region and disposed so as to be in contact with the first conductivity type body region; And a contact disposed so as to straddle the second conductivity type source region and the first conductivity type source body connection region.
Thereby, even when the body region is divided by the source region and the drain region, it is possible to escape the hot carriers accumulated in the body region, while enabling the field effect transistor to operate in the full depletion mode, Degradation of the drain breakdown voltage can be suppressed.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、絶縁体上に形成された第1導電型半導体層上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとしてドレイン側の前記第1導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第2導電型オフセットドレイン層を形成する工程と、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、電流の進行方向に沿ってストライプ状に配置された第2導電型エレベーテッド半導体層を前記第2導電型オフセットドレイン層上に形成する工程と、前記ゲート電極および前記サイドウォールをマスクとしてソース側の前記第2導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第2導電型ソース領域を形成する工程と、前記ゲート電極から所定間隔だけ隔てて配置された第2導電型ドレイン領域を形成する工程と、前記第2導電型エレベーテッド半導体層上に絶縁膜を堆積する工程と、前記第2導電型エレベーテッド半導体層の隙間に配置されたトレンチを前記絶縁膜に形成する工程と、前記トレンチ内に埋め込まれた埋め込み電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention, a step of forming a gate electrode on the first conductivity type semiconductor layer formed on the insulator, and a drain side using the gate electrode as a mask A step of forming a second conductivity type offset drain layer by performing ion implantation into the first conductivity type semiconductor layer, a step of forming a sidewall on the side wall of the gate electrode, and a stripe along the direction of current flow Forming a second conductive type elevated semiconductor layer arranged in a shape on the second conductive type offset drain layer, and using the gate electrode and the sidewall as a mask to form the second conductive type semiconductor layer on the source side A step of forming a second conductivity type source region by ion implantation and a second conductivity type drain disposed at a predetermined distance from the gate electrode. Forming an insulating region, depositing an insulating film on the second conductive type elevated semiconductor layer, and forming a trench disposed in the gap between the second conductive type elevated semiconductor layer in the insulating film. And a step of forming a buried electrode embedded in the trench.
これにより、ボディ領域の薄膜化を可能としつつ、オフセットドレインが設けられた半導体層を厚膜化することが可能となるとともに、第2導電型オフセットドレイン層にかかるダメージを抑制しつつ、第2導電型オフセットドレイン層上に埋め込み電極を形成することができる。このため、電界効果型トランジスタをSOI基板上に形成した場合においても、オン抵抗の増加を抑制しつつ、大電流化および高耐圧化を図ることが可能となるとともに、高速動作を安定して実現することが可能となる。 As a result, the thickness of the semiconductor layer provided with the offset drain can be increased while the body region can be thinned, and damage to the second conductivity type offset drain layer can be suppressed while the second region is suppressed. A buried electrode can be formed on the conductive offset drain layer. For this reason, even when a field effect transistor is formed on an SOI substrate, it is possible to increase current and voltage while suppressing an increase in on-resistance, and to realize high-speed operation stably. It becomes possible to do.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、絶縁体上に形成された第1導電型半導体層上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとしてドレイン側の前記第1導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第2導電型オフセットドレイン層を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとしてソース側の前記第1導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第1導電型領域と第2導電型領域とが交互に配置されたオフセットソース層を形成する工程と、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、電流の進行方向に沿ってストライプ状に配置された第2導電型エレベーテッド半導体層を前記第2導電型オフセットドレイン層上に形成する工程と、前記第2導電型エレベーテッド半導体層のゲート寄りの領域および前記オフセットソース層の第1導電型領域を覆う第1レジストパターンを形成する工程と、第1レジストパターン、前記ゲート電極および前記サイドウォールをマスクとしてイオン注入を行うことにより、第2導電型ソース領域および第2導電型ドレイン領域を形成する工程と、前記第2導電型エレベーテッド半導体層および前記オフセットソース層の第2導電型領域を覆う第2レジストパターンを形成する工程と、前記第2レジストパターン、前記ゲート電極および前記サイドウォールをマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記オフセットソース層の第1導電型領域に第1導電型ソースボディ接続領域を形成する工程と、前記第2導電型エレベーテッド半導体層上に絶縁膜を堆積する工程と、前記第2導電型エレベーテッド半導体層の隙間に配置されたトレンチを前記絶縁膜に形成する工程と、前記トレンチ内に埋め込まれた埋め込み電極を形成する工程と、前記第2導電型ソース領域と前記第1導電型ソースボディ接続領域とに跨るように配置されたコンタクトを形成する工程とを備えることを特徴とする。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention, a step of forming a gate electrode on the first conductivity type semiconductor layer formed on the insulator, and a drain side using the gate electrode as a mask Ion implantation is performed on the first conductive type semiconductor layer to form a second conductive type offset drain layer, and ion implantation is performed on the first conductive type semiconductor layer on the source side using the gate electrode as a mask. To form an offset source layer in which the first conductivity type region and the second conductivity type region are alternately arranged, a step of forming a sidewall on the side wall of the gate electrode, and a current traveling direction Forming a second conductive type elevated semiconductor layer arranged in a stripe shape on the second conductive type offset drain layer; and the second conductive type elevated semiconductor layer. Forming a first resist pattern covering the region near the gate and the first conductivity type region of the offset source layer; and performing ion implantation using the first resist pattern, the gate electrode and the sidewall as a mask, Forming a second conductivity type source region and a second conductivity type drain region; forming a second resist pattern covering the second conductivity type elevated semiconductor layer and the second conductivity type region of the offset source layer; Forming a first conductivity type source body connection region in the first conductivity type region of the offset source layer by performing ion implantation using the second resist pattern, the gate electrode and the sidewall as a mask; Depositing an insulating film on the two-conductivity type elevated semiconductor layer; and Forming a trench disposed in a gap between the type elevated semiconductor layers in the insulating film, forming a buried electrode embedded in the trench, the second conductivity type source region, and the first conductivity type Forming a contact disposed so as to straddle the source body connection region.
これにより、第2導電型オフセットドレイン層にかかるダメージを抑制しつつ、第2導電型オフセットドレイン層上に埋め込み電極を形成することが可能となるとともに、製造プロセスの煩雑化を抑制しつつ、ソースタイ構造を設けることができる。このため、オン抵抗の増加を抑制しつつ、大電流化、高耐圧化および高速化を図ることが可能となるとともに、ボディ領域に蓄積したホットキャリアを逃がすことを可能として、ドレイン耐圧の劣化を抑制することができる。 As a result, it is possible to form a buried electrode on the second conductivity type offset drain layer while suppressing damage to the second conductivity type offset drain layer, and while suppressing the complication of the manufacturing process, A tie structure can be provided. For this reason, while suppressing an increase in on-resistance, it is possible to increase the current, increase the breakdown voltage, and increase the speed, and also allow the hot carriers accumulated in the body region to escape, thereby reducing the drain breakdown voltage. Can be suppressed.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記ストライプ状に配置された第2導電型エレベーテッド半導体層を形成する工程は、前記第2導電型オフセットドレイン層の表面が露出するようにパターニングされた酸化膜を形成する工程と、前記第2導電型オフセットドレイン層上にエレベーテッド半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記エレベーテッド半導体層に第2導電型不純物のイオン注入を行うことにより、第2導電型エレベーテッド半導体層を形成する工程と、前記第2導電型エレベーテッド半導体層をストライプ状にエッチング加工する工程とを備えることを特徴とする。 Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the step of forming the second conductivity type elevated semiconductor layer arranged in the stripe shape includes the step of forming a surface of the second conductivity type offset drain layer. Forming an oxide film patterned to be exposed; epitaxially growing an elevated semiconductor layer on the second conductivity type offset drain layer; and ion implantation of a second conductivity type impurity in the elevated semiconductor layer. By performing, a step of forming a second conductivity type elevated semiconductor layer and a step of etching the second conductivity type elevated semiconductor layer into a stripe shape are provided.
これにより、第2導電型オフセットドレイン層のエッチングを行うことなく、第2導電型オフセットドレイン層上に埋め込み電極を形成することが可能となる。このため、第2導電型オフセットドレイン層の欠陥の発生を抑制しつつ、電界効果型トランジスタの出力容量を低減させることが可能となるとともに、オフセットドレインの電界を緩和することが可能となる。 This makes it possible to form a buried electrode on the second conductivity type offset drain layer without etching the second conductivity type offset drain layer. For this reason, it is possible to reduce the output capacitance of the field effect transistor while suppressing the occurrence of defects in the second conductivity type offset drain layer, and to reduce the electric field of the offset drain.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記ストライプ状に配置された第2導電型エレベーテッド半導体層を形成する工程は、前記第2導電型オフセットドレイン層の表面がストライプ状に露出するようにパターニングされた酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜をマスクとしたエピタキシャル成長により、ストライプ状に配置されたエレベーテッド半導体層を前記オフセットドレイン層上に形成する工程と、前記エレベーテッド半導体層に第2導電型不純物のイオン注入を行うことにより、第2導電型エレベーテッド半導体層を形成する工程とを備えることを特徴とする。 Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention, the step of forming the second conductivity type elevated semiconductor layer arranged in the stripe shape includes the step of forming a surface of the second conductivity type offset drain layer. Forming an oxide film patterned to be exposed in a stripe shape; forming an elevated semiconductor layer arranged in a stripe shape on the offset drain layer by epitaxial growth using the oxide film as a mask; Forming a second conductivity type elevated semiconductor layer by performing ion implantation of a second conductivity type impurity into the elevated semiconductor layer.
これにより、第2導電型エレベーテッド半導体層のエッチング加工を行うことなく、第2導電型エレベーテッド半導体層をストライプ状に形成することができ、第2導電型オフセットドレイン層だけでなく、第2導電型エレベーテッド半導体層にかかるダメージを抑制しつつ、第2導電型オフセットドレイン層上に埋め込み電極を形成することが可能となる。このため、第2導電型オフセットドレイン層および第2導電型エレベーテッド半導体層の欠陥の発生を抑制しつつ、電界効果型トランジスタの出力容量を低減させることが可能となるとともに、オフセットドレインの電界を緩和することが可能となる。 As a result, the second conductivity type elevated semiconductor layer can be formed in a stripe shape without etching the second conductivity type elevated semiconductor layer, and not only the second conductivity type offset drain layer but also the second conductivity type It is possible to form a buried electrode on the second conductivity type offset drain layer while suppressing damage to the conductivity type elevated semiconductor layer. Therefore, it is possible to reduce the output capacity of the field effect transistor while suppressing the occurrence of defects in the second conductivity type offset drain layer and the second conductivity type elevated semiconductor layer, and to reduce the electric field of the offset drain. It can be mitigated.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記半導体層はSi、前記エレベーテッド半導体層はSiGeまたはSiとSiGeとの積層構造であることを特徴とする。
これにより、半導体層上に積層されるエレベーテッド半導体層の格子整合をとることを可能としつつ、電子の移動度を向上させることができる。このため、エレベーテッド半導体層を半導体層上に安定して形成することを可能としつつ、オフセットドレインの抵抗を低減することができる。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention, the semiconductor layer is Si, and the elevated semiconductor layer is SiGe or a stacked structure of Si and SiGe.
Thereby, the mobility of electrons can be improved while enabling lattice matching of the elevated semiconductor layer stacked on the semiconductor layer. For this reason, the resistance of the offset drain can be reduced while the elevated semiconductor layer can be stably formed on the semiconductor layer.
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図、図2(a)は、図1のA1−A2線で切断した断面図、図2(b)は、図1のB1−B2線で切断した断面図、図2(c)は、図1のC1−C2線で切断した断面図である。
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a plan view showing a schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG. 1, and FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line B1-B2 in FIG. 1, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line C1-C2 in FIG.
図1および図2において、BOX層1上にはp型半導体層2が形成されている。なお、p型半導体層2の材質としては、例えば、Si、Ge、SiGe、SiC、SiSn、PbS、GaAs、InP、GaP、GaN、ZnSeなどを用いることができ、BOX層1としては、例えば、SiO2、SIONまたはSi3N4などの絶縁層または埋め込み絶縁膜を用いることができる。また、p型半導体層2がBOX層1上に形成された半導体基板としては、例えば、SOI基板を用いることができ、SOI基板としては、SIMOX(Separation by Implanted Oxgen)基板、貼り合わせ基板またはレーザアニール基板などを用いることができる。また、BOX層1として、サファイア、ガラスまたはセラミックなどの絶縁性基板を用いるようにしてもよい。また、p型半導体層2としては、単結晶半導体層、多結晶半導体層あるいはアモルファス半導体層を用いるようにしてもよい。
In FIGS. 1 and 2, a p-
そして、p型半導体層2上には、ゲート絶縁膜3を介してゲート電極4が形成され、ゲート電極4の側壁には、サイドウォール10a、10bがそれぞれ形成されている。そして、ソース側のp型半導体層2には、n型オフセットソース層5aおよびp型ソースボディ接続層5bが交互に配置されている。なお、n型オフセットソース層5aおよびp型ソースボディ接続層5bは、ゲート電極4に対して自己整合的に配置することができ、n型オフセットソース層5aおよびp型ソースボディ接続層5bの底面はBOX層1に接触させることができる。そして、n型オフセットソース層5aには、ソース側のサイドウォール10aに自己整合的にn+型ソース層8aが形成され、p型ソースボディ接続層5bには、ソース側のサイドウォール10aに自己整合的にp+型ソースボディ接続層8bが形成されている。そして、n+型ソース層8aおよびp+型ソースボディ接続層8bには、n+型ソース層8aとp+型ソースボディ接続層8bとに跨るように配置されたコンタクトK1が形成されている。
A
また、ドレイン側のp型半導体層2には、n型オフセットドレイン層6が形成されている。なお、n型オフセットドレイン層6は、ゲート電極4に対して自己整合的に配置することができ、n型オフセットドレイン層6の底面はBOX層1に接触させることができる。
そして、n型オフセットドレイン層6上には、ゲート電極4からサイドウォール10bを隔てるようにして、電流の進行方向に沿ってストライプ状に形成されたn型エレベーテッド半導体層7が積層されている。また、ストライプ状に形成されたn型エレベーテッド半導体層7上には絶縁層21が積層されている。そして、絶縁層21には、n型エレベーテッド半導体層7の間に配置されたトレンチ21aが形成され、トレンチ21aには絶縁層21を介して埋め込み電極22が埋め込まれている。そして、n型エレベーテッド半導体層7には、ゲート電極4から所定間隔だけ隔たるようにしてn+型ドレイン層9が形成されている。なお、n+型ドレイン層9は、n型エレベーテッド半導体層7だけでなく、n型オフセットドレイン層6に形成するようにしてもよい。そして、n+型ドレイン層9には、n+型ドレイン層9から電極を引き出すためのコンタクトK2が形成されている。
An n-type offset
On the n-type offset
ここで、n型エレベーテッド半導体層7をn型オフセットドレイン層6a上にストライプ状に形成し、n型エレベーテッド半導体層7に埋め込み電極22を埋め込むことにより、ボディ領域の薄膜化を可能としつつ、オフセットドレインが設けられた半導体層を厚膜化することが可能となるとともに、n型オフセットドレイン層6aにかかるダメージを抑制しつつ、n型オフセットドレイン層6a上に埋め込み電極を形成することができる。このため、電界効果型トランジスタを完全空乏モードで動作させる場合においても、オフセットドレインの不純物濃度の増大を抑制しつつ、オン抵抗を低減させることが可能となるとともに、n型オフセットドレイン層6aの欠陥の増大およびソース/ドレイン間の容量の増大を抑制しつつ、オフセットドレインの表面電界を緩和することができる。この結果、電界効果型トランジスタの低消費電力化および高速化を実現することを可能としつつ、ソース/ドレイン領域のパンチスルー現象、しきい値電圧の変動および短チャネル効果の発生を抑制することが可能となるとともに、大電流化および高耐圧化を図ることが可能となる。
Here, the n-type
また、オフセットドレインをせり上げ構造とすることにより、オフセットドレインでホットキャリアが発生した場合においても、半導体層と絶縁膜との界面にホットキャリアがトラップされることを抑制することができ、オン抵抗の増加を抑制することができる。
また、埋め込み電極22をn+型ソース層8aと接続することにより、図1および図2の斜線で示すように、n型オフセットドレイン層6と埋め込み電極22を覆う絶縁膜21との界面、n型オフセットドレイン層6とp型半導体層2との接合界面、n型オフセットドレイン層6とBOX層1との界面で空乏層を広げることができる。このため、オフセットドレインの電界を緩和することができ、オフ耐圧を向上させることができる。
In addition, by raising the offset drain, even when hot carriers are generated in the offset drain, trapping of hot carriers at the interface between the semiconductor layer and the insulating film can be suppressed, and the on-resistance can be reduced. Can be suppressed.
Further, by connecting the buried
一方、埋め込み電極22をゲート電極4と接続することにより、ゲート電圧が0ボルト以下のオフ状態では、n型オフセットドレイン層6と埋め込み電極22を覆う絶縁膜21との界面、n型オフセットドレイン層6とp型半導体層2との接合界面、n型オフセットドレイン層6とBOX層1との界面で空乏層を広げることができる。また、ゲート電圧が0ボルトより大きなオン状態では、ゲート電極4と同電位の電圧を埋め込み電極22にかけることができる。このため、電界効果型トランジスタがオフ状態だけでなく、電界効果型トランジスタがオン状態においても、オフセットドレインの電界を緩和することができ、オフ耐圧だけでなく、オン耐圧も向上させることができる。
On the other hand, when the buried
また、p型ソースボディ接続層5bおよびp+型ソースボディ接続層8bをソース側に設けることにより、ソースタイ構造を形成することが可能となる。このため、ボディ領域に蓄積したホットキャリアを逃がすことが可能となり、電界効果型トランジスタを完全空乏モードで動作させることを可能としつつ、ドレイン耐圧の劣化を抑制することができる。
Further, by providing the p-type source
なお、n型オフセットドレイン層6およびn型エレベーテッド半導体層7の不純物濃度はn+型ドレイン層9からゲート電極4に向かって徐々に薄くなるようにしてもよい。
これにより、オフセットドレインの抵抗の増大を抑制しつつ、ボディ端またはドレイン端における不純物濃度を低下させることが可能となる。このため、n型エレベーテッド半導体層7をオフセットドレインに設けた場合においても、ボディ端またはドレイン端における電界集中を緩和させることが可能となり、ドレイン耐圧を向上させることができる。
Note that the impurity concentration of the n-type offset
Thereby, it is possible to reduce the impurity concentration at the body end or the drain end while suppressing an increase in the resistance of the offset drain. For this reason, even when the n-type
図3〜図5は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図3(a1)〜図3(c1)において、BOX層1上にはp型半導体層2が形成されている。そして、p型半導体層2の熱酸化を行うことにより、p型半導体層2上にゲート絶縁膜3を形成する。そして、CVDなどの方法により、ゲート絶縁膜3が形成されたp型半導体層2上に多結晶シリコン層を積層し、フォトリソグラフィー技術およびドライエッチング技術を用いて多結晶シリコン層をパターニングすることにより、ゲート電極4をゲート絶縁膜3上に形成する。
3 to 5 are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 3A1 to FIG. 3C1, a p-
そして、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、p型ソースボディ接続層5bが形成される領域を第1レジストパターンで覆う。そして、その第1レジストパターンおよびゲート電極4をマスクとして、As、Pなどの不純物をp型半導体層2内にイオン注入することにより、n型オフセットソース層5aをソース側に形成するとともに、n型オフセットドレイン層6をドレイン側に形成する。
Then, by using a photolithography technique, a region where the p-type source
次に、第1レジストパターンを除去した後、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、n型オフセットソース層5aおよびn型オフセットドレイン層6が形成された領域を第2レジストパターンで覆う。そして、その第2レジストパターンおよびゲート電極4をマスクとして、Bなどの不純物をp型半導体層2内にイオン注入することにより、p型ソースボディ接続層5bをソース側に形成する。
Next, after removing the first resist pattern, the region where the n-type offset
次に、第2レジストパターンを除去した後、CVDなどの方法により、p型半導体層2上の全面に絶縁膜を形成する。そして、RIEなどの異方性エッチングを用いて絶縁膜をエッチバックすることにより、ゲート電極4の側壁にサイドウォール10a、10bをそれぞれ形成する。そして、熱酸化などの方法により、酸化膜11を全面に形成し、フォトリソグラフィー技術およびドライエッチング技術を用いて酸化膜11をパターニングすることにより、n型オフセットドレイン層6の表面を露出させる。
Next, after removing the second resist pattern, an insulating film is formed on the entire surface of the p-
次に、図3(a2)〜図3(c2)に示すように、エピタキシャル成長により、n型オフセットドレイン層6上にエレベーテッド半導体層を形成し、As、Pなどの不純物をエレベーテッド半導体層内にイオン注入することにより、n型エレベーテッド半導体層7をドレイン側に形成する。ここで、n型オフセットソース層5aおよびp型ソースボディ接続層5bに酸化膜11を形成するとともに、n型オフセットドレイン層6の表面が露出された状態でエピタキシャル成長を行うことにより、n型オフセットドレイン層6上にエレベーテッド半導体層を選択的に形成することができる。
Next, as shown in FIGS. 3A2 to 3C2, an elevated semiconductor layer is formed on the n-type offset
なお、n型エレベーテッド半導体層7の材質としては、例えば、Si、Ge、SiGe、SiC、SiSn、PbSなどのIV族元素、GaAs、GaN、InP、GaPなどのIII−V族元素、ZnSeなどのII−VI族元素、あるいはIV−VI族元素から選択することができる。特に、p型半導体層2がSiの場合、n型エレベーテッド半導体層7として、SiGeまたはSiとSiGeとの積層構造を用いることにより、n型オフセットドレイン層6上にn型エレベーテッド半導体層7を安定して形成することを可能としつつ、電子の移動度を向上させることを可能として、オフセットドレインの抵抗を低減することができる。
The material of the n-type
また、エレベーテッド半導体層内にイオン注入する場合、エレベーテッド半導体層の表面に薄い酸化膜を形成するようにしてもよい。これにより、n型エレベーテッド半導体層7の側壁部の不純物濃度を均一化することができる。
次に、図3(a3)〜図3(c3)に示すように、n型オフセットソース層5aおよびp型ソースボディ接続層5b上の酸化膜11を除去する。そして、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、p型ソースボディ接続層5bおよびn型エレベーテッド半導体層7を覆う第3レジストパターンを形成する。そして、その第3レジストパターン、ゲート電極4およびサイドウォール10a、10bをマスクとして、As、Pなどの不純物をn型オフセットソース層5a内にイオン注入することにより、n+型ソース層8aをソース側に形成する。
In addition, when ion implantation is performed in the elevated semiconductor layer, a thin oxide film may be formed on the surface of the elevated semiconductor layer. Thereby, the impurity concentration of the side wall portion of the n-type
Next, as shown in FIGS. 3A3 to 3C3, the
次に、第3レジストパターンを除去した後、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、n型オフセットソース層5aおよびn型エレベーテッド半導体層7を覆う第4レジストパターンを形成する。そして、その第4レジストパターン、ゲート電極4およびサイドウォール10a、10bをマスクとして、Bなどの不純物をp型ソースボディ接続層5b内にイオン注入することにより、p+型ソースボディ接続層8bをソース側に形成する。
Next, after removing the third resist pattern, a fourth resist pattern that covers the n-type offset
次に、第4レジストパターンを除去した後、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、ゲート電極4から所定間隔だけ隔ててn型エレベーテッド半導体層7を露出させる第5レジストパターンを形成する。そして、その第5レジストパターンをマスクとして、As、Pなどの不純物をn型エレベーテッド半導体層7内にイオン注入することにより、ゲート電極4から所定間隔だけ隔てて配置されたn+型ドレイン層9を形成する。
Next, after removing the fourth resist pattern, a fifth resist pattern that exposes the n-type
次に、第5レジストパターンを除去した後、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、n型エレベーテッド半導体層7をストライプ状に露出させる第6レジストパターンを形成する。そして、第6レジストパターンをマスクとしてn型エレベーテッド半導体層7のエッチングを行うことにより、n型エレベーテッド半導体層7をストライプ状に加工する。
Next, after removing the fifth resist pattern, a sixth resist pattern that exposes the n-type
ここで、n型エレベーテッド半導体層7をストライプ状に加工することにより、n型オフセットドレイン層6にエッチングダメージを及ぼすことなく、n型オフセットドレイン層6上に埋め込み電極22を形成することが可能となる。このため、n型オフセットドレイン層6の欠陥の発生を抑制しつつ、電界効果型トランジスタの出力容量を低減させることが可能となるとともに、オフセットドレインの電界を緩和することが可能となる。
Here, by processing the n-type
次に、図4(a1)〜図4(c1)に示すように、第6レジストパターンを除去した後、CVDなどの方法により、絶縁膜21を全面に堆積する。なお、絶縁膜21としては、例えば、シリコン酸化膜などを用いることができる。
次に、図4(a2)〜図4(c2)に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、n型エレベーテッド半導体層7の隙間上の絶縁膜21をストライプ状に露出させる第7レジストパターンを形成する。そして、第7レジストパターンをマスクとして絶縁膜21のハーフエッチングを行うことにより、n型エレベーテッド半導体層7の隙間に対応して配置されたトレンチ21aを絶縁膜21に加工する。
Next, as shown in FIGS. 4A1 to 4C1, after removing the sixth resist pattern, an insulating
Next, as shown in FIGS. 4A2 to 4C2, a seventh resist that exposes the insulating
次に、図4(a3)〜図4(c3)に示すように、第7レジストパターンを除去した後、スパッタなどの方法により、Alなどの金属膜を全面に形成する。そして、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、トレンチ21a内に埋め込まれた金属膜を覆う第8レジストパターンを形成する。そして、第8レジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングすることにより、絶縁膜21を介してトレンチ21aに埋め込まれた埋め込み電極22を形成する。
Next, as shown in FIGS. 4A3 to 4C3, after removing the seventh resist pattern, a metal film such as Al is formed on the entire surface by a method such as sputtering. Then, by using a photolithography technique, an eighth resist pattern that covers the metal film embedded in the
なお、n型エレベーテッド半導体層7と、埋め込み電極22との間の酸化膜を、n型エレベーテッド半導体層7の表面の酸化により形成してもよい。オフセットドレインをせり上げているため、酸化によりチャネル領域に生じる欠陥を軽減することができる。
次に、図5(a)〜図5(c)に示すように、第8レジストパターンを除去した後、CVDなどの方法により、絶縁膜23を全面に堆積する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより、埋め込み電極22の表面を露出させる開口部23aを絶縁膜23に形成するとともに、n+型ソース層8aおよびp+型ソースボディ接続層8bの表面を露出させる開口部23bを絶縁膜23に形成する。そして、スパッタなどの方法により、Alなどの金属膜を全面に形成し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて金属膜をパターニングすることにより、n+型ソース層8a、p+型ソースボディ接続層8bおよび埋め込み電極22を接続する配線層24を形成する。
Note that an oxide film between the n-type
Next, as shown in FIGS. 5A to 5C, after removing the eighth resist pattern, an insulating
これにより、n型オフセットドレイン層6にかかるダメージを抑制しつつ、n型オフセットドレイン層6上に埋め込み電極22を形成することが可能となるとともに、製造プロセスの煩雑化を抑制しつつ、ソースタイ構造を設けることができる。このため、オン抵抗の増加を抑制しつつ、大電流化、高耐圧化および高速化を図ることが可能となるとともに、ボディ領域に蓄積したホットキャリアを逃がすことを可能として、ドレイン耐圧の劣化を抑制することができる。
As a result, it is possible to form the buried
また、埋め込み電極22を埋め込むための絶縁膜21としてシリコン酸化膜を用いた場合、シリコン酸化膜の誘電率はシリコンの誘電率の1/3程度であるため、n型領域とp型領域との接合容量に比べて、n型オフセットドレイン層6またはn型エレベーテッド半導体層7と埋め込み電極22との間の容量を低減することができる。このため、n型領域とp型領域とを交互に配置したマルチリサーフ構造をオフセットドレインに適用した場合に比べて、ソース/ドレイン間の容量を低減させることができ、高速動作を実現することができる。
Further, when a silicon oxide film is used as the insulating
図6は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図6(a)〜図6(c)において、埋め込み電極22が形成されると、CVDなどの方法により、絶縁膜25を全面に堆積する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより、埋め込み電極22およびゲート電極4の表面を露出させる開口部25a、25bを絶縁膜25にそれぞれ形成する。そして、スパッタなどの方法により、Alなどの金属膜を全面に形成し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて金属膜をパターニングすることにより、埋め込み電極22およびゲート電極4を接続する配線層26を形成する。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
6A to 6C, when the buried
これにより、電界効果型トランジスタがオフ状態だけでなく、電界効果型トランジスタがオン状態においても、オフセットドレインの電界を緩和することができ、オフ耐圧だけでなく、オン耐圧も向上させることができる。
図7は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図7(a1)〜図7(c1)において、ゲート電極4の側壁にサイドウォール10a、10bがそれぞれ形成されると、熱酸化などの方法により、p型半導体層2の全面に酸化膜11´を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびドライエッチング技術を用いて酸化膜11´をパターニングすることにより、n型オフセットドレイン層6の表面をストライプ状に露出させる。
Accordingly, the field of the offset drain can be relaxed not only when the field effect transistor is in the off state but also when the field effect transistor is in the on state, and not only the off breakdown voltage but also the on breakdown voltage can be improved.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
7 (a1) to 7 (c1), when the
次に、図7(a2)〜図7(c2)に示すように、エピタキシャル成長により、n型オフセットドレイン層6上にエレベーテッド半導体層を形成し、As、Pなどの不純物をエレベーテッド半導体層内にイオン注入することにより、n型エレベーテッド半導体層7をドレイン側に形成する。ここで、n型オフセットソース層5aおよびp型ソースボディ接続層5bに酸化膜11´を形成するとともに、n型オフセットドレイン層6の表面がストライプ状に露出された状態でエピタキシャル成長を行うことにより、n型オフセットドレイン層6上にエレベーテッド半導体層をストライプ状に形成することができる。そして、n型エレベーテッド半導体層7がn型オフセットドレイン層6上にストライプ状に形成されると、n型オフセットソース層5aおよびp型ソースボディ接続層5b上の酸化膜11を除去する。
Next, as shown in FIGS. 7A2 to 7C2, an elevated semiconductor layer is formed on the n-type offset
これにより、n型エレベーテッド半導体層7のエッチング加工を行うことなく、n型エレベーテッド半導体層7をストライプ状に形成することができ、n型オフセットドレイン層6だけでなく、n型エレベーテッド半導体層7にかかるダメージを抑制しつつ、n型エレベーテッド半導体層7内に埋め込み電極22を形成することが可能となる。このため、n型オフセットドレイン層6および、n型エレベーテッド半導体層7の欠陥の発生を抑制しつつ、電界効果型トランジスタの出力容量を低減させることが可能となるとともに、オフセットドレインの電界を緩和することが可能となる。
As a result, the n-type
なお、上述した実施形態では、nチャンネルMOSトランジスタを例にとって説明したが、pチャンネルMOSトランジスタに適用するようにしてもよい。また、上述した実施形態では、SOI基板上に形成された電界効果型トランジスタを例にとって説明したが、SOI基板上に形成された電界効果型トランジスタ以外にも、例えば、TFT(Thin Film Transistor)などに適用してもよい。また、上述した実施形態では、ソースタイ構造をソース側に設ける方法について説明したが、ソースタイ構造は省略してもよい。 In the above-described embodiment, an n-channel MOS transistor has been described as an example. However, the present invention may be applied to a p-channel MOS transistor. In the above-described embodiment, the field effect transistor formed on the SOI substrate has been described as an example. However, in addition to the field effect transistor formed on the SOI substrate, for example, a TFT (Thin Film Transistor) or the like. You may apply to. In the above-described embodiment, the method of providing the source tie structure on the source side has been described. However, the source tie structure may be omitted.
1 BOX層、2 p型半導体層、3 ゲート絶縁膜、4 ゲート電極、5a n型オフセットソース層、5b p型ソースボディ接続層、6 n型オフセットドレイン層、7 n型エレベーテッド半導体層、8a n+型ソース層、8b p+型ソースボディ接続層、9 n+型ドレイン層、10a、10b サイドウォール、K1、K2 コンタクト、11、11´ 酸化膜、21、23、25 絶縁膜、21a トレンチ、22 埋め込み電極、23a、23b、25a、25b 開口部、24、26 配線層
1 BOX layer, 2 p-type semiconductor layer, 3 gate insulating film, 4 gate electrode, 5a n-type offset source layer, 5b p-type source body connection layer, 6 n-type offset drain layer, 7 n-type elevated semiconductor layer, 8a n + type source layer, 8b p + type source body connection layer, 9 n + type drain layer, 10a, 10b sidewall, K1, K2 contact, 11, 11 ′ oxide film, 21, 23, 25 insulating film,
Claims (13)
前記オフセットドレインが設けられた半導体層の膜厚がソース側の半導体層の膜厚に比べて厚いことを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device in which a field effect transistor having a buried electrode in an offset drain is formed,
A semiconductor device, wherein a thickness of a semiconductor layer provided with the offset drain is larger than a thickness of a semiconductor layer on a source side.
前記半導体層上に形成されたゲート電極と、
前記半導体層に設けられ、前記ゲート電極下に配置された第1導電型ボディ領域と、
前記半導体層に設けられ、前記ゲート電極の一方の側に配置された第2導電型ソース領域と、
前記ゲート電極の他方の側に配置された第2導電型オフセットドレイン層と、
前記第2導電型オフセットドレイン層上に配置され、電流の進行方向に沿ってストライプ状に形成された第2導電型エレベーテッド半導体層と、
前記ストライプ状に形成された第2導電型エレベーテッド半導体層内に絶縁膜を介して埋め込まれた埋め込み電極と、
前記ゲート電極から所定間隔だけ隔てて配置された第2導電型ドレイン領域とを備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer stacked on an insulator;
A gate electrode formed on the semiconductor layer;
A first conductivity type body region provided in the semiconductor layer and disposed under the gate electrode;
A second conductivity type source region provided on the semiconductor layer and disposed on one side of the gate electrode;
A second conductivity type offset drain layer disposed on the other side of the gate electrode;
A second conductivity type elevated semiconductor layer disposed on the second conductivity type offset drain layer and formed in a stripe shape along a current traveling direction;
Embedded electrodes embedded in the second conductive type elevated semiconductor layer formed in the stripe shape through an insulating film;
A semiconductor device comprising: a second conductivity type drain region disposed at a predetermined interval from the gate electrode.
前記第2導電型ソース領域と前記第1導電型ソースボディ接続領域とに跨るように配置されたコンタクトとを備えることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。 A first conductivity type source body connection region provided in the second conductivity type source region and disposed so as to be in contact with the first conductivity type body region;
8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a contact disposed so as to straddle the second conductivity type source region and the first conductivity type source body connection region.
前記ゲート電極をマスクとしてドレイン側の前記第1導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第2導電型オフセットドレイン層を形成する工程と、
前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、
電流の進行方向に沿ってストライプ状に配置された第2導電型エレベーテッド半導体層を前記第2導電型オフセットドレイン層上に形成する工程と、
前記ゲート電極および前記サイドウォールをマスクとしてソース側の前記第2導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第2導電型ソース領域を形成する工程と、
前記ゲート電極から所定間隔だけ隔てて配置された第2導電型ドレイン領域を形成する工程と、
前記第2導電型エレベーテッド半導体層上に絶縁膜を堆積する工程と、
前記第2導電型エレベーテッド半導体層の隙間に配置されたトレンチを前記絶縁膜に形成する工程と、
前記トレンチ内に埋め込まれた埋め込み電極を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a gate electrode on the first conductivity type semiconductor layer formed on the insulator;
Forming a second conductivity type offset drain layer by ion-implanting the first conductivity type semiconductor layer on the drain side using the gate electrode as a mask;
Forming a sidewall on the sidewall of the gate electrode;
Forming a second conductivity type elevated semiconductor layer disposed in a stripe shape along the current traveling direction on the second conductivity type offset drain layer;
Forming a second conductivity type source region by performing ion implantation into the second conductivity type semiconductor layer on the source side using the gate electrode and the sidewall as a mask;
Forming a second conductivity type drain region disposed at a predetermined distance from the gate electrode;
Depositing an insulating film on the second conductivity type elevated semiconductor layer;
Forming a trench disposed in the gap between the second conductivity type elevated semiconductor layers in the insulating film;
And a step of forming a buried electrode buried in the trench.
前記ゲート電極をマスクとしてドレイン側の前記第1導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第2導電型オフセットドレイン層を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとしてソース側の前記第1導電型半導体層にイオン注入を行うことにより、第1導電型領域と第2導電型領域とが交互に配置されたオフセットソース層を形成する工程と、
前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、
電流の進行方向に沿ってストライプ状に配置された第2導電型エレベーテッド半導体層を前記第2導電型オフセットドレイン層上に形成する工程と、
前記第2導電型エレベーテッド半導体層のゲート寄りの領域および前記オフセットソース層の第1導電型領域を覆う第1レジストパターンを形成する工程と、
第1レジストパターン、前記ゲート電極および前記サイドウォールをマスクとしてイオン注入を行うことにより、第2導電型ソース領域および第2導電型ドレイン領域を形成する工程と、
前記第2導電型エレベーテッド半導体層および前記オフセットソース層の第2導電型領域を覆う第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターン、前記ゲート電極および前記サイドウォールをマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記オフセットソース層の第1導電型領域に第1導電型ソースボディ接続領域を形成する工程と、
前記第2導電型エレベーテッド半導体層上に絶縁膜を堆積する工程と、
前記第2導電型エレベーテッド半導体層の隙間に配置されたトレンチを前記絶縁膜に形成する工程と、
前記トレンチ内に埋め込まれた埋め込み電極を形成する工程と、
前記第2導電型ソース領域と前記第1導電型ソースボディ接続領域とに跨るように配置されたコンタクトを形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a gate electrode on the first conductivity type semiconductor layer formed on the insulator;
Forming a second conductivity type offset drain layer by ion-implanting the first conductivity type semiconductor layer on the drain side using the gate electrode as a mask;
Forming an offset source layer in which first conductivity type regions and second conductivity type regions are alternately arranged by performing ion implantation on the first conductivity type semiconductor layer on the source side using the gate electrode as a mask; ,
Forming a sidewall on the sidewall of the gate electrode;
Forming a second conductivity type elevated semiconductor layer disposed in a stripe shape along the current traveling direction on the second conductivity type offset drain layer;
Forming a first resist pattern covering a region near the gate of the second conductivity type elevated semiconductor layer and a first conductivity type region of the offset source layer;
Forming a second conductivity type source region and a second conductivity type drain region by performing ion implantation using the first resist pattern, the gate electrode and the sidewall as a mask;
Forming a second resist pattern covering the second conductivity type elevated semiconductor layer and the second conductivity type region of the offset source layer;
Forming a first conductivity type source body connection region in the first conductivity type region of the offset source layer by performing ion implantation using the second resist pattern, the gate electrode and the sidewall as a mask;
Depositing an insulating film on the second conductivity type elevated semiconductor layer;
Forming a trench disposed in the gap between the second conductivity type elevated semiconductor layers in the insulating film;
Forming a buried electrode embedded in the trench;
Forming a contact disposed so as to straddle the second conductivity type source region and the first conductivity type source body connection region.
前記第2導電型オフセットドレイン層の表面が露出するようにパターニングされた酸化膜を形成する工程と、
前記第2導電型オフセットドレイン層上にエレベーテッド半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記エレベーテッド半導体層に第2導電型不純物のイオン注入を行うことにより、第2導電型エレベーテッド半導体層を形成する工程と、
前記第2導電型エレベーテッド半導体層をストライプ状にエッチング加工する工程とを備えることを特徴とする請求項9または10記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the second conductivity type elevated semiconductor layer arranged in the stripe shape,
Forming an oxide film patterned to expose the surface of the second conductivity type offset drain layer;
Epitaxially growing an elevated semiconductor layer on the second conductivity type offset drain layer;
Forming a second conductivity type elevated semiconductor layer by implanting ions of a second conductivity type impurity into the elevated semiconductor layer;
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, further comprising a step of etching the second conductivity type elevated semiconductor layer in a stripe shape.
前記第2導電型オフセットドレイン層の表面がストライプ状に露出するようにパターニングされた酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜をマスクとしたエピタキシャル成長により、ストライプ状に配置されたエレベーテッド半導体層を前記オフセットドレイン層上に形成する工程と、
前記エレベーテッド半導体層に第2導電型不純物のイオン注入を行うことにより、第2導電型エレベーテッド半導体層を形成する工程とを備えることを特徴とする請求項9または10記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the second conductivity type elevated semiconductor layer arranged in the stripe shape,
Forming an oxide film patterned so that the surface of the second conductivity type offset drain layer is exposed in a stripe pattern;
Forming an elevated semiconductor layer arranged in stripes on the offset drain layer by epitaxial growth using the oxide film as a mask;
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, further comprising a step of forming a second conductivity type elevated semiconductor layer by performing ion implantation of a second conductivity type impurity into the elevated semiconductor layer. Method.
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