JP2005311390A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of controlling the deterioration of the threshold voltage Vth of a parasitic MOS transistor, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: An oxide layer 14 is formed so that it extends from the top of a channel stopper region 4 to the top of an embedded oxide layer 2. This oxide layer 14 has an upper surface 14a, that inclines toward directly above the channel stopper region 4 and a flat upper surface above the embedded oxide layer 2. A gate electrode 8 extends from the top of an SOI layer 3 to the top of the oxide layer 14. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、半導体装置に関し、特に、半導体装置における素子分離構造に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to an element isolation structure in a semiconductor device.

従来から、素子間の分離方法としてLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法は広く知られている。図47および図48は、SOI(Semiconductor On Insulator)構造を有する半導体装置において、上記のLOCOS法を使用した場合のプロセスフローを示す断面図である。   Conventionally, a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method is widely known as a method for separating elements. 47 and 48 are cross-sectional views showing a process flow when the above-described LOCOS method is used in a semiconductor device having an SOI (Semiconductor On Insulator) structure.

まず図47を参照して、SIMOX(Separation by Implanted Oxygen)法などを用いて、シリコン基板1の主表面上に埋込酸化物層2を介在して半導体層(以下、単に「SOI層」と称する)3を形成する。このSOI層3上に所定形状にパターニングされた窒化物層11を形成する。この窒化物層11をマスクとして用いて、SOI層3内にボロン(B)をイオン注入する。それにより、チャネルストッパ領域となる不純物注入領域4aが形成される。   First, referring to FIG. 47, using a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) method or the like, a semiconductor layer (hereinafter simply referred to as “SOI layer”) with a buried oxide layer 2 interposed on the main surface of silicon substrate 1. 3) is formed. A nitride layer 11 patterned in a predetermined shape is formed on the SOI layer 3. Boron (B) is ion-implanted into the SOI layer 3 using the nitride layer 11 as a mask. Thereby, an impurity implantation region 4a to be a channel stopper region is formed.

次に、図47に示される状態でSOI層3にLOCOS処理を施す。それにより、図48に示されるように、SOI層3に選択的に分離酸化物層20が形成される。このとき、分離酸化物層20の形成により、上記のチャネルストッパ領域の形成のための不純物(ボロン)がほとんど吸収されてしまう。そのため、図48に示されるように、分離酸化物層20の形成の後に再びボロン(B)をSOI層3の周縁部近傍にイオン注入する必要がある。それにより、SOI層3の周縁部近傍に高濃度の不純物(ボロン)を含むチャネルストッパ領域4が形成される。それにより、SOI層3の周縁部近傍における寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthが低下するのを効果的に抑制することが可能となる。   Next, LOCOS processing is performed on the SOI layer 3 in the state shown in FIG. Thereby, as shown in FIG. 48, the isolation oxide layer 20 is selectively formed in the SOI layer 3. At this time, the formation of the isolation oxide layer 20 almost absorbs impurities (boron) for forming the channel stopper region. Therefore, as shown in FIG. 48, it is necessary to ion-implant boron (B) again in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3 after the formation of the isolation oxide layer 20. Thereby, a channel stopper region 4 containing a high concentration impurity (boron) is formed in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3. As a result, the threshold voltage Vth of the parasitic MOS transistor near the peripheral edge of the SOI layer 3 can be effectively suppressed from decreasing.

しかしながら、分離酸化物層20の形成の後に、チャネルストッパ領域4の形成のためのボロンイオンの注入を行なった場合には次に説明するような問題点があった。   However, when boron ions are implanted for forming the channel stopper region 4 after the formation of the isolation oxide layer 20, there is a problem as described below.

図48に示されるように、分離酸化物層20の形成の後にチャネルストッパ領域4を形成する1つの手法として、窒化物層11を残余させた状態でSOI層3の周縁部近傍にのみ選択的にボロンイオンを注入する方法を挙げることができる。この方法によれば、自己整合的にチャネルストッパ領域4を形成することができるので、新たに上記のボロンイオンの注入のためのマスク層を形成する必要がなくなる。しかしながら、図48に示されるように、斜めイオン注入法によりボロンイオンをSOI層3の周縁部近傍に注入する必要がある。そのため、MOSトランジスタのチャネルが形成される領域にまで上記のボロンが注入されてしまう。その結果、実効チャネル幅Wが小さくなるという問題が生じていた。   As shown in FIG. 48, as one method for forming the channel stopper region 4 after the formation of the isolation oxide layer 20, it is selectively performed only in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3 with the nitride layer 11 remaining. A method of implanting boron ions can be mentioned. According to this method, since the channel stopper region 4 can be formed in a self-aligned manner, it is not necessary to newly form a mask layer for the above boron ion implantation. However, as shown in FIG. 48, it is necessary to implant boron ions in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3 by an oblique ion implantation method. For this reason, the boron is implanted into the region where the channel of the MOS transistor is formed. As a result, there has been a problem that the effective channel width W is reduced.

上記のような問題を解消し得る1手法として、図49〜図51に示されるメサ分離法を挙げることができる。図49は、従来のメサ分離法を採用した半導体装置を示す断面図である。図50および図51は、図4949に示される半導体装置の特徴的な製造工程を示す断面図である。   As one method that can solve the above problems, the mesa separation method shown in FIGS. 49 to 51 can be mentioned. FIG. 49 is a cross-sectional view showing a semiconductor device employing a conventional mesa separation method. 50 and 51 are cross-sectional views showing characteristic manufacturing steps of the semiconductor device shown in FIG.

まず図49を参照して、SOI層3の周縁部近傍にはチャネルストッパ領域4が形成されている。SOI層3の周縁部直下には、リセス部24が形成されている。SOI層3を覆うようにゲート絶縁層7が形成され、このゲート絶縁層7を覆うようにゲート電極8が形成されている。   First, referring to FIG. 49, a channel stopper region 4 is formed in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3. A recess 24 is formed immediately below the peripheral edge of the SOI layer 3. A gate insulating layer 7 is formed so as to cover the SOI layer 3, and a gate electrode 8 is formed so as to cover the gate insulating layer 7.

次に、図50および図51を用いて、図49に示される半導体装置の製造方法について説明する。まず図50を参照して、上述のLOCOS法の場合と同様の方法でSOI層3内にチャネルストッパ領域4の形成のためのボロン(B)をイオン注入する。その後、CVD(Chemical Vapor Deposition )法を用いて、窒化物層11を覆うようにさらに窒化物層(図示せず)を形成する。そして、この窒化物層に異方性エッチング処理を施すことにより、図51に示されるように、窒化物スペーサ12を形成する。次に、窒化物層11と窒化物スペーサ12とをマスクとして用いて、SOI層3をパターニングし、引き続いてエッチングダメージを取るための熱酸化処理を行なう。それにより、SOI層3の側壁に、図51に示されるように、側壁酸化物層5が形成される。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 49 will be described with reference to FIGS. First, referring to FIG. 50, boron (B) for forming channel stopper region 4 is ion-implanted into SOI layer 3 by the same method as in the case of LOCOS method described above. Thereafter, a nitride layer (not shown) is further formed so as to cover the nitride layer 11 by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Then, the nitride spacer 12 is formed as shown in FIG. 51 by subjecting this nitride layer to anisotropic etching. Next, using the nitride layer 11 and the nitride spacer 12 as a mask, the SOI layer 3 is patterned, and subsequently a thermal oxidation process for removing etching damage is performed. Thereby, sidewall oxide layer 5 is formed on the sidewall of SOI layer 3 as shown in FIG.

その後、窒化物層11,窒化物スペーサ12および酸化物層9をエッチング除去する。それにより、図49に示されるように、SOI層3の周縁部直下にリセス部24が形成される。   Thereafter, nitride layer 11, nitride spacer 12, and oxide layer 9 are removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 49, the recess 24 is formed immediately below the peripheral edge of the SOI layer 3.

その後、SOI層3の表面上にゲート絶縁層7を形成し、このゲート絶縁層7を覆うようにゲート電極8を形成する。そして、この場合であれば、SOI層3内に、ゲート電極8を挟むようにソース/ドレイン領域が形成される。   Thereafter, a gate insulating layer 7 is formed on the surface of the SOI layer 3, and a gate electrode 8 is formed so as to cover the gate insulating layer 7. In this case, source / drain regions are formed in the SOI layer 3 so as to sandwich the gate electrode 8.

以上の工程を経て図49に示される半導体装置が形成される。この図49に示される半導体装置では、チャネルストッパ領域4の形成のためのボロン(B)を、LOCOS法を採用した場合のように再度注入していない。そのため、LOCOS法を採用した場合のように実効チャネル幅Wが小さくなるという問題を解消することが可能となる。   The semiconductor device shown in FIG. 49 is formed through the above steps. In the semiconductor device shown in FIG. 49, boron (B) for forming the channel stopper region 4 is not implanted again as in the case where the LOCOS method is employed. Therefore, the problem that the effective channel width W becomes small as in the case where the LOCOS method is adopted can be solved.

しかしながら、図49に示される半導体装置においても次に説明するような問題点があった。図51に示されるように、チャネルストッパ領域4を形成した後に、側壁酸化物層5を形成している。このとき、前述のLOCOS法の場合ほどではないが、この側壁酸化物層5の形成によりチャネルストッパ領域4から不純物(ボロン)が吸い出されてしまう。それにより、チャネルストッパ領域4内における不純物(ボロン)の濃度が低下し、SOI層3の周縁部における寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthが低下するという問題点が生じていた。また、図49に示されるように、SOI層3の周縁部直下にリセス部24が形成されている。このようなリセス部24が形成されることにより、SOI層3の側壁底部26において電解集中が生じやすくなる。それにより、ゲート絶縁層7が絶縁破壊されやすくなり、トランジスタの歩留りが低下するという問題もあった。   However, the semiconductor device shown in FIG. 49 also has the following problems. As shown in FIG. 51, the sidewall oxide layer 5 is formed after the channel stopper region 4 is formed. At this time, although not as in the case of the LOCOS method, impurities (boron) are sucked out of the channel stopper region 4 due to the formation of the sidewall oxide layer 5. As a result, the impurity (boron) concentration in the channel stopper region 4 is lowered, and the threshold voltage Vth of the parasitic MOS transistor in the peripheral portion of the SOI layer 3 is lowered. In addition, as shown in FIG. 49, a recess 24 is formed immediately below the peripheral edge of the SOI layer 3. By forming such a recess 24, electrolytic concentration tends to occur at the sidewall bottom 26 of the SOI layer 3. As a result, the gate insulating layer 7 is easily broken down, and there is a problem that the yield of the transistor is lowered.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。この発明の1つの目的は、SOI層周縁部における寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthが低下するのを効果的に抑制することが可能となる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems. One object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can effectively suppress a decrease in threshold voltage Vth of a parasitic MOS transistor at the peripheral edge of the SOI layer.

この発明の他の目的は、ゲート絶縁層の絶縁破壊を効果的に抑制できる半導体装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of effectively suppressing dielectric breakdown of a gate insulating layer.

本発明に係る半導体装置は、SOI構造を有する半導体装置であって、主表面を有する半導体基板と、半導体基板の主表面上に埋込絶縁層を介在して形成されソース/ドレイン領域が形成されるメサ状の半導体層と、半導体層上に形成されたゲート絶縁層と、半導体層の周縁部上に形成され該周縁部上でゲート絶縁層から上方に傾斜する上面と、埋込絶縁層上で上方に傾斜する上面と連なる平坦な上面とを有する分離絶縁層と、半導体層上から分離絶縁層上に延在するゲート電極とを備える。   A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having an SOI structure, and a semiconductor substrate having a main surface and a source / drain region formed on the main surface of the semiconductor substrate with a buried insulating layer interposed therebetween. A mesa-shaped semiconductor layer, a gate insulating layer formed on the semiconductor layer, an upper surface formed on the peripheral portion of the semiconductor layer and inclined upward from the gate insulating layer on the peripheral portion, and on the buried insulating layer And an isolation insulating layer having a flat upper surface continuous with an upper surface inclined upward, and a gate electrode extending from the semiconductor layer onto the isolation insulating layer.

上記半導体装置は、好ましくは、半導体層の周縁部近傍に形成されたチャネルストッパ領域を備え、分離絶縁層は、好ましくは、チャネルストッパ領域上と半導体層の周縁部上とに形成されチャネルストッパ領域上でゲート絶縁層から上方に傾斜する上面と、埋込絶縁層上で上方に傾斜する上面と連なる平坦な上面とを有する。   The semiconductor device preferably includes a channel stopper region formed in the vicinity of the peripheral portion of the semiconductor layer, and the isolation insulating layer is preferably formed on the channel stopper region and the peripheral portion of the semiconductor layer. The upper surface is inclined upward from the gate insulating layer and the upper surface is continuous with the upper surface inclined upward on the buried insulating layer.

この発明に係る半導体装置によれば、分離絶縁層によって半導体層の周縁部からゲート電極を遠ざけることが可能となる。それにより、半導体層の周縁部において、寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthが低下するのを効果的に抑制することが可能となる。また、分離絶縁層は半導体層の周縁部をも保護する機能を有しているため、従来例のように、半導体層の周縁部におけるゲート絶縁層の絶縁破壊を効果的に抑制することも可能となる。   According to the semiconductor device of the present invention, the gate electrode can be separated from the peripheral edge of the semiconductor layer by the isolation insulating layer. Thereby, it is possible to effectively suppress a decrease in threshold voltage Vth of the parasitic MOS transistor at the peripheral portion of the semiconductor layer. In addition, since the isolation insulating layer has a function of protecting the peripheral portion of the semiconductor layer, it is possible to effectively suppress the dielectric breakdown of the gate insulating layer at the peripheral portion of the semiconductor layer as in the conventional example. It becomes.

以下、図1〜図46を用いて、この発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
まず、図1〜図7を用いて、この発明の実施の形態1について説明する。図1は、この発明の実施の形態1における半導体装置を示す断面図である。図2は、図1に示される半導体装置の平面図であり、I−I線に沿う断面が図1に示される断面図に対応する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Embodiment 1)
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device shown in FIG. 1, and a cross section taken along line II corresponds to the cross sectional view shown in FIG.

図1を参照して、シリコン基板1の主表面上には埋込酸化物層2を介在してSOI層3が形成されている。SOI層3の周縁部近傍にはチャネルストッパ領域4が形成されている。このチャネルストッパ領域4を覆うようにSOI層3の側壁上には側壁酸化物層5が形成されている。また、チャネルストッパ領域4上には、シリコン窒化物あるいはシリコン酸化物などからなる突状絶縁層6aが形成されている。側壁酸化物層5の側壁を覆うように、シリコン窒化物あるいはシリコン酸化物などの絶縁体からなる側壁絶縁層6bが形成されている。SOI層3の表面上にはゲート絶縁層7が形成されている。このゲート絶縁層7,突状絶縁層6a,側壁絶縁層6bを覆うようにゲート電極8が形成されている。   Referring to FIG. 1, SOI layer 3 is formed on the main surface of silicon substrate 1 with buried oxide layer 2 interposed. A channel stopper region 4 is formed in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3. A sidewall oxide layer 5 is formed on the sidewall of the SOI layer 3 so as to cover the channel stopper region 4. On the channel stopper region 4, a projecting insulating layer 6a made of silicon nitride or silicon oxide is formed. A sidewall insulating layer 6b made of an insulator such as silicon nitride or silicon oxide is formed so as to cover the sidewall of the sidewall oxide layer 5. A gate insulating layer 7 is formed on the surface of the SOI layer 3. A gate electrode 8 is formed so as to cover the gate insulating layer 7, the projecting insulating layer 6a, and the sidewall insulating layer 6b.

次に、図2を参照して、チャネルストッパ領域4を取囲むように側壁絶縁層6bが形成されている。また、チャネルストッパ領域4上にはリング状の突状絶縁層6aが形成されている。この突状絶縁層6aは、たとえばゲート電極8の側壁上に側壁絶縁層27が形成された場合には、側壁絶縁層27あるいはゲート電極8下に位置する部分と、それ以外の部分とで平面幅が異なるものとなる。しかし、何れの場合も突状絶縁層6aのSOI層3上における側端部は、チャネルストッパ領域4の内側の側端部の直上あるいはこの内側の側端部よりもSOI層3の周縁部側に位置することが好ましい。それにより、効果的にゲート電極8をSOI層3の周縁部から上方に遠ざけることが可能となる。それにより、SOI層3の周縁部近傍における寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthの低下を効果的に抑制することが可能となる。また、上述のように、SOI層3の側壁を覆うように側壁酸化物層5と側壁絶縁層6bとを形成することにより、SOI層3の周縁部を保護することが可能となる。特に、SOI層3の側壁底部が上記の側壁酸化物層5および側壁絶縁層6bに覆われることにより、SOI層3の周縁部直下に従来例のようにリセス部24が形成されるのを効果的に阻止することが可能となる。それにより、SOI層3の周縁部近傍におけるゲート絶縁層の絶縁破壊を効果的に抑制することも可能となる。   Next, referring to FIG. 2, sidewall insulating layer 6 b is formed so as to surround channel stopper region 4. A ring-shaped projecting insulating layer 6 a is formed on the channel stopper region 4. For example, when the side wall insulating layer 27 is formed on the side wall of the gate electrode 8, the projecting insulating layer 6 a is planar with a portion located under the side wall insulating layer 27 or the gate electrode 8 and other portions. The width will be different. However, in any case, the side end portion of the projecting insulating layer 6a on the SOI layer 3 is directly above the inner side end portion of the channel stopper region 4 or on the peripheral side of the SOI layer 3 with respect to the inner side end portion. It is preferable to be located at. As a result, the gate electrode 8 can be effectively moved away from the peripheral edge of the SOI layer 3. Thereby, it is possible to effectively suppress a decrease in the threshold voltage Vth of the parasitic MOS transistor in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3. Further, as described above, by forming the sidewall oxide layer 5 and the sidewall insulating layer 6b so as to cover the sidewall of the SOI layer 3, it is possible to protect the peripheral portion of the SOI layer 3. In particular, the bottom of the side wall of the SOI layer 3 is covered with the side wall oxide layer 5 and the side wall insulating layer 6b, so that the recess 24 is formed just below the peripheral edge of the SOI layer 3 as in the conventional example. Can be prevented. Thereby, it is possible to effectively suppress the dielectric breakdown of the gate insulating layer in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3.

次に、図3〜図7を用いて、図1および図2に示される半導体装置の製造方法について説明する。図3〜図7は、図1に示される半導体装置の製造工程の第1工程〜第5工程を示す断面図である。なお、以下に説明する各実施の形態では、nMOSトランジスタを形成する場合について言及するが、本発明の思想はpMOSトランジスタにも適用できる。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 7 are cross-sectional views showing the first to fifth steps of the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. In each embodiment described below, reference is made to the case where an nMOS transistor is formed, but the idea of the present invention can also be applied to a pMOS transistor.

まず図3を参照して、従来例と同様の方法で、シリコン基板1の主表面上に埋込酸化物層2を介在してSOI層3を形成する。このSOI層3上に、約10〜約30nm程度の厚みの酸化物層9を形成する。この酸化物層9上に、約100〜約250nm程度の厚みのポリシリコン層10と、約100〜約250nm程度の厚みの窒化物層11とを順次堆積する。そして、窒化物層11上に所定形状のフォトレジストパターン(図示せず)を形成し、このフォトレジストパターンをマスクとして用いて窒化物層11とポリシリコン層10とを順次パターニングする。その後、フォトレジストパターンを除去する。なお、フォトレジストパターンをマスクとして用いて窒化物層11をパターニングした後フォトレジストパターンを除去し、窒化物層11をマスクとして用いてポリシリコン層10をパターニングするものであってもよい。次に、窒化物層11およびポリシリコン層10を覆うように酸化物層9上に、約50〜約100nm程度の厚みの窒化物層を形成する。そして、この窒化物層に異方性エッチング処理を施す。それにより、窒化物スペーサ12を形成する。   First, referring to FIG. 3, SOI layer 3 is formed on the main surface of silicon substrate 1 with buried oxide layer 2 interposed, in the same manner as in the conventional example. An oxide layer 9 having a thickness of about 10 to about 30 nm is formed on the SOI layer 3. A polysilicon layer 10 having a thickness of about 100 to about 250 nm and a nitride layer 11 having a thickness of about 100 to about 250 nm are sequentially deposited on the oxide layer 9. Then, a photoresist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed on the nitride layer 11, and the nitride layer 11 and the polysilicon layer 10 are sequentially patterned using this photoresist pattern as a mask. Thereafter, the photoresist pattern is removed. Alternatively, the nitride layer 11 may be patterned using the photoresist pattern as a mask, the photoresist pattern may be removed, and the polysilicon layer 10 may be patterned using the nitride layer 11 as a mask. Next, a nitride layer having a thickness of about 50 to about 100 nm is formed on oxide layer 9 so as to cover nitride layer 11 and polysilicon layer 10. Then, an anisotropic etching process is performed on the nitride layer. Thereby, the nitride spacer 12 is formed.

次に、図4を参照して、窒化物層11および窒化物スペーサ12をマスクとして用いて、酸化物層9とSOI層3とを順次パターニングする。その後、このパターニング時のエッチングダメージを除去するためにSOI層3の側壁を熱酸化する。それにより、SOI層3の周縁部に側壁酸化物層5が形成される。   Next, referring to FIG. 4, oxide layer 9 and SOI layer 3 are sequentially patterned using nitride layer 11 and nitride spacer 12 as a mask. Thereafter, the sidewall of the SOI layer 3 is thermally oxidized in order to remove etching damage during the patterning. Thereby, the sidewall oxide layer 5 is formed on the peripheral edge of the SOI layer 3.

次に、熱リン酸などを用いてエッチングすることにより、窒化物層11と窒化物スペーサ12とを除去する。それにより、SOI層3の周縁部近傍の領域上に位置する酸化物層9が選択的に露出される。この状態で、図5に示されるように、ポリシリコン層10をマスクとして用いて、SOI層3の周縁部近傍に、チャネルストッパ領域4の形成のための不純物を注入する。この場合にはボロン(B)がSOI層3の周縁部近傍に注入されることとなる。なお、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor )を形成する場合には、上記のnMOSトランジスタへのボロン注入を行なう際には、pMOSトランジスタの形成領域をたとえばフォトレジストによって覆っておく必要がある。   Next, the nitride layer 11 and the nitride spacer 12 are removed by etching using hot phosphoric acid or the like. As a result, the oxide layer 9 located on the region near the peripheral edge of the SOI layer 3 is selectively exposed. In this state, as shown in FIG. 5, using the polysilicon layer 10 as a mask, an impurity for forming the channel stopper region 4 is implanted in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3. In this case, boron (B) is implanted near the periphery of the SOI layer 3. In the case of forming a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), it is necessary to cover the formation region of the pMOS transistor with, for example, a photoresist when boron is implanted into the nMOS transistor.

上記のように、側壁酸化物層5の形成の後に、チャネルストッパ領域4の形成のための不純物(ボロン)をSOI層3内に注入しているので、側壁酸化物層5の形成によりチャネルストッパ領域4内に導入された不純物が吸い出されることを効果的に抑制することが可能となる。それにより、チャネルストッパ領域4内の不純物濃度の低下を効果的に抑制することが可能となる。また、図5に示されるように、窒化物スペーサ12で覆われていたSOI層3の周縁部近傍に、自己整合的に不純物(ボロン)を注入することができるので、ほぼ確実にチャネルストッパ領域4を形成することが可能となる。つまり、不純物を高濃度に含むチャネルストッパ領域4を、SOI層3の周縁部近傍にほぼ確実に形成することが可能となる。それにより、SOI層3の周縁部近傍における寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthの低下を効果的に抑制することが可能となる。   As described above, since the impurity (boron) for forming the channel stopper region 4 is implanted into the SOI layer 3 after forming the sidewall oxide layer 5, the channel stopper is formed by forming the sidewall oxide layer 5. It is possible to effectively suppress the impurities introduced into the region 4 from being sucked out. Thereby, it is possible to effectively suppress a decrease in the impurity concentration in the channel stopper region 4. Also, as shown in FIG. 5, since impurities (boron) can be implanted in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3 covered with the nitride spacers 12 in a self-aligned manner, the channel stopper region is almost certainly obtained. 4 can be formed. In other words, the channel stopper region 4 containing a high concentration of impurities can be formed almost certainly in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3. Thereby, it is possible to effectively suppress a decrease in the threshold voltage Vth of the parasitic MOS transistor in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3.

次に図6を参照して、ポリシリコン層10とSOI層3とを覆うように埋込酸化物層2上に、CVD(Chemical Vapor Deposition )法などを用いて、酸化物あるいは窒化物などからなる絶縁層(図示せず)を形成する。そして、この絶縁層に異方性エッチング処理を施す。それにより、突状絶縁層6aと側壁絶縁層6bとを同時に形成する。このとき、SOI層3上にはポリシリコン層10が形成されているので、上記の異方性エッチングによってSOI層3の表面にダメージが残ることはほとんどない。   Next, referring to FIG. 6, on the buried oxide layer 2 so as to cover the polysilicon layer 10 and the SOI layer 3, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like is used to form oxide or nitride. An insulating layer (not shown) is formed. Then, an anisotropic etching process is performed on the insulating layer. Thereby, the protruding insulating layer 6a and the sidewall insulating layer 6b are formed simultaneously. At this time, since the polysilicon layer 10 is formed on the SOI layer 3, the surface of the SOI layer 3 is hardly damaged by the anisotropic etching.

次に、図7を参照して、たとえば等方性エッチングによってポリシリコン層10と酸化物層9とを除去する。このとき、SOI層3の周縁部は側壁酸化物層5と側壁絶縁層6bとによって保護されているため、SOI層3の周縁部直下にリセス部が形成されることを効果的に阻止することが可能となる。それにより、SOI層3の周縁部近傍におけるゲート絶縁層の絶縁破壊を効果的に阻止することが可能となる。   Next, referring to FIG. 7, polysilicon layer 10 and oxide layer 9 are removed by, for example, isotropic etching. At this time, since the peripheral portion of the SOI layer 3 is protected by the side wall oxide layer 5 and the side wall insulating layer 6b, it is possible to effectively prevent the recess portion from being formed immediately below the peripheral portion of the SOI layer 3. Is possible. Thereby, it is possible to effectively prevent the dielectric breakdown of the gate insulating layer in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3.

上記のように、SOI層3の表面を露出させた後、たとえば熱酸化法あるいはCVD法などを用いてSOI層3の表面上に約6〜12nm程度の厚みのゲート絶縁層7を形成し、このゲート絶縁層7上にゲート電極8を形成する。以上の工程を経て図1に示される半導体装置が形成されることとなる。   As described above, after exposing the surface of the SOI layer 3, the gate insulating layer 7 having a thickness of about 6 to 12 nm is formed on the surface of the SOI layer 3 by using, for example, a thermal oxidation method or a CVD method, A gate electrode 8 is formed on the gate insulating layer 7. Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 1 is formed.

なお、ゲート絶縁層7をCVD法により形成した場合には、ゲート絶縁層7の形成時におけるチャネルストッパ領域4からの不純物の吸い出しが抑制できる。また、図12に示されるように、チャネルストッパ領域4の形成の後に、チャネルストッパ領域4の形成のためのボロン注入で用いたマスクと同一マスクを用いてチャネルドープを行なうことも可能である。この場合には、ポリシリコン層10を貫通するエネルギでボロンをSOI層3内に注入する必要がある。このようにチャネルストッパ領域4の形成のためのマスクと同一マスクを用いてチャネルドープを行なうことにより、製造工程を簡略化することが可能となる。なお、上記のチャネルドープは、チャネルストッパ領域4の形成以前に行なってもよい。また、CMOSを形成する場合には、pMOS形成領域を前述のフォトレジストにより覆ったままで上記のチャネルドープを行なえる。また、このようなチャネルドープの思想は、チャネルストッパの領域4の形成の場合と同様にpMOSトランジスタにも適用できるばかりでなく、以下に述べる各実施の形態にも適用可能である。   In the case where the gate insulating layer 7 is formed by the CVD method, it is possible to suppress the extraction of impurities from the channel stopper region 4 when the gate insulating layer 7 is formed. Further, as shown in FIG. 12, after the channel stopper region 4 is formed, channel doping can be performed using the same mask as that used for boron implantation for forming the channel stopper region 4. In this case, it is necessary to implant boron into the SOI layer 3 with energy penetrating the polysilicon layer 10. Thus, by performing channel doping using the same mask as the mask for forming the channel stopper region 4, the manufacturing process can be simplified. The channel doping may be performed before the channel stopper region 4 is formed. In the case of forming a CMOS, the channel doping can be performed while the pMOS formation region is covered with the photoresist. The concept of channel doping can be applied not only to the pMOS transistor as in the case of forming the channel stopper region 4, but also to each embodiment described below.

(実施の形態2)
次に、図8〜図11を用いて、この発明の実施の形態2について説明する。図8は、この発明の実施の形態2における半導体装置を示す断面図である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a sectional view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

図8を参照して、酸化物層14は、チャネルストッパ領域4上から埋込酸化物層2上に延在するように形成されている。この酸化物層14は、チャネルストッパ領域4の直上に傾斜した上面14aを有しており、また埋込酸化物層2の上方に平坦な上面14bを有している。そして、ゲート電極8は、SOI層3上から酸化物層14上へと延在している。このような酸化物層14を設けることにより、SOI層3の周縁部を保護することが可能となるとともに、SOI層3の周縁部からゲート電極8を遠ざけることも可能となる。それにより、SOI層3の周縁部における寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthの低下を抑制することが可能となるとともに、SOI層3の周縁部近傍におけるゲート絶縁層の絶縁破壊をも効果的に抑制することが可能となる。   Referring to FIG. 8, oxide layer 14 is formed to extend from above channel stopper region 4 to buried oxide layer 2. The oxide layer 14 has an upper surface 14 a inclined immediately above the channel stopper region 4, and has a flat upper surface 14 b above the buried oxide layer 2. The gate electrode 8 extends from the SOI layer 3 to the oxide layer 14. By providing such an oxide layer 14, it is possible to protect the peripheral edge of the SOI layer 3 and to keep the gate electrode 8 away from the peripheral edge of the SOI layer 3. As a result, it is possible to suppress a decrease in the threshold voltage Vth of the parasitic MOS transistor at the peripheral portion of the SOI layer 3 and to effectively prevent dielectric breakdown of the gate insulating layer in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3. It becomes possible to suppress.

次に、図9〜図11を用いて、図8に示される半導体装置の製造方法について説明する。図9〜図11は、図8に示される半導体装置の製造工程の第1工程〜第3工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 9 to 11 are cross-sectional views showing the first to third steps of the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

まず図9を参照して、上記の実施の形態1の場合と同様の工程を経てチャネルストッパ領域4までを形成する。次に、CVD法を用いて、ポリシリコン層10およびSOI層3を覆うように約1μm程度の厚みの酸化物層14を形成する。   First, referring to FIG. 9, the channel stopper region 4 is formed through the same process as in the first embodiment. Next, an oxide layer 14 having a thickness of about 1 μm is formed by CVD to cover the polysilicon layer 10 and the SOI layer 3.

次に、酸化物層14の上面にCMP(Chemical Mechanical Polishing )処理を施す。それにより、図10に示されるように、酸化物層14の上面を平坦化するとともに、ポリシリコン層10の上面を露出させる。このとき、ポリシリコン層10がCMP処理のストッパとして機能するので、CMP処理による研磨精度が向上する。なお、CMP処理の代わりにエッチバック法も使用可能である。これは、以下の実施の形態においても同様である。   Next, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process is performed on the upper surface of the oxide layer 14. Thereby, as shown in FIG. 10, the upper surface of the oxide layer 14 is planarized and the upper surface of the polysilicon layer 10 is exposed. At this time, since the polysilicon layer 10 functions as a stopper for the CMP process, the polishing accuracy by the CMP process is improved. An etch back method can be used instead of the CMP process. The same applies to the following embodiments.

次に、図11を参照して、たとえば等方性エッチングによりポリシリコン層10を除去し、引続いてウェットエッチングにより酸化物層9を選択的に除去する。それにより、SOI層3の表面が選択的に露出する。その後は上記の実施の形態1の場合と同様の方法でゲート絶縁層7とゲート電極8とを形成する。以上の工程を経て図8に示される半導体装置が形成されることとなる。   Next, referring to FIG. 11, polysilicon layer 10 is removed by, for example, isotropic etching, and oxide layer 9 is selectively removed by wet etching. Thereby, the surface of the SOI layer 3 is selectively exposed. Thereafter, the gate insulating layer 7 and the gate electrode 8 are formed by the same method as in the first embodiment. The semiconductor device shown in FIG. 8 is formed through the above steps.

次に、図13を用いて、上記の実施の形態2の変形例について説明する。図13は、実施の形態2の変形例における半導体装置を示す断面図である。   Next, a modified example of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a modification of the second embodiment.

図13を参照して、本変形例では、マスク層として使用したポリシリコン層10をゲート電極8の一部として使用している。それにより、ポリシリコン層10および酸化物層9をエッチングする工程を省略でき、上記の実施の形態2の場合よりも製造工程を簡略化することが可能となる。   Referring to FIG. 13, in this modification, polysilicon layer 10 used as a mask layer is used as a part of gate electrode 8. Thereby, the step of etching polysilicon layer 10 and oxide layer 9 can be omitted, and the manufacturing process can be simplified as compared with the case of the second embodiment.

(実施の形態3)
次に、図14〜図19を用いて、この発明の実施の形態3について説明する。図14は、この発明の実施の形態3における半導体装置を示す断面図である。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a cross sectional view showing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

本実施の形態3は、上記の実施の形態2の思想をシリコン基板1の主表面上に直接形成されるデバイスに適用したものである。なお、本実施の形態2の思想は後述する実施の形態4についても同様に適用できる。   In the third embodiment, the idea of the second embodiment is applied to a device formed directly on the main surface of the silicon substrate 1. The idea of the second embodiment can be similarly applied to the fourth embodiment described later.

図14を参照して、シリコン基板1の主表面には間隔をあけて1対のトレンチ15が形成されている。トレンチ15の内表面上には酸化物層16が形成されている。チャネルストッパ領域4は、トレンチ15の内表面に沿って延在し、かつトレンチ15の側壁上端コーナー部17にまで達している。そして、このチャネルストッパ領域4に挟まれるシリコン基板1の主表面上にはゲート絶縁層7が形成され、このゲート絶縁層7上にゲート電極8が形成されている。ゲート電極8は酸化物層14上にまで延在し、酸化物層14はチャネルストッパ領域4の上方に傾斜した上面14aと、トレンチ15の上方に平坦な上面14bとを有している。   Referring to FIG. 14, a pair of trenches 15 are formed on the main surface of silicon substrate 1 at intervals. An oxide layer 16 is formed on the inner surface of the trench 15. The channel stopper region 4 extends along the inner surface of the trench 15 and reaches the side wall upper end corner portion 17 of the trench 15. A gate insulating layer 7 is formed on the main surface of the silicon substrate 1 sandwiched between the channel stopper regions 4, and a gate electrode 8 is formed on the gate insulating layer 7. The gate electrode 8 extends over the oxide layer 14, and the oxide layer 14 has an upper surface 14 a inclined above the channel stopper region 4 and a flat upper surface 14 b above the trench 15.

次に、図15〜図19を用いて、上記の構造を有する半導体装置の製造方法について説明する。図15〜図19は、図14に示される半導体装置の製造工程の第1工程〜第5工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device having the above structure will be described with reference to FIGS. 15 to 19 are cross-sectional views showing the first to fifth steps of the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

まず図15を参照して、シリコン基板1の主表面上に、上記の実施の形態1の場合と同様の方法で、酸化物層9,ポリシリコン層10,窒化物層11および窒化物スペーサ12を形成する。   First, referring to FIG. 15, oxide layer 9, polysilicon layer 10, nitride layer 11, and nitride spacer 12 are formed on the main surface of silicon substrate 1 by the same method as in the first embodiment. Form.

次に、図16を参照して、窒化物層11と窒化物スペーサ12とをマスクとして用いてシリコン基板1の主表面をエッチングすることによりトレンチ15を形成する。トレンチ15の深さは、たとえば約250nm〜約300nm程度であってもよい。次に、トレンチ15の内表面を熱酸化することにより、酸化物層16を形成する。それにより、トレンチ15の形成によるエッチングダメージを除去することが可能となる。   Next, referring to FIG. 16, trench 15 is formed by etching the main surface of silicon substrate 1 using nitride layer 11 and nitride spacer 12 as a mask. The depth of the trench 15 may be about 250 nm to about 300 nm, for example. Next, the oxide layer 16 is formed by thermally oxidizing the inner surface of the trench 15. Thereby, etching damage due to the formation of the trench 15 can be removed.

次に、図17を参照して、窒化物層11と窒化物スペーサ12とを、上記の実施の形態1の場合と同様の方法で除去する。その後、ポリシリコン層10をマスクとして用いて、トレンチ15の内表面と、トレンチ15の側壁上端コーナー部17近傍とに、ボロンなどのp型の不純物を注入する。それにより、チャネルストッパ領域4が形成される。このとき、チャネルストッパ領域4の形成の以前に酸化物層16が形成されているので、チャネルストッパ領域4内に導入されたp型の不純物が酸化物層16によって吸い出されるのを効果的に阻止することが可能となる。それにより、高濃度の不純物を含むチャネルストッパ領域4が形成され得る。   Next, referring to FIG. 17, nitride layer 11 and nitride spacer 12 are removed by the same method as in the first embodiment. Thereafter, using the polysilicon layer 10 as a mask, p-type impurities such as boron are implanted into the inner surface of the trench 15 and in the vicinity of the side wall upper end corner portion 17 of the trench 15. Thereby, the channel stopper region 4 is formed. At this time, since the oxide layer 16 is formed before the channel stopper region 4 is formed, the p-type impurity introduced into the channel stopper region 4 is effectively absorbed by the oxide layer 16. It becomes possible to stop. Thereby, a channel stopper region 4 containing a high concentration of impurities can be formed.

次に、図18に示されるように、上記の実施の形態2の場合と同様の方法で、トレンチ15とポリシリコン層10とを覆うように酸化物層14を形成する。そして、この酸化物層14にCMP処理を施す。それにより、図19に示されるように、ポリシリコン層10の上面を露出させる。それ以降は上記の実施の形態2と同様の工程を経て図14に示される半導体装置が形成される。   Next, as shown in FIG. 18, an oxide layer 14 is formed so as to cover trench 15 and polysilicon layer 10 by the same method as in the second embodiment. Then, a CMP process is performed on the oxide layer 14. Thereby, the upper surface of the polysilicon layer 10 is exposed as shown in FIG. Thereafter, the semiconductor device shown in FIG. 14 is formed through the same steps as in the second embodiment.

(実施の形態4)
次に、図20〜図26を用いて、この発明の実施の形態4とその変形例とについて説明する。図20は、この発明の実施の形態4における半導体装置を示す断面図である。
(Embodiment 4)
Next, Embodiment 4 of this invention and its modification are demonstrated using FIGS. 20-26. 20 is a sectional view showing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

図20を参照して、本実施の形態4では、ゲート電極8が、第1ポリシリコン層10aと第3ポリシリコン層10cとの積層構造により構成されている。そして、酸化物層14は、チャネルストッパ領域4上から埋込酸化物層2上に延在するように形成され、チャネルストッパ領域4の上方に位置する傾斜した上面14aと埋込酸化物層2の上方に位置する平坦な上面14bとを有する。傾斜した上面14aは、SOI層3の周縁部に向かうにつれてSOI層3の上面から上方に離れるように傾斜する。この傾斜した上面14aと連なるように平坦な上面14bが形成される。ゲート電極8における第3ポリシリコン層10cは、傾斜した上面14a上と平坦な上面14b上とに延在する。そして、SOI層3の上面からの平坦な上面14bの高さは、SOI層3の上面からの第1ポリシリコン層10aの上面の高さよりも高くなるように設定される。それにより、ゲート電極8をSOI層3の周縁部から効果的に遠ざけることが可能となる。それにより、SOI層3の周縁部における寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vthの低下を効果的に抑制することが可能となる。   Referring to FIG. 20, in the fourth embodiment, gate electrode 8 is formed of a laminated structure of first polysilicon layer 10a and third polysilicon layer 10c. The oxide layer 14 is formed so as to extend from the channel stopper region 4 to the buried oxide layer 2, and the inclined upper surface 14 a positioned above the channel stopper region 4 and the buried oxide layer 2. And a flat upper surface 14b located above the upper surface. The inclined upper surface 14 a is inclined so as to be separated from the upper surface of the SOI layer 3 toward the peripheral edge of the SOI layer 3. A flat upper surface 14b is formed so as to be continuous with the inclined upper surface 14a. The third polysilicon layer 10c in the gate electrode 8 extends on the inclined upper surface 14a and the flat upper surface 14b. The height of the flat upper surface 14 b from the upper surface of the SOI layer 3 is set to be higher than the height of the upper surface of the first polysilicon layer 10 a from the upper surface of the SOI layer 3. As a result, the gate electrode 8 can be effectively moved away from the peripheral edge of the SOI layer 3. Thereby, it is possible to effectively suppress a decrease in the threshold voltage Vth of the parasitic MOS transistor at the peripheral edge of the SOI layer 3.

次に、図21〜図24を用いて、図20に示される半導体装置の製造方法について説明する。図21〜図24は、図20に示される半導体装置の製造工程の第1工程〜第4工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 20 will be described with reference to FIGS. 21 to 24 are cross-sectional views showing the first to fourth steps of the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

図21を参照して、実施の形態1の場合と同様の方法で形成されたSOI層3の表面上に酸化物層9a,第1ポリシリコン層10a,酸化物層9b,第2ポリシリコン層10bおよび窒化物層11を順次形成する。そして、この窒化物層11上に、素子形成領域の形状にパターニングされたフォトレジスト(図示せず)を形成し、このフォトレジストをマスクとして用いて、窒化物層11,第2ポリシリコン層10b,酸化物層9bおよび第1ポリシリコン層10aを順次パターニングする。上記のフォトレジストを除去した後、全面に窒化物層(図示せず)を形成し、この窒化物層に異方性エッチング処理を施す。それにより、窒化物スペーサ12aが形成される。   Referring to FIG. 21, oxide layer 9a, first polysilicon layer 10a, oxide layer 9b, and second polysilicon layer are formed on the surface of SOI layer 3 formed by the same method as in the first embodiment. 10b and the nitride layer 11 are formed sequentially. Then, a photoresist (not shown) patterned in the shape of the element formation region is formed on the nitride layer 11, and the nitride layer 11 and the second polysilicon layer 10b are used using this photoresist as a mask. The oxide layer 9b and the first polysilicon layer 10a are sequentially patterned. After removing the photoresist, a nitride layer (not shown) is formed on the entire surface, and this nitride layer is subjected to anisotropic etching. Thereby, the nitride spacer 12a is formed.

次に、図22を参照して、窒化物層11と窒化物スペーサ12aとをマスクとして用いて、酸化雰囲気中で、SOI層3の側壁に熱処理を施す。それにより、SOI層3の周縁部に側壁酸化物層5が形成される。その後、熱リン酸などを用いて窒化物層11および窒化物スペーサ12aを除去する。   Next, referring to FIG. 22, heat treatment is performed on the sidewall of SOI layer 3 in an oxidizing atmosphere using nitride layer 11 and nitride spacer 12a as a mask. Thereby, the sidewall oxide layer 5 is formed on the peripheral edge of the SOI layer 3. Thereafter, nitride layer 11 and nitride spacer 12a are removed using hot phosphoric acid or the like.

それにより、図23に示されるように、SOI層3の周縁部近傍に位置する酸化物層9aの表面が選択的に露出される。そして、第2ポリシリコン層10bをマスクとして用いて、SOI層3の周縁部近傍にボロンをイオン注入する。それにより、SOI層3の周縁部近傍にチャネルストッパ領域4が形成される。このように、本実施の形態においても、前述の各実施の形態の場合と同様に、高濃度の不純物を含むチャネルストッパ領域4を自己整合的に形成することが可能となる。   Thereby, as shown in FIG. 23, the surface of the oxide layer 9a located in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3 is selectively exposed. Then, boron is ion-implanted in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3 using the second polysilicon layer 10b as a mask. Thereby, a channel stopper region 4 is formed in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3. As described above, also in this embodiment, the channel stopper region 4 containing a high concentration of impurities can be formed in a self-aligned manner, as in the case of the above-described embodiments.

次に、全面に約1μm程度の厚みの酸化物層14をCVD法などを用いて形成する。そして、この酸化物層14の上面にCMP処理を施す。それにより、第2ポリシリコン層10bの上面を露出させる。   Next, an oxide layer 14 having a thickness of about 1 μm is formed on the entire surface by CVD or the like. Then, a CMP process is performed on the upper surface of the oxide layer 14. Thereby, the upper surface of the second polysilicon layer 10b is exposed.

次に、第2ポリシリコン層10bと酸化物層9bとをエッチング除去する。それにより、図20に示されるように、チャネルストッパ領域4上に位置する酸化物層14に傾斜した上面14aが形成される。   Next, the second polysilicon layer 10b and the oxide layer 9b are removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 20, an inclined upper surface 14 a is formed in the oxide layer 14 located on the channel stopper region 4.

その後、CVD法などを用いて、第1ポリシリコン層10a上から酸化物層14上に延在するように第3ポリシリコン層10cを形成する。そして、この第3ポリシリコン層10cと第1ポリシリコン層10aとを同時にパターニングすることにより、図20に示されるように、ゲート電極8が形成されることとなる。以上の工程を経て図20に示される半導体装置が形成されることとなる。   Thereafter, the third polysilicon layer 10c is formed to extend from the first polysilicon layer 10a to the oxide layer 14 by using a CVD method or the like. Then, by patterning the third polysilicon layer 10c and the first polysilicon layer 10a at the same time, the gate electrode 8 is formed as shown in FIG. Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 20 is formed.

次に、図25および図26を用いて、上記の実施の形態4の変形例について説明する。図25は、実施の形態4の変形例における半導体装置を示す断面図である。   Next, a modification of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 25 and 26. FIG. FIG. 25 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a modification of the fourth embodiment.

図25を参照して、本変形例では、第1ポリシリコン層10aの周縁部に第1の側壁酸化物層18が形成され、側壁酸化物層5の厚みが図20に示される実施の形態4の場合よりも大きくなっている。それ以外の構造に関しては図20に示される半導体装置とほぼ同様である。   Referring to FIG. 25, in the present modification, the first sidewall oxide layer 18 is formed on the peripheral portion of the first polysilicon layer 10a, and the thickness of the sidewall oxide layer 5 is shown in FIG. It is larger than the case of 4. Other structures are substantially the same as those of the semiconductor device shown in FIG.

次に、図26を用いて、図25に示される半導体装置の特徴的な製造工程について説明する。図26は、上記の変形例における半導体装置の特徴的な製造工程を示す断面図である。   Next, a characteristic manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 25 will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a cross-sectional view showing a characteristic manufacturing process of the semiconductor device in the above modification.

図26を参照して、上記の実施の形態4と同様の工程を経て窒化物層11までを形成し、この窒化物層11をマスクとして用いて第1および第2ポリシリコン層10a,10bの周縁部を熱酸化する。このとき、同時にSOI層3の表面も選択的に酸化される。上記の熱酸化処理により、第1および第2ポリシリコン層10a,10bのパターニング時のエッチングダメージを除去することが可能となる。それ以降は上記の実施の形態4の場合と同様の工程を経て図25に示される半導体装置が形成されることとなる。   Referring to FIG. 26, nitride layer 11 is formed through the same process as in the above-described fourth embodiment, and first and second polysilicon layers 10a and 10b are formed using this nitride layer 11 as a mask. The peripheral part is thermally oxidized. At the same time, the surface of the SOI layer 3 is also selectively oxidized. By the above thermal oxidation treatment, etching damage during patterning of the first and second polysilicon layers 10a and 10b can be removed. Thereafter, the semiconductor device shown in FIG. 25 is formed through the same steps as in the fourth embodiment.

(実施の形態5)
次に、図27〜図31を用いて、この発明の実施の形態5について説明する。図27は、この発明の実施の形態5における半導体装置を示す断面図である。
(Embodiment 5)
Next, Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 27 is a cross sectional view showing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

図27を参照して、SOI層3には、選択的に酸化物層20が形成されている。この酸化物層20は、LOCOS法により形成されたものであり、SOI層3の周縁部近傍に形成されたチャネルストッパ領域4の上に延在している。ゲート電極8は、SOI層3上から酸化物層20上にわたって延在するように形成されている。   Referring to FIG. 27, oxide layer 20 is selectively formed on SOI layer 3. The oxide layer 20 is formed by the LOCOS method and extends on the channel stopper region 4 formed in the vicinity of the peripheral edge of the SOI layer 3. Gate electrode 8 is formed to extend from the SOI layer 3 to the oxide layer 20.

次に、図28〜図31を用いて、図27に示される半導体装置の製造方法について説明する。図28〜図31は、図27に示される半導体装置の製造工程の第1工程〜第4工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 27 will be described with reference to FIGS. 28 to 31 are cross-sectional views showing the first to fourth steps of the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

まず図28を参照して、前述の実施の形態1の場合と同様の工程を経て窒化物スペーサ12までを形成する。このとき、酸化物層9の厚みは約10〜約30nm程度であり、ポリシリコン層10の厚みは約100〜約300nm程度であり、窒化物層11の厚みは約100〜約300nm程度であることが好ましい。   First, referring to FIG. 28, nitride spacer 12 is formed through the same process as in the first embodiment. At this time, the thickness of the oxide layer 9 is about 10 to about 30 nm, the thickness of the polysilicon layer 10 is about 100 to about 300 nm, and the thickness of the nitride layer 11 is about 100 to about 300 nm. It is preferable.

次に、窒化物層11と窒化物スペーサ12とをマスクとして用いて、SOI層3に、酸化雰囲気中で熱処理を施す。それにより、いわゆるLOCOS酸化が行なわれ、図29に示されるように、SOI層3に埋込酸化物層2に達する酸化物層20が選択的に形成される。   Next, heat treatment is performed on the SOI layer 3 in an oxidizing atmosphere using the nitride layer 11 and the nitride spacer 12 as a mask. Thereby, so-called LOCOS oxidation is performed, and an oxide layer 20 reaching the buried oxide layer 2 is selectively formed in the SOI layer 3 as shown in FIG.

次に、熱リン酸などを用いて、窒化物層11と窒化物スペーサ20とを除去する。それにより、図30に示されるように、周縁部近傍の領域を除くSOI層3上にポリシリコン層10が残余することとなる。そして、このポリシリコン層10をマスクとして用いて、SOI層3の周縁部近傍の領域にボロンイオンを注入する。それにより、SOI層3の周縁部近傍の領域に自己整合的にチャネルストッパ領域4が形成されることとなる。このチャネルストッパ領域4は、酸化物層20の形成の後に形成されているので、この酸化物層20によってチャネルストッパ領域4に含まれる不純物が吸い出されることはほとんどない。それにより、チャネルストッパ領域4内の不純物濃度の低下を効果的に阻止することが可能となる。   Next, the nitride layer 11 and the nitride spacer 20 are removed using hot phosphoric acid or the like. Thereby, as shown in FIG. 30, the polysilicon layer 10 remains on the SOI layer 3 excluding the region in the vicinity of the peripheral edge. Then, using this polysilicon layer 10 as a mask, boron ions are implanted into a region near the peripheral edge of the SOI layer 3. As a result, the channel stopper region 4 is formed in a region near the peripheral edge of the SOI layer 3 in a self-aligning manner. Since the channel stopper region 4 is formed after the oxide layer 20 is formed, the oxide layer 20 hardly absorbs impurities contained in the channel stopper region 4. As a result, it is possible to effectively prevent a decrease in the impurity concentration in the channel stopper region 4.

次に、ポリシリコン層10と酸化物層9とをエッチングにより除去する。それにより、図31に示されるように、SOI層3の表面が選択的に露出される。その後、SOI層3の表面上にゲート絶縁層7を形成し、このゲート絶縁層7上にゲート電極8を形成する。以上の工程を経て図27に示される半導体装置が形成されることとなる。   Next, the polysilicon layer 10 and the oxide layer 9 are removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 31, the surface of the SOI layer 3 is selectively exposed. Thereafter, a gate insulating layer 7 is formed on the surface of the SOI layer 3, and a gate electrode 8 is formed on the gate insulating layer 7. Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 27 is formed.

(実施の形態6)
次に、図32〜図40を用いて、この発明の実施の形態6とその変形例とについて説明する。図32は、この発明の実施の形態6における半導体装置を示す断面図である。
(Embodiment 6)
Next, Embodiment 6 of this invention and its modification are demonstrated using FIGS. 32-40. FIG. 32 is a cross sectional view showing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

図32を参照して、本実施の形態6では、SOI層3の側壁3aの傾斜が上記の実施の形態5の場合よりも急峻なものとなっている。それに伴い、酸化物層20aの形状が酸化物層20の形状とは少し異なっている。それ以外の構造に関しては、図27に示される場合とほぼ同様である。本実施の形態6では、図32に示されるように、上記の実施の形態5の場合と比べ、SOI層3の周縁部近傍の薄膜化が抑制できる。それにより、実施の形態5の場合と比べ、しきい値電圧Vthの低い寄生MOSトランジスタの形成を効果的に抑制することが可能となる。   Referring to FIG. 32, in the sixth embodiment, the inclination of side wall 3a of SOI layer 3 is steeper than that in the fifth embodiment. Accordingly, the shape of the oxide layer 20a is slightly different from the shape of the oxide layer 20. Other structures are almost the same as those shown in FIG. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 32, the thinning of the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3 can be suppressed as compared with the case of the fifth embodiment. Thereby, the formation of a parasitic MOS transistor having a low threshold voltage Vth can be effectively suppressed as compared with the case of the fifth embodiment.

次に、図33〜図38を用いて、上記の構造を有する本実施の形態6における半導体装置の製造方法について説明する。図33〜図38は、図32に示される半導体装置の製造工程における第1工程〜第6工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment having the above structure will be described with reference to FIGS. 33 to 38 are cross-sectional views showing the first to sixth steps in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

まず図33を参照して、前述の実施の形態1の場合と同様の工程を経て窒化物スペーサ12までを形成する。そして、窒化物層11と窒化物スペーサ12とをマスクとして用いて、SOI層3を選択的に酸化する。それにより、酸化物層20a′を選択的に形成する。このとき、たとえば酸化物層20a′下に残余するSOI層3の厚みが、SOI層3の初期の厚みの半分程度となるように酸化量を調整する。具体的には、SOI層3の初期の厚みが約100nm程度である場合には、酸化物層20a′の厚みが約110nm程度となるように酸化量を設定する。それにより、酸化物層20a′直下には約50nm程度の厚みのSOI層3が残余する。   First, referring to FIG. 33, up to nitride spacer 12 is formed through the same process as in the first embodiment. Then, the SOI layer 3 is selectively oxidized using the nitride layer 11 and the nitride spacer 12 as a mask. Thereby, the oxide layer 20a ′ is selectively formed. At this time, for example, the oxidation amount is adjusted so that the thickness of the SOI layer 3 remaining under the oxide layer 20 a ′ is about half of the initial thickness of the SOI layer 3. Specifically, when the initial thickness of the SOI layer 3 is about 100 nm, the oxidation amount is set so that the thickness of the oxide layer 20a ′ is about 110 nm. As a result, the SOI layer 3 having a thickness of about 50 nm remains immediately below the oxide layer 20a ′.

次に、上記の酸化物層20a′をウェットエッチングなどにより除去した後、図34に示されるように、窒化物層11と窒化物スペーサ12とを再びマスクとして用いてSOI層3の表面を選択的に酸化する。それにより、窒化物スペーサ12下にまで延在するように約10〜約30nm程度の薄い酸化物層21を形成する。次に、CVD法などを用いて、全面に約10〜約20nm程度の厚みの窒化物層22を形成する。なお、上記の薄い酸化物層21は省略可能である。   Next, after the oxide layer 20a 'is removed by wet etching or the like, the surface of the SOI layer 3 is selected using the nitride layer 11 and the nitride spacer 12 again as a mask as shown in FIG. Oxidizes. As a result, a thin oxide layer 21 of about 10 to about 30 nm is formed so as to extend under the nitride spacer 12. Next, a nitride layer 22 having a thickness of about 10 to about 20 nm is formed on the entire surface by CVD or the like. The thin oxide layer 21 can be omitted.

次に、上記の窒化物層22に異方性エッチング処理を施す。それにより、図35に示されるように、窒化物スペーサ12の直下にのみ窒化物スペーサ22aを残余させることが可能となる。これは、窒化物スペーサ12下にまで延在するように形成された酸化物層20a′を除去した後に窒化物層22を形成しているので、窒化物スペーサ12の直下にまで窒化物層22が入り込むように形成できるからである。   Next, the nitride layer 22 is subjected to anisotropic etching. Thereby, as shown in FIG. 35, it is possible to leave the nitride spacer 22 a only under the nitride spacer 12. This is because the nitride layer 22 is formed after removing the oxide layer 20 a ′ formed so as to extend under the nitride spacer 12, so that the nitride layer 22 extends directly under the nitride spacer 12. This is because it can be formed so as to enter.

次に、窒化物層11,窒化物スペーサ12および窒化物スペーサ22aをマスクとして用いて、SOI層3に、酸化雰囲気中で再び熱処理を施す。それにより、埋込酸化物層2に到達する酸化物層20aをSOI層3に選択的に形成する。このようにして2段階の工程を経て形成される酸化物層20aは、図27に示される酸化物層20よりもバーズビークを低減することが可能となる。それにより、SOI層3の両側壁3aの傾斜を急峻なものとすることが可能となる。   Next, heat treatment is again performed on the SOI layer 3 in an oxidizing atmosphere using the nitride layer 11, the nitride spacer 12, and the nitride spacer 22a as a mask. Thereby, an oxide layer 20 a reaching the buried oxide layer 2 is selectively formed in the SOI layer 3. In this way, the oxide layer 20a formed through the two-step process can reduce bird's beaks more than the oxide layer 20 shown in FIG. Thereby, it is possible to make the inclination of the both side walls 3a of the SOI layer 3 steep.

次に、熱リン酸などを用いて、窒化物層11,窒化物スペーサ12および窒化物スペーサ22aを除去する。そして、ポリシリコン層10をマスクとして用いて、SOI層3の周縁部近傍の領域にほぼ垂直方向からボロンをイオン注入する。それにより、高濃度のp型の不純物を含むチャネルストッパ領域4が自己整合的に形成される。   Next, the nitride layer 11, the nitride spacer 12, and the nitride spacer 22a are removed using hot phosphoric acid or the like. Then, using the polysilicon layer 10 as a mask, boron is ion-implanted into the region near the peripheral edge of the SOI layer 3 from a substantially vertical direction. Thereby, the channel stopper region 4 containing a high concentration p-type impurity is formed in a self-aligned manner.

その後、ポリシリコン層10と酸化物層9とを除去する。それにより、図38に示されるように、SOI層3の表面が選択的に露出される。そして、この露出されたSOI層3の表面上にゲート絶縁層7を形成し、このゲート絶縁層7上にゲート電極8を形成する。以上の工程を経て図32に示される半導体装置が形成されることとなる。   Thereafter, the polysilicon layer 10 and the oxide layer 9 are removed. Thereby, as shown in FIG. 38, the surface of the SOI layer 3 is selectively exposed. Then, a gate insulating layer 7 is formed on the exposed surface of the SOI layer 3, and a gate electrode 8 is formed on the gate insulating layer 7. The semiconductor device shown in FIG. 32 is formed through the above steps.

なお、図39に示されるように、本実施の形態においても、チャネルストッパ領域4の形成のために用いたポリシリコン層10を形成した状態でチャネルドープを行なうことは可能である。この思想は、前述の実施の形態5においても適用可能である。   As shown in FIG. 39, also in this embodiment, channel doping can be performed with the polysilicon layer 10 used for forming the channel stopper region 4 formed. This idea can also be applied to the above-described fifth embodiment.

次に、図40を用いて、本実施の形態6の変形例について説明する。図40は、本実施の形態6の変形例における半導体装置を示す断面図である。   Next, a modification of the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 40 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in a modification of the sixth embodiment.

図40を参照して、本変形例では、図37に示されるポリシリコン層10を除去することなく残余させておき、このポリシリコン層10上にポリシリコン層23をさらに形成している。そして、ポリシリコン層23とポリシリコン層10とを同時にパターニングすることによりゲート電極8が形成される。それにより、ポリシリコン層10と酸化物層9を除去する工程を省略できるので、上記の実施の形態6の場合よりも製造工程を簡略化することが可能となる。   Referring to FIG. 40, in this modification, the polysilicon layer 10 shown in FIG. 37 is left without being removed, and a polysilicon layer 23 is further formed on the polysilicon layer 10. Then, the gate electrode 8 is formed by simultaneously patterning the polysilicon layer 23 and the polysilicon layer 10. Thereby, the process of removing polysilicon layer 10 and oxide layer 9 can be omitted, so that the manufacturing process can be simplified as compared with the case of the sixth embodiment.

(実施の形態7)
次に、図41〜図46を用いて、この発明の実施の形態7とその変形例とについて説明する。図41は、この発明の実施の形態7における半導体装置を示す断面図である。
(Embodiment 7)
Next, Embodiment 7 of this invention and its modification are demonstrated using FIGS. 41-46. FIG. 41 is a cross sectional view showing a semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.

図41を参照して、本実施の形態7では、SOI層3の両側壁上に窒化物スペーサ12が形成されている。そして、ゲート電極8は、SOI層3上から窒化物スペーサ12上に延在している。このような窒化物スペーサ12を設けることにより、ゲート電極8を、SOI層3の側底部から遠ざけることが可能となる。また、窒化物スペーサ12が形成されることにより、リセス部24は窒化物スペーサ12下でとどまり、SOI層3の直下にまで延在することはほぼない。以上のことより、従来例で問題となっていた、SOI層3の周縁部近傍におけるゲート絶縁層の絶縁破壊を効果的に抑制することが可能となる。   Referring to FIG. 41, in the seventh embodiment, nitride spacers 12 are formed on both side walls of SOI layer 3. The gate electrode 8 extends from the SOI layer 3 to the nitride spacer 12. By providing such a nitride spacer 12, the gate electrode 8 can be moved away from the side bottom of the SOI layer 3. Further, since the nitride spacer 12 is formed, the recessed portion 24 stays under the nitride spacer 12 and does not almost extend directly under the SOI layer 3. As described above, it is possible to effectively suppress the dielectric breakdown of the gate insulating layer in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3, which has been a problem in the conventional example.

次に、図42〜図45を用いて、図41に示される半導体装置の製造方法について説明する。図42〜図45は、図41に示される実施の形態7における半導体装置の製造工程の第1工程〜第4工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 41 will be described with reference to FIGS. 42 to 45 are cross-sectional views showing the first to fourth steps of the manufacturing process of the semiconductor device in the seventh embodiment shown in FIG.

図42を参照して、前述の実施の形態1と同様の方法で窒化物層11までを形成する。なお、本実施の形態7では、酸化物層9の厚みは約10〜約30nm程度であり、ポリシリコン層10の厚みは約50〜約100nm程度であり、窒化物層11の厚みは約200〜約250nm程度であることが好ましい。次に、窒化物層11上に素子形成領域の形状にパターニングされたフォトレジスト(図示せず)を形成し、これをマスクとして用いて窒化物層11をパターニングする。この窒化物層11をマスクとして用いて、SOI層3内にボロンをイオン注入する。それにより、SOI層3内に選択的に不純物注入領域4aが形成される。   Referring to FIG. 42, nitride layer 11 is formed by the same method as in the first embodiment. In the seventh embodiment, the oxide layer 9 has a thickness of about 10 to about 30 nm, the polysilicon layer 10 has a thickness of about 50 to about 100 nm, and the nitride layer 11 has a thickness of about 200. It is preferably about ˜250 nm. Next, a photoresist (not shown) patterned in the shape of the element formation region is formed on the nitride layer 11, and the nitride layer 11 is patterned using this as a mask. Boron ions are implanted into the SOI layer 3 using the nitride layer 11 as a mask. Thereby, an impurity implantation region 4 a is selectively formed in the SOI layer 3.

次に、全面に窒化物層を堆積した後、この窒化物層に異方性エッチング処理を施す。それにより、窒化物層11の側壁に窒化物スペーサ12bを形成する。この窒化物スペーサ12bと窒化物層11とをマスクとして用いて、ポリシリコン層10,酸化物層9およびSOI層3を順次パターニングする。それにより、SOI層3の周縁部近傍にチャネルストッパ領域4が形成される。この状態が図43に示されている。なお、窒化物スペーサ12bの形成のための窒化物層は、約30〜約100nm程度の厚みに形成されればよい。   Next, after depositing a nitride layer on the entire surface, the nitride layer is subjected to anisotropic etching. Thereby, nitride spacers 12 b are formed on the sidewalls of the nitride layer 11. Using this nitride spacer 12b and nitride layer 11 as a mask, polysilicon layer 10, oxide layer 9 and SOI layer 3 are successively patterned. Thereby, a channel stopper region 4 is formed in the vicinity of the peripheral portion of the SOI layer 3. This state is shown in FIG. The nitride layer for forming the nitride spacer 12b may be formed to a thickness of about 30 to about 100 nm.

次に、熱リン酸などを用いて、窒化物層11と窒化物スペーサ12bとを除去する。その後、CVD法などを用いて、酸化物あるいは窒化物などの絶縁層(図示せず)を全面に堆積し、この絶縁層に異方性エッチング処理を施す。それにより、図44に示されるように、SOI層3の側壁上に、たとえば窒化物スペーサ12を形成する。このとき、SOI層3上にはポリシリコン層10が形成されているため、窒化物スペーサ12の形成のための異方性エッチングによってSOI層3の表面にはエッチングダメージはほとんど生じない。   Next, the nitride layer 11 and the nitride spacer 12b are removed using hot phosphoric acid or the like. Thereafter, an insulating layer (not shown) such as an oxide or a nitride is deposited on the entire surface by using a CVD method or the like, and an anisotropic etching process is performed on the insulating layer. Thereby, as shown in FIG. 44, for example, nitride spacers 12 are formed on the sidewalls of SOI layer 3. At this time, since the polysilicon layer 10 is formed on the SOI layer 3, etching damage hardly occurs on the surface of the SOI layer 3 due to anisotropic etching for forming the nitride spacer 12.

次に、ポリシリコン層10をたとえば等方性エッチングにより除去し、続いて酸化物層9をウェットエッチングにより除去する。それにより、SOI層3の表面を露出させる。このとき、埋込酸化物層2の表面も若干エッチングされ、深さDのリセス部24が形成される。しかしながら、このリセス部24は窒化物スペーサ12下でとどまるので、SOI層3の側底部が露出することはない。それにより、SOI層3の周縁部におけるゲート絶縁層の絶縁破壊を抑制することが可能となる。   Next, the polysilicon layer 10 is removed by, for example, isotropic etching, and then the oxide layer 9 is removed by wet etching. Thereby, the surface of the SOI layer 3 is exposed. At this time, the surface of the buried oxide layer 2 is also slightly etched to form a recess portion 24 having a depth D. However, since the recess 24 remains below the nitride spacer 12, the side bottom of the SOI layer 3 is not exposed. Thereby, it is possible to suppress the dielectric breakdown of the gate insulating layer at the peripheral edge of the SOI layer 3.

その後、SOI層3の表面上にゲート絶縁層7を形成し、このゲート絶縁層7上にゲート電極8を形成する。以上の工程を経て図41に示される半導体装置が形成されることとなる。   Thereafter, a gate insulating layer 7 is formed on the surface of the SOI layer 3, and a gate electrode 8 is formed on the gate insulating layer 7. The semiconductor device shown in FIG. 41 is formed through the above steps.

なお、図45に示されるようにリセス部24が形成されることにより、ゲート電極8のパターニング時に、このリセス部24内にゲート電極8を形成するための物質が残余することが懸念される。そのため、ゲート電極8の形成の際には、等方性エッチング処理を付加することが好ましいと言える。   Incidentally, since the recess 24 is formed as shown in FIG. 45, there is a concern that a substance for forming the gate electrode 8 remains in the recess 24 when the gate electrode 8 is patterned. Therefore, it can be said that it is preferable to add an isotropic etching process when the gate electrode 8 is formed.

次に、図46を用いて、上記の実施の形態7の変形例について説明する。図46は、本変形例における特徴的な製造工程を示す部分断面図である。   Next, a modified example of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 46 is a partial cross-sectional view showing a characteristic manufacturing process in the present modification.

上記の実施の形態7では、SOI層3の側壁上に窒化物スペーサ12を形成した。それに対し、本変形例では、SOI層3の側壁上に、CVD酸化物スペーサ25を形成する。より好ましくは、TEOSを用いたCVD酸化物によりこのCVD酸化物スペーサ25が構成されることが好ましい。CVD酸化物は、一般に熱酸化物よりもエッチングレートが大きいということが知られている。埋込酸化膜層2は、熱酸化物に近い性質を有しているので、ポリシリコン層10や酸化物層9のエッチングの際に、埋込酸化物層2に深さDのリセス部24aが形成されたとしても、このリセス部24aがCVD酸化物スペーサ25下に入り込んで形成されるのを効果的に阻止することが可能となる。それにより、上記の実施の形態7の場合よりもゲート電極8のパターニングを容易に行なうことが可能となる。   In the seventh embodiment, the nitride spacer 12 is formed on the side wall of the SOI layer 3. On the other hand, in this modification, a CVD oxide spacer 25 is formed on the sidewall of the SOI layer 3. More preferably, the CVD oxide spacer 25 is preferably made of CVD oxide using TEOS. It is known that CVD oxide generally has a higher etching rate than thermal oxide. Since the buried oxide film layer 2 has a property close to that of a thermal oxide, when the polysilicon layer 10 or the oxide layer 9 is etched, the buried oxide layer 2 has a recess 24a having a depth D. Even if this is formed, it is possible to effectively prevent the recess 24a from being formed under the CVD oxide spacer 25. Thus, patterning of the gate electrode 8 can be performed more easily than in the case of the seventh embodiment.

なお、上記の酸化物層9についてもCVD酸化物によって構成されるものであってもよい。それにより、リセス部24,24aの深さDを小さくすることが可能となる。   Note that the oxide layer 9 may also be composed of CVD oxide. Thereby, the depth D of the recess portions 24 and 24a can be reduced.

また、上記の各実施の形態における窒化物層の代表例としてはシリコン窒化物を挙げることができ、酸化物層の代表例としてはシリコン酸化物を挙げることができる。また、ゲート電極8としてポリシリコン層を使用する場合には、p型あるいはn型の不純物を適宜ポリシリコン層にドープすることが好ましい。また、デュアルゲートを形成する場合、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタ用に、フォトレジストを用いて、n型ドーパントとp型ドーパントをポリシリコンからなるゲート電極にドープすればよい。   Moreover, silicon nitride can be given as a typical example of the nitride layer in each of the above embodiments, and silicon oxide can be given as a typical example of the oxide layer. In the case where a polysilicon layer is used as the gate electrode 8, it is preferable that the polysilicon layer is appropriately doped with p-type or n-type impurities. In the case of forming a dual gate, the n-type dopant and the p-type dopant may be doped into the gate electrode made of polysilicon by using a photoresist for the nMOS transistor and the pMOS transistor.

上述のように、さまざまな実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   As described above, various embodiments have been described. However, it should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態1における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 図1に示される半導体装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device shown in FIG. 1. 実施の形態1における半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross sectional view showing a first step of a manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の製造工程の第3工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の製造工程の第4工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross sectional view showing a fourth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の製造工程の第5工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross sectional view showing a fifth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment. この発明の実施の形態2における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2における半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross sectional view showing a first step of a semiconductor device manufacturing process in the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment. 実施の形態2における半導体装置の製造工程の第3工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment. 実施の形態1および実施の形態2においてチャネルドープを行なっている様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that channel doping is performed in Embodiment 1 and Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の変形例における半導体装置を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in a modification of the second embodiment. この発明の実施の形態3における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. 実施の形態3における半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross sectional view showing a first step of a manufacturing process of a semiconductor device in Embodiment 3. 実施の形態3における半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device in the third embodiment. 実施の形態3における半導体装置の製造工程の第3工程を示す断面図である。12 is a cross-sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device in the third embodiment. FIG. 実施の形態3における半導体装置の製造工程の第4工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross sectional view showing a fourth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the third embodiment. 実施の形態3における半導体装置の製造工程の第5工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a fifth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the third embodiment. この発明の実施の形態4における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 4 of this invention. 実施の形態4における半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 23 is a cross sectional view showing a first step of a semiconductor device manufacturing process in the fourth embodiment. 実施の形態4における半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device in the fourth embodiment. 実施の形態4における半導体装置の製造工程の第3工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device in the fourth embodiment. 実施の形態4における半導体装置の製造工程の第4工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a fourth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the fourth embodiment. 実施の形態4の変形例における半導体装置を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in a modification of the fourth embodiment. 図25に示される半導体装置の特徴的な製造工程を示す断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view showing a characteristic manufacturing step of the semiconductor device shown in FIG. 25. この発明の実施の形態5における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 5 of this invention. 実施の形態5における半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 23 is a cross sectional view showing a first step of a semiconductor device manufacturing process in the fifth embodiment. 実施の形態5における半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 25 is a cross sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device in the fifth embodiment. 実施の形態5における半導体装置の製造工程の第3工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device in the fifth embodiment. 実施の形態5における半導体装置の製造工程の第4工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a fourth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the fifth embodiment. この発明の実施の形態6における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 6 of this invention. 実施の形態6における半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 29 is a cross sectional view showing a first step of a manufacturing process of the semiconductor device in the sixth embodiment. 実施の形態6における半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device in the sixth embodiment. 実施の形態6における半導体装置の製造工程の第3工程を示す断面図である。FIG. 29 is a cross sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device in the sixth embodiment. 実施の形態6における半導体装置の製造工程の第4工程を示す断面図である。FIG. 25 is a cross sectional view showing a fourth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the sixth embodiment. 実施の形態6における半導体装置の製造工程の第5工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a fifth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the sixth embodiment. 実施の形態6における半導体装置の製造工程の第6工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view showing a sixth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the sixth embodiment. 実施の形態6においてチャネルドープを行なっている様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that channel dope is performed in Embodiment 6. FIG. 実施の形態6の変形例における半導体装置を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in a modification of the sixth embodiment. 実施の形態7における半導体装置を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in a seventh embodiment. 実施の形態7における半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 23 is a cross sectional view showing a first step of a manufacturing process of the semiconductor device in the seventh embodiment. 実施の形態7における半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 25 is a cross sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device in the seventh embodiment. 実施の形態7における半導体装置の製造工程の第3工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device in the seventh embodiment. 実施の形態7における半導体装置の製造工程の第4工程を示す断面図である。FIG. 24 is a cross sectional view showing a fourth step of the manufacturing process of the semiconductor device in the seventh embodiment. 図45に示される製造工程の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the manufacturing process shown by FIG. LOCOS法を用いた従来の半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st process of the manufacturing process of the conventional semiconductor device using LOCOS method. LOCOS法を用いた従来の半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd process of the manufacturing process of the conventional semiconductor device using LOCOS method. 従来のメサ分離法を用いた半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device using the conventional mesa separation method. 図49に示される半導体装置の製造工程の第1工程を示す断面図である。FIG. 50 is a cross-sectional view showing a first step of a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 49. 図49に示される半導体装置の製造工程の第2工程を示す断面図である。FIG. 50 is a cross-sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 49.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板、2 埋込酸化物層、3 SOI層(半導体層)、3a 側壁、4 チャネルストッパ領域、4a 不純物注入領域、5 側壁酸化物層、6a 突状絶縁層、6b,27 側壁絶縁層、7 ゲート絶縁層、8 ゲート電極、9,9a,9b,14,16,20,20a,20a′,21 酸化物層、10,23 ポリシリコン層、10a 第1ポリシリコン層、10b 第2ポリシリコン層、10c 第3ポリシリコン層、11,22 窒化物層、12,12a,12b,22a 窒化物スペーサ、13a,13b 絶縁層、14a 傾斜した上面、14b 平坦な上面、15 トレンチ、17 トレンチ側壁上端コーナー部、18 第1の側壁酸化物層、19 第2の側壁酸化物層、24,24a リセス部、25 CVD酸化物スペーサ。   1 silicon substrate, 2 buried oxide layer, 3 SOI layer (semiconductor layer), 3a sidewall, 4 channel stopper region, 4a impurity implantation region, 5 sidewall oxide layer, 6a projecting insulating layer, 6b, 27 sidewall insulating layer 7 gate insulating layer, 8 gate electrode, 9, 9a, 9b, 14, 16, 20, 20a, 20a ', 21 oxide layer, 10, 23 polysilicon layer, 10a first polysilicon layer, 10b second poly Silicon layer, 10c third polysilicon layer, 11, 22 nitride layer, 12, 12a, 12b, 22a nitride spacer, 13a, 13b insulating layer, 14a inclined top surface, 14b flat top surface, 15 trench, 17 trench sidewall Top corner, 18 first sidewall oxide layer, 19 second sidewall oxide layer, 24, 24a recess, 25 CVD oxide spacer.

Claims (3)

SOI(Semiconductor On Insulator)構造を有する半導体装置であって、
主表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の主表面上に埋込絶縁層を介在して形成され、ソース/ドレイン領域が形成されるメサ状の半導体層と、
前記半導体層上に形成されたゲート絶縁層と、
前記半導体層の周縁部上に形成され、前記周縁部上で前記ゲート絶縁層から上方に傾斜する上面と、前記埋込絶縁層上で前記上方に傾斜する上面と連なる平坦な上面とを有する分離絶縁層と、
前記半導体層上から前記分離絶縁層上に延在するゲート電極と、
を備えた半導体装置。
A semiconductor device having an SOI (Semiconductor On Insulator) structure,
A semiconductor substrate having a main surface;
A mesa-like semiconductor layer formed on the main surface of the semiconductor substrate with a buried insulating layer interposed between the source and drain regions;
A gate insulating layer formed on the semiconductor layer;
An isolation formed on a peripheral portion of the semiconductor layer and having an upper surface inclined upward from the gate insulating layer on the peripheral portion and a flat upper surface continuous with the upper surface inclined upward on the buried insulating layer An insulating layer;
A gate electrode extending from above the semiconductor layer onto the isolation insulating layer;
A semiconductor device comprising:
前記半導体層の周縁部近傍に形成されたチャネルストッパ領域をさらに備え、
前記分離絶縁層は、前記チャネルストッパ領域上と前記半導体層の周縁部上とに形成され、前記チャネルストッパ領域上で前記ゲート絶縁層から上方に傾斜する上面と、前記埋込絶縁層上で前記上方に傾斜する上面と連なる平坦な上面とを有する、請求項1に記載の半導体装置。
A channel stopper region formed in the vicinity of the peripheral edge of the semiconductor layer;
The isolation insulating layer is formed on the channel stopper region and a peripheral edge of the semiconductor layer, and has an upper surface inclined upward from the gate insulating layer on the channel stopper region, and on the buried insulating layer. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a flat upper surface continuous with an upper surface inclined upward.
前記分離絶縁層は、前記チャネルストッパ領域上から前記半導体層に近接する前記埋込絶縁層上に延在し、前記傾斜した上面と連なる平坦な上面を前記埋込絶縁層の上方に有しており、
前記半導体層上にはゲート絶縁層を介在して第1の導電層が形成され、
前記第1の導電層上には前記分離絶縁層上に延在するように第2の導電層が形成され、
前記第1と第2の導電層により前記ゲート電極が形成され、
前記平坦な上面は、前記第1の導電層の上面よりも前記半導体層の上面から高い位置にある、請求項2に記載の半導体装置。
The isolation insulating layer extends from the channel stopper region onto the buried insulating layer adjacent to the semiconductor layer, and has a flat upper surface continuous with the inclined upper surface above the buried insulating layer. And
A first conductive layer is formed on the semiconductor layer with a gate insulating layer interposed therebetween,
A second conductive layer is formed on the first conductive layer so as to extend on the isolation insulating layer,
The gate electrode is formed by the first and second conductive layers;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the flat upper surface is positioned higher than the upper surface of the semiconductor layer than the upper surface of the first conductive layer.
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