JP2007027200A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method of manufacturing semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007027200A JP2007027200A JP2005203321A JP2005203321A JP2007027200A JP 2007027200 A JP2007027200 A JP 2007027200A JP 2005203321 A JP2005203321 A JP 2005203321A JP 2005203321 A JP2005203321 A JP 2005203321A JP 2007027200 A JP2007027200 A JP 2007027200A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manufacturing
- insulating film
- semiconductor device
- transistor
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にSOI基板における半導体薄膜の膜厚のばらつきに起因する閾値変動を抑制する完全空乏型SOIトランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a fully depleted SOI transistor that suppresses threshold fluctuation caused by variations in the thickness of a semiconductor thin film on an SOI substrate.
従来のSOI構造をもつ半導体装置の製造方法の模式的断面図を図5から図7に示す。図5(a)のように支持基板201上に埋め込み絶縁膜202が形成されており、埋め込み絶縁膜202上に半導体薄膜(SOI層)203が形成されているSOI構造基板のSOI層203にLOCOS法によりフィールド絶縁膜204、例えば膜厚数千Åの熱酸化膜を形成した後、MOSトランジスタを形成する領域の絶縁膜を除去し、チャネル形成部106を形成する。その後、図5(b)に示すように、犠牲酸化膜213をSOI層103上に例えば15nm成長させた後、チャネル形成部206へ閾値調整するためのイオン注入を行う。次に、図6(a)に示すように、犠牲酸化膜213をフッ酸(HF)系の溶液にてエッチングした後、ゲート絶縁膜205を例えば数十nm成長させ、ゲート絶縁膜205上に多結晶シリコンを堆積し、プリデポあるいはイオン注入により不純物を導入し、パターニングを行うことによりゲート電極となる多結晶シリコンゲート207が形成される。続いて、図6(b)に示すように多結晶シリコンゲート207の両端にドレインおよびソース高濃度領域208、209に、例えばAsを、シート抵抗を低減するため、好ましくは1×1014〜1×1016atoms/cm2の濃度でイオン注入する。図7において、続いて、層間絶縁膜210を200nm〜800nm程度の膜厚を堆積させ、ソース高濃度領域209およびドレイン高濃度領域208領域と配線の接続をとるためのコンタクトホール211を形成する。次に、配線メタルをスパッタ等で形成、パターニングを行うと、メタル212とドレインおよびソース高濃度領域208、209表面がコンタクトホール211を通して接続される。
5 to 7 are schematic cross-sectional views of a conventional method for manufacturing a semiconductor device having an SOI structure. As shown in FIG. 5A, a buried
上記の製造方法において、SOI構造を用いることによって素子間同士の完全分離が容易となり、またソフトエラーやCMOSトランジスタに特有なラッチアップの抑制が可能である。またSOI層203をさらに100nm程度にまで薄くし、チャネルの不純物濃度も比較的低い状態に制御して、ほぼSOI層203全体が空乏化するような条件にすることによって、完全空乏型SOIトランジスタとなり、拡散層容量の低減のみならず、サブスレショルド領域での急峻なドレイン電流の立ち上がり等のさらに優れた特性を有することを可能とした。
In the above manufacturing method, by using the SOI structure, complete isolation between elements can be facilitated, and soft errors and latch-up peculiar to CMOS transistors can be suppressed. Further, the
さらに、従来のSOI技術では、埋め込み絶縁膜202界面付近において寄生チャネルがオンするのを防止する為にSOI層203/埋め込み絶縁膜202界面付近にチャネル形成部206に導入される不純物の濃度のピークをもってきている(例えば、特開平11−026769を参照)。また、さらに埋め込み酸化膜202を厚くしたりすることで寄生チャネルがオンし、リーク電流が増大するのを抑制している。
ところが、チャネルへ導入する不純物の濃度によって、完全空乏型SOIトランジスタの閾値を制御しようとした場合、閾値は導入された不純物の総量によって決定されることになる。その結果、次の問題が生じる。すなわち、従来の技術では、寄生チャネルがオンするのを防止する為にSOI層/埋め込み酸化膜界面付近にチャネル形成部に導入される不純物の濃度のピークをもってきている。そのため、工程ばらつきによりSOI層膜厚がばらつくと、チャネル形成部に導入される不純物総量と埋め込み絶縁膜に導入される不純物総量の割合が大きく変化してしまい、閾値およびリーク電流に影響を及ぼす課題を有していた。これは特に完全空乏型SOINMOSトランジスタで起こり易い。本発明は、以上のような点に着目してなされたもので、本発明は、完全空乏型SOIトランジスタ、特にNMOSトランジスタにおいて、寄生チャネルを防止しつつ、閾値をチャネル形成部へ導入する不純物濃度で制御しようとした場合にも、閾値のSOI層膜厚依存性が抑制される完全空乏型SOIトランジスタの製造方法を提供することを目的とする。 However, when the threshold value of the fully depleted SOI transistor is controlled by the concentration of the impurity introduced into the channel, the threshold value is determined by the total amount of the introduced impurity. As a result, the following problem occurs. In other words, the conventional technique has a peak concentration of impurities introduced into the channel forming portion in the vicinity of the SOI layer / buried oxide film interface in order to prevent the parasitic channel from being turned on. Therefore, if the SOI layer thickness varies due to process variations, the ratio between the total amount of impurities introduced into the channel formation portion and the total amount of impurities introduced into the buried insulating film changes greatly, and this affects the threshold and leakage current. Had. This is particularly likely to occur with fully depleted SOI NMOS transistors. The present invention has been made paying attention to the above points. The present invention relates to an impurity concentration for introducing a threshold value into a channel forming portion in a fully depleted SOI transistor, particularly an NMOS transistor, while preventing a parasitic channel. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a fully depleted SOI transistor in which the dependence of the threshold value on the SOI layer thickness is suppressed even when the control is attempted.
上記課題を解決するために、本発明は次の手段を用いた。
1.半導体支持基板上に形成された絶縁膜と絶縁膜上に形成された半導体薄膜層から構成されるSOI(Silicon On Insulator)基板の半導体薄膜層上に形成された完全空乏型SOIトランジスタを有する半導体装置の製造方法のチャネルを形成する工程において半導体薄膜層と絶縁膜との界面に加速エネルギーを変えて不純物濃度量を分割して第1導電型の不純物注入を複数回行うことを特徴とする完全空乏型SOIトランジスタの製造方法とした。
2.第1導電型の不純物注入を、犠牲酸化膜を介して行う製造方法した。
3.第1導電型の不純物注入を、ゲート絶縁膜を介して行う製造方法とした。
4.第1導電型の不純物注入を、トランジスタのゲート電極を介して行う製造方法とした。
In order to solve the above problems, the present invention uses the following means.
1. A semiconductor support substrate on the formed insulating film fully depleted SOI transistor formed on the SOI (S ilicon O n I nsulator ) substrate of a semiconductor thin film layer composed of a semiconductor thin film layer formed on the insulating film In the step of forming a channel of the method for manufacturing a semiconductor device having the method, the first conductivity type impurity implantation is performed a plurality of times by dividing the impurity concentration by changing the acceleration energy at the interface between the semiconductor thin film layer and the insulating film. This is a method for manufacturing a fully depleted SOI transistor.
2. A manufacturing method is performed in which the first conductivity type impurity is implanted through a sacrificial oxide film.
3. In the manufacturing method, the first conductivity type impurity is implanted through the gate insulating film.
4). In the manufacturing method, the first conductivity type impurity is implanted through the gate electrode of the transistor.
以上述べたように本発明は、完全空乏型SOIトランジスタ、特にNMOSトランジスタの製造方法におけるチャネル形成工程において、チャネル形成部へ閾値調整のためのイオン注入をSOI層/埋め込み絶縁膜との界面に、加速エネルギーを変えてドーズ量を分割して複数回行うことで、以下の効果を得ることができる。
1.閾値は、SOI層膜厚のばらつきがあってもほぼ一定に揃えられる。
2.寄生チャネルを防止することが可能である。
As described above, according to the present invention, in the channel formation step in the manufacturing method of a fully depleted SOI transistor, in particular, an NMOS transistor, ion implantation for threshold adjustment is performed on the interface between the SOI layer and the buried insulating film in the channel formation portion. By changing the acceleration energy and dividing the dose amount a plurality of times, the following effects can be obtained.
1. The threshold values are almost constant even if the SOI layer thickness varies.
2. It is possible to prevent parasitic channels.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。先ず、本実施形態に係る完全空乏型SOINMOSトランジスタの製造方法の概要を図1に基づいて説明する。図1(a)に示すように、例えばSOI層103の厚さ100〜400nm、埋め込み酸化膜102の厚さ100〜400nm、支持基板101の抵抗率p型20〜30Ω・cmのSOI構造基板のSOI層103上にLOCOS法によりフィールド絶縁膜104、例えば膜厚数千Åの熱酸化膜を形成して、SOI層103を素子間分離して、その後MOSトランジスタを形成する領域の絶縁膜を除去し、チャネル形成部106を形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an outline of a method for manufacturing a fully depleted SOI NMOS transistor according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, for example, an SOI structure substrate having an SOI layer 103 having a thickness of 100 to 400 nm, a buried
その後、図1(b)に示すように、犠牲酸化膜113をSOI層103上に例えば15nm成長させた後、チャネル形成部106へ閾値調整のためのイオン注入をSOI層103/埋め込み絶縁膜102との界面に、通常1回で例えばイオン種:ボロンイオン(B+)、加速エネルギー:30keV、注入角度:7°、ドーズ量:1.8×1012 atom/cm-2で行うところ、加速エネルギーを変えてドーズ量を分割して複数回、例えば以下の条件にて行う。ただし、2回目、3回目のドーズ量は微調整のため、1回目のドーズ量よりも少なくすることが好ましい。
1回目:イオン種:B+、加速エネルギー:30keV、注入角度:7°、ドーズ量:通常の10〜20%減
2回目:イオン種:B+、加速エネルギー:1回目の3〜10%減、注入角度:7°、ドーズ量:通常の80〜90%減
3回目:イオン種:B+、加速エネルギー:1回目の3〜10%増、注入角度:7°、ドーズ量:通常の80〜90%減
このように上記の様な条件にてイオン注入をSOI層103/埋め込み絶縁膜102界面付近に行うことによって、図4に示すようにチャネルに導入される不純物濃度のピーク幅を幅広くすることができるので、SOI層膜厚103のばらつきによるチャネル形成部106に導入される不純物総量と埋め込み絶縁膜103に導入される不純物総量の割合の変化を緩和することができる。つまりNMOSトランジスタの閾値は、SOI層膜厚203のばらつきがあってもほぼ一定に揃えられることになる。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, after a
1st time: ion species: B + , acceleration energy: 30 keV, implantation angle: 7 °, dose amount: normal 10-20% decrease Second time: ion species: B + , acceleration energy: 1st time decrease of 3-10% , Implantation angle: 7 °, dose amount: normal 80 to 90% decrease Third time: ion species: B + , acceleration energy: first time increase of 3 to 10%, implantation angle: 7 °, dose amount: normal 80 ~ 90% reduction As described above, by performing ion implantation near the interface between the SOI layer 103 and the buried
さらにチャネル形成のためのイオン注入はSOI層103/埋め込み絶縁膜102界面付近にチャネル形成部に導入される不純物濃度のピークをもってきているため従来どおり寄生チャネルがオンするのを防止することができる。ここでは、例としてイオン注入回数を3回としたが加速エネルギーおよびドーズ量を調整して行えば、注入回数は変更可能である。
Further, since ion implantation for channel formation has a peak of the impurity concentration introduced into the channel formation portion in the vicinity of the SOI layer 103 / buried insulating
次に、図2(a)に示すように、犠牲酸化膜113をフッ酸(HF)系の溶液にてエッチングした後、ゲート絶縁膜105を例えば数十nm成長させ、続いて多結晶シリコンゲート107となるPolySiを例えば150nm堆積、多結晶シリコンゲート107に不純物(リン等)を導入した後、パターニングする。
Next, as shown in FIG. 2A, after the
次に、図2(b)に示すように、ドレインおよびソース高濃度領域108、109となる拡散層に不純物として、例えばAsを、シート抵抗を低減するため、好ましくは1×1014〜1×1016atoms/cm2の濃度でイオン注入した後、不純物の活性化のための熱処理を例えば以下の条件にて行う。
Next, as shown in FIG. 2B, for example, As is used as an impurity in the diffusion layer that becomes the drain and source high-
950℃、10秒、N2雰囲気中、RTA処理
その後は、通常の半導体装置の製造工程によって、200nm〜800nm程度の層間絶縁膜110の堆積とコンタクトホール111の形成、スパッタ法によりメタル112形成を順次行い、図3に示すような完全空乏型SOINMOSトランジスタ1を構成する。
950 ° C., 10 seconds, N 2 atmosphere, RTA treatment After that, by a normal manufacturing process of a semiconductor device, deposition of an
このような製造方法により、完全空乏型SOIトランジスタ1が形成され、各全空乏型SOIトランジスタ1の閾値は、SOI層膜厚のばらつきがあってもほぼ一定に揃えられることになる。
By such a manufacturing method, the fully depleted
本実施形態では、犠牲酸化膜113を通して、イオン注入を複数回行い、不純物の総量の変化を抑制しているが、犠牲酸化膜を堆積させずにゲート絶縁膜105を用いて行っても良いし、その後の多結晶シリコンゲート107を堆積させ、多結晶シリコンゲート107のパターニング前後で行っても良い。
In this embodiment, ion implantation is performed a plurality of times through the
101、201 支持基板
102、202 埋め込み絶縁膜
103、203 SOI層
104、204 フィールド絶縁膜
105、205 ゲート絶縁膜
106、206 チャネル形成部
107、207 多結晶シリコンゲート(ゲート電極)
108、208 ドレイン高濃度領域
109、209 ソース高濃度領域
110、210 層間絶縁膜
111、211 コンタクトホール
112、212 メタル
113、213 犠牲酸化膜
101, 201
108, 208 Drain
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005203321A JP4987259B2 (en) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005203321A JP4987259B2 (en) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007027200A true JP2007027200A (en) | 2007-02-01 |
JP4987259B2 JP4987259B2 (en) | 2012-07-25 |
Family
ID=37787625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005203321A Expired - Fee Related JP4987259B2 (en) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4987259B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02306665A (en) * | 1989-05-20 | 1990-12-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH08111511A (en) * | 1994-10-06 | 1996-04-30 | Sony Corp | Fabrication of semiconductor device |
JPH09831A (en) * | 1995-06-23 | 1997-01-07 | Janome Sewing Mach Co Ltd | 24 hour bath water purifying and circulating apparatus |
JP2001274403A (en) * | 2000-03-23 | 2001-10-05 | Fujitsu Ltd | Thin-film transistor and method of manufacturing the same |
JP2003069023A (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-07 | Sony Corp | Method for manufacturing perfect-depletion soi transistor |
JP2006066510A (en) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device and method of manufacturing same |
-
2005
- 2005-07-12 JP JP2005203321A patent/JP4987259B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02306665A (en) * | 1989-05-20 | 1990-12-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH08111511A (en) * | 1994-10-06 | 1996-04-30 | Sony Corp | Fabrication of semiconductor device |
JPH09831A (en) * | 1995-06-23 | 1997-01-07 | Janome Sewing Mach Co Ltd | 24 hour bath water purifying and circulating apparatus |
JP2001274403A (en) * | 2000-03-23 | 2001-10-05 | Fujitsu Ltd | Thin-film transistor and method of manufacturing the same |
JP2003069023A (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-07 | Sony Corp | Method for manufacturing perfect-depletion soi transistor |
JP2006066510A (en) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device and method of manufacturing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4987259B2 (en) | 2012-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI525794B (en) | Semiconductor device comprising metal gates and a silicon containing resistor formed on an isolation structure | |
TWI436430B (en) | An soi transistor having a reduced body potential and a method of forming the same | |
US8198673B2 (en) | Asymmetric epitaxy and application thereof | |
US6768179B2 (en) | CMOS of semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP5287621B2 (en) | Semiconductor device | |
JPH08250728A (en) | Field-effect semiconductor device and manufacturing method thereof | |
CN102203915A (en) | Recessed drain and source areas in combination with advanced silicide formation in transistors | |
JP5616823B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2009181978A (en) | Semiconductor device and fabrication process thereof | |
JP2001156290A (en) | Semiconductor device | |
US8999803B2 (en) | Methods for fabricating integrated circuits with the implantation of fluorine | |
US7105413B2 (en) | Methods for forming super-steep diffusion region profiles in MOS devices and resulting semiconductor topographies | |
CN103762177A (en) | Reduction of proximity effects in field-effect transistors with embedded silicon-germanium source and drain regions | |
US20090162980A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP5060002B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JPH09190983A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH10335484A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP4987259B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US6727149B1 (en) | Method of making a hybrid SOI device that suppresses floating body effects | |
JP2009026781A (en) | Integrated semiconductor device and mis type semiconductor device | |
JP2007027201A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US8916430B2 (en) | Methods for fabricating integrated circuits with the implantation of nitrogen | |
US6756279B2 (en) | Method for manufacturing a bipolar transistor in a CMOS integrated circuit | |
JP2002176064A (en) | Utrathin soimos transistor | |
US20050247976A1 (en) | Notched spacer for CMOS transistors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080418 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20091105 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20091112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110721 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110726 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120417 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120425 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4987259 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |