JP2007188992A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に半導体基板にSOI(Silicon On Insulator)基板を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device using an SOI (Silicon On Insulator) substrate as a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof.
近年、低消費電力化、高集積化、多機能化及び高速化などを目的として、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いた半導体装置が開発された。SOI基板は、例えばシリコン基板などの支持基板と、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シリコン膜とを有する半導体基板である。なお、以下では、支持基板上の絶縁膜を埋込み酸化膜又はBOX(Buried Oxide)層と言い、BOX層上のシリコン膜をシリコン薄膜又はSOI層と言う。 In recent years, semiconductor devices using an SOI (Silicon On Insulator) substrate have been developed for the purpose of reducing power consumption, high integration, multiple functions, and high speed. The SOI substrate is a semiconductor substrate having a supporting substrate such as a silicon substrate, an insulating film formed on the supporting substrate, and a silicon film formed on the insulating film. Hereinafter, the insulating film on the supporting substrate is referred to as a buried oxide film or a BOX (Buried Oxide) layer, and the silicon film on the BOX layer is referred to as a silicon thin film or an SOI layer.
SOI基板を用いて作成した半導体装置としては、例えばMOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が存在する。以下、これをSOI−MOSFETという。また、SOI−MOSFETと区別するために、バルクの半導体基板を用いて作成したMOSFETを、以下、bulk−MOSFETという。 As a semiconductor device created using an SOI substrate, there is a MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), for example. Hereinafter, this is referred to as SOI-MOSFET. Further, in order to distinguish from the SOI-MOSFET, a MOSFET formed using a bulk semiconductor substrate is hereinafter referred to as a bulk-MOSFET.
SOI−MOSFETには、導通時にチャネル下のボディ領域が全て空乏化する完全空乏(Fully Depletion:FD)型と、ボディ領域底部に空乏化されていない領域が存在する部分空乏(Partially Depletion:PD)型との2種類が存在する。なお、ボディ領域とは、シリコン薄膜におけるソース・ドレインで挟まれたSOI層、すなわち動作時にチャネルが形成される領域を指す。 The SOI-MOSFET has a fully depletion (FD) type in which the body region under the channel is completely depleted during conduction, and a partial depletion (PD) in which an undepleted region exists at the bottom of the body region. There are two types: types. The body region refers to an SOI layer sandwiched between the source and drain in a silicon thin film, that is, a region where a channel is formed during operation.
このようなSOI−MOSFETは、SOI層に形成された半導体素子がBOX層及び素子分離絶縁膜(フィールド酸化膜とも言う)によって支持基板から電気的に完全に分離されるという特徴(第1の特徴)を有する。 Such an SOI-MOSFET is characterized in that the semiconductor element formed in the SOI layer is electrically completely isolated from the support substrate by the BOX layer and the element isolation insulating film (also referred to as a field oxide film) (first characteristic) ).
また、2種類のSOI−MOSFETのうち、完全空乏型のSOI−MOSFETは、他のMOSFET、すなわちbulk−MOSFETや部分空乏型のSOI−MOSFETと比較して、サブスレッシュホールド特性を示すS値(Subthreshold Slopeとも言う)が低いという特徴(第2の特徴)を有する。なお、S値とは、サブスレッシュホールド領域において、ドレイン電圧一定の下、ドレイン電流を一桁変化させるためのゲート電圧値を指す。 Of the two types of SOI-MOSFETs, the fully depleted SOI-MOSFET has an S value that exhibits subthreshold characteristics compared to other MOSFETs, that is, a bulk-MOSFET or a partially-depleted SOI-MOSFET ( Subthreshold Slope) is low (second feature). The S value refers to a gate voltage value for changing the drain current by one digit in the subthreshold region while keeping the drain voltage constant.
さらに、完全空乏型のSOI−MOSFETは、他のMOSFETと異なり、ソース/ドレインと基板/ウェルとの間にPN接合、すなわち順方向寄生ダイオードが形成されないため、接合容量を非常に小さくすることができるという特徴(第3の特徴)も有する。 Furthermore, a fully depleted SOI-MOSFET differs from other MOSFETs in that a PN junction, that is, a forward parasitic diode is not formed between the source / drain and the substrate / well, so that the junction capacitance can be very small. It also has a feature (third feature) that it can be done.
以上の第1から第3の特徴から、特に完全空乏型のSOI−MOSFETは、(1)オフリーク電流(subthreshold leakage current)を増加させずに閾値電圧(Vt)を低くすることができ、低電圧動作が可能となる、(2)負荷容量CLを低減でき、動作の高速化及び低消費電力化が可能となる、(3)高周波動作における信号伝達損失の低減できる、(4)高抵抗シリコンウェハ等を支持基板として使用でき、受動素子を含む半導体素子の高周波性能を向上できる、(5)基板を介したクロストーク等による誤作動を低減できる、(6)ラッチアップ現象を含む誤作動を防止できる、などのような様々な効果を実現することができる。 From the above first to third characteristics, particularly the fully depleted SOI-MOSFET can (1) reduce the threshold voltage (Vt) without increasing the off-leakage current (subthreshold leakage current). Operation is possible (2) Load capacity CL can be reduced, operation speed and power consumption can be reduced, (3) Signal transmission loss in high frequency operation can be reduced, (4) High resistance silicon wafer Can be used as a support substrate, and the high-frequency performance of semiconductor elements including passive elements can be improved. (5) Malfunctions caused by crosstalk through the substrate can be reduced. (6) Malfunctions including latch-up phenomenon are prevented. Various effects such as that can be realized.
また、完全空乏型のSOI−MOSFETでは、BOX層の膜厚を厚くすることで、ゲートと支持基板との間に形成される接合容量をさらに低減できる。この結果、(1)高い駆動電流及び相互コンダクタンスや、(2)略理想的なサブスレッシュホールド特性や、(2)浮遊ボディ電位効果(Floating body effect:FBE)の抑制などの効果を得ることができる。なお、相互コンダクタンスとは、ドレイン電圧一定下での、ゲート電圧の変化に対するドレイン電流の変化率を指す。 In a fully depleted SOI-MOSFET, the junction capacitance formed between the gate and the support substrate can be further reduced by increasing the thickness of the BOX layer. As a result, effects such as (1) high drive current and mutual conductance, (2) substantially ideal subthreshold characteristics, and (2) suppression of floating body effect (FBE) can be obtained. it can. Note that the mutual conductance refers to the rate of change of the drain current with respect to the change of the gate voltage under a constant drain voltage.
ただし、BOX層を厚くした場合、ドレインから広がる電界がBOX層を通ってチャネルまで突き抜けてしまう(例えば以下に示す非特許文献1参照)。このような現象が生じると、ドレイン・チャネル間の寄生容量が増加してしまうと共に、DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering)効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加するという問題が発生する。 However, when the BOX layer is thickened, the electric field spreading from the drain penetrates through the BOX layer to the channel (for example, see Non-Patent Document 1 shown below). When such a phenomenon occurs, the parasitic capacitance between the drain and the channel increases, and there arises a problem that the subthreshold leakage current increases due to the DIBL (Drain-Induced Barrier Lowering) effect.
なお、参考として、例えば以下に示す特許文献1には、支持基板における領域であって、ドレインとゲートとの間に形成された低濃度オフセット領域下の領域に、拡散領域を形成した構成が開示されている。
ドレイン・チャネル間の寄生容量の増加や、DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering)効果によるサブスレッシュホールドリーク電流の増加を回避する方法としては、例えばBOX層の膜厚を薄くする方法や、支持基板の不純物濃度を高くする方法などを考えることができる。しかしながら、これらの方法では、ゲートと支持基板との間に形成される接合容量が増加するため、以上で説明した効果が低減されてしまう。 As a method of avoiding an increase in the parasitic capacitance between the drain and the channel and an increase in the subthreshold leakage current due to the DIBL (Drain-Induced Barrier Lowering) effect, for example, a method of reducing the thickness of the BOX layer, A method of increasing the impurity concentration can be considered. However, in these methods, since the junction capacitance formed between the gate and the support substrate increases, the effects described above are reduced.
このように従来の技術では、高い駆動電流及び相互コンダクタンスやサブスレッシュホールド特性の改善や浮遊ボディ電位効果の抑制などを得ようとすると、ドレイン・チャネル間の寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題が存在する。 As described above, in the conventional technique, when an attempt is made to obtain a high drive current, a mutual conductance, an improvement in subthreshold characteristics, a suppression of the floating body potential effect, etc., the parasitic capacitance between the drain and the channel increases or the DIBL effect causes There is a problem that the subthreshold leakage current increases.
なお、上記した特許文献1に開示された技術では、支持基板における領域であって、ドレインとゲートとの間に形成された低濃度オフセット領域下の領域に、拡散領域を形成しているが、この構成では、ドレインからBOX層を通ってチャネルまで広がる電界を効率的に抑制することができないと言う問題が存在する。さらに、この特許文献1による技術では、チャネル下以外のBOX層の膜厚を局所的に厚くする必要があるが、このようなBOX層を形成することは事実上困難であると言う問題も存在する。 In the technique disclosed in Patent Document 1 described above, a diffusion region is formed in a region of the support substrate, which is a region below the low concentration offset region formed between the drain and the gate. In this configuration, there is a problem that the electric field extending from the drain to the channel through the BOX layer cannot be efficiently suppressed. Furthermore, in the technique according to Patent Document 1, it is necessary to locally increase the thickness of the BOX layer other than under the channel, but there is a problem that it is practically difficult to form such a BOX layer. To do.
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ドレイン・チャネル間の寄生容量の増加及びDIBL効果によるサブスレッシュホールドリーク電流の増加を抑えつつ、高い駆動電流及び相互コンダクタンス、サブスレッシュホールド特性の改善及び浮遊ボディ電位効果の抑制を実現することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and suppresses an increase in the parasitic capacitance between the drain and the channel and an increase in the subthreshold leakage current due to the DIBL effect, while maintaining a high driving current, a mutual conductance, and a subthreshold. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can realize improvement of hold characteristics and suppression of floating body potential effect.
かかる目的を達成するために、本発明による半導体装置は、支持基板と、支持基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された半導体層とを有するSOI基板と、支持基板に形成された第1拡散領域と、支持基板の第1拡散領域よりも深い領域に形成された第2拡散領域と、半導体層上であって第1拡散領域上に形成されたゲート電極と、半導体層における第2拡散領域上の領域に形成されたドレイン領域と、半導体層におけるゲート電極下を挟んでドレイン領域と反対側の領域に形成されたソース領域とを有して構成される。 In order to achieve this object, a semiconductor device according to the present invention is formed on a support substrate, an SOI substrate having an insulating layer formed on the support substrate, and a semiconductor layer formed on the insulating layer, and a support substrate. A first diffusion region formed, a second diffusion region formed in a region deeper than the first diffusion region of the support substrate, a gate electrode formed on the semiconductor layer and on the first diffusion region, and a semiconductor layer A drain region formed in a region on the second diffusion region, and a source region formed in a region opposite to the drain region across the gate electrode in the semiconductor layer.
このように、支持基板におけるドレイン領域下とゲート電極下との領域それぞれに第1又は第2拡散領域を形成することで、これら第1又は第2拡散領域がドレイン領域から広がる電界に作用するため、ドレイン領域から延びる電界の向きの線が半導体層下の絶縁層を通ってゲート電極下の半導体層、すなわち動作時にチャネルが形成される領域(ボディ領域)へ貫通することを抑制することが可能となる。すなわち、ドレイン領域とボディ領域との間に形成される寄生容量を低減することが可能となる。これにより、例えばSOI基板における絶縁層を厚くした場合でも、ドレイン領域とボディ領域との間で形成される寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題を回避することができる。 As described above, since the first or second diffusion region is formed in each of the regions below the drain region and the gate electrode in the support substrate, the first or second diffusion region acts on the electric field extending from the drain region. It is possible to prevent the electric field line extending from the drain region from penetrating through the insulating layer under the semiconductor layer to the semiconductor layer under the gate electrode, that is, the region where the channel is formed during operation (body region). It becomes. That is, it is possible to reduce the parasitic capacitance formed between the drain region and the body region. As a result, for example, even when the insulating layer in the SOI substrate is thickened, the parasitic capacitance formed between the drain region and the body region increases, or the subthreshold leakage current increases due to the DIBL effect. The problem to say can be avoided.
さらにまた、本発明では、ドレイン領域下に形成する第2拡散領域を、ゲート電極下に形成する第1拡散領域よりも深い領域、言い換えれば、支持基板上面からある程度深い領域に形成している。これにより、ドレイン領域と第2拡散領域との間で形成される接合容量が増大することを抑制することが可能となる。結果、負荷容量CLを低減できるため、動作の高速化及び低消費電力化が可能となると共に、高周波動作における信号伝達損失を低減することが可能となる。 Furthermore, in the present invention, the second diffusion region formed under the drain region is formed in a region deeper than the first diffusion region formed under the gate electrode, in other words, a region deeper to some extent from the upper surface of the support substrate. As a result, it is possible to suppress an increase in junction capacitance formed between the drain region and the second diffusion region. As a result, since the load capacitance CL can be reduced, it is possible to increase the operation speed and reduce the power consumption, and to reduce the signal transmission loss in the high frequency operation.
また、本発明による半導体装置の製造方法は、支持基板と、支持基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された半導体層とを有するSOI基板を準備する工程と、支持基板に第1拡散領域を形成する工程と、支持基板の第1拡散領域よりも深い領域に第2拡散領域を形成する工程と、半導体層上であって第1拡散領域上にゲート電極を形成する工程と、半導体層における第2拡散領域上の領域にドレイン領域を形成する工程と、半導体層におけるゲート電極下を挟んでドレイン領域と反対側の領域にソース領域を形成する工程とを有して構成される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: preparing a SOI substrate having a support substrate, an insulating layer formed on the support substrate, and a semiconductor layer formed on the insulating layer; Forming a first diffusion region; forming a second diffusion region in a region deeper than the first diffusion region of the support substrate; and forming a gate electrode on the semiconductor layer and on the first diffusion region. And a step of forming a drain region in a region on the second diffusion region in the semiconductor layer, and a step of forming a source region in a region opposite to the drain region across the gate electrode in the semiconductor layer. Is done.
このように、支持基板におけるドレイン領域とゲート電極との領域それぞれに形成された第1又は第2拡散領域は、ドレイン領域から広がる電界に作用するため、ドレイン領域から延びる電界の向きの線が半導体層下の絶縁層を通ってゲート電極下の半導体層、すなわち動作時にチャネルが形成される領域(ボディ領域)へ貫通することを抑制できる半導体装置を製造することが可能となる。すなわち、ドレイン領域とボディ領域との間に形成される寄生容量が低減された半導体装置を製造することが可能となる。これにより、例えばSOI基板における絶縁層を厚くした場合でも、ドレイン領域とボディ領域との間で形成される寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題を回避することができる。 As described above, the first or second diffusion region formed in each of the drain region and the gate electrode in the supporting substrate acts on the electric field extending from the drain region, and therefore, the electric field direction line extending from the drain region is a semiconductor. It is possible to manufacture a semiconductor device that can suppress penetration of the semiconductor layer under the gate electrode through the insulating layer under the layer, that is, the region (body region) where the channel is formed during operation. That is, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the parasitic capacitance formed between the drain region and the body region is reduced. As a result, for example, even when the insulating layer in the SOI substrate is thickened, the parasitic capacitance formed between the drain region and the body region increases, or the subthreshold leakage current increases due to the DIBL effect. The problem to say can be avoided.
さらにまた、本発明では、ドレイン領域下に形成する第2拡散領域を、ゲート電極下に形成する第1拡散領域よりも深い領域、言い換えれば、支持基板上面からある程度深い領域に形成している。これにより、ドレイン領域と第2拡散領域との間で形成される接合容量が増大することを抑制することが可能となる。結果、負荷容量CLを低減できるため、動作の高速化及び低消費電力化が可能出あると共に、高周波動作における信号伝達損失が低減された半導体装置を製造することが可能となる。 Furthermore, in the present invention, the second diffusion region formed under the drain region is formed in a region deeper than the first diffusion region formed under the gate electrode, in other words, a region deeper to some extent from the upper surface of the support substrate. As a result, it is possible to suppress an increase in junction capacitance formed between the drain region and the second diffusion region. As a result, since the load capacitance CL can be reduced, it is possible to increase the operation speed and reduce the power consumption, and to manufacture a semiconductor device in which the signal transmission loss in the high-frequency operation is reduced.
本発明によれば、ドレイン・チャネル間の寄生容量の増加及びDIBL効果によるサブスレッシュホールドリーク電流の増加を抑えつつ、高い駆動電流及び相互コンダクタンス、サブスレッシュホールド特性の改善及び浮遊ボディ電位効果の抑制を実現することができる半導体装置およびその製造方法を実現することができる。 According to the present invention, while suppressing an increase in drain-channel parasitic capacitance and an increase in subthreshold leakage current due to the DIBL effect, high drive current and mutual conductance, improvement in subthreshold characteristics, and suppression of floating body potential effect A semiconductor device capable of realizing the above and a manufacturing method thereof can be realized.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、各図では、構成の明瞭化のため、断面におけるハッチングの一部が省略されている。さらに、後述において例示する数値は、本発明の好適な例に過ぎず、従って、本発明は例示された数値に限定されるものではない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, each drawing only schematically shows the shape, size, and positional relationship to the extent that the contents of the present invention can be understood. Therefore, the present invention is illustrated in each drawing. It is not limited to only the shape, size, and positional relationship. Moreover, in each figure, a part of hatching in a cross section is abbreviate | omitted for clarity of a structure. Furthermore, the numerical values exemplified below are merely preferred examples of the present invention, and therefore the present invention is not limited to the illustrated numerical values.
まず、本発明による実施例1について図面を用いて詳細に説明する。 First, Embodiment 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
・構成
図1は、本実施例による半導体装置であるSOI−MOSFET1の概略構成を示す断面図である。なお、図1では、SOI−MOSFET1をゲート幅方向と垂直な面で切断した際の断面構造を示す。
Configuration FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an SOI-MOSFET 1 which is a semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 1 shows a cross-sectional structure when the SOI-MOSFET 1 is cut along a plane perpendicular to the gate width direction.
図1に示すように、SOI−MOSFET1は、支持基板11aと支持基板11a上に形成されたBOX層(絶縁層)11bとBOX層11b上に形成されたSOI層(半導体層)11cとからなるSOI基板11と、支持基板11aに形成された3つの高濃度拡散領域17c(第1拡散領域)、17d(第2拡散領域)及び17s(第3拡散領域)と、SOI層11cを複数の素子形成領域(アクティブ領域とも言う)に区画する素子分離絶縁膜(フィールド酸化膜ともいう)12と、SOI層11cの素子形成領域に形成されたドレイン領域15d及びソース領域15sと、ドレイン領域15d及びソース領域15sで挟まれたボディ領域16と、ボディ領域16上に形成されたゲート絶縁膜13と、ゲート絶縁膜13上に形成されたゲート電極14とを有する。
As shown in FIG. 1, the SOI-MOSFET 1 includes a
SOI基板11における支持基板11aは、例えばp型の不純物を例えば1×1015/cm3程度の濃度となるように含むバルクのシリコン基板である。その基板抵抗は、例えば8〜22Ω(オーム)程度である。ただし、これに限定されず、種々の半導体基板を適用することができる。
The
SOI基板11におけるBOX層11bは、膜厚が例えば1000〜2000Å(オングストローム)程度のシリコン酸化膜である。ただし、これに限定されず、種々の絶縁膜を適用することができる。
The
SOI基板11におけるSOI層11cは、例えばp型の不純物(例えばボロンイオン)が例えば1〜3×1015/cm3程度の比較的薄い濃度となるように拡散されたシリコン薄膜である。ただし、これに限定されず、所望する閾値電圧Vtが得られる不純物濃度であれば如何様にも変更することが可能である。また、その膜厚は、例えば200〜1000Å程度とすることができる。なお、SOI層11cには、ノンドープのシリコン薄膜を適用することもできる。この場合の不純物濃度は、支持基板11aと同じ濃度、例えば1×1015/cm3程度となる。
The
SOI基板11におけるSOI層11cは、上述したように、素子分離絶縁膜12が形成されることで、アクティブ領域とフィールド領域とに区画されている。この素子分離絶縁膜12は、例えばLOCOS(LocalOxidation of Silicon)法を用いて形成することができる。ただし、本発明ではこれに限定されず、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法を用いることでも形成することができる。
As described above, the
SOI層11cにおけるアクティブ領域には、上述したように、ドレイン領域15dとソース領域15sとが形成される。これらドレイン領域15dとソース領域15sとは、それぞれ例えばn型の不純物(例えばヒ素イオン又はリンイオン)が例えば1×1020〜1×1021/cm3程度の濃度となるように注入、拡散することで形成することができる。なお、SOI層11cのアクティブ領域におけるドレイン領域15d及びソース領域15sが形成されていない領域は、動作時にチャネルが形成される領域、すなわちボディ領域16となる。したがって、本実施例によるボディ領域16は、ノンドープの領域又は比較的薄い不純物濃度の領域となる。
As described above, the
このように、本実施例では、ボディ領域16の不純物濃度を支持基板11aの不純物濃度と同程度に低くしているため、導通時にボディ領域16に形成されたチャネルを通過するキャリアが、ボディ領域16中に存在する不純物によって散乱されることを低減できる。この結果、導通時にSOI−MOSFET1に流れる電流(以下、駆動電流という)を増加することが可能となる。
As described above, in this embodiment, since the impurity concentration of the
また、SOI層11cのアクティブ領域におけるドレイン領域15d及びソース領域15sで挟まれた領域上、言い換えればボディ領域16上には、ゲート絶縁膜13が形成される。このゲート絶縁膜13は、例えばSOI層11c表面を熱酸化することで形成されたシリコン酸化膜とすることができる。ただし、これに限定されず、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法で形成したシリコン酸化膜やその他の方法で形成した絶縁膜を適用することもできる。ゲート絶縁膜13の膜厚は、例えば20〜50Å程度とすることができる。
Further, the
ゲート絶縁膜13上には、上述したように、ゲート電極14が形成される。このゲート電極14は、例えば所定の不純物(好ましくはn型の不純物)を含むことで導電性を有するポリシリコン膜で形成することも、例えばチタニウムやアルミニウムやその他の金属若しくはそれらの何れかを含む合金などで形成された金属膜とで形成することもできる。本説明では、ゲート電極14をアルミニウムで形成した場合を例に挙げて説明する。ゲート電極14のゲート長方向の長さは、例えば100nm(ナノメートル)程度とすることができる。また、その膜厚は、例えば1500〜2000Å程度とすることができる。
As described above, the
また、支持基板11aにおける高濃度拡散領域17cは、ゲート電極14下の領域に、例えばp型の不純物を例えば1×1020〜1×1021/cm3程度の濃度となるように注入することで形成される。この高濃度拡散領域17cは、支持基板11a上面付近、例えば高濃度拡散領域17cの上端が支持基板11a上面と一致する領域若しくは支持基板11a上面からの上端の深さD1(図1参照)が数十Å程度となる領域に形成される。
Further, in the high
支持基板11aにおける高濃度拡散領域17d及び17sは、ドレイン領域15d及びソース領域15s下それぞれの領域に、例えばp型の不純物を例えば1×1020〜1×1021/cm3程度の濃度となるように注入することで形成される。また、高濃度拡散領域17d及び17sは、支持基板11a上面からの上端の深さD2(図1参照)が500〜1000Å程度となる領域に形成される。
The high-
これら高濃度拡散領域17c、17d及び17sのうち、高濃度拡散領域17cと17dとは、ドレイン領域15dから広がる電界に作用することで、ドレイン領域15dから延びる電界の向きの線(electric field lines)がBOX層11bを通ってボディ領域16へ貫通することを抑制するための構成である。すなわち、ドレイン領域15dとボディ領域16との間に形成される寄生容量を低減するための構成である。
Of these high-
また、高濃度拡散領域17cと17sとは、ソース領域15sから広がる電界に作用することで、ソース領域15sから延びる電界の向きの線(electric fieldlines)がBOX層11bを通ってボディ領域16へ貫通することを防止するための構成である。すなわち、ソース領域15sとボディ領域16との間に形成される寄生容量を低減するための構成である。
Further, the high
本実施例では、これら高濃度拡散領域17c、17d及び17sをボディ領域16とドレイン領域15dとソース領域15sとの下にそれぞれ形成することで、SOI基板11におけるBOX層11bを厚くした場合でも、ドレイン領域15d又はソース領域15sとボディ領域16との間で形成される寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題を回避することができる。なお、ソース領域15sとボディ領域16との間に形成される寄生容量は、ドレイン領域15dとボディ領域16との間に形成される寄生容量と比較して小さい容量であるため、本実施例では、ソース領域15s下の高濃度拡散領域17sを省略することもできる。
In this embodiment, these high-
さらに、本実施例では、ゲート電極14下に形成される高濃度拡散領域17cを支持基板11a上面付近に形成している。これにより、ドレイン領域15dから広がる電界に効率よく作用することができる。すなわち、ドレイン領域15dとボディ領域16との間で形成される寄生容量を効率よく低減したり、DIBL効果によるサブスレッシュホールドリーク電流を効率よく低減したりすることが可能となる。
Further, in this embodiment, a high
さらにまた、本実施例では、ドレイン領域15d及びソース領域15s下にそれぞれ形成する高濃度拡散領域17d及び17sを、支持基板11a上面からある程度深い領域に形成している。本例では、上述したように、高濃度拡散領域17d及び17sそれぞれの上端の支持基板11a上面からの深さD2が500〜1000Å程度となる領域に形成している。このように、ドレイン領域15d下の高濃度拡散領域17dと、ソース領域15s下の高濃度拡散領域17sとを、支持基板11aにおけるある程度深い領域に形成することで、これらの間で形成される接合容量が増大することを抑制することが可能となる。これにより、負荷容量CLを低減できるため、動作の高速化及び低消費電力化が可能となると共に、高周波動作における信号伝達損失の低減することが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, the high
・製造方法
次に、本実施例によるSOI−MOSFET1の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図2から図5は、本実施例によるSOI−MOSFET1の製造方法を示すプロセス図である。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the SOI-MOSFET 1 according to this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 2 to 5 are process diagrams showing a method for manufacturing the SOI-MOSFET 1 according to this embodiment.
本製造方法では、図2(a)に示すように、支持基板11a上にBOX層11bとSOI層11cとが順次積層されたSOI基板11を準備する。なお、BOX層11bは、上述したように、膜厚が例えば1000〜2000Å程度のシリコン酸化膜である。また、SOI層11cは、上述したように、膜厚が例えば200〜1000Å程度のシリコン薄膜である。
In this manufacturing method, as shown in FIG. 2A, an
次に、例えば熱酸化にて、膜厚が例えば100Å程度のシリコン酸化膜101をSOI層11c上に形成する。続いて、例えばCVD法にて、膜厚が例えば200Å程度のシリコン窒化膜102をシリコン酸化膜101上に形成する。尚、シリコン窒化膜102は、後述する素子分離絶縁膜12を形成する際に、SOI層11cにおけるアクティブ領域が熱酸化されることを防止するための酸化防止膜である。また、シリコン酸化膜101は、酸化防止膜であるシリコン窒化膜102をSOI層11cに密着させるためのバッファ膜である。続いて、例えば既存のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を経ることで、シリコン窒化膜102とシリコン酸化膜101とがSOI層11cにおけるアクティブ領域とする領域上に残存するように、これらをパターニングする。続いて、シリコン窒化膜102をマスクとしてSOI層11cを熱酸化することで、図2(b)に示すように、SOI層11cをアクティブ領域とフィールド領域とに区画するための素子分離絶縁膜12を形成する。この結果、SOI層11cにおけるアクティブ領域には、シリコン薄膜16Aが残存する。
Next, a
次に、素子分離絶縁膜12が形成されたSOI層11c表面を熱酸化することで、膜厚が例えば100Å程度のシリコン酸化膜103をSOI層11c上に形成する。続いて、図2(c)に示すように、SOI層11cにおけるシリコン薄膜16Aに、例えばp型の導電性を有する不純物であるボロンイオンを例えば10KeV(キロエレクトロンボルト)程度に加速して注入する。この際のドーズ量は例えば1×1012/cm2程度とする。この工程を経ることで、SOI層11cにおけるシリコン薄膜16Aが、例えば1〜3×1015/cm3程度の不純物濃度を有するシリコン薄膜16Bとなる。なお、SOI層11c上に形成したシリコン酸化膜103は、不純物注入時にSOI層11cが受けるダメージを軽減するためのマスクとして機能する。また、SOI層11cには上述したように素子分離絶縁膜12が形成されているため、この工程では不純物が自己整合的にSOI層11cにおけるシリコン薄膜16Aに注入される。さらに、注入された不純物は例えば熱拡散される。
Next, by thermally oxidizing the surface of the
次に、シリコン酸化膜103上に所定のレジスト液をスピン塗布し、既存のフォトリソグラフィ工程を経ることで、シリコン薄膜16Bにおけるボディ領域16となる領域上に開口を有するレジストパターンR11を形成する。続いて、図3(a)に示すように、レジストパターンR11における開口から、例えばp型の不純物であるボロンイオンを例えば30KeV程度に加速して注入することで、支持基板11a表面付近に、不純物濃度が例えば1×1020〜1×1021/cm3程度の高濃度拡散領域17cを形成する。なお、高濃度拡散領域17cが形成される領域は、上述したようにゲート電極14が形成される領域下のみである。また、注入された不純物は例えば熱拡散される。さらに、本説明では、図2(c)に示す工程で使用したシリコン酸化膜103をそのまま図3(a)に示す工程でも使用したが、本発明はこれに限定されず、シリコン酸化膜103を除去した後、改めて別のシリコン酸化膜を形成しても良い。
Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the
次に、レジストパターンR11を除去した後、SOI層11c上面を熱酸化することで、図3(b)に示すように、膜厚が例えば20〜50Å程度のシリコン酸化膜13Aを形成する。このシリコン酸化膜13Aは、後工程においてゲート絶縁膜13へパターニングされる。
Next, after removing the resist pattern R11, the upper surface of the
次に、例えばCVD法にて、膜厚がゲート電極14の膜厚以上、例えば1500〜2000Å程度以上のシリコン窒化膜104をSOI層11c上全面に形成する。続いて、例えば既存のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を経ることで、シリコン窒化膜104におけるゲート電極14を形成する領域に開口を形成する。続いて、例えばCVD法にてアルミニウムなどの金属を堆積させることで、図4(a)に示すように、少なくともシリコン窒化膜104に形成した開口を埋める程度の膜厚、すなわち1500〜2000Å程度以上の膜厚を有する導体膜14Aを形成する。
Next, a
次に、例えばCMP(Chemical and Mechanical Polishing)法にてシリコン窒化膜104が露出する程度に導体膜14Aを研磨することで、導体膜14Aをゲート電極14へパターニングする。この際、ゲート電極14の膜厚が例えば1500〜2000Å程度となるように導体膜14A(シリコン窒化膜104を含んでも良い)を研磨する。続いて、既存のエッチングにて、シリコン窒化膜104を除去した後、露出したシリコン酸化膜13Aをエッチングする。なお、シリコン窒化膜104のエッチングでは、ゲート電極14及びシリコン酸化膜(シリコン酸化膜13A及び素子分離絶縁膜12)との選択比が充分に取れる条件が適用される。また、シリコン酸化膜13Aのエッチングでは、ゲート電極14との選択比が充分に取れる条件が適用される。これにより、図4(b)に示すように、ゲート電極14と、ゲート電極14下のゲート絶縁膜13とが形成される。
Next, the
次に、例えばCVD法にて、膜厚が例えば100Å程度のシリコン酸化膜105を露出したSOI層11c上及びゲート電極14上に形成する。続いて、図5(a)に示すように、シリコン酸化膜105上から、例えばp型の不純物であるボロンイオンを例えば30KeV程度以上(例えば40KeV程度)に加速して注入することで、支持基板11aにおける上面から所定距離(D2)深い領域に、不純物濃度が例えば1×1020〜1×1021/cm3程度の高濃度拡散領域17d及び17sを形成する。この際、ゲート電極14は不純物注入時のマスクとして機能する。このため、高濃度拡散領域17d及び17sは、自己整合的にドレイン領域15d下及びソース領域15s下にそれぞれ形成される。なお、SOI層11c上に形成したシリコン酸化膜105は、不純物注入時にSOI層11cが受けるダメージを軽減するためのマスクとして機能する。また、注入された不純物は例えば熱拡散される。
Next, a silicon oxide film 105 having a thickness of, for example, about 100 mm is formed on the exposed
次に、図5(b)に示すように、シリコン酸化膜105上から、例えばn型の不純物であるヒ素イオン又はリンイオンを例えば10KeV程度に加速して注入することで、SOI層11cにおけるゲート電極14下以外の領域に、不純物濃度が例えば1×1020〜1×1021/cm3程度のドレイン領域15d及びソース領域15sを形成する。この際、ゲート電極14は不純物注入時のマスクとして機能する。このため、ドレイン領域15d及びソース領域15sは、自己整合的にゲート電極14下を挟む一対の領域に形成される。なお、SOI層11c上に形成したシリコン酸化膜105は、図5(a)で示した工程と同様に、不純物注入時にSOI層11cが受けるダメージを軽減するためのマスクとして機能する。また、注入された不純物は熱拡散される。さらに、ドレイン領域15d及びソース領域15sを形成後、シリコン酸化膜105は除去される。さらにまた、本説明では、図5(a)に示す工程で使用したシリコン酸化膜105をそのまま図5(b)に示す工程でも使用したが、本発明はこれに限定されず、シリコン酸化膜105を除去した後、改めて別のシリコン酸化膜を形成しても良い。
Next, as shown in FIG. 5B, for example, arsenic ions or phosphorus ions, which are n-type impurities, are implanted at an acceleration of, for example, about 10 KeV from the silicon oxide film 105 to thereby form a gate electrode in the SOI layer 11c. 14, a
以上のような工程を経ることで、図1に示すような本実施例によるSOI−MOSFET1を製造することができる。 Through the steps as described above, the SOI-MOSFET 1 according to the present embodiment as shown in FIG. 1 can be manufactured.
・作用効果
以上説明したように、本実施例によるSOI−MOSFET1は、支持基板11と、支持基板11a上に形成されたBOX層11bと、BOX層11b上に形成されたSOI層11cとを有するSOI基板11と、支持基板11aに形成された高濃度拡散領域17cと、支持基板11の高濃度拡散領域17cよりも深い領域に形成された高濃度拡散領域17dと、SOI層11c上であって高濃度拡散領域17c上に形成されたゲート電極14と、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17d上の領域に形成されたドレイン領域15dと、SOI層11cにおけるゲート電極14下を挟んでドレイン領域15dと反対側の領域に形成されたソース領域15sとを有して構成される。
As described above, the SOI-MOSFET 1 according to the present embodiment includes the
また、本実施例によるSOI−MOSFET1の製造方法は、支持基板11aと、支持基板11a上に形成されたBOX層11bと、BOX層11b上に形成されたSOI層11cとを有するSOI基板11を準備し、支持基板11aに高濃度拡散領域17cを形成し、支持基板11aの高濃度拡散領域17cよりも深い領域に高濃度拡散領域17dを形成し、SOI層11c上であって高濃度拡散領域17c上にゲート電極14を形成し、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17d上の領域にドレイン領域15dを形成し、SOI層11cにおけるゲート電極14下を挟んでドレイン領域15dと反対側の領域にソース領域15sを形成する。
In addition, the method for manufacturing the SOI-MOSFET 1 according to the present embodiment includes an
このように、支持基板11aにおけるドレイン領域15d下とゲート電極14下との領域それぞれに高濃度拡散領域17d及び17cを形成することで、これら高濃度拡散領域17d及び17cがドレイン領域15dから広がる電界に作用するため、ドレイン領域15dから延びる電界の向きの線がSOI層11c下のBOX層11bを通ってゲート電極14下のSOI層11c、すなわち動作時にチャネルが形成される領域(ボディ領域16)へ貫通することを抑制することが可能となる。すなわち、ドレイン領域15dとボディ領域16との間に形成される寄生容量を低減することが可能となる。これにより、例えばSOI基板11におけるBOX層11bを厚くした場合でも、ドレイン領域15dとボディ領域16との間で形成される寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題を回避することができる。
In this way, by forming the high
また、本実施例では、ドレイン領域15d下に形成する高濃度拡散領域17dを、ゲート電極14下に形成する高濃度拡散領域17cよりも深い領域、言い換えれば、支持基板11a上面からある程度深い領域に形成している。これにより、ドレイン領域15dと高濃度拡散領域17dとの間で形成される接合容量が増大することを抑制することが可能となる。結果、負荷容量CLを低減できるため、動作の高速化及び低消費電力化が可能となると共に、高周波動作における信号伝達損失の低減することが可能となる。
In this embodiment, the high
また、本実施例では、支持基板11aの高濃度拡散領域17cよりも深く且つ高濃度拡散領域17c下を挟んで高濃度拡散領域17dと反対側の領域に形成された高濃度拡散領域17sをさらに有し、ソース領域15sが、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17s上の領域に形成されている。
Further, in the present embodiment, the high
このように、支持基板11aにおけるソース領域15s下とゲート電極14下との領域それぞれに高濃度拡散領域17s及び17cを形成することで、これら高濃度拡散領域17s及び17cがソース領域15sから広がる電界に作用するため、ソース領域15sから延びる電界の向きの線がSOI層11c下のBOX層11bを通ってボディ領域16へ貫通することを防止することが可能となる。すなわち、ソース領域15sとボディ領域16との間に形成される寄生容量を低減することが可能となる。これにより、例えばSOI基板11におけるBOX層11bを厚くした場合でも、ソース領域15dとボディ領域16との間で形成される寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題を回避することができる。
In this way, by forming the high
また、本実施例では、ソース領域15s下に形成する高濃度拡散領域17sを、ゲート電極14下に形成する高濃度拡散領域17cよりも深い領域、言い換えれば、支持基板11a上面からある程度深い領域に形成している。これにより、ソース領域15sと高濃度拡散領域17sとの間で形成される接合容量が増大することを抑制することが可能となる。結果、負荷容量CLを低減できるため、動作の高速化及び低消費電力化が可能となると共に、高周波動作における信号伝達損失の低減することが可能となる。
In the present embodiment, the high
また、本実施例では、高濃度拡散領域17cが支持基板11a上部又は表面に形成されている。このように、ゲート電極14下の高濃度拡散領域17cを支持基板11a上面付近に形成することで、高濃度拡散領域17cがドレイン領域15dから広がる電界に効率良く作用することが可能となる。この結果、ドレイン領域15dとボディ領域16との間に形成される寄生容量をより効果的に低減することが可能となる。
In the present embodiment, the high-
また、本実施例では、SOI層11c、すなわちボディ領域16の不純物濃度を、支持基板11aの不純物濃度と同じ又は支持基板11aの不純物濃度と略変わらない濃度としている。このようにボディ領域16の不純物濃度を低くすることで、本実施例では、導通時にボディ領域16に形成されたチャネルを通過するキャリアが、ボディ領域16中に存在する不純物によって散乱されることを低減できる。この結果、SOI−MOSFET1の駆動電流を増加することが可能となる。
In this embodiment, the impurity concentration of the
次に、本発明の実施例2について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例1と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例1と同様である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the configuration not specifically mentioned is the same as that of the first embodiment.
・構成
図6は、本実施例による半導体装置であるSOI−MOSFET2の概略構成を示す断面図である。なお、図6では、図1と同様に、SOI−MOSFET2をゲート幅方向と垂直な面で切断した際の断面構造を示す。
Configuration FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an SOI-
図6に示すように、SOI−MOSFET2は、支持基板11aと支持基板11a上に形成されたBOX層11bとBOX層11b上に形成されたSOI層11cとからなるSOI基板11と、支持基板11aに形成された3つの高濃度拡散領域17c、17d及び17sと、SOI層11cを複数の素子形成領域(アクティブ領域とも言う)に区画する素子分離絶縁膜12と、SOI層11cの素子形成領域に形成されたドレイン領域15d及びソース領域15sと、ドレイン領域15d及びソース領域15sで挟まれたボディ領域16と、ボディ領域16上に形成されたゲート絶縁膜13と、ゲート絶縁膜13上に形成されたゲート電極24とを有する。すなわち、本実施例では、実施例1におけるゲート電極14がゲート電極24に置き換えられている。
As shown in FIG. 6, the SOI-
ゲート電極24は、図6に示すように、金属製のゲート(以下、メタルゲートという)24aが、例えばn型の導電性を有する不純物を含むことで導電性を有するポリシリコン製の2つのゲート(以下、ポリシリコンゲートという)24bにサンドウィッチされた構造を有する。
As shown in FIG. 6, the
この構成において、メタルゲート24aは、実施例1におけるゲート電極14と同様に、例えばチタニウムやアルミニウムやその他の金属若しくはそれらの何れかを含む合金などで形成される。本説明では、メタルゲート24aをアルミニウムで形成した場合を例に挙げて説明する。また、その膜厚は例えば1500〜2000Å程度とすることができる。
In this configuration, the
一方、ポリシリコンゲート24bは、上述したように、例えばn型の導電性を有する不純物、例えばボロンイオンを含むポリシリコンで形成される。また、その膜厚は、メタルゲート24aと同様に、例えば1500〜2000Å程度とすることができる。
On the other hand, as described above, the
また、本実施例では、ゲート電極24におけるメタルゲート24aが占める割合、すなわちメタルゲート24aのゲート長方向の長さを制御することで、SOI−MOSFET2の閾値電圧Vtを制御する。ここで、図7(a)及び図7(b)を用いて、メタルゲート24aの長さ(以下、メタルゲート長Laという)とSOI−MOSFET2の閾値電圧Vtとの関係を説明する。
In this embodiment, the threshold voltage Vt of the SOI-
図7(a)は、本実施例によるゲート電極24を抜粋して示す拡大図である。また、図7(b)は、SOI−MOSFET2が有する閾値電圧Vtのメタルゲート長La依存性を示すグラフである。なお、本説明では、図7(a)及び図7(b)に示すように、ゲート電極24全体のゲート長方向の長さをLとし、メタルゲート24aの両サイドにそれぞれ形成されたポリシリコンゲート24bのゲート長方向の長さを、双方ともに同じ長さLb/2とする。また、ゲート電極24全体のゲート長方向の長さLを100nmに固定する。したがって、L=La+2×Lb/2=La+Lb=100[nm]の関係が成り立つ。
FIG. 7A is an enlarged view showing the
図7(b)に示すように、メタルゲート長Laの長さを長くする、すなわちゲート電極24におけるメタルゲート24aがゲート長方向に占める割合を大きくすると、SOI−MOSFET2の閾値電圧Vtが大きくなる。言い換えれば、メタルゲート長Laの長さを短くする、すなわちゲート電極24におけるメタルゲート24aがゲート長方向に占める割合を小さくすると、SOI−MOSFET2の閾値電圧Vtが小さくなる。このように、ゲート電極24におけるメタルゲート24aが占める割合を制御することで、本実施例では、SOI−MOSFET2の閾値電圧Vtを制御することが可能である。
As shown in FIG. 7B, when the length of the metal gate length La is increased, that is, the ratio of the
このような構成は、特に、ボディ領域16における不純物濃度が薄い場合に有効である。すなわち、ボディ領域16の不純物濃度が低いと、SOI−MOSFET2の閾値電圧Vtが低下して非導通時におけるドレイン・ソース間の電流遮断能力が低下し、これによりサブスレッシュホールドリーク電流が増加する場合がある。そこで、本実施例のようにゲート電極24の構成を用いてSOI−MOSFET2の閾値電圧Vtを増加することで、ボディ領域16の不純物濃度を高くすることなく、すなわちSOI−MOSFET2の駆動電流を低減させることなく、サブスレッシュホールドリーク電流を低減させることが可能となる。
Such a configuration is particularly effective when the impurity concentration in the
なお、本実施例では、メタルゲート24aを挟む2つのポリシリコンゲート24bのゲート長方向の長さを同じとしたが、本発明はこれに限定されず、例えばドレイン側のポリシリコンゲート24bのゲート長方向の長さを、ソース側のポリシリコンゲート24bのゲート長方向の長さよりも長くするなど、種々変形することが可能である。その他の構成は、実施例1と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
In the present embodiment, the two
・製造方法
次に、本実施例によるSOI−MOSFET2の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図8から図11は、本実施例によるSOI−MOSFET2の製造方法を示すプロセス図である。なお、本実施例による製造方法において、支持基板11a中に高濃度拡散領域17cを形成するまでの工程は、実施例1における図2(a)から図3(a)を用いて説明した工程と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the SOI-
本製造方法では、まず、実施例1において図2(a)から図3(a)を用いて説明したように支持基板11a中に高濃度拡散領域17cを形成する。続いて、レジストパターンR11(図3(a)参照)を除去した後、再度、シリコン酸化膜103上に所定のレジスト液をスピン塗布し、既存のフォトリソグラフィ工程を経ることで、シリコン薄膜16Bにおけるドレイン領域15d及びソース領域15sとなる領域上にそれぞれ開口を有するレジストパターンR21を形成する。続いて、図8(a)に示すように、レジストパターンR21における開口から、例えばp型の不純物であるボロンイオンを例えば30KeV程度以上(例えば40KeV程度)に加速して注入することで、支持基板11aにおける上面から所定距離(D2)深い領域に、不純物濃度が例えば1×1020〜1×1021/cm3程度の高濃度拡散領域17d及び17sを形成する。なお、高濃度拡散領域17d及び17sが形成される領域は、実施例1と同様に、ドレイン領域17d及びソース領域17sが形成される領域下のみである。また、注入された不純物は例えば熱拡散される。さらに、本説明では、図2(c)に示した工程で使用したシリコン酸化膜103をそのまま図8(a)に示す工程で使用したが、本発明はこれに限定されず、シリコン酸化膜103を除去した後、改めて別のシリコン酸化膜を形成しても良い。
In this manufacturing method, first, as described with reference to FIGS. 2A to 3A in the first embodiment, the high
次に、レジストパターンR21を除去した後、SOI層11c上面を熱酸化することで、図8(b)に示すように、膜厚が例えば20〜50Å程度のシリコン酸化膜13Aを形成する。このシリコン酸化膜13Aは、後工程においてゲート絶縁膜13へパターニングされる。
Next, after removing the resist pattern R21, the upper surface of the
次に、例えばCVD法にて、膜厚がメタルゲート24aの膜厚以上、例えば1500〜2000Å程度以上のシリコン窒化膜204をSOI層11c上全面に形成する。続いて、例えば既存のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を経ることで、シリコン窒化膜204におけるメタルゲート24aを形成する領域開口を形成する。続いて、例えばCVD法にてアルミニウムなどの金属を堆積させることで、図8(c)に示すように、少なくともシリコン窒化膜204に形成した開口を埋める程度の膜厚、すなわち1500〜2000Å程度以上の膜厚を有する導体膜24Aを形成する。
Next, a
次に、例えばCMP法にてシリコン窒化膜204が露出する程度に導体膜24Aを研磨することで、導体膜24Aをメタルゲート24aへパターニングする。この際、メタルゲート24aの膜厚が例えば1500〜2000Å程度となるように導体膜24A(シリコン窒化膜204を含んでも良い)を研磨する。続いて、既存のエッチングにて、シリコン窒化膜204を除去する。シリコン窒化膜204のエッチングでは、メタルゲート24a及びシリコン酸化膜(シリコン酸化膜13A及び素子分離絶縁膜12)との選択比が充分に取れる条件が適用される。これにより、図9(a)に示すように、シリコン酸化膜13A上にメタルゲート24aが形成される。
Next, the
次に、図9(b)に示すように、例えば既CVD法にて、膜厚がポリシリコンゲート24bの膜厚以上、例えば1500〜2000Å程度以上のポリシリコン膜24BをSOI層11c上及びメタルゲート24a上に形成する。なお、このポリシリコン膜24Bは、後工程においてポリシリコンゲート24bへパターニングされる。したがって、ポリシリコン膜24Bは、例えばn型の導電性を有する不純物を含むことで導電性を有している。
Next, as shown in FIG. 9B, a
次に、例えばCMP法にてメタルゲート24a上面が露出する程度にポリシリコン膜24Bを研磨する。これにより、図10(a)に示すように、ポリシリコン膜24Bがポリシリコンゲート24bと同じ膜厚を有するポリシリコン膜24Cへ薄膜化される。
Next, the
次に、ポリシリコン膜24C上及びメタルゲート24a上に所定のレジスト液をスピン塗布し、既存のフォトリソグラフィ工程を経ることで、ポリシリコン膜24C上及びメタルゲート24aにおけるゲート電極24を形成する領域上にレジストパターンR22を形成する。続いて、レジストパターンR22をマスクとして、露出しているポリシリコン膜24C及びシリコン酸化膜13Aをエッチングすることで、図10(b)に示すように、ポリシリコン膜24Cをポリシリコンゲート24bへパターニングすると共に、メタルゲート24aとポリシリコンゲート24bとからなるゲート電極24下にゲート絶縁膜13を形成する。
Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the polysilicon film 24C and the
次に、例えばCVD法にて、膜厚が例えば100Å程度のシリコン酸化膜205を露出したSOI層11c上及びゲート電極24上に形成する。続いて、図11に示すように、シリコン酸化膜205上から例えばn型の不純物であるヒ素イオン又はリンイオンを例えば10KeV程度に加速して注入することで、SOI層11cにおけるゲート電極24下以外の領域に不純物濃度が例えば1×1020〜1×1021/cm3程度のドレイン領域15d及びソース領域15sを形成する。この際、ゲート電極24は不純物注入時のマスクとして機能する。このため、ドレイン領域15d及び15sは、自己整合的にゲート電極24下を挟む一対の領域に形成される。なお、SOI層11c上に形成したシリコン酸化膜205は、不純物注入時にSOI層11cが受けるダメージを軽減するためのマスクとして機能する。また、注入された不純物は拡散される。さらに、ドレイン領域15d及びソース領域15sを形成後、シリコン酸化膜205は除去される。
Next, a silicon oxide film 205 having a thickness of, for example, about 100 mm is formed on the exposed
以上のような工程を経ることで、図6に示すような本実施例によるSOI−MOSFET2を製造することができる。
Through the steps as described above, the SOI-
・作用効果
以上説明したように、本実施例によるSOI−MOSFET2は、支持基板11と、支持基板11a上に形成されたBOX層11bと、BOX層11b上に形成されたSOI層11cとを有するSOI基板11と、支持基板11aに形成された高濃度拡散領域17cと、支持基板11の高濃度拡散領域17cよりも深い領域に形成された高濃度拡散領域17dと、SOI層11c上であって高濃度拡散領域17c上に形成されたゲート電極24と、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17d上の領域に形成されたドレイン領域15dと、SOI層11cにおけるゲート電極24下を挟んでドレイン領域15dと反対側の領域に形成されたソース領域15sとを有して構成される。
As described above, the SOI-
また、本実施例によるSOI−MOSFET2の製造方法は、支持基板11aと、支持基板11a上に形成されたBOX層11bと、BOX層11b上に形成されたSOI層11cとを有するSOI基板11を準備し、支持基板11aに高濃度拡散領域17cを形成し、支持基板11aの高濃度拡散領域17cよりも深い領域に高濃度拡散領域17dを形成し、SOI層11c上であって高濃度拡散領域17c上にゲート電極24を形成し、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17d上の領域にドレイン領域15dを形成し、SOI層11cにおけるゲート電極24下を挟んでドレイン領域15dと反対側の領域にソース領域15sを形成する。
In addition, the method for manufacturing the SOI-
このように、支持基板11aにおけるドレイン領域15d下とゲート電極24下との領域それぞれに高濃度拡散領域17d及び17cを形成することで、実施例1と同様に、これら高濃度拡散領域17d及び17cがドレイン領域15dから広がる電界に作用するため、ドレイン領域15dから延びる電界の向きの線がSOI層11c下のBOX層11bを通ってゲート電極24下のSOI層11c、すなわち動作時にチャネルが形成される領域(ボディ領域16)へ貫通することを抑制することが可能となる。すなわち、ドレイン領域15dとボディ領域16との間に形成される寄生容量を低減することが可能となる。これにより、例えばSOI基板11におけるBOX層11bを厚くした場合でも、ドレイン領域15dとボディ領域16との間で形成される寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題を回避することができる。
As described above, the high
また、本実施例では、ドレイン領域15d下に形成する高濃度拡散領域17dを、ゲート電極24下に形成する高濃度拡散領域17cよりも深い領域、言い換えれば、支持基板11a上面からある程度深い領域に形成している。これにより、実施例1と同様に、ドレイン領域15dと高濃度拡散領域17dとの間で形成される接合容量が増大することを抑制することが可能となる。結果、負荷容量CLを低減できるため、動作の高速化及び低消費電力化が可能となると共に、高周波動作における信号伝達損失の低減することが可能となる。
In this embodiment, the high
また、本実施例では、実施例1と同様に、支持基板11aの高濃度拡散領域17cよりも深く且つ高濃度拡散領域17c下を挟んで高濃度拡散領域17dと反対側の領域に形成された高濃度拡散領域17sをさらに有し、ソース領域15sが、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17s上の領域に形成されている。これにより、実施例1と同様の効果を奏することが可能となる。
Further, in this example, as in Example 1, it was formed in a region deeper than the high
また、本実施例では、実施例1と同様に、高濃度拡散領域17cが支持基板11a上部又は表面に形成されている。これにより、実施例1と同様の効果を奏することが可能となる。
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the high
また、本実施例では、SOI層11c、すなわちボディ領域16の不純物濃度を、支持基板11aの不純物濃度と同じ又は支持基板11aの不純物濃度と略変わらない濃度としている。これにより、実施例1と同様の効果を奏することが可能となる。
In this embodiment, the impurity concentration of the
また、本実施例では、ゲート電極24が、高濃度拡散領域17c上の一部に形成されたメタルゲート24aと、高濃度拡散領域17c上であってメタルゲート24aの側面に形成され且つメタルゲート24aよりも導電率が低いポリシリコンゲート24bとを有する。
Further, in this embodiment, the
このように、ゲート電極24を誘電率の異なる2種類のゲート(メタルゲート24aとポリシリコンゲート24b)で構成することで、誘電率の高いゲート(本例ではメタルゲート24a)のゲート電極24における長さを制御することで、SOI−MOSFET2の閾値電圧Vtを制御することが可能となる。これにより、例えばボディ領域16の不純物濃度を低くした場合でも、SOI−MOSFET2の閾値電圧Vtが低下することでサブスレッシュホールドリーク電流が増加するという不具合を防止することが可能となる。
As described above, the
次に、本発明の実施例3について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例1または実施例2と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例1または実施例2と同様である。さらに、本実施例では、半導体装置の基本構成として、実施例2で例示したSOI−MOSFET2の構成を引用するが、本発明ではこれに限定されず、実施例1で例示したSOI−MOSFET1の構成を用いることも可能である。この場合、ゲート電極24がゲート電極14に置き換えられる。
Next, Example 3 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the configuration not specifically mentioned is the same as that of the first embodiment or the second embodiment. Further, in this embodiment, the configuration of the SOI-
・構成
図12は、本実施例による半導体装置であるSOI−MOSFET3の概略構成を示す断面図である。なお、図12では、図1及び図6と同様に、SOI−MOSFET3をゲート幅方向と垂直な面で切断した際の断面構造を示す。
Configuration FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an SOI-MOSFET 3 which is a semiconductor device according to the present embodiment. Note that FIG. 12 shows a cross-sectional structure when the SOI-MOSFET 3 is cut along a plane perpendicular to the gate width direction, as in FIGS.
図12に示すように、SOI−MOSFET3は、支持基板11aと支持基板11a上に形成されたBOX層11bとBOX層11b上に形成されたSOI層11cとからなるSOI基板11と、支持基板11aに形成された3つの高濃度拡散領域17c、17d及び17sと、SOI層11cを複数の素子形成領域(アクティブ領域とも言う)に区画する素子分離絶縁膜12と、SOI層11cの素子形成領域に形成されたドレイン領域15d及びソース領域15sと、ドレイン領域15d及びソース領域15sそれそれからゲート電極14下の一部まで延在する低濃度拡散領域35d及び35sと、低濃度拡散領域35d及び35s(ドレイン領域15d及びソース領域15sを含む)で挟まれたボディ領域36と、ボディ領域36上に形成されたゲート絶縁膜13と、ゲート絶縁膜13上に形成されたゲート電極24と、ゲート絶縁膜13上であってゲート電極24の両サイドに形成されたサイドウォール37とを有する。すなわち、本実施例では、実施例2におけるゲート電極24の両サイドにサイドウォール37が形成されると共に、ドレイン領域15dからサイドウォール37下を介してゲート電極24下まで延存する低濃度拡散領域(LDDともいう)35dと、ソース領域15sからサイドウォール37下を介してゲート電極24下まで延存する低濃度拡散領域(LDDともいう)35sとをさらに有する。また、これに伴い、実施例1又は2におけるボディ領域16が、ボディ領域36に置き換えられている。
As shown in FIG. 12, the SOI-MOSFET 3 includes an
サイドウォール37は、例えばシリコン酸化膜を異方性エッチングすることで形成された絶縁膜である。そのゲート長方向に沿った膜厚は、例えば800Å程度とすることができる。このようなサイドウォール37を設けることで、ゲート電極24からドレイン領域15dまでの距離、並びにゲート電極24からソース領域15sまでの距離が規定される。
The
ドレイン領域15dからサイドウォール37下を介してゲート電極下の一部の領域まで延在する低濃度拡散領域35dは、例えばn型の不純物(例えばヒ素イオン又はリンイオン)が例えば1×1019/cm3程度の濃度となるように注入、拡散することで形成することができる。なお、SOI層11cのアクティブ領域におけるドレイン領域15d及びソース領域15sと低濃度拡散領域35d及び35sとが形成されていない領域は、動作時にチャネルが形成される領域、すなわちボディ領域36となる。したがって、本実施例によるボディ領域36は、ノンドープの領域又は比較的薄い不純物濃度の領域となる。
In the low-
以上のような構成を有することで、本実施例によるSOI−MOSFET3は、実施例1又は2によるSOI−MOSFET1又は2と比較して、高い耐圧特性を有することができる。その他の構成は、実施例1と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
By having the configuration as described above, the SOI-MOSFET 3 according to the present embodiment can have higher withstand voltage characteristics than the SOI-
・製造方法
次に、本実施例によるSOI−MOSFET3の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図13及び図14は、本実施例によるSOI−MOSFET3の製造方法を示すプロセス図である。なお、本実施例による製造方法において、SOI層11c上にゲート絶縁膜13及びゲート電極24を形成するまでの工程は、実施例1における図2(a)から図3(a)及び実施例2における図8(a)から図10(b)を用いて説明した工程と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the SOI-MOSFET 3 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 13 and 14 are process diagrams showing a method for manufacturing the SOI-MOSFET 3 according to this embodiment. In the manufacturing method according to the present embodiment, the steps until the
本製造方法では、まず、実施例1において図2(a)から図3(a)を用いて説明したように支持基板11a中に高濃度拡散領域17cを形成した後、実施例2において図8(a)から図10(b)を用いて説明したようにSOI層11c上にゲート絶縁膜13及びゲート電極24を形成する。続いて、例えばCVD法にて膜厚が例えば100Å程度のシリコン酸化膜305を露出したSOI層11c上及びゲート電極24上に形成する。続いて、図13(a)に示すように、シリコン酸化膜305上から例えばn型の不純物であるヒ素イオン又はリンイオンを例えば5KeV程度に加速して注入することで、SOI層11cにおけるゲート電極24下以外の領域に不純物濃度が例えば1×1019/cm3程度の低濃度拡散領域35d及び35sを形成する。この際、ゲート電極24は不純物注入時のマスクとして機能する。このため、低濃度拡散領域35d及び35sは、自己整合的にゲート電極24下を挟む一対の領域に形成される。なお、SOI層11c上に形成したシリコン酸化膜305は、不純物注入時にSOI層11cが受けるダメージを軽減するためのマスクとして機能する。また、注入された不純物は拡散される。
In this manufacturing method, first, as described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 2A to 3A, the high-
次に、シリコン酸化膜205を除去した後、図13(b)に示すように、例えばCVD法にて、膜厚が例えば1000Å程度以上のシリコン酸化膜37Aを露出したSOI層11c上及びゲート電極24上に形成する。
Next, after removing the silicon oxide film 205, as shown in FIG. 13B, the gate electrode and the
次に、既存の異方性エッチングを行うことで、SOI層11c上及びゲート電極24上に形成したシリコン酸化膜37Aをパターニングする。これにより、図14(a)に示すように、ゲート電極24の両サイドに、ゲート長方向の膜厚が例えば800Å程度のサイドウォール37が形成される。
Next, the existing anisotropic etching is performed to pattern the
次に、例えばCVD法にて、膜厚が例えば100Å程度のシリコン酸化膜306を露出したSOI層11c上とサイドウォール37上とゲート電極24上にそれぞれ形成する。続いて、図14(b)に示すように、シリコン酸化膜306上から例えばn型の不純物であるヒ素イオン又はリンイオンを例えば10KeV程度に加速して注入することで、SOI層11cにおけるゲート電極24及びサイドウォール37下以外の領域に不純物濃度が例えば1×1020/cm3〜1×1021/cm3程度のドレイン領域15d及びソース領域15sを形成する。この際、ゲート電極24及びサイドウォール37は、不純物注入時のマスクとして機能する。このため、ドレイン領域15d及びソース領域15sは、自己整合的にゲート電極24及びサイドウォール37下を挟む一対の領域に形成される。なお、SOI層11c上に形成したシリコン酸化膜306は、不純物注入時にSOI層11cが受けるダメージを軽減するためのマスクとして機能する。また、注入された不純物は拡散される。さらに、ドレイン領域15d及びソース領域15sを形成後、シリコン酸化膜306は除去される。
Next, the silicon oxide film 306 having a thickness of, for example, about 100 mm is formed on the exposed
以上のような工程を経ることで、図12に示すような本実施例によるSOI−MOSFET3を製造することができる。 Through the steps described above, the SOI-MOSFET 3 according to the present embodiment as shown in FIG. 12 can be manufactured.
・作用効果
以上説明したように、本実施例によるSOI−MOSFET3は、支持基板11と、支持基板11a上に形成されたBOX層11bと、BOX層11b上に形成されたSOI層11cとを有するSOI基板11と、支持基板11aに形成された高濃度拡散領域17cと、支持基板11の高濃度拡散領域17cよりも深い領域に形成された高濃度拡散領域17dと、SOI層11c上であって高濃度拡散領域17c上に形成されたゲート電極24と、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17d上の領域に形成されたドレイン領域15dと、SOI層11cにおけるゲート電極24下を挟んでドレイン領域15dと反対側の領域に形成されたソース領域15sとを有して構成される。
As described above, the SOI-MOSFET 3 according to the present embodiment has the
また、本実施例によるSOI−MOSFET3の製造方法は、支持基板11aと、支持基板11a上に形成されたBOX層11bと、BOX層11b上に形成されたSOI層11cとを有するSOI基板11を準備し、支持基板11aに高濃度拡散領域17cを形成し、支持基板11aの高濃度拡散領域17cよりも深い領域に高濃度拡散領域17dを形成し、SOI層11c上であって高濃度拡散領域17c上にゲート電極24を形成し、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17d上の領域にドレイン領域15dを形成し、SOI層11cにおけるゲート電極24下を挟んでドレイン領域15dと反対側の領域にソース領域15sを形成する。
In addition, the method for manufacturing the SOI-MOSFET 3 according to the present embodiment includes an
このように、支持基板11aにおけるドレイン領域15d下とゲート電極24下との領域それぞれに高濃度拡散領域17d及び17cを形成することで、実施例1及び2と同様に、これら高濃度拡散領域17d及び17cがドレイン領域15dから広がる電界に作用するため、ドレイン領域15dから延びる電界の向きの線がSOI層11c下のBOX層11bを通ってゲート電極24下のSOI層11c、すなわち動作時にチャネルが形成される領域(ボディ領域36)へ貫通することを抑制することが可能となる。すなわち、ドレイン領域15dとボディ領域36との間に形成される寄生容量を低減することが可能となる。これにより、例えばSOI基板11におけるBOX層11bを厚くした場合でも、ドレイン領域15dとボディ領域36との間で形成される寄生容量が増加したり、DIBL効果によりサブスレッシュホールドリーク電流が増加したりしてしまうと言う問題を回避することができる。
In this manner, by forming the high
また、本実施例では、ドレイン領域15d下に形成する高濃度拡散領域17dを、ゲート電極24下に形成する高濃度拡散領域17cよりも深い領域、言い換えれば、支持基板11a上面からある程度深い領域に形成している。これにより、実施例1及び2と同様に、ドレイン領域15dと高濃度拡散領域17dとの間で形成される接合容量が増大することを抑制することが可能となる。結果、負荷容量CLを低減できるため、動作の高速化及び低消費電力化が可能となると共に、高周波動作における信号伝達損失の低減することが可能となる。
In this embodiment, the high
また、本実施例では、実施例1及び2と同様に、支持基板11aの高濃度拡散領域17cよりも深く且つ高濃度拡散領域17c下を挟んで高濃度拡散領域17dと反対側の領域に形成された高濃度拡散領域17sをさらに有し、ソース領域15sが、SOI層11cにおける高濃度拡散領域17s上の領域に形成されている。これにより、実施例1及び2と同様の効果を奏することが可能となる。
Further, in this embodiment, similarly to the first and second embodiments, the
また、本実施例では、実施例1及び2と同様に、高濃度拡散領域17cが支持基板11a上部又は表面に形成されている。これにより、実施例1及び2と同様の効果を奏することが可能となる。
In the present embodiment, as in the first and second embodiments, the high-
また、本実施例では、実施例1及び2と同様に、SOI層11c、すなわちボディ領域36の不純物濃度を、支持基板11aの不純物濃度と同じ又は支持基板11aの不純物濃度と略変わらない濃度としている。これにより、実施例1及び2と同様の効果を奏することが可能となる。
In the present embodiment, as in the first and second embodiments, the impurity concentration of the
また、本実施例では、実施例2と同様に、ゲート電極24が、高濃度拡散領域17c上の一部に形成されたメタルゲート24aと、高濃度拡散領域17c上であってメタルゲート24aの側面に形成され且つメタルゲート24aよりも導電率が低いポリシリコンゲート24bとを有する。これにより、実施例2と同様の効果を奏することが可能となる。
Further, in the present embodiment, as in the second embodiment, the
また、本実施例によるSOI−MOSFET3は、SOI層11cにおけるゲート電極24下を挟む一対の領域に形成された、ドレイン領域15d及びソース領域15sよりも不純物濃度が低い低濃度拡散領域35d及び35sと、ゲート電極24の側面に形成されたサイドウォール37とをさらに有し、ドレイン領域15dが高濃度拡散領域17d上であってサイドウォール37下以外の領域に形成され、ソース領域15sが高濃度拡散領域17s上であってサイドウォール37下以外の領域に形成されている。
Further, the SOI-MOSFET 3 according to the present embodiment includes low-
このように、ゲート電極24の両サイドにサイドウォール37を形成し、このサイドウォール37下、すなわちゲート電極24とドレイン領域15d又はソース領域15sとの間に低濃度拡散領域35d又は35sをそれぞれ形成することで、SOI−MOSFET3の耐圧特性を、例えば実施例1又は2によるSOI−MOSFET1又は2よりも高くすることが可能となる。
Thus, the
また、本実施例では、低濃度拡散領域35d及び35s下だけでなく、ゲート電極24下及びドレイン領域15d(ソース領域15sを含んでも良い)下にも高濃度拡散領域17c及び17d(17sを含んでも良い)が形成されているため、ドレイン領域15dから延びる電界の向きの線がSOI層11c下のBOX層11bを通ってボディ領域36へ貫通することを、より効果的に抑制することが可能となる。
Further, in this embodiment, not only under the low
なお、本実施例では、上述したように実施例2によるSOI−MOSFET2を引用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば実施例1によるSOI−MOSFET1を引用することも可能である。
In the present embodiment, the case where the SOI-
また、上記実施例1から実施例3は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 In addition, the first to third embodiments described above are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to these. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is obvious from the above description that various other embodiments are possible within the scope of the present invention.
1、2、3 SOI−MOSFET
11 SOI基板
11a 支持基板
11b BOX層
11c SOI層
12 素子分離絶縁膜
13 ゲート絶縁膜
13A シリコン酸化膜
14、24 ゲート電極
14A、24A 導体膜
15d ドレイン領域
15s ソース領域
16、36 ボディ領域
16A、16B シリコン薄膜
17c、17d、17s 高濃度拡散領域
24a メタルゲート
24b ポリシリコンゲート
24B、24C ポリシリコン膜
35d、35s 低濃度拡散領域
37 サイドウォール
37A シリコン酸化膜
101、103、105、205、305、306 シリコン酸化膜
102、104、204 シリコン窒化膜
R11、R21、R22 レジストパターン
1, 2, 3 SOI-MOSFET
11
Claims (18)
前記支持基板に形成された第1拡散領域と、
前記支持基板の前記第1拡散領域よりも深い領域に形成された第2拡散領域と、
前記半導体層上であって前記第1拡散領域上に形成されたゲート電極と、
前記半導体層における前記第2拡散領域上の領域に形成されたドレイン領域と、
前記半導体層における前記ゲート電極下を挟んで前記ドレイン領域と反対側の領域に形成されたソース領域と
を有することを特徴とする半導体装置。 An SOI substrate having a support substrate, an insulating layer formed on the support substrate, and a semiconductor layer formed on the insulating layer;
A first diffusion region formed on the support substrate;
A second diffusion region formed in a region deeper than the first diffusion region of the support substrate;
A gate electrode formed on the semiconductor layer and on the first diffusion region;
A drain region formed in a region on the second diffusion region in the semiconductor layer;
And a source region formed in a region opposite to the drain region across the gate electrode in the semiconductor layer.
前記ソース領域は、前記半導体層における前記第3拡散領域上の領域に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 A third diffusion region formed in a region deeper than the first diffusion region of the support substrate and opposite to the second diffusion region across the first diffusion region;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the source region is formed in a region on the third diffusion region in the semiconductor layer.
前記ゲート電極の側面に形成されたサイドウォールとをさらに有し、
前記ドレイン領域は、前記第2拡散領域上の領域であって前記サイドウォール下以外の領域に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。 A low diffusion region having a lower impurity concentration than the drain region and the source region, formed in a pair of regions sandwiching the gate electrode under the semiconductor layer;
A sidewall formed on a side surface of the gate electrode;
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the drain region is formed in a region above the second diffusion region and other than under the sidewall.
前記ゲート電極の側面に形成されたサイドウォールとをさらに有し、
前記ドレイン領域は、前記第2拡散領域上であって前記サイドウォール下以外の領域に形成され、
前記ソース領域は、前記第3拡散領域上であって前記サイドウォール下以外の領域に形成されていることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。 A low diffusion region having a lower impurity concentration than the drain region and the source region, formed in a pair of regions sandwiching the gate electrode under the semiconductor layer;
A sidewall formed on a side surface of the gate electrode;
The drain region is formed on the second diffusion region and in a region other than the side wall;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the source region is formed in a region on the third diffusion region and other than under the sidewall.
前記第2導体膜は所定の不純物を含むことで導電性を有するポリシリコン膜であることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。 The first conductor film is a metal film;
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the second conductor film is a polysilicon film having conductivity by containing a predetermined impurity.
前記支持基板に第1拡散領域を形成する工程と、
前記支持基板の前記第1拡散領域よりも深い領域に第2拡散領域を形成する工程と、
前記半導体層上であって前記第1拡散領域上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層における前記第2拡散領域上の領域にドレイン領域を形成する工程と、
前記半導体層における前記ゲート電極下を挟んで前記ドレイン領域と反対側の領域にソース領域を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing an SOI substrate having a support substrate, an insulating layer formed on the support substrate, and a semiconductor layer formed on the insulating layer;
Forming a first diffusion region on the support substrate;
Forming a second diffusion region in a region deeper than the first diffusion region of the support substrate;
Forming a gate electrode on the semiconductor layer and on the first diffusion region;
Forming a drain region in a region on the second diffusion region in the semiconductor layer;
Forming a source region in a region opposite to the drain region across the gate electrode in the semiconductor layer.
前記ソース領域は、前記半導体層における前記第3拡散領域上の領域に形成されることを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。 Forming a third diffusion region in a region deeper than the first diffusion region of the support substrate and opposite to the second diffusion region across the first diffusion region;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the source region is formed in a region on the third diffusion region in the semiconductor layer.
前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程とをさらに有し、
前記ドレイン領域は、前記第2拡散領域上の領域であって前記サイドウォール下以外の領域に形成されることを特徴とする請求項10または11記載の半導体装置の製造方法。 Forming a low diffusion region having an impurity concentration lower than that of the drain region and the source region in a pair of regions sandwiching the gate electrode under the semiconductor layer;
And further forming a sidewall on the side surface of the gate electrode,
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the drain region is formed in a region above the second diffusion region and other than under the sidewall.
前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程とをさらに有し、
前記ドレイン領域は、前記第2拡散領域上であって前記サイドウォール下以外の領域に形成され、
前記ソース領域は、前記第3拡散領域上であって前記サイドウォール下以外の領域に形成されることを特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造方法。 Forming a low diffusion region having an impurity concentration lower than that of the drain region and the source region in a pair of regions sandwiching the gate electrode under the semiconductor layer;
And further forming a sidewall on the side surface of the gate electrode,
The drain region is formed on the second diffusion region and in a region other than the side wall;
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the source region is formed in a region on the third diffusion region and other than under the sidewall.
前記第2導体膜は所定の不純物を含むことで導電性を有するポリシリコン膜であることを特徴とする請求項17記載の半導体装置の製造方法。 The first conductor film is a metal film;
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the second conductor film is a polysilicon film having conductivity by containing a predetermined impurity.
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