JP2007188992A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2007188992A
JP2007188992A JP2006004485A JP2006004485A JP2007188992A JP 2007188992 A JP2007188992 A JP 2007188992A JP 2006004485 A JP2006004485 A JP 2006004485A JP 2006004485 A JP2006004485 A JP 2006004485A JP 2007188992 A JP2007188992 A JP 2007188992A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
diffusion region
gate electrode
soi
support substrate
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.)
Pending
Application number
JP2006004485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kumar Anil
アニール クマール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2006004485A priority Critical patent/JP2007188992A/en
Publication of JP2007188992A publication Critical patent/JP2007188992A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and its manufacturing method a high drive current, a transmission conductance, and a sub-threshold characteristic can be improved and a floating body potential effect can be restrained, while suppressing increase in the parasitic capacitance, between the drain and the channel and increase in the sub-threshold leakage current due to DIBL effect. <P>SOLUTION: In the semiconductor device, an SOI-MOSFET 1 has a heavily-doped diffusion region 17c, formed in a support substrate 11a, a heavily-doped diffusion region 17d, formed in the support substrate 11a to be deeper than the heavily-doped diffusion region 17c, and a gate electrode 14 formed on the heavily-doped diffusion region 17c. Furthermore, the SOI-MOSFET 1 has a drain region 15d, formed in an SOI layer 11c on the heavily-doped diffusion region 17d, and a source region 15s formed in the SOI layer 11c, on a side opposite to the drain region 15d, sandwiching below the gate electrode 14. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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。
T.Ernst, et al., “ Fringing fields in sub-0.1 μm fully depleted SOI MOSFETs: optimization of the device architecture”, Solid-State Electronics 46 (2002), pp. 373-378 特開2003−273363号公報
For reference, for example, Patent Document 1 shown below discloses a configuration in which a diffusion region is formed in a region of a support substrate, which is a region under a low-concentration offset region formed between a drain and a gate. Has been.
T. Ernst, et al., “Fringing fields in sub-0.1 μm fully depleted SOI MOSFETs: optimization of the device architecture”, Solid-State Electronics 46 (2002), pp. 373-378 JP 2003-273363 A

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 support substrate 11a, a BOX layer (insulating layer) 11b formed on the support substrate 11a, and an SOI layer (semiconductor layer) 11c formed on the BOX layer 11b. The SOI substrate 11, three high-concentration diffusion regions 17c (first diffusion region), 17d (second diffusion region) and 17s (third diffusion region) formed on the support substrate 11a, and the SOI layer 11c are connected to a plurality of elements. An element isolation insulating film (also referred to as a field oxide film) 12 partitioned into a formation region (also referred to as an active region), a drain region 15d and a source region 15s formed in an element formation region of the SOI layer 11c, a drain region 15d and a source The body region 16 sandwiched between the regions 15s, the gate insulating film 13 formed on the body region 16, and the gate formed on the gate insulating film 13. And a gate electrode 14.

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 support substrate 11a in the SOI substrate 11 is a bulk silicon substrate containing, for example, p-type impurities so as to have a concentration of about 1 × 10 15 / cm 3, for example. The substrate resistance is, for example, about 8 to 22 Ω (ohms). However, the present invention is not limited to this, and various semiconductor substrates can be applied.

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 BOX layer 11b in the SOI substrate 11 is a silicon oxide film having a thickness of about 1000 to 2000 angstroms, for example. However, the present invention is not limited to this, and various insulating films can be applied.

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 layer 11c in the SOI substrate 11 is a silicon thin film in which p-type impurities (for example, boron ions) are diffused so as to have a relatively thin concentration of, for example, about 1 to 3 × 10 15 / cm 3 . However, the present invention is not limited to this, and can be changed in any manner as long as the impurity concentration provides a desired threshold voltage Vt. Moreover, the film thickness can be about 200-1000 mm, for example. Note that a non-doped silicon thin film can also be applied to the SOI layer 11c. In this case, the impurity concentration is the same as that of the support substrate 11a, for example, about 1 × 10 15 / cm 3 .

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 layer 11c in the SOI substrate 11 is partitioned into an active region and a field region by forming the element isolation insulating film 12. The element isolation insulating film 12 can be formed using, for example, a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method. However, the present invention is not limited to this, and it can also be formed by using, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method.

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 drain region 15d and the source region 15s are formed in the active region in the SOI layer 11c. The drain region 15d and the source region 15s are implanted and diffused so that, for example, n-type impurities (for example, arsenic ions or phosphorus ions) have a concentration of, for example, about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3. Can be formed. A region where the drain region 15d and the source region 15s in the active region of the SOI layer 11c are not formed becomes a region where a channel is formed during operation, that is, the body region 16. Therefore, the body region 16 according to the present embodiment is a non-doped region or a region having a relatively low impurity concentration.

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 body region 16 is set to be as low as the impurity concentration of the support substrate 11a, carriers passing through the channel formed in the body region 16 during conduction become the body region. 16 can be reduced from being scattered by the impurities present in 16. As a result, it is possible to increase a current (hereinafter referred to as drive current) that flows through the SOI-MOSFET 1 during conduction.

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 gate insulating film 13 is formed on the region sandwiched between the drain region 15d and the source region 15s in the active region of the SOI layer 11c, in other words, on the body region 16. The gate insulating film 13 can be a silicon oxide film formed by, for example, thermally oxidizing the surface of the SOI layer 11c. However, the present invention is not limited to this. For example, a silicon oxide film formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or an insulating film formed by another method can also be applied. The film thickness of the gate insulating film 13 can be about 20 to 50 mm, for example.

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 gate electrode 14 is formed on the gate insulating film 13. The gate electrode 14 may be formed of a polysilicon film having conductivity by including, for example, a predetermined impurity (preferably an n-type impurity), or may include, for example, titanium, aluminum, other metals, or any of them. It can also be formed with a metal film formed of an alloy or the like. In this description, the case where the gate electrode 14 is formed of aluminum will be described as an example. The length of the gate electrode 14 in the gate length direction can be about 100 nm (nanometers), for example. Moreover, the film thickness can be about 1500-2000 mm, for example.

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 concentration diffusion region 17c in the support substrate 11a, for example, a p-type impurity is implanted into a region below the gate electrode 14 so as to have a concentration of, for example, about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3. Formed with. The high-concentration diffusion region 17c has a number near the upper surface of the support substrate 11a, for example, a region where the upper end of the high-concentration diffusion region 17c coincides with the upper surface of the support substrate 11a or the depth D1 (see FIG. 1) of the upper end from the upper surface of the support substrate 11a. It is formed in a region that is about ten inches.

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-concentration diffusion regions 17d and 17s in the support substrate 11a have, for example, a p-type impurity concentration of, for example, about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 in the regions below the drain region 15d and the source region 15s. It is formed by injecting. The high concentration diffusion regions 17d and 17s are formed in a region where the upper end depth D2 (see FIG. 1) from the upper surface of the support substrate 11a is about 500 to 1000 mm.

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-concentration diffusion regions 17c, 17d, and 17s, the high-concentration diffusion regions 17c and 17d act on the electric field extending from the drain region 15d, thereby causing electric field lines extending from the drain region 15d. Is a structure for suppressing the penetration of the body region 16 through the BOX layer 11b. That is, this is a configuration for reducing the parasitic capacitance formed between the drain region 15 d and the body region 16.

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 concentration diffusion regions 17c and 17s act on the electric field extending from the source region 15s, so that the electric field lines extending from the source region 15s penetrate through the BOX layer 11b to the body region 16. This is a configuration for preventing this. That is, this is a configuration for reducing the parasitic capacitance formed between the source region 15 s and the body region 16.

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-concentration diffusion regions 17c, 17d, and 17s are formed under the body region 16, the drain region 15d, and the source region 15s, respectively, so that the BOX layer 11b in the SOI substrate 11 is thickened. The problem that the parasitic capacitance formed between the drain region 15d or the source region 15s and the body region 16 increases or the subthreshold leakage current increases due to the DIBL effect can be avoided. Since the parasitic capacitance formed between the source region 15s and the body region 16 is smaller than the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 16, in the present embodiment. The high concentration diffusion region 17s under the source region 15s can be omitted.

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 concentration diffusion region 17c formed under the gate electrode 14 is formed in the vicinity of the upper surface of the support substrate 11a. Thereby, it is possible to efficiently act on the electric field spreading from the drain region 15d. That is, it is possible to efficiently reduce the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 16, and to efficiently reduce the subthreshold leakage current due to the DIBL effect.

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 concentration diffusion regions 17d and 17s formed below the drain region 15d and the source region 15s are formed in a region deep to some extent from the upper surface of the support substrate 11a. In this example, as described above, the depth D2 from the upper surface of the support substrate 11a at the upper end of each of the high concentration diffusion regions 17d and 17s is formed in a region of about 500 to 1000 mm. In this way, the high concentration diffusion region 17d under the drain region 15d and the high concentration diffusion region 17s under the source region 15s are formed in a deep region to some extent in the support substrate 11a, thereby forming a junction formed therebetween. It is possible to suppress an increase in capacity. As a result, the load capacitance CL can be reduced, so that the operation can be speeded up and the power consumption can be reduced, and the signal transmission loss in the high frequency operation can be reduced.

・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 SOI substrate 11 in which a BOX layer 11b and an SOI layer 11c are sequentially stacked on a support substrate 11a is prepared. The BOX layer 11b is a silicon oxide film having a film thickness of about 1000 to 2000 mm, for example, as described above. Further, as described above, the SOI layer 11c is a silicon thin film having a film thickness of, for example, about 200 to 1000 mm.

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 silicon oxide film 101 having a thickness of, for example, about 100 mm is formed on the SOI layer 11c by, for example, thermal oxidation. Subsequently, a silicon nitride film 102 having a thickness of, for example, about 200 mm is formed on the silicon oxide film 101 by, eg, CVD. The silicon nitride film 102 is an antioxidant film for preventing an active region in the SOI layer 11c from being thermally oxidized when forming an element isolation insulating film 12 described later. The silicon oxide film 101 is a buffer film for bringing the silicon nitride film 102, which is an antioxidant film, into close contact with the SOI layer 11c. Subsequently, the silicon nitride film 102 and the silicon oxide film 101 are patterned so as to remain on an active region in the SOI layer 11c by, for example, an existing photolithography process and an etching process. Subsequently, by thermally oxidizing the SOI layer 11c using the silicon nitride film 102 as a mask, as shown in FIG. 2B, an element isolation insulating film 12 for partitioning the SOI layer 11c into an active region and a field region. Form. As a result, the silicon thin film 16A remains in the active region in the SOI layer 11c.

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 SOI layer 11c on which the element isolation insulating film 12 is formed, a silicon oxide film 103 having a thickness of, for example, about 100 mm is formed on the SOI layer 11c. Subsequently, as shown in FIG. 2C, boron ions, which are impurities having p-type conductivity, are accelerated and implanted into the silicon thin film 16A in the SOI layer 11c, for example, to about 10 KeV (kiloelectron volts). . The dose at this time is, for example, about 1 × 10 12 / cm 2 . Through this process, the silicon thin film 16A in the SOI layer 11c becomes a silicon thin film 16B having an impurity concentration of, for example, about 1 to 3 × 10 15 / cm 3 . Note that the silicon oxide film 103 formed on the SOI layer 11c functions as a mask for reducing damage to the SOI layer 11c during impurity implantation. Further, since the element isolation insulating film 12 is formed in the SOI layer 11c as described above, in this step, impurities are implanted into the silicon thin film 16A in the SOI layer 11c in a self-aligning manner. Further, the implanted impurity is thermally diffused, for example.

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 silicon oxide film 103, and a resist pattern R11 having an opening on the region to be the body region 16 in the silicon thin film 16B is formed through an existing photolithography process. Subsequently, as shown in FIG. 3A, by implanting boron ions, which are p-type impurities, for example, by accelerating them to about 30 KeV from the openings in the resist pattern R11, impurities are formed in the vicinity of the surface of the support substrate 11a. A high concentration diffusion region 17c having a concentration of about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 is formed. The region where the high concentration diffusion region 17c is formed is only under the region where the gate electrode 14 is formed as described above. Further, the implanted impurities are thermally diffused, for example. Further, in this description, the silicon oxide film 103 used in the process shown in FIG. 2C is used as it is in the process shown in FIG. 3A, but the present invention is not limited to this, and the silicon oxide film 103 is used. After removal, another silicon oxide film may be formed again.

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 SOI layer 11c is thermally oxidized to form a silicon oxide film 13A having a thickness of, for example, about 20 to 50 mm, as shown in FIG. This silicon oxide film 13A is patterned into the gate insulating film 13 in a later step.

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 silicon nitride film 104 having a film thickness equal to or greater than that of the gate electrode 14, for example, approximately 1500 to 2000 mm, is formed on the entire surface of the SOI layer 11 c by, eg, CVD. Subsequently, an opening is formed in the region of the silicon nitride film 104 where the gate electrode 14 is formed, for example, through an existing photolithography process and etching process. Subsequently, by depositing a metal such as aluminum by, for example, a CVD method, as shown in FIG. 4A, the film thickness is such that at least the opening formed in the silicon nitride film 104 is filled, that is, about 1500 to 2000 mm or more. A conductor film 14A having a thickness of 1 mm is formed.

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 conductor film 14A is patterned to the gate electrode 14 by polishing the conductor film 14A to such an extent that the silicon nitride film 104 is exposed by, for example, CMP (Chemical and Mechanical Polishing). At this time, the conductor film 14A (which may include the silicon nitride film 104) is polished so that the thickness of the gate electrode 14 is, for example, about 1500 to 2000 mm. Subsequently, after the silicon nitride film 104 is removed by existing etching, the exposed silicon oxide film 13A is etched. In the etching of the silicon nitride film 104, conditions that allow a sufficient selection ratio between the gate electrode 14 and the silicon oxide film (the silicon oxide film 13A and the element isolation insulating film 12) are applied. In the etching of the silicon oxide film 13A, conditions that allow a sufficient selection ratio with the gate electrode 14 are applied. Thereby, as shown in FIG. 4B, the gate electrode 14 and the gate insulating film 13 under the gate electrode 14 are formed.

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 SOI layer 11c and the gate electrode 14 by, eg, CVD. Subsequently, as shown in FIG. 5A, for example, boron ions, which are p-type impurities, are accelerated and implanted, for example, to about 30 KeV or more (for example, about 40 KeV) from the silicon oxide film 105, thereby supporting the support substrate. High concentration diffusion regions 17d and 17s having an impurity concentration of, for example, about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 are formed in a region deep by a predetermined distance (D2) from the upper surface in 11a. At this time, the gate electrode 14 functions as a mask at the time of impurity implantation. Therefore, the high concentration diffusion regions 17d and 17s are formed under the drain region 15d and the source region 15s, respectively, in a self-aligned manner. Note that the silicon oxide film 105 formed on the SOI layer 11c functions as a mask for reducing damage to the SOI layer 11c during impurity implantation. Further, the implanted impurities are thermally diffused, for example.

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 drain region 15 d and a source region 15 s having an impurity concentration of, for example, about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 are formed in a region other than below. At this time, the gate electrode 14 functions as a mask at the time of impurity implantation. For this reason, the drain region 15d and the source region 15s are formed in a pair of regions sandwiching the gate electrode 14 below in a self-aligning manner. Note that the silicon oxide film 105 formed on the SOI layer 11c functions as a mask for reducing damage to the SOI layer 11c during impurity implantation, as in the step shown in FIG. The implanted impurities are thermally diffused. Further, after forming the drain region 15d and the source region 15s, the silicon oxide film 105 is removed. Furthermore, in this description, the silicon oxide film 105 used in the step shown in FIG. 5A is used as it is in the step shown in FIG. 5B, but the present invention is not limited to this, and the silicon oxide film 105 is used. After removing the film, another silicon oxide film may be formed again.

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 support substrate 11, the BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and the SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b. On the SOI layer 11c, the SOI substrate 11, the high concentration diffusion region 17c formed in the support substrate 11a, the high concentration diffusion region 17d formed in a region deeper than the high concentration diffusion region 17c of the support substrate 11, and The gate electrode 14 formed on the high concentration diffusion region 17c, the drain region 15d formed in the region on the high concentration diffusion region 17d in the SOI layer 11c, and the drain region 15d across the gate electrode 14 in the SOI layer 11c. And a source region 15s formed in the opposite region.

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 SOI substrate 11 having a support substrate 11a, a BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and an SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b. The high concentration diffusion region 17c is formed in the support substrate 11a, the high concentration diffusion region 17d is formed in a region deeper than the high concentration diffusion region 17c of the support substrate 11a, and the high concentration diffusion region is formed on the SOI layer 11c. A gate electrode 14 is formed on 17c, a drain region 15d is formed in a region on the high concentration diffusion region 17d in the SOI layer 11c, and a region on the opposite side of the drain region 15d across the gate electrode 14 in the SOI layer 11c. A source region 15s is formed.

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 concentration diffusion regions 17d and 17c in the regions of the support substrate 11a below the drain region 15d and the gate electrode 14, respectively, the high concentration diffusion regions 17d and 17c extend from the drain region 15d. Therefore, the electric field direction line extending from the drain region 15d passes through the BOX layer 11b under the SOI layer 11c and the SOI layer 11c under the gate electrode 14, that is, a region where a channel is formed during operation (body region 16). It becomes possible to suppress penetrating into. That is, the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 16 can be reduced. Thereby, for example, even when the BOX layer 11b in the SOI substrate 11 is thickened, the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 16 increases, or the subthreshold leakage current increases due to the DIBL effect. The problem of doing so can be avoided.

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 concentration diffusion region 17d formed under the drain region 15d is deeper than the high concentration diffusion region 17c formed under the gate electrode 14, in other words, a region deeper to some extent from the upper surface of the support substrate 11a. Forming. As a result, it is possible to suppress an increase in junction capacitance formed between the drain region 15d and the high concentration diffusion region 17d. 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 concentration diffusion region 17s formed in the region deeper than the high concentration diffusion region 17c of the support substrate 11a and on the opposite side of the high concentration diffusion region 17d across the high concentration diffusion region 17c is further provided. The source region 15s is formed in a region on the high concentration diffusion region 17s in the SOI layer 11c.

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 concentration diffusion regions 17s and 17c in the support substrate 11a under the source region 15s and under the gate electrode 14, respectively, the electric field in which the high concentration diffusion regions 17s and 17c extend from the source region 15s. Therefore, it is possible to prevent the line of the electric field extending from the source region 15s from penetrating the body region 16 through the BOX layer 11b below the SOI layer 11c. That is, the parasitic capacitance formed between the source region 15s and the body region 16 can be reduced. Thereby, for example, even when the BOX layer 11b in the SOI substrate 11 is thickened, the parasitic capacitance formed between the source region 15d and the body region 16 increases, or the subthreshold leakage current increases due to the DIBL effect. The problem of doing so can be avoided.

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 concentration diffusion region 17s formed under the source region 15s is deeper than the high concentration diffusion region 17c formed under the gate electrode 14, in other words, a region deeper to some extent from the upper surface of the support substrate 11a. Forming. As a result, it is possible to suppress an increase in junction capacitance formed between the source region 15s and the high concentration diffusion region 17s. 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-concentration diffusion region 17c is formed on or on the support substrate 11a. Thus, by forming the high concentration diffusion region 17c under the gate electrode 14 in the vicinity of the upper surface of the support substrate 11a, the high concentration diffusion region 17c can efficiently act on the electric field extending from the drain region 15d. As a result, the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 16 can be more effectively reduced.

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 SOI layer 11c, that is, the body region 16, is the same as the impurity concentration of the support substrate 11a or substantially the same as the impurity concentration of the support substrate 11a. In this embodiment, by reducing the impurity concentration of the body region 16 in this way, carriers passing through the channel formed in the body region 16 during conduction are scattered by the impurities present in the body region 16. Can be reduced. As a result, the drive current of the SOI-MOSFET 1 can be increased.

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-MOSFET 2 which is a semiconductor device according to the present embodiment. 6 shows a cross-sectional structure when the SOI-MOSFET 2 is cut along a plane perpendicular to the gate width direction, as in FIG.

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-MOSFET 2 includes an SOI substrate 11 composed of a support substrate 11a, a BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and an SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b, and a support substrate 11a. The three high-concentration diffusion regions 17c, 17d, and 17s formed on the element isolation insulating film 12 that partitions the SOI layer 11c into a plurality of element formation regions (also referred to as active regions), and the element formation region of the SOI layer 11c The formed drain region 15d and source region 15s, the body region 16 sandwiched between the drain region 15d and source region 15s, the gate insulating film 13 formed on the body region 16, and the gate insulating film 13. And a gate electrode 24. That is, in this embodiment, the gate electrode 14 in the first embodiment is replaced with the gate electrode 24.

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 gate electrode 24 includes two gates made of polysilicon having conductivity when a metal gate (hereinafter referred to as a metal gate) 24 a contains an impurity having n-type conductivity, for example. It has a structure sandwiched by 24b (hereinafter referred to as polysilicon gate).

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 metal gate 24a is formed of, for example, titanium, aluminum, other metal, or an alloy containing any of them, like the gate electrode 14 in the first embodiment. In this description, the case where the metal gate 24a is formed of aluminum will be described as an example. Moreover, the film thickness can be about 1500-2000 mm, for example.

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 polysilicon gate 24b is formed of, for example, polysilicon containing impurities having n-type conductivity, for example, boron ions. Further, the film thickness can be set to, for example, about 1500 to 2000 mm, similarly to the metal gate 24a.

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-MOSFET 2 is controlled by controlling the ratio of the metal gate 24a in the gate electrode 24, that is, the length of the metal gate 24a in the gate length direction. Here, the relationship between the length of the metal gate 24a (hereinafter referred to as the metal gate length La) and the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b).

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 gate electrode 24 extracted from the present embodiment. FIG. 7B is a graph showing the dependency of the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 on the metal gate length La. In this description, as shown in FIGS. 7A and 7B, the length of the entire gate electrode 24 in the gate length direction is L, and polysilicon formed on both sides of the metal gate 24a, respectively. The length of the gate 24b in the gate length direction is set to the same length Lb / 2. Further, the length L in the gate length direction of the entire gate electrode 24 is fixed to 100 nm. Therefore, the relationship L = La + 2 × Lb / 2 = La + Lb = 100 [nm] is established.

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 metal gate 24a in the gate electrode 24 in the gate length direction is increased, the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 is increased. . In other words, when the length of the metal gate length La is shortened, that is, when the ratio of the metal gate 24a in the gate electrode 24 in the gate length direction is decreased, the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 is decreased. Thus, by controlling the ratio of the metal gate 24a in the gate electrode 24, the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 can be controlled in this embodiment.

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 body region 16 is low. That is, when the impurity concentration in the body region 16 is low, the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 is lowered, and the current blocking ability between the drain and the source when not conducting is lowered, thereby increasing the subthreshold leakage current. There is. Therefore, by increasing the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 using the configuration of the gate electrode 24 as in the present embodiment, the drive current of the SOI-MOSFET 2 is reduced without increasing the impurity concentration of the body region 16. It is possible to reduce the subthreshold leakage current without doing so.

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 polysilicon gates 24b sandwiching the metal gate 24a have the same length in the gate length direction, but the present invention is not limited to this. For example, the gate of the polysilicon gate 24b on the drain side is used. Various modifications can be made such as making the length in the long direction longer than the length in the gate length direction of the polysilicon gate 24b on the source side. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.

・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-MOSFET 2 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 8 to 11 are process diagrams showing a method for manufacturing the SOI-MOSFET 2 according to this embodiment. In the manufacturing method according to the present embodiment, the steps until the high concentration diffusion region 17c is formed in the support substrate 11a are the same as the steps described with reference to FIGS. 2A to 3A in the first embodiment. Since this is the same, detailed description is omitted here.

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 concentration diffusion region 17c is formed in the support substrate 11a. Subsequently, after removing the resist pattern R11 (see FIG. 3A), a predetermined resist solution is spin-coated again on the silicon oxide film 103, and an existing photolithography process is performed. A resist pattern R21 having openings is formed on the regions to be the drain region 15d and the source region 15s. Subsequently, as shown in FIG. 8A, boron ions, which are p-type impurities, are accelerated and implanted, for example, to about 30 KeV or more (for example, about 40 KeV) from the openings in the resist pattern R21, thereby supporting the support substrate. High concentration diffusion regions 17d and 17s having an impurity concentration of, for example, about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 are formed in a region deep by a predetermined distance (D2) from the upper surface in 11a. The regions where the high concentration diffusion regions 17d and 17s are formed are only under the regions where the drain region 17d and the source region 17s are formed, as in the first embodiment. Further, the implanted impurities are thermally diffused, for example. Further, in this description, the silicon oxide film 103 used in the process shown in FIG. 2C is used as it is in the process shown in FIG. 8A, but the present invention is not limited to this, and the silicon oxide film 103 is used. After removing the film, another silicon oxide film may be formed again.

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 SOI layer 11c is thermally oxidized to form a silicon oxide film 13A having a thickness of, for example, about 20 to 50 mm, as shown in FIG. 8B. This silicon oxide film 13A is patterned into the gate insulating film 13 in a later step.

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 silicon nitride film 204 having a film thickness equal to or greater than that of the metal gate 24a, for example, approximately 1500 to 2000 mm, is formed on the entire surface of the SOI layer 11c by, for example, CVD. Subsequently, a region opening for forming the metal gate 24a in the silicon nitride film 204 is formed through, for example, an existing photolithography process and an etching process. Subsequently, by depositing a metal such as aluminum by CVD, for example, as shown in FIG. 8C, the film thickness is such that at least the opening formed in the silicon nitride film 204 is filled, that is, about 1500 to 2000 mm or more. A conductive film 24A having a thickness of 1 mm is formed.

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 conductor film 24A is patterned to the metal gate 24a by polishing the conductor film 24A to such an extent that the silicon nitride film 204 is exposed by, eg, CMP. At this time, the conductor film 24A (which may include the silicon nitride film 204) is polished so that the thickness of the metal gate 24a is, for example, about 1500 to 2000 mm. Subsequently, the silicon nitride film 204 is removed by existing etching. In the etching of the silicon nitride film 204, conditions that allow a sufficient selection ratio between the metal gate 24a and the silicon oxide film (the silicon oxide film 13A and the element isolation insulating film 12) are applied. Thereby, as shown in FIG. 9A, a metal gate 24a is formed on the silicon oxide film 13A.

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 polysilicon film 24B having a film thickness equal to or greater than that of the polysilicon gate 24b, for example, about 1500 to 2000 mm, is deposited on the SOI layer 11c and the metal by, for example, a CVD method. It is formed on the gate 24a. This polysilicon film 24B is patterned into a polysilicon gate 24b in a later step. Therefore, the polysilicon film 24B has conductivity by including an impurity having n-type conductivity, for example.

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 polysilicon film 24B is polished to such an extent that the upper surface of the metal gate 24a is exposed by, for example, a CMP method. Thereby, as shown in FIG. 10A, the polysilicon film 24B is thinned into a polysilicon film 24C having the same film thickness as the polysilicon gate 24b.

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 metal gate 24a, and a region where the gate electrode 24 is formed on the polysilicon film 24C and the metal gate 24a through an existing photolithography process. A resist pattern R22 is formed thereon. Subsequently, by using the resist pattern R22 as a mask, the exposed polysilicon film 24C and silicon oxide film 13A are etched to pattern the polysilicon film 24C into a polysilicon gate 24b as shown in FIG. 10B. At the same time, the gate insulating film 13 is formed under the gate electrode 24 composed of the metal gate 24a and the polysilicon gate 24b.

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 SOI layer 11c and the gate electrode 24 by, eg, CVD. Subsequently, as shown in FIG. 11, 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 205, so that the regions other than those below the gate electrode 24 in the SOI layer 11 c. A drain region 15d and a source region 15s having an impurity concentration of, for example, about 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 are formed in the region. At this time, the gate electrode 24 functions as a mask at the time of impurity implantation. Therefore, the drain regions 15d and 15s are formed in a pair of regions sandwiching the bottom of the gate electrode 24 in a self-aligning manner. Note that the silicon oxide film 205 formed on the SOI layer 11c functions as a mask for reducing damage to the SOI layer 11c during impurity implantation. Also, the implanted impurities are diffused. Further, after forming the drain region 15d and the source region 15s, the silicon oxide film 205 is removed.

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-MOSFET 2 according to this embodiment as shown in FIG. 6 can be manufactured.

・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-MOSFET 2 according to the present embodiment has the support substrate 11, the BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and the SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b. On the SOI layer 11c, the SOI substrate 11, the high concentration diffusion region 17c formed in the support substrate 11a, the high concentration diffusion region 17d formed in a region deeper than the high concentration diffusion region 17c of the support substrate 11, and The gate electrode 24 formed on the high concentration diffusion region 17c, the drain region 15d formed in the region on the high concentration diffusion region 17d in the SOI layer 11c, and the drain region 15d across the gate electrode 24 in the SOI layer 11c. And a source region 15s formed in the opposite region.

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-MOSFET 2 according to the present embodiment includes an SOI substrate 11 having a support substrate 11a, a BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and an SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b. The high concentration diffusion region 17c is formed in the support substrate 11a, the high concentration diffusion region 17d is formed in a region deeper than the high concentration diffusion region 17c of the support substrate 11a, and the high concentration diffusion region is formed on the SOI layer 11c. A gate electrode 24 is formed on 17c, a drain region 15d is formed in a region on the high concentration diffusion region 17d in the SOI layer 11c, and in a region opposite to the drain region 15d across the gate electrode 24 in the SOI layer 11c. A source region 15s is formed.

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 concentration diffusion regions 17d and 17c are formed in the regions below the drain region 15d and the gate electrode 24 in the support substrate 11a, respectively. Acts on the electric field extending from the drain region 15d, so that the electric field extending from the drain region 15d passes through the BOX layer 11b below the SOI layer 11c to form the SOI layer 11c under the gate electrode 24, that is, a channel during operation. It is possible to suppress the penetration to the region (body region 16). That is, the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 16 can be reduced. Thereby, for example, even when the BOX layer 11b in the SOI substrate 11 is thickened, the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 16 increases, or the subthreshold leakage current increases due to the DIBL effect. The problem of doing so can be avoided.

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 concentration diffusion region 17d formed under the drain region 15d is deeper than the high concentration diffusion region 17c formed under the gate electrode 24, in other words, a region deeper to some extent from the upper surface of the support substrate 11a. Forming. As a result, as in the first embodiment, it is possible to suppress an increase in junction capacitance formed between the drain region 15d and the high concentration diffusion region 17d. 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 concentration diffusion region 17c of the support substrate 11a and on the opposite side to the high concentration diffusion region 17d across the lower portion of the high concentration diffusion region 17c. A high concentration diffusion region 17s is further provided, and a source region 15s is formed in a region on the high concentration diffusion region 17s in the SOI layer 11c. As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

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 concentration diffusion region 17c is formed on the upper surface or the surface of the support substrate 11a. As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

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 SOI layer 11c, that is, the body region 16, is the same as the impurity concentration of the support substrate 11a or substantially the same as the impurity concentration of the support substrate 11a. As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

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 gate electrode 24 is formed on the metal gate 24a formed on a part of the high concentration diffusion region 17c, on the side surface of the metal gate 24a on the high concentration diffusion region 17c, and the metal gate. And a polysilicon gate 24b having a conductivity lower than that of 24a.

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 gate electrode 24 is composed of two types of gates (metal gate 24a and polysilicon gate 24b) having different dielectric constants, so that the gate electrode 24 of the gate having a high dielectric constant (in this example, the metal gate 24a) is used. By controlling the length, the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2 can be controlled. Thereby, for example, even when the impurity concentration of the body region 16 is lowered, it is possible to prevent a problem that the subthreshold leakage current is increased due to a decrease in the threshold voltage Vt of the SOI-MOSFET 2.

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-MOSFET 2 exemplified in the second embodiment is cited as the basic configuration of the semiconductor device. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of the SOI-MOSFET 1 exemplified in the first embodiment. It is also possible to use. In this case, the gate electrode 24 is replaced with the gate electrode 14.

・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 SOI substrate 11 including a support substrate 11a, a BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and an SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b, and a support substrate 11a. The three high-concentration diffusion regions 17c, 17d, and 17s formed on the element isolation insulating film 12 that partitions the SOI layer 11c into a plurality of element formation regions (also referred to as active regions), and the element formation region of the SOI layer 11c The formed drain region 15d and source region 15s, drain region 15d and source region 15s, and lightly doped regions 35d and 35s extending to a part under the gate electrode 14, and lightly doped regions 35d and 35s (drain) The body region 36 sandwiched between the region 15d and the source region 15s) and on the body region 36 And a gate insulating film 13 made, a gate electrode 24 formed on the gate insulating film 13, the side wall 37 formed on both sides of the gate electrode 24 a on the gate insulating film 13. That is, in this embodiment, the side walls 37 are formed on both sides of the gate electrode 24 in the second embodiment, and the low concentration diffusion region (from the drain region 15d to the bottom of the gate electrode 24 via the side wall 37). 35d and a low-concentration diffusion region (also referred to as LDD) 35s extending from the source region 15s to the bottom of the gate electrode 24 through the sidewall 37. Accordingly, the body region 16 in the first or second embodiment is replaced with the body region 36.

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 sidewall 37 is an insulating film formed by, for example, anisotropic etching of a silicon oxide film. The film thickness along the gate length direction can be about 800 mm, for example. By providing such a sidewall 37, the distance from the gate electrode 24 to the drain region 15d and the distance from the gate electrode 24 to the source region 15s are defined.

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-concentration diffusion region 35d extending from the drain region 15d to a part of the region under the gate electrode through the side wall 37, for example, n-type impurities (for example, arsenic ions or phosphorus ions) are, for example, 1 × 10 19 / cm. It can be formed by injecting and diffusing to a concentration of about 3 . A region where the drain region 15d and source region 15s and the low concentration diffusion regions 35d and 35s in the active region of the SOI layer 11c are not formed becomes a region where a channel is formed during operation, that is, the body region 36. Therefore, the body region 36 according to this embodiment is a non-doped region or a region having a relatively low impurity concentration.

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-MOSFET 1 or 2 according to the first or second embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.

・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 gate insulating film 13 and the gate electrode 24 are formed on the SOI layer 11c are the same as those in FIG. 2A to FIG. 8 is the same as the process described with reference to FIG. 8A to FIG. 10B, and detailed description thereof is omitted here.

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-concentration diffusion region 17c is formed in the support substrate 11a, and then in Embodiment 2, FIG. As described with reference to FIGS. 10A to 10B, the gate insulating film 13 and the gate electrode 24 are formed on the SOI layer 11c. Subsequently, a silicon oxide film 305 having a thickness of, for example, about 100 mm is formed on the exposed SOI layer 11c and the gate electrode 24 by, for example, a CVD method. Subsequently, as shown in FIG. 13A, for example, arsenic ions or phosphorus ions, which are n-type impurities, are implanted from the silicon oxide film 305 by accelerating them to, for example, about 5 KeV, so that the gate electrode 24 in the SOI layer 11c is implanted. Low concentration diffusion regions 35d and 35s having an impurity concentration of, for example, about 1 × 10 19 / cm 3 are formed in regions other than the lower region. At this time, the gate electrode 24 functions as a mask at the time of impurity implantation. For this reason, the low concentration diffusion regions 35d and 35s are formed in a pair of regions sandwiching the gate electrode 24 under the self-alignment. Note that the silicon oxide film 305 formed over the SOI layer 11c functions as a mask for reducing damage to the SOI layer 11c during impurity implantation. Also, the implanted impurities are diffused.

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 SOI layer 11c on which the silicon oxide film 37A having a film thickness of, for example, about 1000 mm or more is exposed by, eg, CVD. 24 is formed.

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 silicon oxide film 37A formed on the SOI layer 11c and the gate electrode 24. As a result, as shown in FIG. 14A, sidewalls 37 having a thickness in the gate length direction of, for example, about 800 mm are formed on both sides of the gate electrode 24.

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 SOI layer 11c, the sidewall 37, and the gate electrode 24 by, for example, CVD. Subsequently, as shown in FIG. 14B, for example, arsenic ions or phosphorus ions, which are n-type impurities, are implanted from the silicon oxide film 306 by accelerating them to about 10 KeV, for example, so that the gate electrode 24 in the SOI layer 11c is implanted. In addition, a drain region 15d and a source region 15s having an impurity concentration of, for example, about 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 are formed in a region other than under the sidewall 37. At this time, the gate electrode 24 and the sidewall 37 function as a mask at the time of impurity implantation. For this reason, the drain region 15d and the source region 15s are formed in a pair of regions sandwiching the gate electrode 24 and the side wall 37 under self-alignment. Note that the silicon oxide film 306 formed over the SOI layer 11c functions as a mask for reducing damage to the SOI layer 11c during impurity implantation. Also, the implanted impurities are diffused. Further, after forming the drain region 15d and the source region 15s, the silicon oxide film 306 is removed.

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 support substrate 11, the BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and the SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b. On the SOI layer 11c, the SOI substrate 11, the high concentration diffusion region 17c formed in the support substrate 11a, the high concentration diffusion region 17d formed in a region deeper than the high concentration diffusion region 17c of the support substrate 11, and The gate electrode 24 formed on the high concentration diffusion region 17c, the drain region 15d formed in the region on the high concentration diffusion region 17d in the SOI layer 11c, and the drain region 15d across the gate electrode 24 in the SOI layer 11c. And a source region 15s formed in the opposite region.

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 SOI substrate 11 having a support substrate 11a, a BOX layer 11b formed on the support substrate 11a, and an SOI layer 11c formed on the BOX layer 11b. The high concentration diffusion region 17c is formed in the support substrate 11a, the high concentration diffusion region 17d is formed in a region deeper than the high concentration diffusion region 17c of the support substrate 11a, and the high concentration diffusion region is formed on the SOI layer 11c. A gate electrode 24 is formed on 17c, a drain region 15d is formed in a region on the high concentration diffusion region 17d in the SOI layer 11c, and in a region opposite to the drain region 15d across the gate electrode 24 in the SOI layer 11c. A source region 15s is formed.

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 concentration diffusion regions 17d and 17c in the regions below the drain region 15d and the gate electrode 24 in the support substrate 11a, as in the first and second embodiments, these high concentration diffusion regions 17d. And 17c act on the electric field extending from the drain region 15d, the electric field direction line extending from the drain region 15d passes through the BOX layer 11b below the SOI layer 11c and the SOI layer 11c under the gate electrode 24, that is, the channel in operation. It is possible to suppress penetration into the formed region (body region 36). That is, the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 36 can be reduced. Thereby, for example, even when the BOX layer 11b in the SOI substrate 11 is thickened, the parasitic capacitance formed between the drain region 15d and the body region 36 increases, or the subthreshold leakage current increases due to the DIBL effect. The problem of doing so can be avoided.

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 concentration diffusion region 17d formed under the drain region 15d is deeper than the high concentration diffusion region 17c formed under the gate electrode 24, in other words, a region deeper to some extent from the upper surface of the support substrate 11a. Forming. As a result, as in the first and second embodiments, it is possible to suppress an increase in junction capacitance formed between the drain region 15d and the high concentration diffusion region 17d. 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 support substrate 11a is formed in a region deeper than the high concentration diffusion region 17c and opposite to the high concentration diffusion region 17d with the lower portion of the high concentration diffusion region 17c interposed therebetween. The source region 15s is formed in a region on the high concentration diffusion region 17s in the SOI layer 11c. As a result, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

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-concentration diffusion region 17c is formed on or on the support substrate 11a. As a result, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

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 SOI layer 11c, that is, the body region 36 is set to the same concentration as the impurity concentration of the support substrate 11a or substantially the same as the impurity concentration of the support substrate 11a. Yes. As a result, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

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 gate electrode 24 includes a metal gate 24a formed in a part on the high concentration diffusion region 17c, and the metal gate 24a on the high concentration diffusion region 17c. And a polysilicon gate 24b formed on the side surface and having lower conductivity than the metal gate 24a. Thereby, it is possible to achieve the same effect as in the second embodiment.

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-concentration diffusion regions 35d and 35s having a lower impurity concentration than the drain region 15d and the source region 15s, which are formed in a pair of regions sandwiching the gate electrode 24 under the SOI layer 11c. And a side wall 37 formed on the side surface of the gate electrode 24, the drain region 15 d is formed on the high concentration diffusion region 17 d and in a region other than under the side wall 37, and the source region 15 s is high concentration diffusion. It is formed in a region above the region 17 s and other than under the sidewall 37.

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 side walls 37 are formed on both sides of the gate electrode 24, and the low concentration diffusion regions 35d or 35s are respectively formed below the side walls 37, that is, between the gate electrode 24 and the drain region 15d or the source region 15s. As a result, the breakdown voltage characteristic of the SOI-MOSFET 3 can be made higher than that of the SOI-MOSFET 1 or 2 according to the first or second embodiment, for example.

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 concentration diffusion regions 35d and 35s, but also under the gate electrode 24 and the drain region 15d (which may include the source region 15s), the high concentration diffusion regions 17c and 17d (including 17s). Therefore, it is possible to more effectively suppress the line extending in the direction of the electric field extending from the drain region 15d from passing through the BOX layer 11b below the SOI layer 11c to the body region 36. It becomes.

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-MOSFET 2 according to the second embodiment is cited as described above is exemplified, but the present invention is not limited to this, and for example, the SOI-MOSFET 1 according to the first embodiment can also be cited. It is.

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.

本発明の実施例1による半導体装置であるSOI−MOSFETの概略構成を示す図であり、SOI−MOSFET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図である。It is a figure which shows schematic structure of SOI-MOSFET which is a semiconductor device by Example 1 of this invention, and is a figure which shows the cross-section when a SOI-MOSFET is cut | disconnected by the surface perpendicular | vertical to a gate width direction. 本発明の実施例1、2または3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 1, 2, or 3 of this invention (1). 本発明の実施例1、2または3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 1, 2, or 3 of this invention (2). 本発明の実施例1によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(3)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 1 of this invention (3). 本発明の実施例1によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(4)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 1 of this invention (4). 本発明の実施例2による半導体装置であるSOI−MOSFETの概略構成を示す図であり、SOI−MOSFET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図である。It is a figure which shows schematic structure of SOI-MOSFET which is a semiconductor device by Example 2 of this invention, and is a figure which shows the cross-section when a SOI-MOSFET is cut | disconnected by the surface perpendicular | vertical to a gate width direction. 本発明の実施例2または3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process figure which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 2 or 3 of this invention (1). 本発明の実施例2または3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process figure which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 2 or 3 of this invention (2). 本発明の実施例2または3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(3)。It is a process figure which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 2 or 3 of this invention (3). 本発明の実施例2または3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(4)。It is a process figure which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 2 or 3 of this invention (4). 本発明の実施例2によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(5)。It is a process figure which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 2 of this invention (5). 本発明の実施例3による半導体装置であるSOI−MOSFETの概略構成を示す図であり、SOI−MOSFET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図である。It is a figure which shows schematic structure of SOI-MOSFET which is a semiconductor device by Example 3 of this invention, and is a figure which shows the cross-section when a SOI-MOSFET is cut | disconnected by the surface perpendicular | vertical to a gate width direction. 本発明の実施例3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 3 of this invention (1). 本発明の実施例3によるSOI−MOSFETの製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of SOI-MOSFET by Example 3 of this invention (2).

符号の説明Explanation of symbols

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 SOI substrate 11a Support substrate 11b BOX layer 11c SOI layer 12 Element isolation insulating film 13 Gate insulating film 13A Silicon oxide film 14, 24 Gate electrode 14A, 24A Conductive film 15d Drain region 15s Source region 16, 36 Body region 16A, 16B Silicon Thin film 17c, 17d, 17s High concentration diffusion region 24a Metal gate 24b Polysilicon gate 24B, 24C Polysilicon film 35d, 35s Low concentration diffusion region 37 Side wall 37A Silicon oxide film 101, 103, 105, 205, 305, 306 Silicon oxide Film 102, 104, 204 Silicon nitride film R11, R21, R22 Resist pattern

Claims (18)

支持基板と、前記支持基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層とを有するSOI基板と、
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.
前記支持基板の第1拡散領域よりも深く且つ前記第1拡散領域下を挟んで前記第2拡散領域と反対側の領域に形成された第3拡散領域をさらに有し、
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.
前記半導体層における前記ゲート電極下を挟む一対の領域に形成された、前記ドレイン領域及び前記ソース領域よりも不純物濃度が低い低拡散領域と、
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.
前記半導体層における前記ゲート電極下を挟む一対の領域に形成された、前記ドレイン領域及び前記ソース領域よりも不純物濃度が低い低拡散領域と、
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1及び第2拡散領域は、前記ドレイン領域が含む不純物と反対の導電型を持つ不純物を含むことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second diffusion regions include an impurity having a conductivity type opposite to that of the impurity included in the drain region. 6. 前記第1から第3拡散領域は、前記ドレイン領域又は前記ソース領域が含む不純物と反対の導電型を持つ不純物含むことを特徴とする請求項2又は4記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first to third diffusion regions contain impurities having a conductivity type opposite to that of the impurities contained in the drain region or the source region. 前記第1拡散領域は前記支持基板上部又は表面に形成されていることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first diffusion region is formed on an upper surface or a surface of the support substrate. 前記ゲート電極は、前記第1拡散領域上の一部に形成された第1導体膜と、前記第1拡散領域上であって前記第1導体膜の側面に形成され且つ前記第1導体膜よりも導電率が低い第2導体膜とを有することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の半導体装置。   The gate electrode is formed on a part of the first diffusion region on the first diffusion region, on the first diffusion region on the side surface of the first conductor layer, and from the first conductor layer. 8. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second conductor film having low conductivity. 前記第1導体膜は金属膜であり、
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.
支持基板と、前記支持基板上に形成された絶縁層と、前記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、
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.
前記支持基板の第1拡散領域よりも深く且つ前記第1拡散領域下を挟んで前記第2拡散領域と反対側の領域に第3拡散領域を形成する工程をさらに有し、
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.
前記半導体層における前記ゲート電極下を挟む一対の領域に前記ドレイン領域及び前記ソース領域よりも不純物濃度が低い低拡散領域を形成する工程と、
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.
前記半導体層における前記ゲート電極下を挟む一対の領域に前記ドレイン領域及び前記ソース領域よりも不純物濃度が低い低拡散領域を形成する工程と、
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1及び第2拡散領域は、前記ドレイン領域に拡散された不純物と反対の導電型を持つ不純物を拡散することで形成されることを特徴とする請求項10から13の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The first and second diffusion regions are formed by diffusing an impurity having a conductivity type opposite to that of the impurity diffused in the drain region. The manufacturing method of the semiconductor device of description. 前記第1から第3拡散領域は、前記ドレイン領域又は前記ソース領域に拡散された不純物と反対の導電型を持つ不純物を拡散することで形成されることを特徴とする請求項11又は13記載の半導体装置の製造方法。   14. The first to third diffusion regions are formed by diffusing an impurity having a conductivity type opposite to an impurity diffused in the drain region or the source region. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記第1拡散領域は前記支持基板上部又は表面に形成されることを特徴とする請求項10から15の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the first diffusion region is formed on an upper surface or a surface of the support substrate. 前記ゲート電極は、前記第1拡散領域上の一部に形成された第1導体膜と、前記第1拡散領域上であって前記第1導体膜の側面に形成され且つ前記第1導体膜よりも導電率が低い第2導体膜とを有してなることを特徴とする請求項10から16の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The gate electrode is formed on a part of the first diffusion region on the first diffusion region, on the first diffusion region on the side surface of the first conductor layer, and from the first conductor layer. 17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising: a second conductor film having a low conductivity. 前記第1導体膜は金属膜であり、
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.
JP2006004485A 2006-01-12 2006-01-12 Semiconductor device and manufacturing method therefor Pending JP2007188992A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006004485A JP2007188992A (en) 2006-01-12 2006-01-12 Semiconductor device and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006004485A JP2007188992A (en) 2006-01-12 2006-01-12 Semiconductor device and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007188992A true JP2007188992A (en) 2007-07-26

Family

ID=38343961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006004485A Pending JP2007188992A (en) 2006-01-12 2006-01-12 Semiconductor device and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007188992A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101003115B1 (en) 2007-12-12 2010-12-21 주식회사 하이닉스반도체 Semiconducotor Memory Device Having Floating Body Capacitor And Method Of Manufacturing The Same
US8941178B2 (en) 2012-01-23 2015-01-27 Renesas Electronics Corporation MOS field-effect transistor formed on the SOI substrate

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101003115B1 (en) 2007-12-12 2010-12-21 주식회사 하이닉스반도체 Semiconducotor Memory Device Having Floating Body Capacitor And Method Of Manufacturing The Same
US8941178B2 (en) 2012-01-23 2015-01-27 Renesas Electronics Corporation MOS field-effect transistor formed on the SOI substrate
US9196705B2 (en) 2012-01-23 2015-11-24 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing a misfet on an SOI substrate
US9484433B2 (en) 2012-01-23 2016-11-01 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing a MISFET on an SOI substrate
US9773872B2 (en) 2012-01-23 2017-09-26 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing a semiconductor device to prevent occurrence of short-channel characteristics and parasitic capacitance
US9978839B2 (en) 2012-01-23 2018-05-22 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing a MOSFET on an SOI substrate
US10263078B2 (en) 2012-01-23 2019-04-16 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing a MISFET on an SOI substrate
US10461158B2 (en) 2012-01-23 2019-10-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and manufacturing method of the same
US11658211B2 (en) 2012-01-23 2023-05-23 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and manufacturing method of the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10840246B2 (en) Integrated circuit having a vertical power MOS transistor
US9059203B2 (en) Semiconductor-on-insulator (SOI) structure with selectivity placed sub-insulator layer void(s) and method of forming the SOI structure
US9245975B2 (en) Recessed channel insulated-gate field effect transistor with self-aligned gate and increased channel length
US10777551B2 (en) Integrated semiconductor device and method for manufacturing the same
US7659579B2 (en) FETS with self-aligned bodies and backgate holes
JP2009283685A (en) Semiconductor device, and its method for manufacturing
JP2009503847A (en) Electric field reduced DMOS using self-aligned trench isolation
JP2010010215A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP5925740B2 (en) Tunnel field effect transistor
TWI684281B (en) High voltage transistor using buried insulating layer as gate dielectric
JP2011009578A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN108074974B (en) Method for forming semiconductor device
US8716799B2 (en) Mosfet
JP2007188992A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
KR20040036452A (en) MOS Transistor and Method of manufacturing the same
KR101063567B1 (en) Mos device and the manufacturing method thereof
CN112397590A (en) Power semiconductor device and method for producing a power semiconductor device
KR20080081550A (en) Mosfet device and method of mamufacturing the same
KR100506455B1 (en) A method for forming a semiconductor device
US20210351210A1 (en) Semiconductor device and method of forming the same
JP2007214495A (en) Semiconductor device and method for fabrication thereof
JP2007165541A (en) Method for manufacturing semiconductor device
TW202105460A (en) Semiconductor structure for digital and radiofrequency applications, and a process for fabricating such a structure
JP2005175011A (en) Field effect transistor and its manufacturing method