JP2008199045A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、SOI基板を有する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 having an SOI substrate and a manufacturing method thereof.
現在、LSIの高速化および低消費電力化の要求に伴い、SOI基板の上に、LSIを形成する技術が提案されている。 Currently, with the demand for higher speed LSI and lower power consumption, a technique for forming an LSI on an SOI substrate has been proposed.
SOI基板410は、図11に示すように、半導体基板420と、絶縁層430と、半導体層440との積層構造を有する。一般に、半導体素子(たとえばMOSFET)450は、半導体層440において形成される。
本発明の目的は、半導体層の上の領域を有効利用することができる、半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can effectively use a region on a semiconductor layer.
(半導体装置)
(A)本発明の第1の半導体装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置であって、
前記半導体基板において、第1の導電層が設けられ、
前記第1の導電層は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた第2の導電層と電気的に接続されている。
(Semiconductor device)
(A) The first semiconductor device of the present invention is
A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor device including a semiconductor layer provided on the insulating layer,
In the semiconductor substrate, a first conductive layer is provided,
The first conductive layer is electrically connected to a second conductive layer provided on or in the semiconductor layer.
本発明においては、半導体基板において、第1の導電層が設けられている。このため、半導体基板に第1の導電層を形成した分だけ、半導体層の上の領域を有効に利用することができる。その結果、半導体装置の集積度を向上させることができる。 In the present invention, the first conductive layer is provided in the semiconductor substrate. For this reason, the region above the semiconductor layer can be effectively used as much as the first conductive layer is formed on the semiconductor substrate. As a result, the degree of integration of the semiconductor device can be improved.
前記第1の導電層は、不純物拡散層により構成されることができる。第1の導電層が不純物拡散層から構成されることにより、不純物をイオン注入することによって、半導体基板に第1の導電層を形成することができる。 The first conductive layer may be constituted by an impurity diffusion layer. By forming the first conductive layer from the impurity diffusion layer, the first conductive layer can be formed on the semiconductor substrate by ion implantation of impurities.
前記第1の導電層は、配線層として機能させることができる。または、前記第1の導電層は、抵抗層として機能させることができる。 The first conductive layer can function as a wiring layer. Alternatively, the first conductive layer can function as a resistance layer.
前記第1の導電層と前記第2の導電層とを接続するための接続孔が設けられ、前記接続孔内において、コンタクト層が設けられることができる。また、前記接続孔において、サイドウオールが設けられることもできる。 A connection hole for connecting the first conductive layer and the second conductive layer may be provided, and a contact layer may be provided in the connection hole. A side wall may be provided in the connection hole.
(B)本発明の第2の半導体装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置であって、
前記半導体基板において、コンタクト領域が設けられ、
前記コンタクト領域は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層と電気的に接続され、かつ、電荷を前記半導体基板に流す機能を有する。
(B) The second semiconductor device of the present invention is
A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor device including a semiconductor layer provided on the insulating layer,
In the semiconductor substrate, a contact region is provided,
The contact region is electrically connected to a conductive layer provided on or in the semiconductor layer, and has a function of flowing charges to the semiconductor substrate.
本発明の第2の半導体装置は、半導体基板内に、コンタクト領域を有する。コンタクト領域は、導電層と導通し、電荷を前記半導体基板に流す機能を有する。その結果、半導体層にチャージされた電荷を半導体基板に流すことができる。 The second semiconductor device of the present invention has a contact region in the semiconductor substrate. The contact region is electrically connected to the conductive layer and has a function of flowing charge to the semiconductor substrate. As a result, the charge charged in the semiconductor layer can be passed through the semiconductor substrate.
前記コンタクト領域は、不純物拡散層からなることができる。 The contact region may include an impurity diffusion layer.
前記コンタクト領域と前記半導体基板とで、PN接合が構成されていることができる。具体的には、次の2つの態様がある。 A PN junction may be formed by the contact region and the semiconductor substrate. Specifically, there are the following two modes.
(1)第1に、前記半導体基板は、N型であり、前記コンタクト領域は、P型である。この場合、半導体基板に電流を流すことができる。 (1) First, the semiconductor substrate is N-type, and the contact region is P-type. In this case, a current can be passed through the semiconductor substrate.
(2)第2に、前記半導体基板は、P型であり、前記コンタクト領域は、N型である。この場合、チャージされた電子を半導体基板に流すことができる。 (2) Second, the semiconductor substrate is P-type, and the contact region is N-type. In this case, charged electrons can flow through the semiconductor substrate.
前記コンタクト領域と前記導電層とを接続するための接続孔が設けられ、前記接続孔内において、コンタクト層が設けられることができる。また、前記接続孔において、サイドウオールが設けられることができる。 A connection hole for connecting the contact region and the conductive layer may be provided, and a contact layer may be provided in the connection hole. A side wall may be provided in the connection hole.
(C)本発明の第3の半導体装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置であって、
前記半導体基板において、第1の電極が設けられ、
前記半導体層において、第2の電極が設けられ、
前記第1の電極と、前記第2の電極と、前記絶縁層とで、容量素子が構成されている。
(C) The third semiconductor device of the present invention is
A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor device including a semiconductor layer provided on the insulating layer,
In the semiconductor substrate, a first electrode is provided,
In the semiconductor layer, a second electrode is provided,
The first electrode, the second electrode, and the insulating layer constitute a capacitive element.
本発明においては、第1の電極が半導体基板に設けられ、第2の電極が半導体層に設けられている。そして、半導体基板と半導体層との間に介在する絶縁層を、容量素子の誘電体膜として機能させている。すなわち、半導体層の上に容量素子を形成することなく、容量素子を形成することができる。このため、半導体層の上の領域を有効に利用することができる。その結果、半導体装置の集積度を向上させることができる。 In the present invention, the first electrode is provided on the semiconductor substrate, and the second electrode is provided on the semiconductor layer. The insulating layer interposed between the semiconductor substrate and the semiconductor layer functions as a dielectric film of the capacitor element. In other words, the capacitor can be formed without forming the capacitor on the semiconductor layer. For this reason, the region above the semiconductor layer can be used effectively. As a result, the degree of integration of the semiconductor device can be improved.
前記第1の電極は、第1の不純物拡散層により構成されることができる。前記第2の電極は、第2の不純物拡散層により構成されることができる。 The first electrode may be composed of a first impurity diffusion layer. The second electrode may be constituted by a second impurity diffusion layer.
前記第1の電極は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層と電気的に接続されることができる。前記第1の電極と前記導電層とを接続するための接続孔が設けられ、前記接続孔内において、コンタクト層が設けられることができる。前記接続孔において、サイドウオールが設けられることができる。 The first electrode may be electrically connected to a conductive layer provided on or in the semiconductor layer. A connection hole for connecting the first electrode and the conductive layer may be provided, and a contact layer may be provided in the connection hole. A side wall may be provided in the connection hole.
(半導体装置の製造方法)
(A)本発明の第1の半導体装置の製造方法は、
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の所定領域に、不純物をイオン注入して、不純物拡散層から構成される第1の導電層を形成する工程、および
前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた第2の導電層と、前記第1の導電層とを電気的に接続する工程を含む。
(Method for manufacturing semiconductor device)
(A) A first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a semiconductor layer provided on the insulating layer;
A step of ion-implanting impurities into a predetermined region of the semiconductor substrate to form a first conductive layer composed of an impurity diffusion layer; and a second layer provided on or in the semiconductor layer A step of electrically connecting the conductive layer and the first conductive layer;
前記第1の導電層は、配線層として機能させることができる。または、前記第1の導電層は、抵抗層として機能させることができる。 The first conductive layer can function as a wiring layer. Alternatively, the first conductive layer can function as a resistance layer.
さらに、前記第1の導電層と、前記第2の導電層とを、電気的に接続するための接続孔を形成する工程、および
前記接続孔内に、コンタクト層を形成する工程を含むことができる。
And a step of forming a connection hole for electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer; and a step of forming a contact layer in the connection hole. it can.
また、さらに、前記接続孔において、サイドウオールを形成する工程を含むことができる。 Furthermore, a step of forming a sidewall in the connection hole can be included.
(B)本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層と、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板において、コンタクト領域が設けられ、
前記コンタクト領域は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層と電気的に接続され、かつ、電荷を前記半導体基板に流す機能を有し、
前記半導体基板内に、不純物をイオン注入し、前記コンタクト領域を形成する工程、および
前記導電層と、前記コンタクト領域を電気的に接続する工程を含む。
(B) A second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a semiconductor layer provided on the insulating layer;
In the semiconductor substrate, a contact region is provided,
The contact region is electrically connected to a conductive layer provided on or in the semiconductor layer, and has a function of flowing charge to the semiconductor substrate;
Impurity ion implantation into the semiconductor substrate to form the contact region, and electrically connecting the conductive layer and the contact region.
さらに、前記コンタクト領域と、前記半導体層に設けられた導電層とを、電気的に接続するための接続孔を形成する工程、および
前記接続孔内に、コンタクト層を形成する工程を含むことができる。
And a step of forming a connection hole for electrically connecting the contact region and the conductive layer provided in the semiconductor layer, and a step of forming a contact layer in the connection hole. it can.
また、さらに、前記接続孔において、サイドウオールを形成する工程を含むことができる。 Furthermore, a step of forming a sidewall in the connection hole can be included.
(C)本発明の第3の半導体装置の製造方法は、
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層と、を含む半導体装置の製造方法であって、
容量素子を形成する工程(a)を含み、
前記容量素子は、前記半導体基板に設けられた第1の電極と、前記絶縁層と、前記半導体層に設けられた第2の電極とで構成され
前記工程(a)は、前記半導体基板に不純物をイオン注入し、前記第1の不純物拡散層から構成される前記第1の電極を形成する工程(a−1)を含む。
(C) A third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a semiconductor layer provided on the insulating layer;
Including a step (a) of forming a capacitive element;
The capacitor element includes a first electrode provided on the semiconductor substrate, the insulating layer, and a second electrode provided on the semiconductor layer. The step (a) includes impurities in the semiconductor substrate. A step (a-1) of forming the first electrode composed of the first impurity diffusion layer.
前記工程(a)は、さらに、前記半導体層に不純物をイオン注入し、前記第2の不純物拡散層から構成される前記第2の電極を形成する工程(a−2)を含むことができる。 The step (a) may further include a step (a-2) in which impurities are ion-implanted into the semiconductor layer to form the second electrode composed of the second impurity diffusion layer.
前記半導体装置は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層を有し、
前記第1の電極と、前記導電層とを、電気的に接続するための接続孔を形成する工程、および
前記接続孔内に、コンタクト層を形成する工程を含むことができる。
The semiconductor device has a conductive layer provided on or in the semiconductor layer,
A step of forming a connection hole for electrically connecting the first electrode and the conductive layer, and a step of forming a contact layer in the connection hole can be included.
また、さらに、前記接続孔において、サイドウオールを形成する工程を含むことができる。 Furthermore, a step of forming a sidewall in the connection hole can be included.
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
(半導体装置)
以下、第1の実施の形態に係る半導体装置について説明する。図1は、第1の実施の形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
[First Embodiment]
(Semiconductor device)
The semiconductor device according to the first embodiment will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor device according to the first embodiment.
半導体装置100は、SOI基板110を有する。SOI基板110は、半導体基板120、絶縁層130およびSOI層(半導体層)140の積層構造を有する。SOI層140の所定領域においては、トレンチ素子分離領域142が形成されている。
The
半導体基板120には、不純物拡散層122が形成されている。この不純物拡散層122は、配線層として機能する。不純物拡散層122の不純物濃度は、所望とする配線層の導電性を考慮して規定される。
An
SOI基板110の所定領域において、不純物拡散層122に達する接続孔150が形成されている。接続孔150における、SOI基板110の側面には、サイドウオール152が形成されている。接続孔150内には、コンタクト層160が形成されている。サイドウオール152は、接続孔150が能動素子領域144に形成される場合、能動素子領域144とコンタクト層160とが短絡することを防止する役割を有する。SOI層140およびコンタクト層160の上には、配線層162が形成されている。
A
以下、第1の実施の形態に係る半導体装置の作用効果について説明する。 Hereinafter, functions and effects of the semiconductor device according to the first embodiment will be described.
(a)本実施の形態においては、配線層として機能する不純物拡散層122が半導体基板120に形成されている。このため、不純物拡散層122を半導体基板120に形成した分だけ、半導体層140の上の領域を有効に利用することができる。その結果、本実施の形態によれば、半導体装置の集積度を向上させることができる。
(A) In the present embodiment, an
(b)半導体基板に形成された、配線層として機能する不純物拡散層122は、たとえば図4に示すように、第1のトランジスタ領域170におけるゲート電極172と、第2のトランジスタ領域180におけるゲート電極182とを接続する場合に適用することができる。なお、S1はソース領域を示し、D1はドレイン領域を示す。
(B) The
(半導体装置の製造方法)
以下、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図2および図3は、実施の形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
A method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described below. 2 and 3 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.
(a)まず、図2(a)に示すように、SOI層140の上に、第1のレジスト層R1を形成する。第1のレジスト層R1は、不純物拡散層122の形成予定領域の上方において、開口されている。
(A) First, as shown in FIG. 2A, a first resist layer R1 is formed on the
次に、第1のレジスト層R1をマスクとして、半導体基板120内に、不純物122aをイオン注入する。これにより、半導体基板120内において、不純物拡散層122が形成される。次に、第1のレジスト層R1をアッシング除去する。
Next, an
(b)次に、図2(b)に示すように、SOI層140の所定領域において、公知の方法により、トレンチ素子分離領域142を形成する。
(B) Next, as shown in FIG. 2B, a trench
(c)次に、図3(a)に示すように、SOI層140の上に、第2のレジスト層R2を形成する。第2のレジスト層R2は、接続孔150の形成予定領域の上方において、開口されている。次に、第2のレジスト層R2をマスクとして、SOI層140、絶縁層130および半導体基板120をエッチングして、接続孔150を形成する。エッチング方法は、たとえば反応性イオンエッチングを挙げることができる。次に、第2のレジスト層R2を除去する。
(C) Next, as shown in FIG. 3A, a second resist layer R <b> 2 is formed on the
(d)次に、図3(b)に示すように、接続孔150における、SOI基板110の側面において、サイドウオール152を形成する。サイドウオール152は、たとえば次のようにして形成することができる。接続孔150を充填するようにして、SOI層140の上に、絶縁層(図示せず)を形成する。絶縁層は、たとえばCVD法により形成することができる。絶縁層を反応性イオンエッチングすることにより、サイドウオール152を形成することができる。
(D) Next, as shown in FIG. 3B, a
(e)次に、図1に示すように、接続孔150内に、コンタクト層160を形成する。コンタクト層160は、たとえばSOI層140上に、接続孔150を充填する導電層を形成し、その導電層をエッチバックすることにより形成することができる。コンタクト層160の材質としては、たとえばポリシリコン、タングステン,アルミニウム,チタンを挙げることができる。また、必要に応じて、導電層の形成前に、接続孔150内にウエッティング層やバリア層を形成してもよい。
(E) Next, as shown in FIG. 1, a
次に、SOI層140の上に、所定のパターンを有する配線層162を形成する。こうして、第1の実施の形態に係る半導体装置100が形成される。
Next, a
(変形例)
第1の実施の形態は、たとえば、次の変更が可能である。
(Modification)
The first embodiment can be modified as follows, for example.
(1)上記の実施の形態においては、不純物拡散層122を配線層として機能させた。しかし、不純物拡散層122を抵抗層として機能させてもよい。この場合、不純物拡散層122の不純物濃度は、所望とする抵抗値を考慮して規定される。
(1) In the above embodiment, the
(2)上記の実施の形態においては、不純物拡散層122は、SOI層140の上に形成された配線層162と接続されている。しかし、これに限定されず、不純物拡散層122は、SOI層140内に形成された導電層と接続させてもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記の実施の形態においては、接続孔160は、トレンチ素子分離領域142において形成されていた。しかし、これに限定されず、図12に示すように、接続孔160は、能動素子領域144において形成されていてもよい。この変形例は、以下の実施の形態においても同様に適用することができる。
(3) In the above embodiment, the
[第2の実施の形態]
(半導体装置)
以下、第2の実施の形態に係る半導体装置を説明する。図5は、第2の実施の形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
[Second Embodiment]
(Semiconductor device)
Hereinafter, a semiconductor device according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to the second embodiment.
半導体装置200は、SOI基板210を有する。SOI基板210は、半導体基板220、絶縁層230およびSOI層(半導体層)240の積層構造を有する。SOI層240の所定領域においては、トレンチ素子分離領域242が形成されている。
The
半導体基板220には、第1の不純物拡散層222が形成されている。SOI層240においては、トレンチ素子分離領域242間に、第2の不純物拡散層244が形成されている。第1の不純物拡散層222と、絶縁層230と、第2の不純物拡散層244とで、容量素子270が構成されている。つまり、第1の不純物拡散層222が下部電極として機能し、絶縁層230が誘電体膜として機能し、第2の不純物拡散層244が上部電極として機能する。
A first
第1の不純物拡散層222の不純物濃度は、所望とする容量素子270の性能を考慮して規定される。第2の不純物拡散層244の不純物濃度は、所望とする容量素子270の性能を考慮して規定される。絶縁層230の厚さは、所望とする容量素子270の性能を考慮して規定される。
The impurity concentration of the first
SOI基板210の所定領域において、第1の不純物拡散層222に達する接続孔250が形成されている。接続孔250における、SOI基板210の側面には、サイドウオール252が形成されている。接続孔252内には、第1のコンタクト層260が形成されている。サイドウオール252は、接続孔250が能動素子領域に形成される場合、能動素子領域と第1のコンタクト層260とが短絡することを防止する役割を有する。SOI層240および第1のコンタクト層260の上には、所定のパターンを有する第1の配線層262が形成されている。
A
SOI層240および第1の配線層262の上には,層間絶縁層280が形成されている。層間絶縁層280の所定の領域において、スルーホール282が形成されている。スルーホール282は、第2の不純物拡散層244に達している。スルーホール242内には、第2のコンタクト層290が形成されている。層間絶縁層280および第2のコンタクト層290の上には、所定のパターンを有する第2の配線層292が形成されている。
An interlayer insulating
以下、第2の実施の形態に係る半導体装置の作用効果について説明する。 Hereinafter, functions and effects of the semiconductor device according to the second embodiment will be described.
本実施の形態においては、半導体基板220に形成された第1の不純物拡散層222と、絶縁層230と、半導体層240に形成された第2の不純物拡散層244とで、容量素子270を構成させている。このため、半導体層240の上に容量素子を形成しなくても済む。その結果、半導体層240の上の領域を有効に利用することができる。したがって、半導体装置の集積度を向上させることができる。
In the present embodiment, the first
(半導体装置の製造方法)
以下、第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図6および図7は、実施の形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described below. 6 and 7 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.
(a)まず、図6(a)に示すように、SOI層240の上に、第1のレジスト層R1を形成する。第1のレジスト層R1は、第1の不純物拡散層222の形成予定領域の上方において、開口されている。
(A) First, as shown in FIG. 6A, a first resist layer R1 is formed on the
次に、第1のレジスト層R1をマスクとして、半導体基板220内に、不純物222aをイオン注入する。これにより、半導体基板220内において、第1の不純物拡散層222が形成される。次に、第1のレジスト層R1を除去する。
Next, an
(b)次に、図6(b)に示すように、SOI層240の上に、第2のレジスト層R2を形成する。第2のレジスト層R2は、第2の不純物拡散層244の形成予定領域の上方において、開口されている。
(B) Next, as shown in FIG. 6B, a second resist layer R2 is formed on the
次に、第2のレジスト層R2をマスクとして、SOI層240内に、不純物244aをイオン注入する。これにより、SOI層240内において、第2の不純物拡散層244が形成される。また、第2の不純物拡散層244が形成されることにより、第1の不純物拡散層222と絶縁層230と第1の不純物拡散層244とで、容量素子270が形成されることになる。第2のレジスト層R2を除去する。
Next, an
(c)次に、図7(a)に示すように、SOI層240の所定領域において、公知の方法により、トレンチ素子分離領域242を形成する。
(C) Next, as shown in FIG. 7A, a trench
(d)次に、図7(b)に示すように、SOI層240の上に、第3のレジスト層R3を形成する。第3のレジスト層R3は、接続孔250の形成予定領域の上方において、開口されている。
(D) Next, as shown in FIG. 7B, a third resist layer R3 is formed on the
次に、第3のレジスト層R3をマスクとして、SOI層240、絶縁層230および半導体基板220をエッチングして、接続孔250を形成する。このエッチングは、たとえば、反応性イオンエッチングにより行うことができる。次に、第3のレジスト層R3を除去する。
Next, using the third resist layer R3 as a mask, the
(e)次に、図7(c)に示すように、接続孔250における、SOI基板210の側面において、サイドウオール252を形成する。サイドウオール252は、たとえば第1の実施の形態と同様にして形成することができる。
(E) Next, as shown in FIG. 7C, a
次に、接続孔250内に、第1のコンタクト層260を形成する。第1のコンタクト層260は、たとえば第1の実施の形態と同様にして形成することができる。また、必要に応じて、導電層の形成前に、接続孔250内にウエッティング層やバリア層を形成してもよい。
Next, the
次に、SOI層240上に、所定のパターンを有する第1の配線層262を形成する。
Next, a
(f)次に、図5に示すように、SOI層240および第1の配線層262の上に、CVD法により、酸化シリコン層からなる層間絶縁層280を形成する。そして、層間絶縁層280の所定領域を選択的にエッチング除去し、第1の不純物拡散層244に達するスルーホール282を形成する。その後、スルーホール282内に第2のコンタクト層290を形成する。次に、層間絶縁層280および第2のコンタクト層290の上に、所定のパターンを有する第2の配線層292を形成する。こうして、第2の実施の形態に係る半導体装置200が形成される。
(F) Next, as shown in FIG. 5, an
(変形例)
第2の実施の形態は、たとえば、次の変更が可能である。
(Modification)
In the second embodiment, for example, the following changes are possible.
上記の実施の形態においては、第1の不純物拡散層222は、SOI層240の上に形成された第1の配線層262と接続されている。しかし、これに限定されず、第1の不純物拡散層222は、SOI層240内に形成された導電層と接続させてもよい。
In the above embodiment, the first
[第3の実施の形態]
(半導体装置)
以下、第3の実施の形態に係る半導体装置について説明する。図8は、第3の実施の形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
[Third Embodiment]
(Semiconductor device)
The semiconductor device according to the third embodiment will be described below. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to the third embodiment.
半導体装置300は、SOI基板310を有する。SOI基板310は、半導体基板320、絶縁層330およびSOI層(半導体層)340の積層構造を有する。SOI層340の所定領域においては、トレンチ素子分離領域342が形成されている。
The
半導体基板320の導電型は、N型である。半導体基板320には、不純物拡散層(コンタクト領域)322が形成されている。不純物拡散層322は、電荷を半導体基板320に流す機能を有する。不純物拡散層322は、P型である。つまり、不純物拡散層322と半導体基板320とで、PN接合のダイオードが形成されている。
The conductivity type of the
SOI基板310の所定領域において、不純物拡散層322に達する接続孔350が形成されている。接続孔350における、SOI基板310の側面には、サイドウオール352が形成されている。接続孔350内には、コンタクト層360が形成されている。サイドウオール352は、接続孔350が能動素子領域に形成される場合、能動素子領域とコンタクト層360とが短絡することを防止する役割を有する。SOI層340およびコンタクト層360の上には、所定のパターンを有する配線層362が形成されている。
A
以下、第3の実施の形態に係る半導体装置の作用効果を説明する。 Hereinafter, functions and effects of the semiconductor device according to the third embodiment will be described.
本実施の形態においては、半導体基板320内に、配線層362に導通する不純物拡散層322が形成されている。この不純物拡散層322と、半導体基板320とで、PN接合ダイオードを構成している。このため、PN接合ダイオードを介して、半導体基板420に電流を逃がすことができる。このため、不純物拡散層322は、静電保護領域として機能させることができる。
In this embodiment mode, an
(半導体装置の製造方法)
以下、第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図9および図10は、実施の形態に係る半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment will be described below. 9 and 10 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.
(a)まず、N型の半導体基板を有するSOI基板310を用意する。次に、図9に示すように、SOI層340の上に、第1のレジスト層R1を形成する。第1のレジスト層R1は、不純物拡散層322の形成予定領域の上方において、開口されている。
(A) First, an
次に、第1のレジスト層R1をマスクとして、半導体基板320内に、P型の不純物322aをイオン注入する。これにより、半導体基板320内において、P型の不純物拡散層322が形成される。また、P型の不純物拡散層322が形成されることにより、不純物拡散層322の境界において、PN接合ダイオードが形成される。次に、第1のレジスト層R1を除去する。
Next, P-
(b)次に、図10(a)に示すように、SOI層340の所定領域において、公知の方法により、トレンチ素子分離領域342を形成する。
(B) Next, as shown in FIG. 10A, a trench
(c)次に、図10(b)に示すように、SOI層340の上に、第2のレジスト層R2を形成する。第2のレジスト層R2は、不純物拡散層322に達する接続孔350の形成予定領域の上方において、開口されている。
(C) Next, as shown in FIG. 10B, a second resist layer R2 is formed on the
次に、第2のレジスト層R2をマスクとして、SOI層340、絶縁層330および半導体基板320をエッチングして、接続孔350を形成する。このエッチングは、たとえば反応性イオンエッチングにより行うことができる。次いで、第2のレジスト層R2を除去する。
Next, using the second resist layer R2 as a mask, the
(d)次に、図8に示すように、接続孔350における、SOI基板310の側面において、サイドウオール352を形成する。サイドウオール352は、たとえば第1の実施の形態と同様にして形成することができる。
(D) Next, as shown in FIG. 8, a
次に、接続孔350内に、コンタクト層360を形成する。コンタクト層360は、たとえば第1の実施の形態と同様にして形成することができる。また、必要に応じて、導電層の形成前に、接続孔250内にウエッティング層やバリア層を形成してもよい。次に、SOI層340の上に、所定のパターンを有する配線層362を形成する。こうして、第3の実施の形態に係る半導体装置300が形成される。
Next, the
以下、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
(a)本実施の形態においては、半導体基板320内に、半導体基板320とPN接合ダイオードを構成する不純物拡散層322を形成する工程を含んでいる。このため、不純物をイオン注入する工程や、エッチング工程で生じる電荷を、製造工程中に、PN接合ダイオードを介して半導体基板320に逃がすことができる。その結果、半導体素子が、その電荷によって破壊されるのを防止することができる。
(A) The present embodiment includes a step of forming an
(変形例)
第3の実施の形態は、たとえば、次の変更が可能である。
(Modification)
In the third embodiment, for example, the following changes are possible.
(1)第3の実施の形態においては、不純物拡散層322をP型とし、半導体基板320をN型とした。しかし、これに限定されず、不純物拡散層322をN型とし、半導体基板320をP型とすることができる。この場合、不純物拡散層322を介して、チャージされた電子を半導体基板320に逃がすことができる。
(1) In the third embodiment, the
(2)上記の実施の形態においては、不純物拡散層322は、SOI層340の上に形成された配線層362と接続されている。しかし、これに限定されず、不純物拡散層322は、SOI層340内に形成された導電層と接続させてもよい。
(2) In the above embodiment, the
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を超えない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
100,200,300 半導体装置、110,210,310 SOI基板、120,220,320 半導体基板、122,322 不純物拡散層、122a,322a 不純物、130,230,330 絶縁層、140,240,340 SOI層、142,242,342 トレンチ素子分離領域、144 能動素子領域、150,250,350 接続孔、152,252,352 サイドウオール、160,360 コンタクト層、162,362 配線層、170 第1のトランジスタ、172 ゲート電極、180 第2のトランジスタ、182 ゲート電極、222 第1の不純物拡散層、222a 不純物、244 第2の不純物拡散層、244a 不純物、260 第1のコンタクト層、262 第1の配線層、270 容量素子、280 層間絶縁層、282 スルーホール、290 第2のコンタクト層、292 第2の配線層
100, 200, 300 Semiconductor device, 110, 210, 310 SOI substrate, 120, 220, 320 Semiconductor substrate, 122, 322 Impurity diffusion layer, 122a, 322a Impurity, 130, 230, 330 Insulating layer, 140, 240, 340 SOI Layer, 142, 242, 342 trench element isolation region, 144 active element region, 150, 250, 350 connection hole, 152, 252, 352 side wall, 160, 360 contact layer, 162, 362 wiring layer, 170
Claims (31)
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置であって、
前記半導体基板において、第1の導電層が設けられ、
前記第1の導電層は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた第2の導電層と電気的に接続されている、半導体装置。 A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor device including a semiconductor layer provided on the insulating layer,
In the semiconductor substrate, a first conductive layer is provided,
The semiconductor device, wherein the first conductive layer is electrically connected to a second conductive layer provided on or in the semiconductor layer.
前記第1の導電層は、不純物拡散層により構成される、半導体装置。 In claim 1,
The semiconductor device, wherein the first conductive layer includes an impurity diffusion layer.
前記第1の導電層は、配線層として機能する、半導体装置。 In claim 1 or 2,
The semiconductor device in which the first conductive layer functions as a wiring layer.
前記第1の導電層は、抵抗層として機能する、半導体装置。 In claim 1 or 2,
The semiconductor device, wherein the first conductive layer functions as a resistance layer.
前記第1の導電層と前記第2の導電層とを接続するための接続孔が設けられ、
前記接続孔内において、コンタクト層が設けられている、半導体装置。 In any one of Claims 1-4,
A connection hole is provided for connecting the first conductive layer and the second conductive layer;
A semiconductor device in which a contact layer is provided in the connection hole.
前記接続孔において、サイドウオールが設けられている、半導体装置。 In any one of Claims 1-5,
A semiconductor device in which a side wall is provided in the connection hole.
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置であって、
前記半導体基板において、コンタクト領域が設けられ、
前記コンタクト領域は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層と電気的に接続され、かつ、電荷を前記半導体基板に流す機能を有する、半導体装置。 A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor device including a semiconductor layer provided on the insulating layer,
In the semiconductor substrate, a contact region is provided,
The contact region is electrically connected to a conductive layer provided on or in the semiconductor layer, and has a function of flowing charges to the semiconductor substrate.
前記コンタクト領域は、不純物拡散層からなる、半導体装置。 In claim 7,
The contact region is a semiconductor device comprising an impurity diffusion layer.
前記コンタクト領域と前記半導体基板とで、PN接合が構成されている、半導体装置。 In claim 7 or 8,
A semiconductor device in which a PN junction is formed by the contact region and the semiconductor substrate.
前記半導体基板は、N型であり、
前記コンタクト領域は、P型である、半導体装置。 In claim 9,
The semiconductor substrate is N-type,
The contact region is a P-type semiconductor device.
前記半導体基板は、P型であり、
前記コンタクト領域は、N型である、半導体装置。 In claim 9,
The semiconductor substrate is P-type,
The contact region is an N-type semiconductor device.
前記コンタクト領域と前記導電層とを接続するための接続孔が設けられ、
前記接続孔内において、コンタクト層が設けられている、半導体装置。 In any one of Claims 7-11,
A connection hole for connecting the contact region and the conductive layer is provided,
A semiconductor device in which a contact layer is provided in the connection hole.
前記接続孔において、サイドウオールが設けられている、半導体装置。 In claim 12,
A semiconductor device in which a side wall is provided in the connection hole.
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置であって、
前記半導体基板において、第1の電極が設けられ、
前記半導体層において、第2の電極が設けられ、
前記第1の電極と、前記第2の電極と、前記絶縁層とで、容量素子が構成されている、半導体装置。 A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor device including a semiconductor layer provided on the insulating layer,
In the semiconductor substrate, a first electrode is provided,
In the semiconductor layer, a second electrode is provided,
A semiconductor device in which a capacitor element is configured by the first electrode, the second electrode, and the insulating layer.
前記第1の電極は、第1の不純物拡散層により構成されている、半導体装置。 In claim 14,
The semiconductor device, wherein the first electrode is constituted by a first impurity diffusion layer.
前記第2の電極は、第2の不純物拡散層により構成されている、半導体装置。 In claim 14 or 15,
The semiconductor device, wherein the second electrode is constituted by a second impurity diffusion layer.
前記第1の電極は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層と電気的に接続されている、半導体装置。 In any one of Claims 14-16,
The semiconductor device, wherein the first electrode is electrically connected to a conductive layer provided on or in the semiconductor layer.
前記第1の電極と前記導電層とを接続するための接続孔が設けられ、
前記接続孔内において、コンタクト層が設けられている、半導体装置。 In claim 17,
A connection hole is provided for connecting the first electrode and the conductive layer;
A semiconductor device in which a contact layer is provided in the connection hole.
前記接続孔において、サイドウオールが設けられている、半導体装置。 In claim 18,
A semiconductor device in which a side wall is provided in the connection hole.
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層とを含む、半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の所定領域に、不純物をイオン注入して、不純物拡散層から構成される第1の導電層を形成する工程、および
前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた第2の導電層と、前記第1の導電層とを電気的に接続する工程を含む、半導体装置の製造方法。 A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a semiconductor layer provided on the insulating layer;
A step of ion-implanting impurities into a predetermined region of the semiconductor substrate to form a first conductive layer composed of an impurity diffusion layer; and a second layer provided on or in the semiconductor layer A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: electrically connecting a conductive layer and the first conductive layer.
前記第1の導電層は、配線層として機能する、半導体装置の製造方法。 In claim 20,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductive layer functions as a wiring layer.
前記第1の導電層は、抵抗層として機能する、半導体装置の製造方法。 In claim 20,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductive layer functions as a resistance layer.
さらに、前記第1の導電層と、前記第2の導電層とを、電気的に接続するための接続孔を形成する工程、および
前記接続孔内に、コンタクト層を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 In any one of Claims 20-22,
And a step of forming a connection hole for electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer, and a step of forming a contact layer in the connection hole. Device manufacturing method.
さらに、前記接続孔において、サイドウオールを形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 In claim 23,
Furthermore, the manufacturing method of a semiconductor device including the process of forming a side wall in the said connection hole.
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層と、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板において、コンタクト領域が設けられ、
前記コンタクト領域は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層と電気的に接続され、かつ、電荷を前記半導体基板に流す機能を有し、
前記半導体基板内に、不純物をイオン注入し、前記コンタクト領域を形成する工程、および
前記導電層と、前記コンタクト領域を電気的に接続する工程を含む、半導体装置の製造方法。 A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a semiconductor layer provided on the insulating layer;
In the semiconductor substrate, a contact region is provided,
The contact region is electrically connected to a conductive layer provided on or in the semiconductor layer, and has a function of flowing charge to the semiconductor substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: implanting impurities into the semiconductor substrate to form the contact region; and electrically connecting the conductive layer and the contact region.
さらに、前記コンタクト領域と、前記半導体層に設けられた導電層とを、電気的に接続するための接続孔を形成する工程、および
前記接続孔内に、コンタクト層を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 In claim 25,
And a step of forming a connection hole for electrically connecting the contact region and the conductive layer provided in the semiconductor layer, and a step of forming a contact layer in the connection hole. Device manufacturing method.
さらに、前記接続孔において、サイドウオールを形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 In claim 26,
Furthermore, the manufacturing method of a semiconductor device including the process of forming a side wall in the said connection hole.
前記半導体基板の上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた半導体層と、を含む半導体装置の製造方法であって、
容量素子を形成する工程(a)を含み、
前記容量素子は、前記半導体基板に設けられた第1の電極と、前記絶縁層と、前記半導体層に設けられた第2の電極とで構成され
前記工程(a)は、前記半導体基板に不純物をイオン注入し、前記第1の不純物拡散層から構成される前記第1の電極を形成する工程(a−1)を含む、半導体装置の製造方法。 A semiconductor substrate;
An insulating layer provided on the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a semiconductor layer provided on the insulating layer;
Including a step (a) of forming a capacitive element;
The capacitor element includes a first electrode provided on the semiconductor substrate, the insulating layer, and a second electrode provided on the semiconductor layer. The step (a) includes impurities in the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (a-1) a step of forming a first electrode composed of the first impurity diffusion layer by ion implantation of a first impurity diffusion layer.
前記工程(a)は、さらに、前記半導体層に不純物をイオン注入し、前記第2の不純物拡散層から構成される前記第2の電極を形成する工程(a−2)を含む、半導体装置の製造方法。 In claim 28,
The step (a) further includes a step (a-2) of forming the second electrode composed of the second impurity diffusion layer by ion-implanting impurities into the semiconductor layer. Production method.
前記半導体装置は、前記半導体層の上または前記半導体層内に設けられた導電層を有し、
前記第1の電極と、前記導電層とを、電気的に接続するための接続孔を形成する工程、および
前記接続孔内に、コンタクト層を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 In claim 28 or 29,
The semiconductor device has a conductive layer provided on or in the semiconductor layer,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a connection hole for electrically connecting the first electrode and the conductive layer; and forming a contact layer in the connection hole.
さらに、前記接続孔において、サイドウオールを形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。 In claim 30,
Furthermore, the manufacturing method of a semiconductor device including the process of forming a side wall in the said connection hole.
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