JP2009152486A - Manufacturing method of semiconductor device, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device.
近年、半導体装置の微細化及び高集積化はますます進みつつある。微細化及び高集積化の進展に伴い、SOI(Silicon on Insulator)構造を有する半導体基板においても、SOI層(即ち、Si層)及びBox層(即ち、絶縁層)のさらなる薄膜化が求められている。例えば、ITRSロードマップ(International Technology Roadmap for Semiconductor)によれば、ゲート長90nm世代においてさえ、SOI層の膜厚については、PD(Partially−Depleted)−SOIの場合は80nm程度に設定され、FD−SOI(Fully−Depleted)の場合は30nm程度の薄膜が要求されている。また、90nm世代では、Box層についても単チャネル効果の抑制と発熱回避を目的に、70〜80nmの薄膜化が必要とされている。このため、ソース又はドレイン(以下、S/D層ともいう。)の拡散層抵抗が低くなり、その寄生容量が増大する、という不具合が生じている。 In recent years, miniaturization and high integration of semiconductor devices are becoming more and more advanced. With the progress of miniaturization and high integration, there is a demand for further thinning of the SOI layer (that is, Si layer) and the Box layer (that is, insulating layer) in a semiconductor substrate having an SOI (Silicon on Insulator) structure. Yes. For example, according to the ITRS roadmap (International Technology Roadmap for Semiconductor), the film thickness of the SOI layer is set to about 80 nm in the case of PD (Partially-Depleted) -SOI even in the gate length 90 nm generation. In the case of SOI (Fully-Depleted), a thin film of about 30 nm is required. In the 90 nm generation, the Box layer is also required to be thinned to 70 to 80 nm for the purpose of suppressing the single channel effect and avoiding heat generation. For this reason, there is a problem that the diffusion layer resistance of the source or drain (hereinafter also referred to as S / D layer) is lowered and the parasitic capacitance is increased.
このような不具合の対策として、従来、SOI構造を持つMOS電界効果トランジスタ(以下、MOSトランジスタという。)について、S/D層を選択的エピタキシャル成長により持ち上げる方法(いわゆる、エレベーテド)が知られている。この方法によれば、S/D層が厚膜となるため、S/D層の拡散層抵抗をある程度低くすることはできる。但し、SOI層ソース・ドレイン領域下のBOX層は依然として薄いため、寄生容量の増加を解決することはできない。また、この方法は、製造費用が高価になりがちである、という問題もある。 As a countermeasure against such a problem, a method (so-called elevated) in which an S / D layer is lifted by selective epitaxial growth is conventionally known for a MOS field effect transistor (hereinafter referred to as a MOS transistor) having an SOI structure. According to this method, since the S / D layer becomes a thick film, the diffusion layer resistance of the S / D layer can be lowered to some extent. However, since the BOX layer below the source / drain region of the SOI layer is still thin, the increase in parasitic capacitance cannot be solved. In addition, this method has a problem that the manufacturing cost tends to be high.
一方、特許文献1には、バルクのSi基板上にSOI構造を部分的に形成する方法(いわゆる、SBSI法)が開示されている。SBSI法では、Si基板上にSi層/SiGe層を順次成膜し、SiとSiGeとのエッチングレートの違いを利用してSiGe層のみを選択的に除去することにより、Si基板とSi層との間に空洞部を形成し、この空洞部内に絶縁層を形成する。これにより、絶縁層と、Si層とからなるSOI構造をSi基板上に形成する。上記のSBSI法によれば、SOI層(Si層)の膜厚を精度良く制御することができ、その膜厚を薄くすることもできる。また、SIMOX、貼り合わせ等のような特殊な製造方法を必要としないので、SOI構造を安価に形成することができる、といった利点もある。
しかしながら、上記のSBSI法を用いた場合でも、S/D層の拡散層抵抗及び寄生容量の問題については、これを十分に解決することはできなかった。また、SBSI法では、Si基板上に形成可能なSOI構造の平面的大きさに制限があり、例えば、チャネル長Lの長いMOSトランジスタを形成することが困難であった。
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、SOI基板に形成されるMOSトランジスタのS/D層について、その抵抗を小さくすることができ、且つ、その寄生容量を低減できるようにした半導体装置の製造方法及び半導体装置の提供を目的とする。
However, even when the above SBSI method is used, the problem of the diffusion layer resistance and parasitic capacitance of the S / D layer cannot be sufficiently solved. Further, in the SBSI method, the planar size of the SOI structure that can be formed on the Si substrate is limited, and it is difficult to form a MOS transistor having a long channel length L, for example.
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and the resistance of the S / D layer of the MOS transistor formed on the SOI substrate can be reduced and the parasitic capacitance can be reduced. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device.
〔発明1、2〕 発明1の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された半導体層と、前記半導体層を平面視で囲むように前記半導体基板上に形成された第2絶縁膜とを有し、前記第2絶縁膜が前記第1絶縁膜よりも厚く形成されたSOI基板に、MOS電界効果トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であって、前記半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の両側にソース又はドレインを形成する工程と、を含み、前記ソース又はドレインを形成する工程は、前記ゲート電極が形成される領域の両側に位置する端部領域の前記半導体層に不純物を導入して不純物層を形成する工程と、前記不純物層と接触する導電膜を、前記不純物層上から前記第2絶縁膜上にかけて形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
[
発明2の半導体装置の製造方法は、発明1の半導体装置の製造方法において、前記導電膜を形成する工程では、当該導電膜を前記半導体層よりも厚く形成することを特徴とするものである。
ここで、「半導体基板」は例えばバルクのシリコンSOI基板である。また、「ゲート電極」及び「導電膜」は、例えば、不純物を含むことにより導電性を有する半導体膜、又は、金属膜である。上記半導体膜としては、例えば、ポリシリコン(Poly−Si)膜が挙げられる。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a second aspect is characterized in that, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, in the step of forming the conductive film, the conductive film is formed thicker than the semiconductor layer.
Here, the “semiconductor substrate” is, for example, a bulk silicon SOI substrate. In addition, the “gate electrode” and the “conductive film” are, for example, a semiconductor film or a metal film having conductivity by including impurities. An example of the semiconductor film is a polysilicon (Poly-Si) film.
発明1、2の半導体装置の製造方法によれば、不純物層と導電膜とにより、ソース又はドレイン(以下、S/D層)を構成することができる。導電膜には、金属や半導体、或いは、シリサイドを用いることができる。また、導電膜を半導体層よりも厚く形成したり、導電膜の不純物濃度を不純物層よりも高くしたりすることができ、これにより、導電膜の低抵抗化を図ることができる。さらに、第1絶縁膜よりも第2絶縁膜の方が厚いため、導電膜の寄生容量を不純物層よりも小さくすることができる。従って、S/D層全体の抵抗を低減することができると共に、その寄生容量を小さくすることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the first and second aspects, the source or drain (hereinafter referred to as S / D layer) can be constituted by the impurity layer and the conductive film. A metal, a semiconductor, or silicide can be used for the conductive film. In addition, the conductive film can be formed thicker than the semiconductor layer, or the impurity concentration of the conductive film can be higher than that of the impurity layer, whereby the resistance of the conductive film can be reduced. Further, since the second insulating film is thicker than the first insulating film, the parasitic capacitance of the conductive film can be made smaller than that of the impurity layer. Therefore, the resistance of the entire S / D layer can be reduced and the parasitic capacitance can be reduced.
〔発明3〕 発明3の半導体装置の製造方法は、発明1又は発明2の半導体装置の製造方法において、前記導電膜を形成する工程の前に、前記ゲート電極の側面及び上面に絶縁性の保護膜を形成する工程と、前記端部領域の前記半導体層の表面を露出させる工程と、をさらに含み、前記導電膜を形成する工程は、前記保護膜が形成され、且つ前記端部領域の前記半導体層の表面が露出している状態で、前記SOI基板上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜に不純物を導入して当該半導体膜の極性を前記不純物層と同一の導電型にする工程と、前記半導体膜をエッチングして、当該半導体膜を前記導電膜の形状に形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
このような方法によれば、半導体膜をエッチングする(即ち、パターニングする)際に、ゲート電極の上面及び側面は保護膜により保護されている。従って、マスクの開口位置が多少ずれた場合でも、保護膜がエッチングストッパとして機能するので、ゲート電極が意図せず削られてしまうことを防ぐことができる。
[Invention 3] The method for manufacturing a semiconductor device according to
According to such a method, the upper surface and the side surface of the gate electrode are protected by the protective film when the semiconductor film is etched (that is, patterned). Therefore, even if the opening position of the mask is slightly shifted, the protective film functions as an etching stopper, so that the gate electrode can be prevented from being unintentionally cut.
〔発明4〕 発明4の半導体装置の製造方法は、発明1又は発明2の半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極を形成する工程の前に、前記端部領域の前記半導体層の表面を露出させる工程、を含み、前記ゲート電極を形成する工程及び、前記導電膜を形成する工程は、前記ゲート絶縁膜が形成され、且つ前記端部領域の前記半導体層の表面が露出している状態で、前記SOI基板上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜に不純物を導入して当該半導体膜の極性を前記不純物層と同一の導電型にする工程と、前記半導体膜をエッチングして、当該半導体膜を前記ゲート電極の形状及び前記導電膜の形状にそれぞれ形成する工程と、を共有することを特徴とするものである。
このような方法によれば、ゲート電極と導電膜とを同時に形成することができ、半導体膜の形成工程とそのパターニング工程をそれぞれ1回ずつで済ますことができる。従って、半導体装置の製造コストの低減を期待することができる。
[Invention 4] The method for manufacturing a semiconductor device according to
According to such a method, the gate electrode and the conductive film can be formed at the same time, and the semiconductor film forming process and the patterning process can be performed only once. Therefore, it can be expected to reduce the manufacturing cost of the semiconductor device.
〔発明5〕 発明5の半導体装置の製造方法は、発明1から発明4の半導体装置の製造方法において、前記SOI基板を形成する工程をさらに含み、当該SOI基板を形成する工程は、前記半導体基板上に犠牲半導体層と前記半導体層とを順次形成する工程と、前記半導体層と前記犠牲半導体層とをエッチングして、前記半導体層と前記犠牲半導体層とを貫く第1溝を形成する工程と、少なくとも前記第1溝内に第1絶縁層を形成して、当該第1絶縁層により前記半導体層を支持する工程と、少なくとも前記半導体層をエッチングして、前記犠牲半導体層を露出させる第2溝を形成する工程と、前記第2溝を介して前記犠牲半導体層をエッチングすることにより、前記半導体層と前記半導体基板との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に前記第1絶縁膜を形成して当該空洞部を埋め込む工程と、前記空洞部の埋め込み後に、前記第2溝内に第2絶縁層を形成して当該第2溝を埋め込む工程と、を有し、前記第2絶縁膜には、前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層が含まれることを特徴とするものである。
[Invention 5] The manufacturing method of a semiconductor device of
このような方法によれば、いわゆるSBSI法を利用しており、SOI構造を形成する際にSIMOX、貼り合わせ等のような特殊な製造方法を必要としないので、SOI基板の製造コストを抑えることができる。
また、SBSI法においては、第1絶縁膜と半導体層とからなるSOI構造の平面的大きさに制限がある。しかしながら、本発明によれば、S/D層に対して信号を授受するための電極(例えば、アルミニウム等からなるコンタクト用の配線、又は、タングステン等からなるプラグ電極など)を導電膜上に配置することができるので、S/D層のうちの半導体層に形成される部分(即ち、不純物層)を小さくすることができる。従って、不純物層を小さくした分だけ、チャネルとなる領域の長さ(即ち、チャネル長L)を長くすることができる。
According to such a method, the so-called SBSI method is used, and a special manufacturing method such as SIMOX or bonding is not required when forming the SOI structure, so that the manufacturing cost of the SOI substrate can be suppressed. Can do.
In the SBSI method, there is a limit to the planar size of the SOI structure including the first insulating film and the semiconductor layer. However, according to the present invention, an electrode (for example, a contact wiring made of aluminum or a plug electrode made of tungsten) for transmitting / receiving a signal to the S / D layer is arranged on the conductive film. Therefore, the portion (that is, the impurity layer) formed in the semiconductor layer in the S / D layer can be reduced. Therefore, the length of the channel region (that is, the channel length L) can be increased by the size of the impurity layer.
〔発明6〕
発明6の半導体装置は、SOI基板と、前記SOI基板に形成されたMOS電界効果トランジスタとを備えた半導体装置であって、前記SOI基板は、半導体基板と、前記半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された半導体層と、前記第1絶縁膜よりも厚く、且つ、前記半導体層を平面視で囲むように前記半導体基板上に形成された第2絶縁膜と、を有し、前記MOS電界効果トランジスタは、前記半導体層上に前記ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側に形成されたソース又はドレインと、を有し、前記ソース又はドレインは、前記ゲート電極の両側に位置する端部領域の前記半導体層に形成された不純物層と、前記不純物層と接触して、当該不純物層上から前記第2絶縁膜上にかけて形成された導電膜と、を含むことを特徴とするものである。
発明6の半導体装置によれば、S/D層全体の抵抗を低減することができると共に、その寄生容量を小さくすることができる。
[Invention 6]
A semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is a semiconductor device comprising an SOI substrate and a MOS field effect transistor formed on the SOI substrate, wherein the SOI substrate includes the semiconductor substrate and a first insulating film on the semiconductor substrate. And a second insulating film that is thicker than the first insulating film and formed on the semiconductor substrate so as to surround the semiconductor layer in plan view, The MOS field effect transistor has a gate electrode formed on the semiconductor layer via the gate insulating film, and a source or drain formed on both sides of the gate electrode, and the source or drain is An impurity layer formed in the semiconductor layer in an end region located on both sides of the gate electrode, and a conductive film formed in contact with the impurity layer and over the impurity layer to the second insulating film And it is characterized in that it comprises a.
According to the semiconductor device of the
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する。
(1)第1実施形態
(半導体装置の構成について)
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の構成例を示す模式図であり、図1は平面図、図2は図1をA1−A´1線で切断したときの断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing described below, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
(1) First Embodiment (Configuration of Semiconductor Device)
1 and 2 are schematic views showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a view taken along line A1-A′1 in FIG. FIG.
図1及び図2に示すように、この半導体装置は、SOI基板10と、このSOI基板10に形成された複数個のMOSトランジスタ50とを備えたものである。図2に示すように、SOI基板10は、バルクのシリコン(Si)基板1と、Si基板1上に絶縁膜2を介して形成された単結晶のSi層3と、Si層3を平面視で囲むようにSi基板1上に形成された絶縁膜4とを有する。このSOI基板10では、絶縁膜2とSi層3とにより、いわゆるSOI構造を形成している。図2に示すように、絶縁膜4は絶縁膜2よりも厚く形成されている。また、絶縁膜2、4は、例えば、SiO2膜、Si3N4膜、又はこれらを積層した膜により構成されている。以下、絶縁膜2をBOX層とも呼び、Si層3をSOI層とも呼ぶ。
As shown in FIGS. 1 and 2, this semiconductor device includes an
一方、MOSトランジスタ50は、Si層3上にゲート絶縁膜5を介して形成されたゲート電極6と、ゲート電極6の両側に形成されたS/D層20とを有する。S/D層20は、ゲート電極6の両側に位置する端部領域のSi層3に形成された不純物層7と、この不純物層7と接触する導電膜8とから構成されている。
図2に示すように、導電膜8は、ゲート電極6と離間して(即ち、間を離して)、不純物層7上から絶縁膜4上にかけて形成されており、そのゲート電極6側の端部は不純物層7と直(じか)に接している。
On the other hand, the
As shown in FIG. 2, the
ここで、導電膜8は、例えば金属膜、又は、不純物層7と同一導電型のポリシリコン(Poly−Si)膜からなる。即ち、不純物層7がn型の場合、導電膜8は例えばn型のポリシリコン膜からなる。また、不純物層7がp型の場合、導電膜8は例えばp型のポリシリコン膜からなる。このように、導電膜8を、不純物層7と同一導電型のポリシリコン膜で構成した場合、導電膜8と不純物層7との接触界面における電位障壁は微小となる。このため、上記の接触界面はほとんど抵抗が無いものとして扱うことができる。
Here, the
上記のMOSトランジスタ50は、FD(Fully Depleted:完全空乏型)−SOI構造、或いは、微細PD(Partially Depleted:部分空乏型)−SOI構造をチャネル領域に有する。FD−SOI構造、或いは、微細PD−SOI構造のチャネル領域は、SOI層及びBOX層が共に薄い。例えば、Si層3(即ち、SOI層)の厚さは20〜100nmであり、絶縁膜2(即ち、BOX層)の厚さは100nm以下である。このため、短チャネル効果を抑制でき、良好なサブスレッショルド特性を示すことができる。
The
また、この薄いBOX層を通してチャネル領域の発熱を開放できる。さらに、S/D層20の一部を成す導電膜8は、厚い絶縁膜4上に形成され、かつ、その厚さは例えば100〜500nmである。つまり、導電膜8をSi層3(即ち、SOI層)よりも厚く設定することができる。従って、S/D層20全体の抵抗を低減することができると共に、その寄生容量を小さくすることができる。次に、上記のMOSトランジスタ50を含む半導体装置の製造方法について具体的に説明する。
Further, the heat generation in the channel region can be released through this thin BOX layer. Furthermore, the
(半導体装置の製造方法について)
図3〜図19は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であり、図3(a)〜図19(a)は平面図、図3(b)〜図19(b)は図3(a)〜図19(a)をA3−A´3〜A19−A´19線でそれぞれ切断したときの断面図、図3(c)〜図19(c)は図3(a)〜図19(a)をB3−B´3〜B19−B´19線でそれぞれ切断したときの断面図である。
(About manufacturing method of semiconductor device)
3 to 19 are views showing a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 3A to 19A are plan views, and FIGS. (B) is sectional drawing when FIG. 3 (a)-FIG. 19 (a) are each cut | disconnected by A3-A'3-A19-A'19 line, FIG.3 (c)-FIG.19 (c) are figures. It is sectional drawing when 3 (a)-FIG. 19 (a) are each cut | disconnected by the B3-B'3-B19-B'19 line | wire.
図3(a)〜(c)において、まず始めに、バルクのSi基板1上に図示しない単結晶のシリコンバッファ(Si−buffer)層を形成し、その上に単結晶のシリコンゲルマニウム(SiGe)層11を形成し、その上に単結晶のシリコン(Si)層3を形成する。これらSi−buffer層、SiGe層11、Si層3は、例えばエピタキシャル成長法で連続して形成する。Si層3の厚さは例えば20〜100nmであり、SiGe層11の厚さは例えば100nm以下である。次に、Si基板1の上方全面にSiO2膜13を形成し、その上にシリコン窒化(Si3N4)膜15を形成する。SiO2膜13及びSi3N4膜15は、例えばCVD法(Chemical Vapor DepoSition)法で形成する。
3A to 3C, first, a single crystal silicon buffer (Si-buffer) layer (not shown) is formed on a
次に、図4(a)〜(c)に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、Si3N4膜15、SiO2膜13、Si層3、SiGe層11及びSi−buffer層(図示せず)をそれぞれ部分的にエッチングする。これにより、素子分離領域(即ち、SOI構造を形成しない領域)と平面視で重なる領域にSi基板1を底面とする支持体穴hを形成する。このエッチング工程では、Si基板1の表面でエッチングを止めるようにしてもよいし、Si基板1をオーバーエッチングして凹部を形成するようにしてもよい。
Next, as shown in FIGS. 4A to 4C, the Si 3 N 4 film 15, the SiO 2 film 13, the
次に、図5(a)〜(c)に示すように、支持体穴hを埋め込むようにしてSi基板1上の全面に例えばSiO2膜17を形成する。このSiO2膜17は例えばCVD法で形成する。そして、図6(a)〜(c)に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、SiO2膜17、Si3N4膜15、SiO2膜13、Si層3、SiGe層11及びSi−buffer層(図示せず)をそれぞれ順次、部分的にエッチングする。これにより、SiO2膜17、Si3N4膜15及びSiO2膜13からなる支持体18を形成すると共に、素子分離領域と平面視で重なる領域にSi基板1を底面とする溝Hを形成する。この溝Hを形成する工程では、Si基板1の表面でエッチングを止めるようにしてもよいし、Si基板1をオーバーエッチングして凹部を形成するようにしてもよい。
Next, as shown in FIGS. 5A to 5C, for example, a SiO 2 film 17 is formed on the entire surface of the
次に、溝Hを介して例えばフッ硝酸溶液をSi層3及びSiGe層11のそれぞれの側面に接触させて、SiGe層11を選択的にエッチングして除去する。これにより、図7(a)〜(c)に示すように、Si層3とSi基板1との間に空洞部19を形成する。フッ硝酸溶液を用いたウェットエッチングでは、Siと比べてSiGeのエッチングレートが大きい(即ち、Siに対するエッチングの選択比が大きい)ので、Si層3を残しつつSiGe層だけをエッチングして除去することが可能である。空洞部19の形成後、Si層3はその上面と側面とが支持体18によって支えられることとなる。
Next, for example, a hydrofluoric acid solution is brought into contact with the side surfaces of the
なお、このSiGe層11をエッチングする工程では、フッ硝酸溶液の代わりに、フッ硝酸過水、アンモニア過水、或いはフッ酢酸過水などを用いても良い。過水とは過酸化水素水のことである。この場合も、Siと比べてSiGeのエッチングレートが大きいので、SiGe層を選択的に除去することが可能である。
次に、図8(a)〜(c)において、Si基板1を熱酸化して、空洞部19の内部に面するSi層3の下面及びSi基板1の上面にそれぞれSiO2膜21を形成する。続いて、図9(a)〜(c)に示すように、例えばCVD法により、Si基板1の上方全面に例えばSiO2膜23を形成して空洞部を完全に埋め込む。これにより、SiO2膜21、23からなるBOX層(即ち、図2に示した絶縁膜2)が完成する。BOX層の厚さは例えば100nm以下である。
In the step of etching the
Next, in FIGS. 8A to 8C, the
次に、図10(a)〜(c)において、SiO2膜23に対して等方性エッチングを行い、続いて異方性エッチングを行う。等方性エッチングはドライエッチング又はウェットエッチングのどちらでもよい。これにより、Si層3の側面及び、空洞部以外のSi基板1上からSiO2膜23を取り除く。なお、上記の等方性エッチングは、Si層3等の側面からSiO2膜23を取り除くために行うが、これにより、空洞部の入り口からやや内側に入った部分のSiO2膜23も若干削られることとなる。なお、図10(a)〜(c)の工程を行わず、すなわち、SiO2膜23を残したまま図11の工程に進んでも良い。
Next, in FIGS. 10A to 10C, isotropic etching is performed on the SiO 2 film 23, followed by anisotropic etching. The isotropic etching may be either dry etching or wet etching. Thus, the SiO 2 film 23 is removed from the side surface of the
次に、図11(a)〜(c)に示すように、例えばCVD法により、Si基板1上の全面に例えばSiO2膜25を形成して溝Hを埋め込む。そして、Si基板1の全面を覆うSiO2膜を例えばCMP(Chemical Mechanical Polish)により平坦化しながら除去して、図12(a)〜(c)に示すように、Si3N4膜15の表面を露出させる。このCMPでは、Si3N4膜15が研磨パッドに対するストッパーとして機能する。続いて、このSi3N4膜15を例えば熱リン酸でウェットエッチングして除去し、さらに、SiO2膜13を例えば希フッ酸溶液を用いたウェットエッチングで除去して、図13(a)〜(c)に示すように、Si層3の表面を露出させる。これにより、バルクのSi基板1上に、SiO2膜21、23(即ち、BOX層)と、Si層(即ち、SOI層)3とからなるSOI構造を有するSOI基板10が完成する。
Next, as shown in FIGS. 11A to 11C, for example, a SiO 2 film 25 is formed on the entire surface of the
次に、上述のSOI基板10に、図1、2に示したMOSトランジスタ50を形成する。即ち、図14(a)〜(c)に示すように、Si層3の表面にゲート絶縁膜5を形成する。ゲート絶縁膜5は、例えば、熱酸化により形成されるシリコン酸化膜(SiO2)若しくはシリコン酸化窒化膜(SiON)、又は、High−k材料膜である。次に、このゲート絶縁膜5が形成されたSOI基板10上の全面にポリシリコン(poly−Si)膜を形成する。このポリシリコン膜の形成は、例えばCVD法により行う。ここでは、ポリシリコン膜に不純物をイオン注入、又は、in−Situ等で導入して、ポリシリコン膜に導電性を持たせる。
Next, the
具体的には、SOI基板10にpMOSトランジスタを形成する場合は、ポリシリコン膜に例えばボロン等のp型不純物をイオン注入、又は、in−Situ等で導入して、p型の導電性を持たせる。また、SOI基板10にnMOSトランジスタを形成する場合は、ポリシリコン膜に例えばリン、ヒ素等のn型不純物をイオン注入、又は、in−Situ等で導入して、n型の導電性を持たせる。さらに、SOI基板10にpMOSトランジスタ及びnMOSトランジスタの両方を形成する場合は、例えば、nMOSトランジスタが形成される領域(以下、nMOS領域という。)全体をフォトレジストで覆った状態で、pMOSトランジスタが形成される領域(以下、pMOS領域という。)のポリシリコン膜にp型不純物をイオン注入し、次に、pMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態で、nMOS領域のポリシリコン膜にn型不純物をイオン注入し、その後、SOI基板10全体に熱処理を施してp型不純物とn型不純物とを同時に拡散させる。これにより、pMOS領域のポリシリコン膜にp型の導電性を持たせると共に、nMOS領域のポリシリコン膜にn型の導電性を持たせることができる。
Specifically, when a pMOS transistor is formed on the
次に、ポリシリコン膜上に例えばSiO2膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を用いて、このSiO2膜とポリシリコン膜とを順次、部分的にエッチングする。これにより、図15(a)〜(c)に示すように、チャネル領域のゲート絶縁膜5上にゲート電極6を形成する。
次に、SiO2膜31及びゲート電極6下から露出した領域のSi層3に不純物をイオン注入し熱処理を施して、LDD(Lightly Doped Drain)層33を形成する。ここで、p型のLDD層33を形成する場合は、SiO2膜31及びゲート電極6をマスクに、ボロン等のp型不純物をSi層3にイオン注入する。また、n型のLDD層33を形成する場合は、SiO2膜31及びゲート電極6をマスクに、リン又はヒ素等のn型不純物をSi層3にイオン注入する。さらに、pMOS領域のSi層3にp型のLDD層33を形成すると共に、nMOS領域のSi層3にn型のLDD層33を形成する場合は、例えば、nMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でpMOS領域のSi層3にp型不純物をイオン注入し、次に、pMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でnMOS領域のSi層3にn型不純物をイオン注入し、その後、SOI基板10全体に熱処理を施してp型不純物とn型不純物とを同時に拡散させる。これにより、n型のLDD層33とp型のLDD層33とを同時に形成することができる。
Next, for example, a SiO 2 film is formed on the polysilicon film. Then, the SiO 2 film and the polysilicon film are sequentially partially etched using a photolithography technique and an etching technique. Thereby, as shown in FIGS. 15A to 15C, the
Next, impurities are ion-implanted into the
次に、Si層3上に例えばSiO2膜を形成し、このSiO2膜をエッチバックする。SiO2膜の形成は、例えばCVD法により行う。これにより、図16(a)〜(c)に示すように、ゲート電極6の側面にSiO2膜からなるサイドウォール35を形成する。なお、このサイドウォール35の形成工程では、ゲート電極6の両側に位置する端部領域36において、ゲート絶縁膜5がエッチングされてSi層3(即ち、LDD層33)の表面が露出する。
Next, for example, a SiO 2 film is formed on the
次に、図17(a)〜(c)に示すように、端部領域36のSi層3(即ち、LDD層33)の表面と直(じか)に接するように、SOI基板10上の全面にポリシリコン膜37を形成する。このポリシリコン膜37の厚さは例えば100〜500nmであり、その形成は例えばCVD法により行う。ここでは、ポリシリコン膜37をSi層3よりも厚く形成することが好ましい。
Next, as shown in FIGS. 17A to 17C, on the
次に、このポリシリコン膜37をレジストパターンをマスクにして部分的にエッチングして、図18(a)〜(c)に示すように、サイドウォール35両側のSi層3(即ち、LDD層33)上からSiO2膜17上にかけてポリシリコン膜37を残し、それ以外の部分からポリシリコン膜37を取り除く。これにより、ポリシリコン膜37を、ゲート電極6を挟んでソース側とドレイン側とに分離する。
Next, the
次に、図19(a)〜(c)に示すように、ポリシリコン膜に不純物をイオン注入し熱処理を施して、ポリシリコン膜からなる導電膜8を形成すると共に、不純物層7を形成する。ここでは、ポリシリコン膜だけでなく、ポリシリコン膜と直に接するSi層3(即ち、LDD層33)にも不純物を熱拡散させて、LDD層33よりも不純物濃度が高い不純物層7を形成する。このようにして、不純物層7と導電膜8とからなるS/D層20を形成する。
Next, as shown in FIGS. 19A to 19C, impurities are ion-implanted into the polysilicon film and subjected to heat treatment to form the
図19(a)〜(c)において、p型のS/D層20を形成する場合は、ボロン等のp型不純物をポリシリコン膜にイオン注入する。また、n型のS/D層20を形成する場合は、リン又はヒ素等のn型不純物をポリシリコン膜にイオン注入する。さらに、pMOS領域にp型のS/D層20を形成すると共に、nMOS領域にn型のS/D層20を形成する場合は、例えば、nMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でpMOS領域のポリシリコン膜にp型不純物をイオン注入し、次に、pMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でnMOS領域のポリシリコン膜にn型不純物をイオン注入し、その後、SOI基板10全体に熱処理を施してp型不純物とn型不純物とを同時に拡散させる。これにより、p型のS/D層20とn型のS/D層20とを同時に形成することができる。
19A to 19C, when the p-type S /
なお、このS/D層20の形成工程では、断面視で導電膜8の上側から不純物層7の下側にかけて不純物濃度が均一となるように(即ち、導電膜の不純物濃度をNとし、不純物層7の不純物濃度をN´としたとき、N≒N´となるように)、イオン注入条件及び熱処理条件等を設定する。又は、導電膜8の不純物濃度が不純物層7よりも高くなるように(即ち、N>N´となるように)、イオン注入条件及び熱処理条件等を設定しても良い。N>N´とする場合は、不純物層7の導電性が十分に確保されることを前提とする。
In the step of forming the S /
次に、CVD法でSOI基板10上の全面に層間絶縁膜(図示せず)を形成する。この層間絶縁膜は例えばシリコン酸化膜である。そして、この層間絶縁膜の表面を例えばCMPで平坦化する。次に、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いて層間絶縁膜を部分的にエッチングする。これにより、ゲート電極6上と導電膜8上とにそれぞれコンタクトホールを形成する。
その後、コンタクトホール内にアルミニウム(Al)配線、又は、タングステン(W)等の高融点金属からなるプラグ電極を形成することにより、ゲート電極6とS/D層20とを層間絶縁膜上に引き出す。これにより、SOI構造のMOSトランジスタ50が完成する。
Next, an interlayer insulating film (not shown) is formed on the entire surface of the
Thereafter, a plug electrode made of a refractory metal such as aluminum (Al) wiring or tungsten (W) is formed in the contact hole, whereby the
このように、本発明の第1実施形態によれば、不純物層7と導電膜8とによりS/D層20を構成することができる。また、導電膜8をSi層3よりも厚く形成したり、導電膜8の不純物濃度を不純物層7よりも高くしたりすることができ、これにより、導電膜8の低抵抗化を図ることができる。さらに、SiO2膜21、23(即ち、絶縁膜2)よりもSiO2膜17(即ち、絶縁膜4)の方が厚いため、導電膜8の寄生容量を不純物層7よりも小さくすることができる。従って、S/D層20全体の抵抗を低減することができると共に、その寄生容量を小さくすることができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the S /
また、本発明の第1実施形態によれば、いわゆるSBSI法を利用しており、SOI構造を形成する際にSIMOX、貼り合わせ等のような特殊な製造方法を必要としないので、SOI基板10の製造コストを抑えることができる。
さらに、SBSI法においては、絶縁膜2とSi層3からなる、いわゆるSOI構造の平面的大きさに制限がある。しかしながら、本発明によれば、Al配線又はプラグ電極を導電膜8上に配置することができるので、S/D層20のうちのSi層3に形成される部分(即ち、不純物層7)を小さくすることができる。従って、不純物層33を小さくした分だけ、チャネル領域を大きくすることができる。これにより、例えば図1に示したように、長いチャネル長Lと、長いチャネル幅Wを有するMOSトランジスタ50を、SOI基板10上に形成することができる。
Further, according to the first embodiment of the present invention, the so-called SBSI method is used, and a special manufacturing method such as SIMOX or bonding is not required when forming the SOI structure. The manufacturing cost can be reduced.
Furthermore, in the SBSI method, there is a limit to the planar size of a so-called SOI structure composed of the insulating
この第1実施形態では、Si基板1本発明の「半導体基板」に対応し、SiGe層11が本発明の「犠牲半導体層」に対応し、Si層3が本発明の「半導体層」に対応している。また、SiO2膜21、23(即ち、絶縁膜2)が本発明の「第1絶縁膜」に対応し、SiO2膜17、25(即ち、絶縁膜4)が本発明の「第2絶縁膜」に対応している。さらに、SiO2膜17が本発明の「第1絶縁層」に対応し、SiO2膜25が本発明の「第2絶縁層」に対応している。また、SiO2膜31及びサイドウォール35が本発明の「保護膜」に対応している。さらに、支持体穴hが本発明の「第1溝」に対応し、溝Hが本発明の「第2溝」に対応している。
In the first embodiment, the
(2)第2実施形態
上述の第1実施形態では、ゲート電極6と導電膜8とをそれぞれ別々のポリシリコン膜で形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、ゲート電極6と導電膜8とを同一のポリシリコンで形成しても良い。また、上述の第1実施形態では、ゲート電極6の平面視による長手方向が、SOI層の平面視による長手方向(即ち、A−A´線)と直交するようにMOSトランジスタ50を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることない。例えば、ゲート電極6の平面視による長手方向が、A−A´線と平行となるようにMOSトランジスタ50を形成しても良い。第2実施形態では、これらの点について説明する。
(2) Second Embodiment In the first embodiment described above, the case where the
図20〜図23は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であり、図20(a)〜図23(a)は平面図、図20(b)〜図23(b)は図20(a)〜図23(a)をA20−A´20〜A23−A´23線でそれぞれ切断したときの断面図、図20(c)〜図23(c)は図20(a)〜図23(a)をB20−B´20〜B23−B´23線でそれぞれ切断したときの断面図である。 20 to 23 are views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 20 (a) to 23 (a) are plan views, and FIGS. 20 (b) to 23. (B) is sectional drawing when FIG. 20 (a)-FIG. 23 (a) are each cut | disconnected by A20-A'20-A23-A'23 line, FIG.20 (c)-FIG.23 (c) are figures. It is sectional drawing when 20 (a)-FIG. 23 (a) are each cut | disconnected by B20-B'20-B23-B'23 line | wire.
図20(a)〜(c)において、ゲート絶縁膜5を形成する工程までは第1実施形態の図3〜図14と同じである。この第2実施形態では、図20(a)〜(c)に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により、ゲート絶縁膜5を部分的にエッチングして、ゲート電極が形成される領域の両側に位置する端部領域51のSi層3表面を露出させる。このエッチング工程では、チャネル領域のSi層3上及び、LDD層となる領域のSi層3上にはゲート絶縁膜5を連続して残しておく。
20A to 20C, the steps up to the step of forming the
次に、図21(a)〜(c)に示すように、SOI基板10上の全面に例えばポリシリコン膜53を形成する。これにより、端部領域51では、Si層3とポリシリコン膜53とが直(じか)に接した状態となる。そして、ポリシリコン膜53に不純物をイオン注入し熱処理を施して、ポリシリコン膜53と、ポリシリコン膜53と直に接するSi層3とに不純物を導入する。これにより、ポリシリコン膜53に導電性を持たせると共に、不純物層7を形成する。
Next, as shown in FIGS. 21A to 21C, for example, a
ここで、pMOSトランジスタを形成する場合は、ポリシリコン膜53にボロン等のp型不純物をイオン注入し熱処理を施して、p型のポリシリコン膜53を形成すると共に、p型の不純物層7を形成する。また、nMOSトランジスタを形成する場合は、ポリシリコン膜53にリン又はヒ素等のn型不純物をイオン注入し熱処理を施して、n型のポリシリコン膜53を形成すると共に、n型の不純物層7を形成する。さらに、pMOSトランジスタとnMOSトランジスタの両方を形成する場合は、例えば、nMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でpMOS領域のポリシリコン膜53にp型不純物をイオン注入し、次に、pMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でnMOS領域のポリシリコン膜53にn型不純物をイオン注入し、その後、SOI基板10全体に熱処理を施してp型不純物とn型不純物とを同時に拡散させる。これにより、p型のポリシリコン膜53と、p型の不純物層7と、n型のポリシリコン膜53と、n型の不純物層7とを同時に形成することができる。
Here, when forming a pMOS transistor, a p-type impurity such as boron is ion-implanted into the
次に、図22(a)〜(c)に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチング技術により、ポリシリコン膜53を部分的にエッチングする。これにより、チャネル領域のゲート絶縁膜5上にゲート電極6を形成すると同時に、不純物層7上からSiO2膜25上にかけて導電膜8を形成する。このエッチング工程では、LDD層となる領域のSi層3上からポリシリコン膜が取り除かれて、当該領域でゲート絶縁膜5の表面が露出することとなる。
Next, as shown in FIGS. 22A to 22C, the
次に、エッチング後のポリシリコン膜(即ち、ゲート電極6及び導電膜8)をマスクに、Si層3に不純物をイオン注入し熱処理を施してLDD層33を形成する。ここで、p型のLDD層33を形成する場合は、Si 層3にボロン等のp型不純物をイオン注入する。また、n型のLDD層33を形成する場合は、Si層3にリン又はヒ素等のn型不純物をイオン注入する。さらに、pMOS領域のSi層3にp型のLDD層33を形成すると共に、nMOS領域のSi層3にn型のLDD層33を形成する場合は、例えば、nMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でpMOS領域のSi層3にp型不純物をイオン注入し、次に、pMOS領域全体をフォトレジストで覆った状態でnMOS領域のSi層3にn型不純物をイオン注入し、その後、SOI基板10全体に熱処理を施してp型不純物とn型不純物とを同時にアニール処理する。これにより、p型のLDD層33とn型のLDD層33とを同時に形成することができる。なお、この工程では、ゲート電極6をマスクに用いているので、LDD層33を自己整合的に形成することができる。
Next, using the etched polysilicon film (that is, the
その後、図23(a)〜(c)に示すように、CVD法でSOI基板10の上方全面に層間絶縁膜55を形成する。この層間絶縁膜55は、例えば、SiO2膜又はSi3N4膜である。この層間絶縁膜55によって、ゲート電極6と導電膜8との間の隙間が埋め込まれる。
以降の工程は、第1実施形態と同じである。即ち、層間絶縁膜55にコンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホール内にAl配線、又は、タングステン(W)等の高融点金属膜からなるプラグ電極を形成することにより、ゲート電極6と導電膜8とを層間絶縁膜55上に引き出す。これにより、SOI基板10上にSOI構造のMOSトランジスタ50が完成する。
Thereafter, as shown in FIGS. 23A to 23C, an
The subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is, a contact hole is formed in the
このように、本発明の第2実施形態によれば、第1実施形態と同様、導電膜8を含むS/D層20全体の抵抗を低減することができると共に、その寄生容量を小さくすることができる。また、SBSI法を利用しているので、SOI基板10の製造コストを抑えることができる。さらに、Si層3に形成される不純物層7を小さくすることができ、その分、チャネル領域を大きくすることができる。これにより、例えば図1に示したように、長いチャネル長Lと、長いチャネル幅Wを有するMOSトランジスタを、SOI基板10上に形成することができる。
Thus, according to the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the resistance of the entire S /
この第2実施形態では、第1実施形態と同様、Si基板1本発明の「半導体基板」に対応し、SiGe層11が本発明の「犠牲半導体層」に対応し、Si層3が本発明の「半導体層」に対応している。また、SiO2膜21、23(即ち、絶縁膜2)が本発明の「第1絶縁膜」に対応し、SiO2膜17、25(即ち、絶縁膜4)が本発明の「第2絶縁膜」に対応している。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
(3)第3実施形態
上述の第1、第2実施形態では、絶縁膜2を、熱酸化膜により形成されたSiO2膜21と、CVD法により形成されたSiO2膜23とにより構成する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。
図24は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図であり、図24(a)は平面図、図24(b)は図24(a)をA24−A´24線で切断したときの断面図、図24(c)は図24(a)をB24−B´24線で切断したときの断面図である。例えば、図24(a)〜(c)に示すように、上記の絶縁膜2をCVD法により形成されたSiO2膜23、又は、CVD法により形成されたSi3N4膜のみで構成しても良い。このような構成であっても、第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
この第3実施形態では、SiO2膜23(即ち、絶縁膜2)が本発明の「第1絶縁膜」に対応している。その他の対応関係は第1実施形態と同じである。
(3) Third Embodiment In the first and second embodiments described above, the insulating
24A and 24B are diagrams showing a configuration example of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 24A is a plan view, and FIG. 24B is a plan view of FIG. FIG. 24C is a cross-sectional view taken along line B24-
In the third embodiment, the SiO 2 film 23 (that is, the insulating film 2) corresponds to the “first insulating film” of the present invention. Other correspondences are the same as those in the first embodiment.
1 Si基板、2、4、66 絶縁膜、3,68 Si層、5 ゲート絶縁膜、6 ゲート電極、7 不純物層、8 導電膜、10 SOI基板、11、73 SiGe層、13、17、21、21a、21b、23、25、31、 SiO2膜、15 Si3N4膜、18 支持体、19、75 空洞部、20 S/D層、33 LDD層、35 サイドウォール、37、53 ポリシリコン膜、51 端部領域、55、71 層間絶縁膜、h 支持体穴、h1 開口部、H 溝、H1〜H3 コンタクトホール 1 Si substrate, 2, 4, 66 insulating film, 3,68 Si layer, 5 gate insulating film, 6 gate electrode, 7 impurity layer, 8 conductive film, 10 SOI substrate, 11, 73 SiGe layer, 13, 17, 21 , 21a, 21b, 23, 25, 31, SiO 2 film, 15 Si 3 N 4 film, 18 support, 19, 75 cavity, 20 S / D layer, 33 LDD layer, 35 sidewall, 37, 53 poly Silicon film, 51 end region, 55, 71 interlayer insulating film, h support hole, h1 opening, H groove, H1-H3 contact hole
Claims (6)
前記半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側にソース又はドレインを形成する工程と、を含み、
前記ソース又はドレインを形成する工程は、
前記ゲート電極が形成される領域の両側に位置する端部領域の前記半導体層に不純物を導入して不純物層を形成する工程と、
前記不純物層と接触する導電膜を、前記不純物層上から前記第2絶縁膜上にかけて形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor layer formed on the semiconductor substrate via a first insulating film; and a second insulating film formed on the semiconductor substrate so as to surround the semiconductor layer in plan view, the second insulating film Is a method for manufacturing a semiconductor device in which a MOS field effect transistor is formed on an SOI substrate formed thicker than the first insulating film,
Forming a gate electrode on the semiconductor layer via a gate insulating film;
Forming a source or drain on both sides of the gate electrode,
The step of forming the source or drain includes
Introducing an impurity into the semiconductor layer in the end region located on both sides of the region where the gate electrode is formed to form an impurity layer;
Forming a conductive film in contact with the impurity layer from the impurity layer to the second insulating film.
前記ゲート電極の側面及び上面に絶縁性の保護膜を形成する工程と、
前記端部領域の前記半導体層の表面を露出させる工程と、をさらに含み、
前記導電膜を形成する工程は、
前記保護膜が形成され、且つ前記端部領域の前記半導体層の表面が露出している状態で、前記SOI基板上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に不純物を導入して当該半導体膜の極性を前記不純物層と同一の導電型にする工程と、
前記半導体膜をエッチングして、当該半導体膜を前記導電膜の形状に形成する工程と、を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 Before the step of forming the conductive film,
Forming an insulating protective film on a side surface and an upper surface of the gate electrode;
Exposing the surface of the semiconductor layer in the end region, and
The step of forming the conductive film includes
Forming a semiconductor film on the SOI substrate in a state where the protective film is formed and a surface of the semiconductor layer in the end region is exposed;
Introducing impurities into the semiconductor film to make the semiconductor film have the same conductivity type as the impurity layer;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: etching the semiconductor film to form the semiconductor film in the shape of the conductive film.
前記端部領域の前記半導体層の表面を露出させる工程、を含み、
前記ゲート電極を形成する工程及び、前記導電膜を形成する工程は、
前記ゲート絶縁膜が形成され、且つ前記端部領域の前記半導体層の表面が露出している状態で、前記SOI基板上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に不純物を導入して当該半導体膜の極性を前記不純物層と同一の導電型にする工程と、
前記半導体膜をエッチングして、当該半導体膜を前記ゲート電極の形状及び前記導電膜の形状にそれぞれ形成する工程と、を共有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 Before the step of forming the gate electrode,
Exposing the surface of the semiconductor layer in the end region,
The step of forming the gate electrode and the step of forming the conductive film include
Forming a semiconductor film on the SOI substrate in a state where the gate insulating film is formed and a surface of the semiconductor layer in the end region is exposed;
Introducing impurities into the semiconductor film to make the semiconductor film have the same conductivity type as the impurity layer;
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a step of etching the semiconductor film to form the semiconductor film in the shape of the gate electrode and the shape of the conductive film is shared. Manufacturing method.
前記半導体基板上に犠牲半導体層と前記半導体層とを順次形成する工程と、
前記半導体層と前記犠牲半導体層とをエッチングして、前記半導体層と前記犠牲半導体層とを貫く第1溝を形成する工程と、
少なくとも前記第1溝内に第1絶縁層を形成して、当該第1絶縁層により前記半導体層を支持する工程と、
少なくとも前記半導体層をエッチングして、前記犠牲半導体層を露出させる第2溝を形成する工程と、
前記第2溝を介して前記犠牲半導体層をエッチングすることにより、前記半導体層と前記半導体基板との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に前記第1絶縁膜を形成して当該空洞部を埋め込む工程と、
前記空洞部の埋め込み後に、前記第2溝内に第2絶縁層を形成して当該第2溝を埋め込む工程と、を有し、
前記第2絶縁膜には、前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層が含まれることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 The method further includes the step of forming the SOI substrate, and the step of forming the SOI substrate includes:
Sequentially forming a sacrificial semiconductor layer and the semiconductor layer on the semiconductor substrate;
Etching the semiconductor layer and the sacrificial semiconductor layer to form a first groove penetrating the semiconductor layer and the sacrificial semiconductor layer;
Forming a first insulating layer in at least the first groove and supporting the semiconductor layer by the first insulating layer;
Etching at least the semiconductor layer to form a second groove exposing the sacrificial semiconductor layer;
Etching the sacrificial semiconductor layer through the second trench to form a cavity between the semiconductor layer and the semiconductor substrate;
Forming the first insulating film in the cavity and embedding the cavity;
A step of forming a second insulating layer in the second groove and embedding the second groove after the cavity is embedded;
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film includes the first insulating layer and the second insulating layer. 6.
前記SOI基板は、
半導体基板と、前記半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された半導体層と、
前記第1絶縁膜よりも厚く、且つ、前記半導体層を平面視で囲むように前記半導体基板上に形成された第2絶縁膜と、を有し、
前記MOS電界効果トランジスタは、
前記半導体層上に前記ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の両側に形成されたソース又はドレインと、を有し、
前記ソース又はドレインは、
前記ゲート電極の両側に位置する端部領域の前記半導体層に形成された不純物層と、
前記不純物層と接触して、当該不純物層上から前記第2絶縁膜上にかけて形成された導電膜と、を含むことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising an SOI substrate and a MOS field effect transistor formed on the SOI substrate,
The SOI substrate is
A semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the semiconductor substrate via a first insulating film,
A second insulating film that is thicker than the first insulating film and formed on the semiconductor substrate so as to surround the semiconductor layer in plan view,
The MOS field effect transistor is:
A gate electrode formed on the semiconductor layer via the gate insulating film;
A source or drain formed on both sides of the gate electrode,
The source or drain is
An impurity layer formed in the semiconductor layer in the end region located on both sides of the gate electrode;
And a conductive film formed in contact with the impurity layer and from the impurity layer to the second insulating film.
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