JP2010212500A - Method of manufacturing semiconductor device and the semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device containing at least one partially-depleted SOI-MOSFET capable of suppressing short channel effects and also controlling a V<SB>th</SB>value in one chip, and to provide a method of manufacturing the semiconductor device. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the semiconductor device including a source and a drain containing first conductivity type impurities 1 in a semiconductor layer 5 provided on an insulating layer 4 includes: a step of leading second conductivity type impurities 2 to a deep area of the semiconductor layer 5 to form a punch-through stopper region 7 and concurrently leading the impurities to a shallow area of the semiconductor layer 5 to form a first threshold value region 8; and a step of leading the first conductivity type impurities 1 to the shallow area of the semiconductor layer 5 where the second conductivity type impurities 2 are led, to form a second threshold value region 9 on at least part of the first threshold value region 8. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関するものであり、特に短チャネル効果を抑制すると共に、閾値電圧の制御性を高めることを可能とした半導体装置の製造方法及び半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device capable of suppressing a short channel effect and improving controllability of a threshold voltage.

SOI(Silicon On Insulator)層を含む半導体基板(以下、SOI基板ともいう)に形成されたMOSFET(即ち、SOI−MOSFET)は、従来のバルクの半導体基板に形成されたMOSFETに比べて寄生容量が小さく、動作の高速化や低電圧化が期待されているデバイスである。このSOI−MOSFETには大きく分けて二つのタイプがある。一方のタイプは動作時に空乏層がSOI基板に含まれるBOX層まで達する「完全空乏型」であり、他方のタイプは動作時に空乏層がこのBOX層まで達せず中性領域が残る「部分空乏型」である。   A MOSFET (that is, SOI-MOSFET) formed on a semiconductor substrate (hereinafter also referred to as an SOI substrate) including an SOI (Silicon On Insulator) layer has a parasitic capacitance as compared with a MOSFET formed on a conventional bulk semiconductor substrate. It is a small device that is expected to operate at high speed and low voltage. There are roughly two types of SOI-MOSFETs. One type is a “fully depleted type” where the depletion layer reaches the BOX layer included in the SOI substrate during operation, and the other type is a “partial depletion type” where the depletion layer does not reach this BOX layer during operation and a neutral region remains. Is.

完全空乏型のSOI−MOSFETは、動作の高速化や低電圧化といったSOI−MOSFETの特徴がより顕著に現れるが、SOI層の厚さは数十nm以下であるため、その製造に関する難易度が高い。一方、部分空乏型のSOI−MOSFETは、SOI層の厚さは百nmレベルであり、その製造に関する難易度は完全空乏型と比較してそれほど高くない。また、部分空乏型では基板電位(ボディ電位)を適切な値に設定することで完全空乏型と同等な特性を得ることも可能である。この部分空乏型SOI−MOSFETの構造に関しては、例えば、特許文献1に記載されている。   Although fully depleted SOI-MOSFETs show the features of SOI-MOSFETs such as high-speed operation and low voltage, the thickness of the SOI layer is several tens of nanometers or less. high. On the other hand, in the partially depleted SOI-MOSFET, the thickness of the SOI layer is at the level of 100 nm, and the difficulty related to its manufacture is not so high as compared with the fully depleted type. In the partially depleted type, it is possible to obtain the same characteristics as the fully depleted type by setting the substrate potential (body potential) to an appropriate value. The structure of this partially depleted SOI-MOSFET is described in Patent Document 1, for example.

特開2004−128254号公報JP 2004-128254 A

このように製造難易度が比較的低く、且つ優れた特徴を有する部分空乏型SOI−MOSFETを高い製品歩留りで大量生産するために必要不可欠なプロセスが、短チャネル効果の抑制と、閾値電圧(以下、Vthとする)の正確な設定である。
しかしながら、従来、この二つのプロセスを同時に実現することが困難であるという課題があった。これは、上記のプロセスがそれぞれ相反する関係(トレードオフの関係)にあるからである。例えば、短チャネル効果を抑制する場合は、SOI−MOSFETに含まれるソース及びドレイン端からの空乏層の伸びを抑制する必要がある。このため、SOI層の深い部位(例えば、SOI層とBOX層との境界近傍)に導電型不純物を導入し、不純物濃度の高い層(即ち、パンチスルーストッパー領域)を形成する必要がある。しかしながら、このような導電型不純物の導入はSOI層の浅い部位を介して行われるため、SOI層の表面近傍における不純物濃度に影響を与える。このため、所望のVth値が得られない、もしくはVth値のばらつき度合いが大きいといった不都合が生じる場合がある。
In this way, processes that are indispensable for mass production of partially-depleted SOI-MOSFETs with relatively low manufacturing difficulty and excellent characteristics at a high product yield include suppression of the short channel effect and threshold voltage (hereinafter referred to as the threshold voltage). , Vth ).
However, there has conventionally been a problem that it is difficult to realize these two processes simultaneously. This is because the above processes are in a mutually contradictory relationship (trade-off relationship). For example, in order to suppress the short channel effect, it is necessary to suppress the extension of the depletion layer from the source and drain ends included in the SOI-MOSFET. For this reason, it is necessary to introduce a conductive impurity into a deep part of the SOI layer (for example, near the boundary between the SOI layer and the BOX layer) to form a layer with a high impurity concentration (that is, a punch-through stopper region). However, since the introduction of such conductive impurities is performed through a shallow part of the SOI layer, the impurity concentration in the vicinity of the surface of the SOI layer is affected. For this reason, there may be a problem that a desired Vth value cannot be obtained or the degree of variation of the Vth value is large.

一方、Vth値を正確に設定する場合は、Vth値を設定するための導電性不純物をSOI層の表面近傍のみに導入し、そこに不純物濃度の高い層を形成する必要がある。このため、SOI層とBOX層との境界近傍にはパンチスルーストッパー領域が形成されない。したがって、ソース及びドレイン端からの空乏層の伸びが必然的に起こり、その結果として、短チャネル効果を抑制することができないといった不都合が生じる場合がある。
そこで、本発明の幾つかの態様は、このような課題に鑑みてなされたものであって、短チャネル効果を抑制すると共に、Vth値の制御性を高めることを可能とした半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することを目的としている。
On the other hand, in order to set the Vth value accurately, it is necessary to introduce conductive impurities for setting the Vth value only in the vicinity of the surface of the SOI layer and to form a layer having a high impurity concentration there. For this reason, a punch-through stopper region is not formed in the vicinity of the boundary between the SOI layer and the BOX layer. Therefore, the depletion layer extends from the source and drain ends inevitably, and as a result, there may be a disadvantage that the short channel effect cannot be suppressed.
Accordingly, some aspects of the present invention have been made in view of such a problem, and are capable of suppressing the short channel effect and improving the controllability of the Vth value. It is an object to provide a method and a semiconductor device.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、絶縁層上に設けられた半導体層に、第1導電型の不純物を含むソース及びドレインを有する半導体装置の製造方法であって、第2導電型の不純物を、前記半導体層の深い部分に導入してパンチスルーストッパー領域を形成すると同時に、前記半導体層の浅い部分に導入して第1の閾値領域を形成する工程と、前記第1導電型の不純物を、前記第2導電型の不純物が導入される前記半導体層の浅い部分に導入して前記第1の閾値領域の少なくとも一部に第2の閾値領域を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor layer provided over an insulating layer includes a source and a drain containing an impurity of a first conductivity type. In the method, a second conductivity type impurity is introduced into a deep portion of the semiconductor layer to form a punch-through stopper region, and simultaneously introduced into a shallow portion of the semiconductor layer to form a first threshold region. And a step of introducing the first conductivity type impurity into a shallow portion of the semiconductor layer into which the second conductivity type impurity is introduced to form a second threshold region in at least a part of the first threshold region. And a forming step.

上記の方法によれば、導入された第2導電型の不純物によって、ソース及びドレイン端からの空乏層の伸びを抑制して短チャネル効果を抑制するパンチスルーストッパー領域を形成すると共に、このパンチスルーストッパー領域の上方に第1の閾値領域を形成することができる。さらに、第1導電型の不純物の導入によって、第1の閾値領域よりもVth値の低い第2の閾値領域を形成することができる。これにより、短チャネル効果を抑制すると共に、Vth値の制御性を高めた(即ち、ばらつき度合いの小さい)半導体装置を提供することができる。 According to the above method, the introduced second conductivity type impurity forms a punch-through stopper region that suppresses the extension of the depletion layer from the source and drain ends and suppresses the short channel effect. A first threshold region can be formed above the stopper region. Further, by introducing the first conductivity type impurity, a second threshold region having a Vth value lower than that of the first threshold region can be formed. As a result, it is possible to provide a semiconductor device that suppresses the short channel effect and improves the controllability of the Vth value (that is, has a small degree of variation).

また、上記の製造方法において、前記第1導電型の不純物を、前記半導体層の浅い部分に導入して前記第1の閾値領域の少なくとも一部、または、前記第2の閾値領域の少なくとも一部に第3の閾値領域を形成する工程をさらに含むことを特徴としても良い。
上記の方法によれば、第1の閾値領域、または、第2の閾値領域よりもVth値の低い第3の閾値領域を形成することができる。これにより、短チャネル効果を抑制すると共に、Vth値の制御性を高めた複数種類の閾値領域を1チップ内の所望の位置に形成することができる。
Further, in the above manufacturing method, the first conductivity type impurity is introduced into a shallow portion of the semiconductor layer to at least a part of the first threshold region or at least a part of the second threshold region. The method may further include a step of forming a third threshold region.
According to the above method, the first threshold region or the third threshold region having a Vth value lower than that of the second threshold region can be formed. Thereby, it is possible to form a plurality of types of threshold regions at a desired position in one chip while suppressing the short channel effect and improving the controllability of the Vth value.

さらに、上記の製造方法において、前記第2の閾値領域を形成する工程後に、前記半導体層に熱処理を施す工程をさらに含むことを特徴としても良い。
上記の方法によれば、第1の閾値領域を形成する工程後に実施する熱処理工程を省略することができる。前記第2の閾値領域を形成した後にのみ熱処理工程を実施することで、製造工程数を一工程分減らすことができる。これにより、製造コストを抑えつつ、短チャネル効果を抑制すると共に、Vth値の制御性を高めた半導体装置を生産することができる。
Furthermore, the manufacturing method may further include a step of performing a heat treatment on the semiconductor layer after the step of forming the second threshold region.
According to said method, the heat processing process implemented after the process of forming a 1st threshold value area | region can be skipped. By performing the heat treatment step only after forming the second threshold region, the number of manufacturing steps can be reduced by one step. As a result, it is possible to produce a semiconductor device in which the short channel effect is suppressed and the controllability of the Vth value is improved while suppressing the manufacturing cost.

さらに、上記の製造方法において、前記第3の閾値領域を形成する工程後に、前記半導体層に熱処理を施す工程をさらに含むことを特徴としても良い。
上記の方法によれば、第1及び第2の閾値領域を形成する工程後に実施する熱処理工程を省略することができる。前記第3の閾値領域を形成した後にのみ熱処理工程を実施することで、形成する閾値領域の数に関わらず、実施する熱処理工程を一回とすることができる。これにより、製造工程を増やすことなく製品を製造することができる。したがって、短チャネル効果が抑制され、且つ、Vth値の制御性が高められた半導体装置を低い製造コストで生産することができる。
Further, the above manufacturing method may further include a step of performing a heat treatment on the semiconductor layer after the step of forming the third threshold region.
According to said method, the heat processing process implemented after the process of forming the 1st and 2nd threshold value area | region can be skipped. By performing the heat treatment step only after forming the third threshold region, the heat treatment step to be performed can be performed once regardless of the number of threshold regions to be formed. Thereby, a product can be manufactured without increasing a manufacturing process. Therefore, the short channel effect is suppressed, and it is possible to produce a semiconductor device in which the control of the V th value is increased at a low manufacturing cost.

さらに、上記の製造方法において、前記パンチスルーストッパー領域及び前記第1の閾値領域を形成する工程は、前記ソース及びドレインが形成される領域上をマスクで覆った状態の前記半導体層に対して行うことを特徴としても良い。
上記の方法によれば、ソース及びドレインが形成される領域の下方に第2導電型の不純物を導入しないようにすることができる。これにより、ソース及びドレインにおける第1導電型の不純物の実質的な濃度低下(即ち、カウンタードープによる濃度低下)を防ぐことができ、ソース及びドレインの高抵抗化を防ぐことができる。これにより、短チャネル効果の抑制性を向上させることができるだけでなく、半導体装置の駆動電力の低電圧化も図ることができる。
Furthermore, in the above manufacturing method, the step of forming the punch-through stopper region and the first threshold region is performed on the semiconductor layer in a state where the region where the source and drain are formed is covered with a mask. This may be a feature.
According to the above method, it is possible to prevent the second conductivity type impurity from being introduced below the region where the source and drain are formed. As a result, it is possible to prevent a substantial decrease in the concentration of impurities of the first conductivity type in the source and drain (that is, a decrease in concentration due to counterdoping), and it is possible to prevent the resistance of the source and drain from increasing. Thereby, not only the suppression of the short channel effect can be improved, but also the driving power of the semiconductor device can be lowered.

さらに、上記の製造方法において、前記パンチスルーストッパー領域及び前記第1の閾値領域を形成する工程は、素子分離領域が形成された後の前記半導体層に対して行うことを特徴としても良い。
上記の方法によれば、パンチスルーストッパー領域及び第1の閾値領域を形成するに際し、素子分離領域を形成する際の熱履歴や不純物拡散の影響を考慮しなくて済む。したがって、パンチスルーストッパー領域及び第1の閾値領域の位置や濃度等を予め設定した値に精度良く合わせ込むことが容易となる。
Furthermore, in the above manufacturing method, the step of forming the punch-through stopper region and the first threshold region may be performed on the semiconductor layer after the element isolation region is formed.
According to the above method, when forming the punch-through stopper region and the first threshold region, it is not necessary to consider the influence of thermal history and impurity diffusion when forming the element isolation region. Therefore, it becomes easy to accurately match the positions and densities of the punch-through stopper region and the first threshold region with preset values.

また、本発明の別の態様に係る半導体装置は、絶縁層上に半導体層が形成された基板と、前記半導体層上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の両側下方の前記半導体層に設けられた第1導電型の不純物を含むソース及びドレインと、を有するトランジスターを含む半導体装置であって、前記ゲート電極の下方であって、前記半導体層の深い部分に設けられた第2導電型の不純物を含むパンチスルーストッパー領域と、前記ゲート電極の下方であって、前記半導体層の浅い部分に設けられた第1の閾値領域及び第2の閾値領域と、を有し、前記第1の閾値領域は第2導電型の不純物のみを含み、前記第2の閾値領域は第1導電型の不純物及び第2導電型の不純物を含むことを特徴とするものである。   A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a substrate having a semiconductor layer formed on an insulating layer, a gate insulating film provided on the semiconductor layer, and a gate provided on the gate insulating film. A semiconductor device including a transistor having an electrode and a source and a drain including an impurity of a first conductivity type provided in the semiconductor layer below both sides of the gate electrode, and below the gate electrode, A punch-through stopper region containing a second conductivity type impurity provided in a deep portion of the semiconductor layer, a first threshold region and a first threshold region provided in a shallow portion of the semiconductor layer below the gate electrode. 2 threshold regions, wherein the first threshold region includes only second conductivity type impurities, and the second threshold region includes first conductivity type impurities and second conductivity type impurities. Features It is intended.

このような構成の装置によれば、導入された第2導電型の不純物によって、ソース及びドレイン端からの空乏層の伸びを抑制することができる。その結果、第2導電型の不純物を注入しなかった半導体装置と比較して、短チャネル効果を効果的に抑制することができる。さらに、第1導電型の不純物を導入することによって、Vth値を正確に調整することができる。 According to the device having such a configuration, the extension of the depletion layer from the source and drain ends can be suppressed by the introduced second conductivity type impurity. As a result, the short channel effect can be effectively suppressed as compared with the semiconductor device in which the second conductivity type impurity is not implanted. Furthermore, the Vth value can be accurately adjusted by introducing the first conductivity type impurity.

本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す平面図。The top view which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 3rd embodiment of this invention. n型及びp型トランジスターにおける短チャネル効果を示す実験データー。Experimental data showing the short channel effect in n-type and p-type transistors. n型トランジスターにおけるVth値とそのばらつき度合いを示す実験データー。Experimental data showing the Vth value and the degree of variation in n-type transistors. p型トランジスターにおけるVth値とそのばらつき度合いを示す実験データー。Experimental data showing the Vth value and the degree of variation in p-type transistors.

以下、本発明の実施の一形態を、添付図面を参照して説明する。
(1)第一の実施形態
図1(a)〜(e)及び図2(a)〜(f)は、本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。また、図3(a)〜(e)は、本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す平面図である。なお、図中に示されるX軸方向及びY軸方向は基板水平方向を、Z軸方向は基板垂直方向を、それぞれを示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(1) First Embodiment FIGS. 1A to 1E and FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. . 3A to 3E are plan views showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, the X-axis direction and the Y-axis direction indicate the substrate horizontal direction, and the Z-axis direction indicates the substrate vertical direction.

以下、第1導電型(例えば、p型)の電界効果トランジスターを形成する場合について説明する。
初めに、図1(a)において、バルクのシリコン(Si)基板3上に絶縁層4(BOX層)が形成され、その上に半導体層5が形成されたSOI基板を用意する。ここで、絶縁層4は例えばSi酸化膜であり、半導体層5は例えば単結晶のSi層である。このSOI基板は、例えばSIMOX(Separation by Implanted Oxygen)法や、貼り合わせ法により形成されたものである。次に、例えば、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法を用いて、半導体層5に素子分離領域6を形成する。ここで、図3(a)に示すように、この素子分離領域6により囲まれた領域(即ち、素子分離領域6が形成されていない領域)が、素子領域となる。
Hereinafter, a case of forming a first conductivity type (for example, p-type) field effect transistor will be described.
First, in FIG. 1A, an SOI substrate in which an insulating layer 4 (BOX layer) is formed on a bulk silicon (Si) substrate 3 and a semiconductor layer 5 is formed thereon is prepared. Here, the insulating layer 4 is, for example, a Si oxide film, and the semiconductor layer 5 is, for example, a single crystal Si layer. This SOI substrate is formed by, for example, a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) method or a bonding method. Next, the element isolation region 6 is formed in the semiconductor layer 5 by using, for example, a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method. Here, as shown in FIG. 3A, a region surrounded by the element isolation region 6 (that is, a region where the element isolation region 6 is not formed) is an element region.

次に、図1(b)において、第2導電型(この場合は、n型)の不純物2として、例えばリン(P)を半導体層5に導入する。これにより、図1(c)に示すように、半導体層5と絶縁層4との境界近傍にパンチスルーストッパー領域7を形成すると同時に、半導体層5の表面近傍に第1の閾値領域8を形成する。この場合、SOI層が1400Å程度であれば、Pの入射エネルギーを150keV程度、導入量を2.1×1013/cm程度とするのが好適であるが、これに限定されるものではない。上記の工程を平面図で示すと、図3(b)のようになり、例えば、素子領域の全てには、第1の閾値領域8が形成される。なお、本明細書では、形成した第1の閾値領域8が示す閾値をVth1と表す。 Next, in FIG. 1B, for example, phosphorus (P + ) is introduced into the semiconductor layer 5 as the second conductivity type (in this case, n-type) impurity 2. Thereby, as shown in FIG. 1C, the punch-through stopper region 7 is formed in the vicinity of the boundary between the semiconductor layer 5 and the insulating layer 4, and at the same time, the first threshold region 8 is formed in the vicinity of the surface of the semiconductor layer 5. To do. In this case, if the SOI layer is about 1400 mm, it is preferable that the incident energy of P + is about 150 keV and the introduction amount is about 2.1 × 10 13 / cm 2. However, the present invention is not limited to this. Absent. A plan view of the above process is as shown in FIG. 3B. For example, the first threshold region 8 is formed in the entire element region. In the present specification, the threshold value indicated by the formed first threshold value region 8 is represented as V th 1.

次に、図1(d)において、図1(b)の工程により形成した第1の閾値領域8の一部または全部に、第1導電型の不純物1として、例えばフッ化ボロン(BF )を導入して第2の閾値領域9を形成する。この場合、BF の入射エネルギーを30keV程度、導入量を3.5×1012/cm程度とするのが好適であるが、これに限定されるものではない。ここで、図3(c)に示すように、例えば、第1の閾値領域8において所望する領域にのみマスクを施した場合は、マスクで覆われていない領域に第2の閾値領域9が形成される。そして、第2の閾値領域9を形成した後にマスクを除去する。なお、本明細書では、形成した第2の閾値領域9が示す閾値をVth2と表す。また、この製造工程で施したマスクは、図中において、破線で囲まれた領域に対応する。 Next, in FIG. 1D, a part or all of the first threshold region 8 formed by the process of FIG. 1B is used as the first conductivity type impurity 1 as, for example, boron fluoride (BF 2 + ) To form the second threshold region 9. In this case, it is preferable that the incident energy of BF 2 + is about 30 keV and the introduction amount is about 3.5 × 10 12 / cm 2 , but the present invention is not limited to this. Here, as shown in FIG. 3C, for example, when a mask is applied only to a desired region in the first threshold region 8, the second threshold region 9 is formed in a region not covered with the mask. Is done. Then, after the second threshold region 9 is formed, the mask is removed. In the present specification, the threshold value indicated by the formed second threshold value region 9 is represented as V th 2. Further, the mask applied in this manufacturing process corresponds to a region surrounded by a broken line in the drawing.

次に、図1(e)では、図1(d)と同様に、図1(b)の工程により形成した第1の閾値領域8の一部または全部に、第1導電型の不純物1として、例えばBF を導入して第3の閾値領域10を形成する。この第3の閾値領域10を形成する際には、第2の閾値領域9の形成時よりも多量のBF を第1の閾値領域8の一部または全部に導入する。なお、第2の閾値領域9または第3の閾値領域10を形成する際、導入するBF の入射エネルギーをそれぞれ等しくすることが望ましい。これは、不純物が到達する深さは、導入する不純物の入射エネルギーに依存するためである。 Next, in FIG. 1 (e), as in FIG. 1 (d), as a first conductivity type impurity 1 in part or all of the first threshold region 8 formed by the process of FIG. 1 (b). For example, BF 2 + is introduced to form the third threshold region 10. The third when forming the threshold region 10 introduces a large amount of BF 2 + than the formation of the second threshold region 9 some or all of the first threshold area 8. Note that when the second threshold region 9 or the third threshold region 10 is formed, it is desirable to make the incident energy of BF 2 + to be introduced equal to each other. This is because the depth that the impurity reaches depends on the incident energy of the impurity to be introduced.

したがって、第3の閾値領域10を形成する場合、例えば、BF の入射エネルギーを30keV程度、導入量を1.0×1013/cm程度とするのが好適である。こうすることで、第3の閾値領域10における第1導電型の不純物濃度を、第2の閾値領域9におけるそれよりも高くすることができる。つまり、図3(d)に示すように、例えば、第1の閾値領域8において所望する領域と、第2の閾値領域9の全てにマスクを形成した場合は、マスクで覆われていない領域に第3の閾値領域10が形成される。そして、第3の閾値領域10を形成した後にマスクを除去することで、図3(e)に示すチップが製造される。なお、本明細書では、形成した第3の閾値領域10が示す閾値をVth3と表す。 Therefore, when the third threshold region 10 is formed, for example, it is preferable that the incident energy of BF 2 + is about 30 keV and the introduction amount is about 1.0 × 10 13 / cm 2 . By doing so, the impurity concentration of the first conductivity type in the third threshold region 10 can be made higher than that in the second threshold region 9. That is, as shown in FIG. 3D, for example, when a mask is formed in all of the desired region in the first threshold region 8 and the second threshold region 9, the region that is not covered with the mask is used. A third threshold region 10 is formed. Then, the chip shown in FIG. 3E is manufactured by removing the mask after forming the third threshold region 10. In the present specification, the threshold value indicated by the formed third threshold region 10 is represented as V th 3.

こうして形成された第1の閾値領域8における第1導電型の不純物濃度をC1、第2の閾値領域9における第1導電型の不純物濃度をC2、第3の閾値領域10における第1導電型の不純物濃度をC3、とそれぞれ表す時、それらの大小関係は、C3>C2>C1となる。図1(c)〜(e)の各半導体層5にそれぞれ第1導電型のトランジスターを形成する場合(例えば、図2(d)〜(f)に相当する場合)、これらトランジスターの閾値電圧は、第1導電型の不純物濃度が大きいほど小さくなるので、各閾値領域におけるVth値の大小関係は、Vth1>Vth2>Vth3となる。 The first conductivity type impurity concentration in the first threshold region 8 thus formed is C1, the first conductivity type impurity concentration in the second threshold region 9 is C2, and the first conductivity type impurity concentration in the third threshold region 10 is C1. When the impurity concentration is expressed as C3, the magnitude relationship between them is C3>C2> C1. When a first conductivity type transistor is formed in each semiconductor layer 5 in FIGS. 1C to 1E (for example, corresponding to FIGS. 2D to 2F), the threshold voltage of these transistors is As the impurity concentration of the first conductivity type increases, it decreases as the Vth value in each threshold value region becomes V th 1> V th 2> V th 3.

この後の製造工程は、一般的なトランジスターの製造工程に準ずる。例えば、まず、図2(a)〜(c)に示すように、第1の閾値領域8、第2の閾値領域9、第3の閾値領域10が形成された半導体層5に熱酸化を施して、その表面にゲート絶縁膜12を形成する。次に、各閾値領域の半導体層5上にゲート絶縁膜12を介してゲート電極13を形成する。そして、これらゲート電極13をマスクにして、各半導体層5に第1導電型の不純物1(例えば、BF )を導入する。その後、SOI基板に熱処理を施して、各半導体層5に導入された第1導電型の不純物1を熱拡散させ、図2(d)〜(f)に示すように、各半導体層5にソース14、ドレイン15を形成する。このようにして、1チップ内の半導体層5に、閾値電圧がVth1のトランジスターと、閾値電圧がVth2のトランジスターと、閾値電圧がVth3のトランジスターと、を形成することができる。 The subsequent manufacturing process is in accordance with a general transistor manufacturing process. For example, first, as shown in FIGS. 2A to 2C, the semiconductor layer 5 in which the first threshold region 8, the second threshold region 9, and the third threshold region 10 are formed is thermally oxidized. Then, a gate insulating film 12 is formed on the surface. Next, the gate electrode 13 is formed on the semiconductor layer 5 in each threshold region via the gate insulating film 12. Then, using the gate electrode 13 as a mask, the first conductivity type impurity 1 (for example, BF 2 + ) is introduced into each semiconductor layer 5. Thereafter, the SOI substrate is subjected to a heat treatment to thermally diffuse the first conductivity type impurity 1 introduced into each semiconductor layer 5, and a source is formed in each semiconductor layer 5 as shown in FIGS. 14 and drain 15 are formed. In this manner, a transistor having a threshold voltage of V th 1, a transistor having a threshold voltage of V th 2, and a transistor having a threshold voltage of V th 3 can be formed in the semiconductor layer 5 in one chip. .

このように、本発明の第一の実施形態によれば、高エネルギーでのボディイオン注入(図1(b)の工程)に、低エネルギーでのカウンターイオン注入(図1(d)、図1(e)の各工程)を付加している。これにより、短チャネル効果を抑制しつつ、Vth値の制御性を高め、さらには、ばらつき度合いの小さい部分空乏型のトランジスターを実現することができる。そして、このようなトランジスターを1チップ内に多数備えた半導体装置を提供することができる。
また、上記の実施形態によれば、素子分離領域6を形成した後で、第1の閾値領域8と、第2の閾値領域9と、第3の閾値領域10とを形成している。これにより、素子分離領域6を形成する際の熱履歴や不純物拡散の影響を考慮しなくて済む。したがって、パンチスルーストッパー領域7の位置や各閾値領域の位置、及びそれらの濃度等を予め設定した値に精度良く合わせ込むことが容易である。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the low-energy counter ion implantation (FIG. 1 (d), FIG. 1) is applied to the high-energy body ion implantation (step of FIG. 1 (b)). Each step of (e) is added. As a result, it is possible to improve the controllability of the Vth value while suppressing the short channel effect, and to realize a partially depleted transistor with a small degree of variation. A semiconductor device provided with a large number of such transistors in one chip can be provided.
Further, according to the above embodiment, after the element isolation region 6 is formed, the first threshold region 8, the second threshold region 9, and the third threshold region 10 are formed. Thereby, it is not necessary to consider the influence of thermal history and impurity diffusion when the element isolation region 6 is formed. Therefore, it is easy to accurately match the position of the punch-through stopper region 7 and the position of each threshold region, their density, and the like with preset values.

また、上記の実施形態では、第3の閾値領域10を形成した後で、半導体層5に熱処理を施して、各閾値領域に含まれる不純物を一括して熱拡散させている。つまり、第1及び第2の閾値領域を形成する工程後に実施する熱処理工程を省略し、第3の閾値領域10を形成した後に熱処理工程を実施しているので、形成する閾値領域の数に関わらず、閾値領域を形成するための熱処理工程を一回とすることができる。このように、熱処理の工程数を必要最小限に抑えることにより、製造コストを抑制することができる。   In the above embodiment, after the third threshold region 10 is formed, the semiconductor layer 5 is subjected to heat treatment to thermally diffuse the impurities contained in each threshold region. In other words, the heat treatment step performed after the step of forming the first and second threshold regions is omitted, and the heat treatment step is performed after the third threshold region 10 is formed. First, the heat treatment step for forming the threshold region can be performed once. In this way, manufacturing costs can be reduced by minimizing the number of heat treatment steps.

(2)第二の実施形態
上記の実施形態では、第1の閾値領域8の一部又は全部に第1導電型の不純物1を導入して第3の閾値領域10を形成する場合(図1(e))について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
図4(a)〜(e)は、本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。例えば、図4(a)〜(e)に示すように、第1の閾値領域8ではなく、第2の閾値領域9の一部又は全部に第1導電型の不純物1を再度導入して第4の閾値領域11を形成しても良い。この場合、第3の閾値領域10と第4の閾値領域11を同時に形成しても良いし、第3の閾値領域10を形成せずに、第4の閾値領域11のみを形成しても良い。なお、本明細書では、形成した第4の閾値領域11が示す閾値をVth4と表す。
また、この第二の実施形態では、第1の閾値領域8、第2の閾値領域9、第3の閾値領域10、第4の閾値領域11の4つの領域について例示したが、本発明は、この領域の数に制限されない。つまり、第1導電型の不純物1を導入する工程を複数回実施することで、より多くの閾値領域を形成することができる。
(2) Second Embodiment In the above embodiment, the third threshold region 10 is formed by introducing the first conductivity type impurity 1 into a part or all of the first threshold region 8 (FIG. 1). (E)) has been described. However, the present invention is not limited to this.
4A to 4E are cross-sectional views illustrating the manufacturing steps of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. For example, as shown in FIGS. 4A to 4E, the first conductivity type impurity 1 is introduced again into part or all of the second threshold value region 9 instead of the first threshold value region 8 to Four threshold regions 11 may be formed. In this case, the third threshold region 10 and the fourth threshold region 11 may be formed simultaneously, or only the fourth threshold region 11 may be formed without forming the third threshold region 10. . In the present specification, the threshold value indicated by the formed fourth threshold region 11 is expressed as V th 4.
In the second embodiment, the four regions of the first threshold region 8, the second threshold region 9, the third threshold region 10, and the fourth threshold region 11 are exemplified. The number of areas is not limited. That is, more threshold regions can be formed by performing the step of introducing the first conductivity type impurity 1 a plurality of times.

(3)第三の実施形態
上記の実施形態では、例えば図1(b)に示したように、素子領域の半導体層5をマスクで覆わない状態で、第2導電型の不純物2を導入する場合について説明した。しかしながら、本発明では、例えばフォトレジスト又は絶縁膜からなるマスク16を用いて不純物2を導入しても良い。
図5(a)〜(f)は、本発明の第三の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。例えば、図5(a)及び(b)に示すように、半導体層5の一部分をマスク16で覆った状態で、Pを導入し、パンチスルーストッパー領域7と第1の閾値領域8とを半導体層5に形成しても良い。ここで、このマスク16をソース14及びドレイン15が形成される部分に施すと、図5(c)〜(f)に示すように、ソース14及びドレイン15領域の下部にはパンチスルーストッパー領域7が形成されない。これにより、ソース14及びドレイン15の高抵抗化を防ぐことができる。なお、図5(c)〜(f)に示した第1の閾値領域8、第2の閾値領域9、第3の閾値領域10、第4の閾値領域11の形成方法は、図1及び図4で示した形成方法に準ずる。
(3) Third Embodiment In the above embodiment, as shown in FIG. 1B, for example, the second conductivity type impurity 2 is introduced without covering the semiconductor layer 5 in the element region with a mask. Explained the case. However, in the present invention, the impurity 2 may be introduced using a mask 16 made of, for example, a photoresist or an insulating film.
FIGS. 5A to 5F are cross-sectional views showing the manufacturing steps of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. For example, as shown in FIGS. 5A and 5B, P + is introduced in a state where a part of the semiconductor layer 5 is covered with a mask 16, and the punch-through stopper region 7 and the first threshold region 8 are formed. It may be formed in the semiconductor layer 5. Here, when this mask 16 is applied to the portion where the source 14 and the drain 15 are formed, the punch-through stopper region 7 is formed below the source 14 and drain 15 regions as shown in FIGS. Is not formed. As a result, the resistance of the source 14 and the drain 15 can be prevented from being increased. The first threshold region 8, the second threshold region 9, the third threshold region 10, and the fourth threshold region 11 shown in FIGS. 5C to 5F are formed as shown in FIGS. According to the formation method shown in FIG.

(4)その他の実施形態
また、本発明は、上記p型の電界効果トランジスターの形成に限定されるものではなく、n型の電界効果トランジスターの形成においても同様な作用及び効果を発揮することができる。n型電界効果トランジスターを形成する際には、第1導電型の不純物1をn型とし、第2導電型の不純物2をp型とする。この場合、パンチスルーストッパー領域7及び第1の閾値領域8を形成する際には、例えば、Bを第2導電型の不純物2として、ボディイオン導入する。その際、Bの入射エネルギーを50keV程度、導入量を1.2×1013/cm程度とするのが好適である。また、第2の閾値領域9を形成する場合には、例えば、Pを第1導電型の不純物1として、カウンターイオン導入する。その際、Pの入射エネルギーを20keV程度、導入量を4.6×1012/cm程度とするのが好適である。
(4) Other Embodiments The present invention is not limited to the formation of the p-type field effect transistor, and can exhibit the same operations and effects in the formation of the n-type field effect transistor. it can. When forming an n-type field effect transistor, the first conductivity type impurity 1 is n-type and the second conductivity type impurity 2 is p-type. In this case, when forming the punch-through stopper region 7 and the first threshold region 8, for example, body ions are introduced with B + as the second conductivity type impurity 2. At that time, it is preferable that the incident energy of B + is about 50 keV and the introduction amount is about 1.2 × 10 13 / cm 2 . When the second threshold region 9 is formed, for example, counter ions are introduced using P + as the first conductivity type impurity 1. At that time, it is preferable that the incident energy of P + is about 20 keV and the introduction amount is about 4.6 × 10 12 / cm 2 .

また、上記の第一、第二、第三、その他の実施形態では、ボディイオンとして第2導電型の不純物2を導入した後に、カウンターイオンとして第1導電型の不純物1を導入したが、本発明はこの順番に制限されない。つまり、まず、第1導電型の不純物1を半導体層5に導入して複数の閾値領域を形成し、その後、第2導電型の不純物2を導入してパンチスルーストッパー領域7を形成しても良い。   In the first, second, third, and other embodiments described above, the second conductivity type impurity 2 is introduced as the body ion, and then the first conductivity type impurity 1 is introduced as the counter ion. The invention is not limited to this order. That is, first, the first conductivity type impurity 1 is introduced into the semiconductor layer 5 to form a plurality of threshold regions, and then the second conductivity type impurity 2 is introduced to form the punch-through stopper region 7. good.

(5)実験データーについて
図6は、n型及びp型トランジスターにおける、パンチスルーストッパー領域の有無による短チャネル効果の違いを示す図である。図6の縦軸は測定したVth値を、横軸はチャネル長をそれぞれ示す。図中において、◆を実線で結んだものはパンチスルーストッパー領域を設けたn型トランジスターの場合の短チャネル効果を示し、◇を実線で結んだものはパンチスルーストッパー領域を設けなかったn型トランジスターの場合の短チャネル効果を示す。また、◆を破線で結んだものはパンチスルーストッパー領域を設けたp型トランジスターの場合の短チャネル効果を示し、◇を破線で結んだものはパンチスルーストッパー領域を設けなかったp型トランジスターの場合の短チャネル効果を示している。
(5) About Experimental Data FIG. 6 is a diagram showing the difference in short channel effect depending on the presence or absence of a punch-through stopper region in n-type and p-type transistors. The vertical axis in FIG. 6 represents the measured Vth value, and the horizontal axis represents the channel length. In the figure, a solid line connecting ◆ indicates a short channel effect in the case of an n-type transistor having a punch-through stopper region, and a solid line connecting n is an n-type transistor without a punch-through stopper region. The short channel effect in the case of. In addition, ◆ connected with a broken line indicates a short channel effect in the case of a p-type transistor provided with a punch-through stopper region, and ◇ connected with a broken line indicates a case of a p-type transistor provided with no punch-through stopper region. The short channel effect is shown.

上記の4つの場合において共通して観測されるのは、チャネル長が短くなるにつれ、Vth値が低下することである。しかしながら、図6からわかるように、パンチスルーストッパー領域を設けた場合には、それぞれのトランジスターにおいて、その低下の割合は比較的小さく、チャネル長を十分に長くとった場合のおよそ90%以上のVth値となる。一方、パンチスルーストッパー領域を設けなかった場合には、それぞれのトランジスターにおいて、その低下の割合が大きく、チャネル長を十分に長くとった場合のおよそ70〜80%のVth値となる。つまり、この結果は、トランジスター内にパンチスルーストッパー領域を設けることで、n型トランジスターであるかp型トランジスターであるかに関わらず、短チャネル効果を効果的に抑制することができることを示している。 What is commonly observed in the above four cases is that the Vth value decreases as the channel length decreases. However, as can be seen from FIG. 6, when the punch-through stopper region is provided, the rate of decrease in each transistor is relatively small, and approximately 90% or more of V when the channel length is sufficiently long. It becomes th value. On the other hand, when the punch-through stopper region is not provided, the reduction rate is large in each transistor, and the Vth value is approximately 70 to 80% when the channel length is sufficiently long. That is, this result shows that by providing a punch-through stopper region in the transistor, the short channel effect can be effectively suppressed regardless of whether the transistor is an n-type transistor or a p-type transistor. .

図7は、パンチスルーストッパー領域を有するn型トランジスターに設けた2つの閾値領域におけるVth値の測定値と、各測定値におけるばらつき度合いと、をロット番号毎に示した実験データーである。図7の縦軸は測定値を、横軸は各ロット番号をそれぞれ示す。本実験では、同一ロットに予め2つの閾値領域を設け、それらの閾値をそれぞれVth1及びVth2とする時、Vth1=0.55V、Vth2=0.37Vを設定値とした。これらの設定値は、図中において破線で示されている。また、ロット番号は1から6までとした。なお、図中の◆及び■は、Vth1の測定値及びVth2の測定値をそれぞれ示す。 FIG. 7 is experimental data showing the measured values of the Vth values in the two threshold regions provided in the n-type transistor having the punch-through stopper region and the variation degree in each measured value for each lot number. The vertical axis in FIG. 7 indicates the measured value, and the horizontal axis indicates each lot number. In this experiment, when two threshold regions are provided in advance in the same lot and these threshold values are set to V th 1 and V th 2, respectively, V th 1 = 0.55V and V th 2 = 0.37V are set values. did. These set values are indicated by broken lines in the figure. The lot numbers were 1 to 6. In the figure, ◆ and ■ indicate the measured value of V th 1 and the measured value of V th 2, respectively.

まず、同一ロット内における測定値とそのばらつき度合いに着目する。図7に示すように、測定値は、それぞれの設定値と概ね一致している。さらに、各測定値には、その値のばらつき度合いを示すバー(エラーバー;誤差範囲)が付けられている。このエラーバーの値は、概ね±0.01Vである。この値は、従来技術を用いた場合のおよそ1/10である。つまり、この結果は、本発明は従来技術と比較して、閾値の設定精度が向上したことを示している。   First, pay attention to the measured value and the degree of variation in the same lot. As shown in FIG. 7, the measured values substantially coincide with the respective set values. Further, each measurement value is provided with a bar (error bar; error range) indicating the degree of variation of the value. The value of this error bar is approximately ± 0.01V. This value is approximately 1/10 of the case where the conventional technique is used. That is, this result indicates that the present invention has improved threshold setting accuracy compared to the prior art.

次に、ロット毎の測定値とそのばらつき度合いに着目する。各ロットにおいて2つの測定値に大きな変動はなく、それぞれの設定値と概ね一致している。また、エラーバーの値に関しても、各ロットにおいて概ね±0.01Vであり、大きな変動はない。つまり、この結果は、所望の閾値を有する閾値領域を繰り返して形成することができることを示している。
これと同様な結果は、パンチスルーストッパー領域を有するp型トランジスターに対しても得られた。次に、得られた結果を図8に示す。
Next, attention will be focused on the measurement value for each lot and the degree of variation thereof. There are no large fluctuations in the two measured values in each lot, and they almost coincide with the set values. Also, the error bar value is approximately ± 0.01 V in each lot, and there is no significant fluctuation. That is, this result indicates that a threshold region having a desired threshold can be formed repeatedly.
Similar results were obtained for a p-type transistor having a punch-through stopper region. Next, the obtained result is shown in FIG.

図8は、パンチスルーストッパー領域を有するp型トランジスターに設けた3つの閾値領域におけるVth値の測定値と、各測定値におけるばらつき度合いと、をロット番号毎に示した実験データーである。図7の場合と同様に、図8の縦軸は測定値を、横軸は各ロット番号をそれぞれ示す。本実験では、同一ロットに予め3つの閾値領域を設け、それらの閾値をそれぞれVth1、Vth2、Vth3とする時、Vth1=0.55V、Vth2=0.45V、Vth3=0.25Vを設定値とした。これらの設定値は、図中において破線で示されている。また、ロット番号は1から6までとした。なお、図中の◆、■、▲は、Vth1の測定値、Vth2の測定値、Vth3の測定値をそれぞれ示す。
まず、同一ロット内における測定値とそのばらつき度合いに着目する。図8に示すように、測定値は、それぞれの設定値と概ね一致している。さらに、各測定値には、その値のばらつき度合いを示すエラーバーが付けられている。このエラーバーの値は、概ね±0.01Vである。
FIG. 8 is experimental data showing the measured values of the Vth values in the three threshold regions provided in the p-type transistor having the punch-through stopper region and the variation degree in each measured value for each lot number. As in the case of FIG. 7, the vertical axis of FIG. 8 indicates the measured value, and the horizontal axis indicates the lot number. In this experiment, when three threshold regions are provided in the same lot in advance and these threshold values are V th 1, V th 2 and V th 3, respectively, V th 1 = 0.55V, V th 2 = 0.45V V th 3 = 0.25 V was set as a set value. These set values are indicated by broken lines in the figure. The lot numbers were 1 to 6. In the figure, ◆, ■, and ▲ indicate the measured value of V th 1, the measured value of V th 2, and the measured value of V th 3, respectively.
First, pay attention to the measured value and the degree of variation in the same lot. As shown in FIG. 8, the measured values substantially coincide with the respective set values. Further, each measurement value is provided with an error bar indicating the degree of variation of the value. The value of this error bar is approximately ± 0.01V.

次に、ロット毎の測定値とそのばらつき度合いに着目する。各ロットにおいて3つの測定値に大きな変動はなく、それぞれの設定値と概ね一致している。また、エラーバーの値に関しても、各ロットにおいて概ね±0.01Vであり、大きな変動はない。
つまり、図7及び図8は、本発明に係る製造方法によりn型及びp型トランジスターを製造することで、所望のVth値を有し、且つ、短チャネル効果を抑制したトランジスターを繰り返し、精度を高く(即ち、高い製品歩留りで)製造することができることを示している。
Next, attention will be focused on the measurement value for each lot and the degree of variation thereof. The three measured values in each lot do not vary greatly, and are almost in agreement with the respective set values. Also, the error bar value is approximately ± 0.01 V in each lot, and there is no significant fluctuation.
That is, FIG. 7 and FIG. 8 show that a transistor having a desired Vth value and suppressing a short channel effect is repeated by manufacturing n-type and p-type transistors by the manufacturing method according to the present invention. Can be manufactured high (ie, with high product yield).

1 第1導電型の不純物,2 第2導電型の不純物,3 基板,4 絶縁層,5 半導体層,6 素子分離領域,7 パンチスルーストッパー領域,8 第1の閾値領域,9 第2の閾値領域,10 第3の閾値領域,11 第4の閾値領域,12 ゲート絶縁膜,13 ゲート電極,14 ソース,15 ドレイン,16 マスク,Vth1 第1の閾値領域における閾値,Vth2 第2の閾値領域における閾値,Vth3 第3の閾値領域における閾値,Vth4 第4の閾値領域における閾値 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st conductivity type impurity, 2 2nd conductivity type impurity, 3 Substrate, 4 Insulating layer, 5 Semiconductor layer, 6 Element isolation region, 7 Punch-through stopper region, 8 First threshold region, 9 Second threshold Region, 10 third threshold region, 11th threshold region, 12 gate insulating film, 13 gate electrode, 14 source, 15 drain, 16 mask, V th 1 threshold in first threshold region, V th 2 second Threshold in the threshold region, V th 3 threshold in the third threshold region, V th 4 threshold in the fourth threshold region

Claims (7)

絶縁層上に設けられた半導体層に、第1導電型の不純物を含むソース及びドレインを有する半導体装置の製造方法であって、
第2導電型の不純物を、前記半導体層の深い部分に導入してパンチスルーストッパー領域を形成すると同時に、前記半導体層の浅い部分に導入して第1の閾値領域を形成する工程と、
前記第1導電型の不純物を、前記第2導電型の不純物が導入される前記半導体層の浅い部分に導入して前記第1の閾値領域の少なくとも一部に第2の閾値領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a source and a drain containing a first conductivity type impurity in a semiconductor layer provided on an insulating layer,
Introducing a second conductivity type impurity into a deep portion of the semiconductor layer to form a punch-through stopper region and simultaneously introducing it into a shallow portion of the semiconductor layer to form a first threshold region;
Introducing the first conductivity type impurity into a shallow portion of the semiconductor layer into which the second conductivity type impurity is introduced to form a second threshold region in at least a part of the first threshold region; When,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1導電型の不純物を、前記半導体層の浅い部分に導入して前記第1の閾値領域の少なくとも一部、または、前記第2の閾値領域の少なくとも一部に第3の閾値領域を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   An impurity of the first conductivity type is introduced into a shallow portion of the semiconductor layer to form a third threshold region in at least part of the first threshold region or at least part of the second threshold region. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of: 前記第2の閾値領域を形成する工程後に、前記半導体層に熱処理を施す工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of performing a heat treatment on the semiconductor layer after the step of forming the second threshold region. 前記第3の閾値領域を形成する工程後に、前記半導体層に熱処理を施す工程をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising a step of performing a heat treatment on the semiconductor layer after the step of forming the third threshold region. 前記パンチスルーストッパー領域及び前記第1の閾値領域を形成する工程は、前記ソース及びドレインが形成される領域上をマスクで覆った状態の前記半導体層に対して行うことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   2. The step of forming the punch-through stopper region and the first threshold region is performed on the semiconductor layer in a state where a region where the source and drain are formed is covered with a mask. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4. 前記パンチスルーストッパー領域及び前記第1の閾値領域を形成する工程は、素子分離領域が形成された後の前記半導体層に対して行うことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   6. The step of forming the punch-through stopper region and the first threshold region is performed on the semiconductor layer after the element isolation region is formed. A method for manufacturing the semiconductor device according to the item. 絶縁層上に半導体層が形成された基板と、
前記半導体層上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極の両側下方の前記半導体層に設けられた第1導電型の不純物を含むソース及びドレインと、を有するトランジスターを含む半導体装置であって、
前記ゲート電極の下方であって、前記半導体層の深い部分に設けられた第2導電型の不純物を含むパンチスルーストッパー領域と、
前記ゲート電極の下方であって、前記半導体層の浅い部分に設けられた第1の閾値領域及び第2の閾値領域と、を有し、
前記第1の閾値領域は第2導電型の不純物のみを含み、
前記第2の閾値領域は第1導電型の不純物及び第2導電型の不純物を含むことを特徴とする半導体装置。
A substrate having a semiconductor layer formed on an insulating layer;
A gate insulating film provided on the semiconductor layer;
A gate electrode provided on the gate insulating film;
A semiconductor device including a transistor having a source and a drain including a first conductivity type impurity provided in the semiconductor layer below both sides of the gate electrode,
A punch-through stopper region including a second conductivity type impurity provided in a deep portion of the semiconductor layer below the gate electrode;
A first threshold region and a second threshold region provided below the gate electrode and in a shallow portion of the semiconductor layer;
The first threshold region includes only impurities of a second conductivity type;
The semiconductor device, wherein the second threshold region includes a first conductivity type impurity and a second conductivity type impurity.
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