JP2012004373A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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彰男 西田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance of a semiconductor device.SOLUTION: A substrate 1C comprises: an SOI region 1A in which a semiconductor substrate 2, an insulating layer 3, and a semiconductor layer 4 are stacked; and a bulk region 1B including the semiconductor substrate 2. In MISFETs formed on the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A, impurities are not introduced into channel regions, whereas in MISFETs formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, impurities are introduced into channel regions. When the MISFETs in the SOI region 1A are formed, ion implantation, channel doping ion implantation, and halo ion implantation for well region formation are not performed, in order that impurities are not introduced into the channel regions of the MISFETs. When the MISFETs in the bulk region 1B are formed, ion implantation, channel doping ion implantation, and halo ion implantation for well region formation are performed.

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、MISFETを有する半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a technique effective when applied to the manufacture of a semiconductor device having a MISFET.

MISFETなどの半導体素子を半導体基板に形成し、更に半導体基板上に多層配線構造を形成して半導体素子間を結線することで、半導体装置が製造される。   A semiconductor device is manufactured by forming a semiconductor element such as a MISFET on a semiconductor substrate, forming a multilayer wiring structure on the semiconductor substrate, and connecting the semiconductor elements.

特許文献1〜9には、SOI構造にMISFETを形成する技術が記載されている。   Patent Documents 1 to 9 describe techniques for forming a MISFET in an SOI structure.

特開2009−170718号公報JP 2009-170718 A 特開2009−135140号公報JP 2009-135140 A 特開2009−94369号公報JP 2009-94369 A 特開2008−22732号公報JP 2008-22732 A 特開2009−78672号公報JP 2009-78672 A 特開2007−42730号公報JP 2007-42730 A 特開2007−194547号公報JP 2007-194547 A 特開2007−179602号公報JP 2007-179602 A 特開2005−179602号公報JP 2005-179602 A

本発明者の検討によれば、次のことが分かった。   According to the study of the present inventor, the following has been found.

MISFETを有する半導体装置は、次のようにして製造することができる。すなわち、半導体基板に素子分離領域を形成し、素子分離領域で規定された活性領域に、MISFETのしきい値を調整するためのチャネルドープイオン注入を行なってから、ゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する。それから、ゲート電極をマスクにしてイオン注入によりLDD用のエクステンション領域と、ハロー領域を形成してから、ゲート電極の側壁上に側壁絶縁膜を形成し、ゲート電極および側壁絶縁膜をマスクにしてイオン注入により、エクステンション領域よりも高不純物濃度のソース・ドレイン領域を形成する。その後、ソース・ドレイン領域の上部にサリサイドプロセスにより金属シリサイド層を形成する。   A semiconductor device having a MISFET can be manufactured as follows. That is, an element isolation region is formed in a semiconductor substrate, and channel doping ion implantation for adjusting the threshold value of the MISFET is performed in an active region defined by the element isolation region, and then a gate insulating film and a gate electrode are formed. To do. Then, an extension region for LDD and a halo region are formed by ion implantation using the gate electrode as a mask, and then a sidewall insulating film is formed on the sidewall of the gate electrode, and the gate electrode and the sidewall insulating film are used as a mask. By implantation, source / drain regions having a higher impurity concentration than the extension region are formed. Thereafter, a metal silicide layer is formed on the source / drain regions by a salicide process.

半導体装置の小型化や高性能化に伴い、半導体基板に形成する素子(MISFETなど)の微細化も進んでいる。しかしながら、微細化が加速するに従って、MISFETのしきい値に代表される特性ばらつきが増大してしまい、加工形状が同一である隣接するMISFET同士でもしきい値が大きく異なってしまい、この現象により半導体装置の性能や製造歩留まりが低下してしまう。このMISFETのしきい値のばらつきの主原因は、MISFETのしきい値を決めるチャネル不純物分布の離散性であり、このばらつきはランダムばらつきと呼ばれ、ランダムばらつきは、ゲート長とゲート幅の積(ゲート面積)の平方根に反比例する。微細化プロセスを適用した半導体装置では、ゲート長およびゲート幅が最小のMISFETを、SRAMなどのメモリに用いるため、微細化が進んでくるとランダムばらつきが大きくなり、メモリが正常に動作しなくなってくる。また、微細化により、ゲート長およびゲート幅が縮小するのに加え、ゲート絶縁膜の薄膜化に伴うチャネル不純物濃度の増大も、MISFETのしきい値のばらつきを更に大きくすることに寄与する。従って、半導体装置の性能を向上させるためには、ランダムばらつきを低減させることが望まれる。   Along with miniaturization and high performance of semiconductor devices, miniaturization of elements (such as MISFETs) formed on a semiconductor substrate is also progressing. However, as the miniaturization accelerates, the characteristic variation represented by the threshold value of MISFET increases, and the adjacent MISFETs having the same processing shape also have different threshold values. Equipment performance and manufacturing yield will be reduced. The main cause of the variation in the threshold value of the MISFET is the discreteness of the channel impurity distribution that determines the threshold value of the MISFET. This variation is called random variation, and the random variation is the product of the gate length and the gate width ( It is inversely proportional to the square root of the gate area. In a semiconductor device to which a miniaturization process is applied, a MISFET having the smallest gate length and gate width is used for a memory such as an SRAM. Therefore, as miniaturization progresses, random variation increases and the memory does not operate normally. come. Further, in addition to the reduction in gate length and gate width due to miniaturization, the increase in channel impurity concentration accompanying the reduction in the thickness of the gate insulating film contributes to further increasing the variation in the threshold value of the MISFET. Therefore, in order to improve the performance of the semiconductor device, it is desired to reduce random variations.

また、ランダムばらつきを低減するための対策を施す場合、半導体基板に形成された全ての素子に対して一律に同じ対策を施すと、ランダムばらつきが生じやすい素子と生じにくい素子とに同じ対策を施すことになるため、半導体装置全体の大幅な設計変更が必要となり、設計変更にともなう時間や労力やコストが大きくなってしまう。   Also, when taking measures to reduce random variations, if the same measures are applied uniformly to all elements formed on the semiconductor substrate, the same measures are taken for elements that are likely to cause random variations and elements that are less likely to occur. As a result, the design of the entire semiconductor device needs to be changed drastically, increasing the time, labor, and cost associated with the design change.

本発明の目的は、半導体装置の性能を向上できる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the performance of a semiconductor device.

また、本発明の他の目的は、微細化を図りながら半導体装置の性能を向上させることができる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the performance of a semiconductor device while achieving miniaturization.

また、本発明の他の目的は、半導体装置の設計変更を容易にしながら、半導体装置の性能を向上できる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the performance of a semiconductor device while facilitating a design change of the semiconductor device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

代表的な実施の形態による半導体装置は、絶縁層が埋め込まれたSOI構造を有する第1領域と、前記絶縁層が埋め込まれておらずSOI構造を有していない第2領域とを有する半導体基板に複数のMISFETが形成された半導体装置である。そして、前記複数のMISFETのうち、前記第1領域に形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されておらず、前記第2領域に形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されている。   A semiconductor device according to a representative embodiment includes a semiconductor substrate having a first region having an SOI structure in which an insulating layer is embedded and a second region in which the insulating layer is not embedded and does not have an SOI structure. This is a semiconductor device in which a plurality of MISFETs are formed. Of the plurality of MISFETs, no impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the first region, and no impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the second region. Yes.

また、代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、絶縁層が埋め込まれたSOI構造を有する第1領域と、前記絶縁層が埋め込まれておらずSOI構造を有していない第2領域とを有する半導体基板を準備し、前記半導体基板の前記第1領域に第1MISFETを形成し、前記半導体基板の前記第2領域に第2MISFETを形成する工程を有している。そして、前記工程は、前記第1領域に形成される前記第1MISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されないように行うものである。   In addition, a method of manufacturing a semiconductor device according to a representative embodiment includes a first region having an SOI structure in which an insulating layer is embedded, and a second region having no SOI structure in which the insulating layer is not embedded. Are prepared, a first MISFET is formed in the first region of the semiconductor substrate, and a second MISFET is formed in the second region of the semiconductor substrate. The step is performed so that impurities are not ion-implanted into the channel region of the first MISFET formed in the first region.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

代表的な実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。   According to the representative embodiment, the performance of the semiconductor device can be improved.

また、微細化を図りながら半導体装置の性能を向上させることができる。   Further, the performance of the semiconductor device can be improved while miniaturization is achieved.

また、半導体装置の設計変更を容易にしながら、半導体装置の性能を向上させることができる。   Further, the performance of the semiconductor device can be improved while facilitating the design change of the semiconductor device.

本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 図1に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 1; 図2に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 2; 図3に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 3; 図4に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 4; 図5に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 5; FIG. 図6に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 7 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 6; 図7に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 7; 図8に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 9 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 8; 図9に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 9; 図10に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 11 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 10; 図11に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 11; 図12に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 12; 図13に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 14 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 13; 図14に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 15 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 14; 図15に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 15; 図16に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 17 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 16; 図17に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 17; 図18に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 19 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 18; 図19に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 20 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 19; 図20に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 21 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 20; 図21に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 22 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 21; 本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 図23に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 24 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 23; 図24に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 25 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 24; 図25に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 26 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 25; 図26に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 27 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 26; 図27に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 28 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 27; 本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 図29に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 30 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 29; 図30に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 31 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 30; 図31に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 32 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 31; 本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 図33に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 34 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 33; 図34に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 35 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 34; 図35に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 36 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 35; 図36に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 37 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 36; 本発明の他の実施の形態である半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device which is other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device which is other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 図40に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 41 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 40; 図41に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 42 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 41; 図42に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 43 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 42; 図43に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 44 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 43; 図44に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 45 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 44; 図45に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 46 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 45; 図46に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 47 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 46; 図47に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 48 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 47; 図48に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 49 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 48; 図49に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 50 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 49; 図50に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 51 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 50; 図51に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 52 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 51; 図52に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 53 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 52; 図53に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 54 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 53; 図54に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 55 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 54; 図55に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 56 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 55; 図56に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 57 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 56;

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。   In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.

(実施の形態1)
本実施の形態の半導体装置およびその製造工程を図面を参照して説明する。図1〜図22は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。本実施の形態の半導体装置は、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を有する半導体装置である。
(Embodiment 1)
The semiconductor device of this embodiment and its manufacturing process will be described with reference to the drawings. 1 to 22 are fragmentary cross-sectional views of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention during the manufacturing process. The semiconductor device of the present embodiment is a semiconductor device having a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor).

まず、図1に示されるように、SOI(SOI:Silicon On Insulator)基板1を準備する。SOI基板1は、単結晶シリコンなどからなる半導体基板2と、半導体基板2の主面上に形成された酸化シリコンなどからなる絶縁層(埋め込み絶縁膜)3と、絶縁層3の上面上に形成された単結晶シリコンからなる半導体層4とを有している。   First, as shown in FIG. 1, an SOI (SOI: Silicon On Insulator) substrate 1 is prepared. The SOI substrate 1 is formed on a semiconductor substrate 2 made of single crystal silicon, an insulating layer (embedded insulating film) 3 made of silicon oxide or the like formed on the main surface of the semiconductor substrate 2, and an upper surface of the insulating layer 3. And a semiconductor layer 4 made of single crystal silicon.

SOI基板1は、種々の手法を用いて製造することができ、例えば、2枚の半導体基板(半導体ウエハ)を貼り合わせて研磨することにより製造することができる。他の手法、例えばスマートカット(Smart Cut)プロセスなどを用いてSOI基板1を製造することもできる。半導体基板2の厚みに比べて半導体層4の厚み(SOI基板1の主面に垂直な方向の厚み)は薄い。半導体層4の厚みは、例えば、10〜50nm程度とすることができ、絶縁層3の厚みは、例えば、10〜50nm程度とすることができる。半導体基板2の厚みは、例えば、300〜750μm程度とすることができる。   The SOI substrate 1 can be manufactured by using various methods, and for example, can be manufactured by bonding and polishing two semiconductor substrates (semiconductor wafers). The SOI substrate 1 can also be manufactured using another method, for example, a smart cut process. The thickness of the semiconductor layer 4 (thickness in the direction perpendicular to the main surface of the SOI substrate 1) is thinner than the thickness of the semiconductor substrate 2. The thickness of the semiconductor layer 4 can be about 10 to 50 nm, for example, and the thickness of the insulating layer 3 can be about 10 to 50 nm, for example. The thickness of the semiconductor substrate 2 can be about 300 to 750 μm, for example.

なお、SOI基板1は、半導体装置が完成するまでSOI構造が維持される領域(平面領域)であるSOI領域1Aと、後で半導体層4および絶縁層3が除去されてSOI構造ではなくなる(但し半導体基板2は存在する)領域(平面領域)であるバルク領域1Bとを有している。また、SOI構造という場合に、絶縁層上の半導体層には、シリコン層(単結晶シリコン層)を好適に用いることができるが、これに限定されるものではない。例えば、後述の実施の形態4では、絶縁層上の半導体層には、シリコン単結晶以外の半導体層を用いている。   The SOI substrate 1 does not have the SOI structure because the SOI region 1A, which is a region (planar region) where the SOI structure is maintained until the semiconductor device is completed, and the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 are removed later (however, The semiconductor substrate 2 has a bulk region 1B which is a region (planar region). In the case of an SOI structure, a silicon layer (a single crystal silicon layer) can be preferably used as a semiconductor layer over an insulating layer, but the present invention is not limited to this. For example, in Embodiment 4 described later, a semiconductor layer other than a silicon single crystal is used as the semiconductor layer on the insulating layer.

次に、図2に示されるように、SOI基板1に素子分離領域(素子分離構造)5を形成する。この素子分離領域5は、素子分離溝5aに埋め込まれた絶縁体(例えば酸化シリコン)により形成されている。素子分離溝5aおよびそれを埋めている素子分離領域5は、半導体層4および絶縁層3を貫通して、その底部が半導体基板2に達しており、素子分離領域5の下部は、半導体基板2内に位置している。すなわち、半導体層4、絶縁層3および半導体基板2にかけて形成された素子分離溝5aに、素子分離領域5が埋め込まれた状態となっている。このため、素子分離領域5の一部は、絶縁層3の下面よりも下方に位置している。   Next, as shown in FIG. 2, an element isolation region (element isolation structure) 5 is formed on the SOI substrate 1. The element isolation region 5 is formed of an insulator (for example, silicon oxide) embedded in the element isolation groove 5a. The element isolation trench 5 a and the element isolation region 5 filling the element isolation trench 5 a penetrate the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3, and the bottom of the element isolation region 5 reaches the semiconductor substrate 2. Located in. That is, the element isolation region 5 is embedded in the element isolation groove 5 a formed over the semiconductor layer 4, the insulating layer 3, and the semiconductor substrate 2. For this reason, a part of the element isolation region 5 is located below the lower surface of the insulating layer 3.

素子分離領域5は、SOI基板1(半導体層4)の主面に、半導体層4および絶縁層3を貫通して底部が半導体基板2中に位置する素子分離溝5aを、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術などを用いて形成し、この素子分離溝5aに、成膜技術およびCMP技術などを用いて絶縁膜を埋め込むことで、形成することができる。   In the element isolation region 5, an element isolation groove 5 a that penetrates the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 and has a bottom portion located in the semiconductor substrate 2 is formed on the main surface of the SOI substrate 1 (semiconductor layer 4). It can be formed by using an etching technique or the like and embedding an insulating film in the element isolation trench 5a using a film forming technique or a CMP technique.

次に、図3に示されるように、SOI基板1のバルク領域1Bを覆い、かつSOI基板1のSOI領域1Aを露出するようなフォトレジストパターンPR1を、フォトリソグラフィ技術を用いてSOI基板1の半導体層4の主面上に形成する。それから、SOI基板1のSOI領域1Aに、しきい値調整用のイオン注入を行なう。このイオン注入を、図3では符号P1を付した矢印で示し、以降ではイオン注入P1と称することとする。また、図3では、イオン注入P1で不純物が導入された領域を、符号6を付して半導体領域(不純物拡散層)6として示してある。   Next, as shown in FIG. 3, a photoresist pattern PR1 that covers the bulk region 1B of the SOI substrate 1 and exposes the SOI region 1A of the SOI substrate 1 is formed on the SOI substrate 1 by using a photolithography technique. It is formed on the main surface of the semiconductor layer 4. Then, ion implantation for threshold adjustment is performed in the SOI region 1A of the SOI substrate 1. This ion implantation is indicated by an arrow labeled P1 in FIG. 3, and is hereinafter referred to as ion implantation P1. In FIG. 3, the region into which the impurity is introduced by the ion implantation P <b> 1 is denoted by reference numeral 6 and is indicated as a semiconductor region (impurity diffusion layer) 6.

イオン注入P1は、SOI領域1Aに後で形成するMISFETのしきい値を制御するためのイオン注入である。このイオン注入P1では、SOI領域1Aにおいて、SOI基板1の半導体基板2に不純物イオンが導入されるが、SOI基板1の半導体層4には不純物イオンが導入されないようにする。また、このイオン注入P1では、フォトレジストパターンPR1がイオン注入阻止マスクとして機能するため、SOI基板1のバルク領域1Bには不純物が導入されない。   The ion implantation P1 is an ion implantation for controlling a threshold value of a MISFET to be formed later in the SOI region 1A. In this ion implantation P1, impurity ions are introduced into the semiconductor substrate 2 of the SOI substrate 1 in the SOI region 1A, but impurity ions are prevented from being introduced into the semiconductor layer 4 of the SOI substrate 1. Further, in this ion implantation P1, since the photoresist pattern PR1 functions as an ion implantation blocking mask, no impurities are introduced into the bulk region 1B of the SOI substrate 1.

本実施の形態で重要なのは、イオン注入P1では、SOI基板1の半導体層4に不純物イオンが注入されないようにすることであり、これは、本実施の形態とは異なり、イオン注入P1でSOI基板1の半導体層4に不純物イオンが注入されると、SOI領域1Aに後で形成されるMISFETのしきい値のばらつきの原因となるからである。   What is important in the present embodiment is that impurity ions are not implanted into the semiconductor layer 4 of the SOI substrate 1 in the ion implantation P1, which is different from the present embodiment in that the SOI substrate is used in the ion implantation P1. This is because when impurity ions are implanted into one semiconductor layer 4, it causes variations in threshold values of MISFETs formed later in the SOI region 1 </ b> A.

このため、不純物イオンが半導体層4を突き抜けることができるような高い注入エネルギーで、イオン注入P1を行なう。このイオン注入エネルギーは、半導体層4の厚さと絶縁層3の厚さとにより調整され、少なくとも、不純物イオンの飛影距離が半導体基板2内に位置するように設定する。これにより、イオン注入P1で、SOI領域1Aの半導体層4に不純物イオンを注入することなく、SOI領域1Aの半導体基板2に不純物イオンを注入することができる。   For this reason, the ion implantation P1 is performed with such a high implantation energy that impurity ions can penetrate the semiconductor layer 4. The ion implantation energy is adjusted by the thickness of the semiconductor layer 4 and the thickness of the insulating layer 3 and is set so that at least the projected distance of impurity ions is located in the semiconductor substrate 2. Thus, impurity ions can be implanted into the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A without implanting impurity ions into the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A by the ion implantation P1.

また、イオン注入P1では、SOI領域1Aにおいて、絶縁層3の下部の半導体基板2に不純物をイオン注入するが、半導体基板2における絶縁層3に近い領域(絶縁層3に隣接する領域)にも不純物イオンが注入されるようにすることが好ましい。すなわち、半導体基板2内に形成された半導体領域6が絶縁層3に接する(隣接する)ようにすることが好ましい。この半導体領域6の不純物濃度をイオン注入P1の注入量(ドーズ量)で調整することにより、SOI領域1Aに後で形成するMISFETのしきい値を制御することができる。従って、製造された半導体装置においては、SOI領域1Aの絶縁層3の下の半導体基板2における絶縁層3に隣接する領域(半導体領域6に対応)には、不純物が導入された状態となる。イオン注入P1の後、フォトレジストパターンPR1は除去する。   In the ion implantation P1, impurities are ion-implanted into the semiconductor substrate 2 below the insulating layer 3 in the SOI region 1A, but also in a region close to the insulating layer 3 in the semiconductor substrate 2 (region adjacent to the insulating layer 3). Preferably, impurity ions are implanted. That is, it is preferable that the semiconductor region 6 formed in the semiconductor substrate 2 is in contact with (is adjacent to) the insulating layer 3. By adjusting the impurity concentration of the semiconductor region 6 by the implantation amount (dose amount) of the ion implantation P1, the threshold value of the MISFET formed later in the SOI region 1A can be controlled. Therefore, in the manufactured semiconductor device, an impurity is introduced into a region (corresponding to the semiconductor region 6) adjacent to the insulating layer 3 in the semiconductor substrate 2 below the insulating layer 3 in the SOI region 1A. After the ion implantation P1, the photoresist pattern PR1 is removed.

次に、図4に示されるように、SOI基板1のSOI領域1Aを覆い、かつSOI基板1のバルク領域1Bを露出するようなフォトレジストパターンPR2を、フォトリソグラフィ技術を用いてSOI基板1の半導体層4の主面上に形成する。   Next, as shown in FIG. 4, a photoresist pattern PR2 that covers the SOI region 1A of the SOI substrate 1 and exposes the bulk region 1B of the SOI substrate 1 is formed on the SOI substrate 1 by using a photolithography technique. It is formed on the main surface of the semiconductor layer 4.

次に、フォトレジストパターンPR2をエッチングマスクとして用いたエッチングにより、バルク領域1Bの半導体層4および絶縁層3を除去する。この際、SOI領域1AはフォトレジストパターンPR2で覆われているため、SOI領域1Aの半導体層4および絶縁層3は除去されずに残存する。これにより、バルク領域1Bでは、半導体基板2が露出し(SOI構造ではなくなり)、SOI領域1AではSOI構造(半導体基板2と絶縁層3と半導体層4との積層構造)が維持される。   Next, the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 in the bulk region 1B are removed by etching using the photoresist pattern PR2 as an etching mask. At this time, since the SOI region 1A is covered with the photoresist pattern PR2, the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 in the SOI region 1A remain without being removed. As a result, the semiconductor substrate 2 is exposed (not the SOI structure) in the bulk region 1B, and the SOI structure (laminated structure of the semiconductor substrate 2, the insulating layer 3, and the semiconductor layer 4) is maintained in the SOI region 1A.

この段階のSOI基板1を基板1Cと称することとする。ここで、基板1Cのバルク領域1Bは、半導体層4および絶縁層3が除去されて半導体基板2で構成され、基板1CのSOI領域1Aは、SOI構造(半導体基板2と絶縁層3と半導体層4との積層構造)が維持されている。以下では、基板1Cの主面(または表面)と言うときは、SOI領域1Aの半導体層4の主面(または表面)およびバルク領域1Bの半導体基板2の主面(または表面)と同義である。基板1CはSOI領域1Aとバルク領域1Bとを有しているが、SOI領域1Aは、絶縁層3が埋め込まれたSOI構造を有する領域とみなすことができ、バルク領域1Bは、絶縁層3が埋め込まれておらずSOI構造を有していない領域とみなすことができる。具体的には、基板1CのSOI領域1Aは、半導体基板2と半導体基板2上の絶縁層3と絶縁層3上の半導体層4とが積層された積層構造(SOI構造)を有した領域であり、基板1Cのバルク領域1Bは、厚み全体が半導体基板2で構成された領域である。但し、SOI領域1Aおよびバルク領域1Bには、厚み方向に素子分離領域5,5bが存在している領域も含まれ得る。   The SOI substrate 1 at this stage is referred to as a substrate 1C. Here, the bulk region 1B of the substrate 1C is configured by the semiconductor substrate 2 with the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 removed, and the SOI region 1A of the substrate 1C has an SOI structure (the semiconductor substrate 2, the insulating layer 3, and the semiconductor layer). 4 is maintained). Hereinafter, the main surface (or surface) of the substrate 1C is synonymous with the main surface (or surface) of the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A and the main surface (or surface) of the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. . The substrate 1C includes the SOI region 1A and the bulk region 1B. The SOI region 1A can be regarded as a region having an SOI structure in which the insulating layer 3 is embedded, and the bulk region 1B includes the insulating layer 3 It can be regarded as a region that is not buried and does not have an SOI structure. Specifically, the SOI region 1A of the substrate 1C is a region having a stacked structure (SOI structure) in which the semiconductor substrate 2, the insulating layer 3 on the semiconductor substrate 2, and the semiconductor layer 4 on the insulating layer 3 are stacked. In addition, the bulk region 1B of the substrate 1C is a region in which the entire thickness is constituted by the semiconductor substrate 2. However, the SOI region 1A and the bulk region 1B may include a region where the element isolation regions 5 and 5b exist in the thickness direction.

その後、フォトレジストパターンPR2は除去する。バルク領域1Bでは、素子分離領域5の一部(絶縁層3の下面よりも下方に位置していた部分)が、半導体層4および絶縁層3の除去後も、半導体基板2に埋め込まれた状態で残存し、これがバルク領域1Bの素子分離領域5bとなる。   Thereafter, the photoresist pattern PR2 is removed. In the bulk region 1B, a part of the element isolation region 5 (portion located below the lower surface of the insulating layer 3) is embedded in the semiconductor substrate 2 even after the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 are removed. This becomes the element isolation region 5b of the bulk region 1B.

ここで、バルク領域1Bは、低耐圧のMISFETが形成される領域である低耐圧MIS形成領域1BLと高耐圧のMISFETが形成される領域である高耐圧MIS形成領域1BHとを有している。   Here, the bulk region 1B has a low breakdown voltage MIS formation region 1BL that is a region where a low breakdown voltage MISFET is formed and a high breakdown voltage MIS formation region 1BH that is a region where a high breakdown voltage MISFET is formed.

次に、表面の汚染防止のための薄い絶縁膜(スルー膜、ここでは図示せず)を基板1Cの表面(すなわちバルク領域1Bの半導体基板2の表面およびSOI領域1Aの半導体層4の表面)に形成してから、図5に示されるように、フォトレジストパターンPR3を基板1Cの主面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR3は、SOI領域1Aと、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLとを覆い、かつバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHを露出するように形成される。このフォトレジストパターンPR3は、SOI領域1Aと、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLへのイオン注入阻止マスクとして機能することができる。   Next, a thin insulating film (through film, not shown here) for preventing surface contamination is formed on the surface of the substrate 1C (that is, the surface of the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B and the surface of the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A). Then, as shown in FIG. 5, a photoresist pattern PR3 is formed on the main surface of the substrate 1C by using a photolithography technique. The photoresist pattern PR3 is formed so as to cover the SOI region 1A and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B and to expose the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B. This photoresist pattern PR3 can function as an ion implantation blocking mask for the SOI region 1A and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B.

次に、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおいて、半導体基板2の上層(表層)部分に、後で形成されるMISFETのしきい値調整用のイオン注入(すなわちチャネルドープイオン注入)P2を行なう。なお、図5では、チャネルドープイオン注入P2を矢印で模式的に示してある。また、チャネルドープイオン注入P2では、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおける半導体基板2の上層(表層)部分に不純物が導入され、図5では、チャネルドープイオン注入P2で導入された不純物(不純物イオン)を、×印で模式的に示し、符号15を付してある(図6およびそれ以降ではチャネルドープイオン注入P2で導入された不純物15を示す×印は図示を省略する)。SOI領域1Aの半導体層4および半導体基板2と、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2とは、フォトレジストパターンPR3で覆われているため、チャネルドープイオン注入P2の際に不純物イオンは注入されない。その後、フォトレジストパターンPR3は除去する。   Next, in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B, ion implantation (that is, channel dope ion implantation) P2 for adjusting the threshold value of the MISFET to be formed later is performed on the upper layer (surface layer) portion of the semiconductor substrate 2. Do. In FIG. 5, the channel dope ion implantation P2 is schematically indicated by an arrow. Further, in the channel dope ion implantation P2, impurities are introduced into the upper layer (surface layer) portion of the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B. In FIG. 5, the impurities introduced by the channel dope ion implantation P2 ( Impurity ions) are schematically indicated by X marks and are denoted by reference numeral 15 (in FIG. 6 and thereafter, the X marks indicating the impurities 15 introduced by the channel dope ion implantation P2 are not shown). Since the semiconductor layer 4 and the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A and the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B are covered with the photoresist pattern PR3, impurities are introduced during the channel dope ion implantation P2. Ions are not implanted. Thereafter, the photoresist pattern PR3 is removed.

次に、図6に示されるように、フォトレジストパターンPR4を基板1Cの主面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR4は、SOI領域1Aと、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHとを覆い、かつバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLを露出するように形成される。このフォトレジストパターンPR4は、SOI領域1Aと、高耐圧MIS形成領域1BHへのイオン注入阻止マスクとして機能することができる。   Next, as shown in FIG. 6, a photoresist pattern PR4 is formed on the main surface of the substrate 1C using a photolithography technique. The photoresist pattern PR4 is formed so as to cover the SOI region 1A and the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B and to expose the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B. The photoresist pattern PR4 can function as an ion implantation blocking mask for the SOI region 1A and the high breakdown voltage MIS formation region 1BH.

次に、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおいて、半導体基板2の上層(表層)部分に、後で形成されるMISFETのしきい値調整用のイオン注入(すなわちチャネルドープイオン注入)P3を行なう。なお、図6では、チャネルドープイオン注入P3を矢印で模式的に示してある。また、チャネルドープイオン注入P3では、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおける半導体基板2の上層(表層)部分に不純物が導入され、図6では、チャネルドープイオン注入P3で導入された不純物(不純物イオン)を、×印で模式的に示し、符号16を付してある(図7およびそれ以降ではチャネルドープイオン注入P3で導入された不純物16を示す×印は図示を省略する)。SOI領域1Aの半導体層4および半導体基板2と、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2とは、フォトレジストパターンPR4で覆われているため、チャネルドープイオン注入P3の際に不純物イオンは注入されない。その後、フォトレジストパターンPR4は除去する。   Next, in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B, ion implantation (that is, channel dope ion implantation) P3 for adjusting the threshold value of the MISFET to be formed later is performed on the upper layer (surface layer) portion of the semiconductor substrate 2. Do. In FIG. 6, the channel dope ion implantation P3 is schematically indicated by an arrow. Further, in the channel dope ion implantation P3, impurities are introduced into the upper layer (surface layer) portion of the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B, and in FIG. 6, the impurities introduced by the channel dope ion implantation P3 ( Impurity ions) are schematically indicated by x marks and are denoted by reference numeral 16 (in FIG. 7 and subsequent figures, the x marks indicating the impurities 16 introduced by the channel dope ion implantation P3 are not shown). Since the semiconductor layer 4 and the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A and the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B are covered with the photoresist pattern PR4, impurities are introduced during the channel dope ion implantation P3. Ions are not implanted. Thereafter, the photoresist pattern PR4 is removed.

チャネルドープイオン注入P2によって、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物が導入(ドープ)される。また、チャネルドープイオン注入P3によって、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物が導入(ドープ)される。すなわち、チャネルドープイオン注入では、MISFETのチャネル領域を含む領域に、不純物(不純物イオン)が導入(ドープ)される。なお、ここでいう「MISFETのチャネル領域」とは、チャネルドープイオン注入の段階ではMISFETは形成されていなくとも、その後MISFETが形成されると、MISFETのチャネル領域となる領域に対応する。   Impurities are introduced (doped) into the channel region of the MISFET formed in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B by the channel dope ion implantation P2. Further, impurities are introduced (doped) into the channel region of the MISFET formed in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B by the channel dope ion implantation P3. That is, in channel dope ion implantation, impurities (impurity ions) are introduced (doped) into a region including the channel region of the MISFET. The “channel region of the MISFET” here corresponds to a region that becomes a channel region of the MISFET when the MISFET is formed afterwards even though the MISFET is not formed at the channel doping ion implantation stage.

本実施の形態で重要なのは、バルク領域1Bの半導体基板2に対してチャネルドープイオン注入(ここではチャネルドープイオン注入P2,P3)を行うが、SOI領域1Aの半導体層4に対してはチャネルドープイオン注入を行なわないことである。このため、バルク領域1Bの半導体基板2に対してチャネルドープイオン注入(ここではチャネルドープイオン注入P2,P3)を行う際には、SOI領域1Aはイオン注入阻止マスク(ここではフォトレジストパターンPR3,PR4)で覆っておく。   What is important in the present embodiment is that channel doping ion implantation (here, channel doping ion implantations P2 and P3) is performed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, but channel doping is performed on the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A. The ion implantation is not performed. Therefore, when channel-doped ion implantation (here, channel-doped ion implantations P2 and P3) is performed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, the SOI region 1A has an ion implantation blocking mask (here, the photoresist pattern PR3 and photoresist pattern PR3). Cover with PR4).

次に、図7に示されるように、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2にp型ウエルPW1を形成し、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2にp型ウエルPW2を形成する。p型ウエルPW1およびp型ウエルPW2は、それぞれ、フォトレジストパターン(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いたイオン注入によって形成することができる。p型ウエルPW1を形成するためのイオン注入とp型ウエルPW2を形成するためのイオン注入とは、同じイオン注入工程で行なえば工程数を低減できるが、異なるイオン注入工程として行なってもよい。また、p型ウエルPW1,p型ウエルPW2形成後に上記チャネルドープイオン注入P2,P3を行うこともできる。   Next, as shown in FIG. 7, a p-type well PW1 is formed in the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B, and p is formed in the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B. A mold well PW2 is formed. Each of the p-type well PW1 and the p-type well PW2 can be formed by ion implantation using a photoresist pattern (not shown) as an ion implantation blocking mask. The number of steps can be reduced if the ion implantation for forming the p-type well PW1 and the ion implantation for forming the p-type well PW2 are performed in the same ion implantation step, but they may be performed as different ion implantation steps. The channel dope ion implantation P2 and P3 can be performed after the p-type well PW1 and the p-type well PW2 are formed.

なお、本実施の形態では、バルク領域1Bの半導体基板2に対してウエル領域形成のためのイオン注入を行うが、SOI領域1Aの半導体層4に対してはウエル領域形成のためのイオン注入を行なわない。このため、p型ウエルPW1を形成するためのイオン注入とp型ウエルPW2を形成するためのイオン注入の際には、SOI領域1Aは、イオン注入阻止マスクとしてのフォトレジストパターン(図示せず)で覆っておき、SOI領域1Aの半導体層4に対しては不純物イオンが注入されないようにする。   In this embodiment, ion implantation for forming a well region is performed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, but ion implantation for forming the well region is performed on the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A. Don't do it. Therefore, at the time of ion implantation for forming the p-type well PW1 and ion implantation for forming the p-type well PW2, the SOI region 1A has a photoresist pattern (not shown) as an ion implantation blocking mask. The impurity ions are not implanted into the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A.

バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおいて、チャネルドープイオン注入P2で不純物が導入された領域(チャネルドープ層)は、半導体基板2の上層部分に浅く形成され、p型ウエルPW1は、半導体基板2において、このチャネルドープ層よりも深くまで形成されている。また、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおいて、チャネルドープイオン注入P3で不純物が導入された領域(チャネルドープ層)は、半導体基板2の上層部分に浅く形成され、p型ウエルPW2は、半導体基板2において、このチャネルドープ層よりも深くまで形成されている。   In the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B, a region into which impurities are introduced by channel doping ion implantation P2 (channel doped layer) is formed shallow in the upper layer portion of the semiconductor substrate 2, and the p-type well PW1 is formed on the semiconductor substrate. 2 is formed deeper than the channel dope layer. Further, in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B, a region into which impurities are introduced by channel dope ion implantation P3 (channel dope layer) is formed shallow in the upper layer portion of the semiconductor substrate 2, and the p-type well PW2 is The semiconductor substrate 2 is formed deeper than the channel dope layer.

次に、例えばフッ酸(HF)水溶液を用いたウェットエッチングなどにより、基板1Cの表面(主面)を清浄化(不要な酸化膜などを除去)した後、図8に示されるように、SOI領域1Aの半導体層4上にゲート絶縁膜7aを形成し、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2上にゲート絶縁膜7bを形成し、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2上にゲート絶縁膜7cを形成する。高耐圧MIS形成領域1BHに形成されたゲート絶縁膜7bは、SOI領域1Aに形成されたゲート絶縁膜7aおよび低耐圧MIS形成領域1BLに形成されたゲート絶縁膜7cよりも厚く、耐圧が高い。   Next, after the surface (main surface) of the substrate 1C is cleaned (for example, unnecessary oxide film is removed) by wet etching using a hydrofluoric acid (HF) aqueous solution, as shown in FIG. A gate insulating film 7a is formed on the semiconductor layer 4 in the region 1A, a gate insulating film 7b is formed on the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B, and a low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B. A gate insulating film 7 c is formed on the semiconductor substrate 2. The gate insulation film 7b formed in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH is thicker and has a higher breakdown voltage than the gate insulation film 7a formed in the SOI region 1A and the gate insulation film 7c formed in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL.

膜厚の異なるゲート絶縁膜7a,7b,7cは、例えば次のようにして形成することができる。   The gate insulating films 7a, 7b, and 7c having different thicknesses can be formed as follows, for example.

すなわち、基板1Cの主面全体にゲート絶縁膜7b用の絶縁膜を熱酸化およびCVDなどで形成してから、エッチングによりSOI領域1Aおよび低耐圧MIS形成領域1BLでこの絶縁膜を除去し、高耐圧MIS形成領域1BHにこの絶縁膜を残す。それから、熱酸化により基板1Cの主面に酸化シリコン膜を形成する。これにより、SOI領域1Aの半導体層4およびバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2上に薄い酸化シリコン膜(熱酸化膜)からなるゲート絶縁膜7a,7cが形成されるとともに、高耐圧MIS形成領域1BHでゲート絶縁膜7b用の絶縁膜の厚みが厚くなって、厚いゲート絶縁膜7bとなる。ゲート絶縁膜7aをゲート絶縁膜7cよりも薄くする必要がある場合は、SOI領域1Aの半導体層4の表面の酸化シリコン膜をエッチングにより除去してから、再度熱酸化により基板1Cの主面に酸化シリコン膜を形成すればよい。   That is, after an insulating film for the gate insulating film 7b is formed on the entire main surface of the substrate 1C by thermal oxidation and CVD, this insulating film is removed by etching in the SOI region 1A and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL. This insulating film is left in the breakdown voltage MIS formation region 1BH. Then, a silicon oxide film is formed on the main surface of the substrate 1C by thermal oxidation. As a result, gate insulating films 7a and 7c made of a thin silicon oxide film (thermal oxide film) are formed on the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A and the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B. In the high breakdown voltage MIS formation region 1BH, the thickness of the insulating film for the gate insulating film 7b is increased, resulting in a thick gate insulating film 7b. When it is necessary to make the gate insulating film 7a thinner than the gate insulating film 7c, the silicon oxide film on the surface of the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A is removed by etching, and then the main surface of the substrate 1C is again formed by thermal oxidation. A silicon oxide film may be formed.

高耐圧用のゲート絶縁膜7bは、SOI領域1Aのゲート絶縁膜7aおよび低耐圧MIS形成領域1BLのゲート絶縁膜7cよりも厚いので、高耐圧MIS形成領域1BHに形成されるMISFETの耐圧は、SOI領域1Aに形成されるMISFETおよび低耐圧MIS形成領域1BLに形成されるMISFETの耐圧よりも高くなる。   Since the high breakdown voltage gate insulating film 7b is thicker than the gate insulating film 7a in the SOI region 1A and the gate insulating film 7c in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL, the breakdown voltage of the MISFET formed in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH is The breakdown voltage of the MISFET formed in the SOI region 1A and the MISFET formed in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL is higher.

次に、図9に示されるように、基板1Cの主面全面上に(すなわちゲート絶縁膜7a,7b,7c上に)、ゲート電極形成用の導電体膜として、多結晶シリコン膜(ドープトポリシリコン膜)のようなシリコン膜8を形成してから、このシリコン膜8上に窒化シリコン膜などの絶縁膜9を形成する。ゲート絶縁膜7a,7b,7cを形成してからのシリコン膜8の成膜は、連続的に行うことが好ましい。それから、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて絶縁膜9をパターニングしてから、パターニングされた絶縁膜9をハードマスク(エッチングマスク)として用いてシリコン膜8をドライエッチングしてパターニングする。シリコン膜8をドライエッチングする際には、各領域(SOI領域1Aおよびバルク領域1B)のゲート絶縁膜が露出した段階でエッチングを停止し、基板1C(SOI領域1Aの半導体層4およびバルク領域1Bの半導体基板2)が過剰にエッチングされないようにすることが好ましい。その後、絶縁膜9はエッチングなどにより除去される。   Next, as shown in FIG. 9, over the entire main surface of the substrate 1C (that is, on the gate insulating films 7a, 7b, 7c), a polycrystalline silicon film (doped layer) is formed as a conductor film for forming a gate electrode. After a silicon film 8 such as a polysilicon film is formed, an insulating film 9 such as a silicon nitride film is formed on the silicon film 8. It is preferable to continuously form the silicon film 8 after forming the gate insulating films 7a, 7b, and 7c. Then, after patterning the insulating film 9 using a photolithography method and a dry etching method, the silicon film 8 is patterned by dry etching using the patterned insulating film 9 as a hard mask (etching mask). When the silicon film 8 is dry-etched, the etching is stopped when the gate insulating film in each region (the SOI region 1A and the bulk region 1B) is exposed, and the substrate 1C (the semiconductor layer 4 and the bulk region 1B in the SOI region 1A) is stopped. It is preferable that the semiconductor substrate 2) is not excessively etched. Thereafter, the insulating film 9 is removed by etching or the like.

パターニングされたシリコン膜8により、図10に示されるように、ゲート電極GE1,GE2,GE3が形成される。このうち、ゲート電極GE1は、SOI領域1Aにおいて、半導体層4上にゲート絶縁膜7aを介して形成される。また、ゲート電極GE2は、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおいて、半導体基板2(p型ウエルPW1)上にゲート絶縁膜7bを介して形成される。また、ゲート電極GE3は、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおいて、半導体基板2(p型ウエルPW2)上にゲート絶縁膜7cを介して形成される。   The patterned silicon film 8 forms gate electrodes GE1, GE2, GE3 as shown in FIG. Among these, the gate electrode GE1 is formed on the semiconductor layer 4 via the gate insulating film 7a in the SOI region 1A. The gate electrode GE2 is formed on the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) via the gate insulating film 7b in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B. The gate electrode GE3 is formed on the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2) via the gate insulating film 7c in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B.

他の形態として、絶縁膜9を形成せずに、シリコン膜8上に形成したフォトレジストパターンを用いてシリコン膜8をドライエッチングしてパターニングすることで、ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成することもできる。   As another form, the gate electrodes GE1, GE2, and GE3 are formed by patterning the silicon film 8 by dry etching using a photoresist pattern formed on the silicon film 8 without forming the insulating film 9. You can also.

本実施の形態では、SOI領域1Aに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されないように、半導体装置の製造工程を行うことを主要な特徴の一つとしている。このため、SOI領域1Aに形成すべきゲート電極GE1を形成する前には、SOI領域1Aの半導体層4内に不純物をイオン注入しない。従って、ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成する前には、SOI領域1Aの半導体層4内に不純物をイオン注入しない。一方、バルク領域1Bでは、イオン注入により半導体基板2にウエル領域(ここではp型ウエルPW1,PW2)を形成する工程を、ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成する前に行い、また、バルク領域1Bに形成されるMISFETのしきい値調整用のチャネルドープイオン注入(ここではチャネルドープイオン注入P2,P3)をバルク領域1Bの半導体基板2に行う工程を、ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成する前に行う。   In the present embodiment, one of the main features is that a semiconductor device manufacturing process is performed so that impurities are not ion-implanted into the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A. For this reason, before the gate electrode GE1 to be formed in the SOI region 1A is formed, impurities are not ion-implanted in the semiconductor layer 4 of the SOI region 1A. Therefore, before forming the gate electrodes GE1, GE2, and GE3, impurities are not ion-implanted into the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A. On the other hand, in the bulk region 1B, a step of forming well regions (here, p-type wells PW1, PW2) in the semiconductor substrate 2 by ion implantation is performed before the gate electrodes GE1, GE2, GE3 are formed. A step of performing channel doping ion implantation (here, channel doping ion implantation P2, P3) for adjusting the threshold value of the MISFET formed in 1B to the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B is performed, and gate electrodes GE1, GE2, GE3 are formed. Before you do.

また、ゲート電極GE1形成後は、イオン注入(後述のエクステンション領域EX1を形成するためのイオン注入P4およびソース・ドレイン領域SD1を形成するためのイオン注入)を行っても、ゲート電極GE1が存在するので、ゲート電極GE1の下に形成されるチャネル領域に不純物がイオン注入されるのを防止するこができる。また、上記イオン注入P1は、ゲート電極GE1がイオン注入の邪魔にならないように、ゲート電極GE1形成前に行う必要がある。但し、上述のように、上記イオン注入P1は、SOI領域1Aにおいて、SOI基板1の半導体基板2に不純物イオンが導入されるが、SOI基板1の半導体層4には不純物イオンが導入されないようにする。   Further, after the gate electrode GE1 is formed, the gate electrode GE1 exists even if ion implantation (ion implantation P4 for forming an extension region EX1 described later and ion implantation for forming the source / drain region SD1) is performed. Therefore, it is possible to prevent impurities from being ion-implanted into the channel region formed under the gate electrode GE1. The ion implantation P1 needs to be performed before the gate electrode GE1 is formed so that the gate electrode GE1 does not interfere with the ion implantation. However, as described above, in the ion implantation P1, impurity ions are introduced into the semiconductor substrate 2 of the SOI substrate 1 in the SOI region 1A, but impurity ions are not introduced into the semiconductor layer 4 of the SOI substrate 1. To do.

次に、SOI領域1Aの半導体層4にイオン注入によりエクステンション領域EX1を形成し、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2(p型ウエルPW1)に、イオン注入によりエクステンション領域EX2を形成し、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2(p型ウエルPW2)に、イオン注入によりエクステンション領域EX3を形成する。ここでは、SOI領域1A,バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHおよびバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLに、それぞれnチャネル型MISFETを形成する場合を例に挙げて説明しているため、各エクステンション領域EX1,EX2,EX3は、n型の半導体領域である。   Next, an extension region EX1 is formed in the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A by ion implantation, and the extension region EX2 is formed in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B by ion implantation. The extension region EX3 is formed by ion implantation in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2) in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B. Here, an example is described in which n-channel MISFETs are formed in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the SOI region 1A, the bulk region 1B, and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B. Each extension region EX1, EX2, EX3 is an n-type semiconductor region.

エクステンション領域EX1,EX2,EX3形成工程について、具体的に説明する。   The process for forming the extension regions EX1, EX2, and EX3 will be specifically described.

まず、図11に示されるように、フォトレジストパターンPR5を基板1Cの主面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR5は、バルク領域1Bを覆い、かつ、SOI領域1Aを露出するように形成される。それから、SOI領域1Aの半導体層4に対してイオン注入を行うことにより、SOI領域1Aの半導体層4にエクステンション領域EX1を形成する。SOI領域1Aにおいて、エクステンション領域EX1は、半導体層4のゲート電極GE1の両側の領域に、ゲート電極GE1に整合して形成される。なお、図11では、エクステンション領域EX1を形成するためのイオン注入を矢印で模式的に示し、以下ではイオン注入P4と称することとする。   First, as shown in FIG. 11, a photoresist pattern PR5 is formed on the main surface of the substrate 1C by using a photolithography technique. The photoresist pattern PR5 is formed so as to cover the bulk region 1B and expose the SOI region 1A. Then, an extension region EX1 is formed in the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A by performing ion implantation on the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A. In the SOI region 1A, the extension region EX1 is formed in a region on both sides of the gate electrode GE1 of the semiconductor layer 4 in alignment with the gate electrode GE1. In FIG. 11, ion implantation for forming the extension region EX1 is schematically indicated by an arrow, and hereinafter referred to as ion implantation P4.

エクステンション領域EX1を形成するためのイオン注入P4の際、ゲート電極GE1は、半導体層4へ不純物イオンが注入されるのを阻止するマスクとして機能することができるので、エクステンション領域EX1は、ゲート電極GE1(の側壁)に整合して形成され、ゲート電極GE1の直下には、不純物は導入(イオン注入)されない。また、エクステンション領域EX1を形成するためのイオン注入P4の際、フォトレジストパターンPR5は、バルク領域1Bへのイオン注入阻止マスクとして機能するため、バルク領域1Bの半導体基板2には、不純物は導入(イオン注入)されない。   At the time of ion implantation P4 for forming the extension region EX1, the gate electrode GE1 can function as a mask for preventing impurity ions from being implanted into the semiconductor layer 4, so that the extension region EX1 is formed by the gate electrode GE1. Impurities are not introduced (ion-implanted) directly below the gate electrode GE1. In addition, during the ion implantation P4 for forming the extension region EX1, the photoresist pattern PR5 functions as an ion implantation blocking mask for the bulk region 1B, so that impurities are introduced into the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B ( Ion implantation is not performed.

エクステンション領域EX1を形成した後、フォトレジストパターンPR5は除去される。   After the extension region EX1 is formed, the photoresist pattern PR5 is removed.

次に、図12に示されるように、フォトレジストパターンPR6を基板1Cの主面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR6は、SOI領域1Aと、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLとを覆い、かつバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHを露出するように形成される。それから、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2に対してイオン注入を行うことにより、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2(p型ウエルPW1)にエクステンション領域EX2を形成する。バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおいて、エクステンション領域EX2は、半導体基板2(p型ウエルPW1)のゲート電極GE2の両側の領域に、ゲート電極GE2に整合して形成される。なお、図12では、エクステンション領域EX2を形成するためのイオン注入を矢印で模式的に示し、以下ではイオン注入P5と称することとする。   Next, as shown in FIG. 12, a photoresist pattern PR6 is formed on the main surface of the substrate 1C using a photolithography technique. The photoresist pattern PR6 is formed so as to cover the SOI region 1A and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B and to expose the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B. Then, by performing ion implantation on the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B, the extension region EX2 is formed in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B. Form. In the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B, the extension region EX2 is formed in alignment with the gate electrode GE2 in regions on both sides of the gate electrode GE2 of the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1). In FIG. 12, ion implantation for forming the extension region EX2 is schematically indicated by an arrow, and hereinafter referred to as ion implantation P5.

エクステンション領域EX2を形成するためのイオン注入P5の際、ゲート電極GE2は、半導体基板2(p型ウエルPW1)へ不純物イオンが注入されるのを阻止するマスクとして機能することができるので、エクステンション領域EX2は、ゲート電極GE2(の側壁)に整合して形成され、ゲート電極GE2の直下には、不純物は導入(イオン注入)されない。また、エクステンション領域EX2を形成するためのイオン注入P5の際、フォトレジストパターンPR6は、SOI領域1Aとバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLへのイオン注入阻止マスクとして機能するため、SOI領域1Aの半導体層4とバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2には、不純物は導入(イオン注入)されない。   In the ion implantation P5 for forming the extension region EX2, the gate electrode GE2 can function as a mask for preventing impurity ions from being implanted into the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1). EX2 is formed in alignment with the gate electrode GE2 (side wall thereof), and no impurity is introduced (ion implantation) immediately below the gate electrode GE2. Further, during the ion implantation P5 for forming the extension region EX2, the photoresist pattern PR6 functions as an ion implantation blocking mask to the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the SOI region 1A and the bulk region 1B. Impurities are not introduced (ion implantation) into the semiconductor layer 4 and the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B.

エクステンション領域EX2を形成するためのイオン注入P5を行った後、図13に示されるように、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2に対して、ハロー領域を形成するためのイオン注入(ハローイオン注入)を行う。このハローイオン注入を、図13では矢印で模式的に示し、以下ではハローイオン注入P5aと称することとする。   After ion implantation P5 for forming the extension region EX2, as shown in FIG. 13, ions for forming a halo region are formed in the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B. Implantation (halo ion implantation) is performed. This halo ion implantation is schematically indicated by an arrow in FIG. 13, and is hereinafter referred to as a halo ion implantation P5a.

なお、ハローイオン注入とは、ハロー領域を形成するためのイオン注入であり、ハロー領域とは、LDD用のエクステンション領域(ここではエクステンション領域EX2)とは逆の導電型で、そのエクステンション領域を包み込むような半導体領域のことであり、
短チャネル特性(パンチスルー)抑制のために形成される。
The halo ion implantation is an ion implantation for forming a halo region. The halo region has a conductivity type opposite to that of an extension region for LDD (here, the extension region EX2) and wraps around the extension region. Is a semiconductor region like
It is formed to suppress short channel characteristics (punch through).

ハローイオン注入P5aで注入する不純物は、エクステンション領域EX2を形成するためのイオン注入P5で注入する不純物とは逆の導電型である。nチャネル型MISFETを形成する場合は、イオン注入P5でn型不純物(ヒ素またはリンなど)をイオン注入し、ハローイオン注入P5aでp型不純物(ホウ素など)をイオン注入する。ハローイオン注入P5aは、短チャネル特性抑制のために行われる。ハローイオン注入P5aの際、ゲート電極GE2もマスク(イオン注入阻止マスク)として機能することができる。   The impurity implanted by the halo ion implantation P5a has a conductivity type opposite to that of the impurity implanted by the ion implantation P5 for forming the extension region EX2. When forming an n-channel type MISFET, an n-type impurity (such as arsenic or phosphorus) is ion-implanted by ion implantation P5, and a p-type impurity (such as boron) is ion-implanted by halo ion implantation P5a. The halo ion implantation P5a is performed for suppressing short channel characteristics. During the halo ion implantation P5a, the gate electrode GE2 can also function as a mask (ion implantation blocking mask).

ハローイオン注入P5aによって、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2(p型ウエルPW1)に、ハロー領域HO2が、エクステンション領域EX2を包み込む(覆う)ように形成される。ハロー領域HO2は、エクステンション領域EX2とは逆の導電型で、かつウエル領域(ここではp型ウエルPW1)と同じ導電型の半導体領域である。ハロー領域HO2は、p型ウエルPW1よりも不純物濃度(p型不純物濃度)が高い。また、ハローイオン注入P5aの際、フォトレジストパターンPR6は、イオン注入阻止マスクとして機能するため、SOI領域1Aの半導体層4とバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2には、不純物は導入(イオン注入)されない。   By the halo ion implantation P5a, the halo region HO2 is formed in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B so as to wrap (cover) the extension region EX2. The halo region HO2 is a semiconductor region having a conductivity type opposite to that of the extension region EX2 and the same conductivity type as the well region (here, the p-type well PW1). The halo region HO2 has a higher impurity concentration (p-type impurity concentration) than the p-type well PW1. In addition, during the halo ion implantation P5a, the photoresist pattern PR6 functions as an ion implantation blocking mask. Therefore, the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A and the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B have impurities. Is not introduced (ion implantation).

ハローイオン注入P5aは、斜めイオン注入(傾斜イオン注入)とすることがより好ましく、これにより、エクステンション領域EX2を包み込む(覆う)ようにハロー領域HO2を的確に形成することができる。なお、一般のイオン注入では、基板の主面に対して垂直な方向に不純物イオンを加速して打ち込むが、斜めイオン注入では、基板の主面に対して垂直な方向から所定の角度(傾斜角)傾斜した方向に不純物イオンを加速して打ち込む。   The halo ion implantation P5a is more preferably an oblique ion implantation (gradient ion implantation), whereby the halo region HO2 can be accurately formed so as to wrap (cover) the extension region EX2. In general ion implantation, impurity ions are accelerated and implanted in a direction perpendicular to the main surface of the substrate. In oblique ion implantation, a predetermined angle (inclination angle) from the direction perpendicular to the main surface of the substrate is used. ) Impurity ions are implanted in an inclined direction.

エクステンション領域EX2を形成するためのイオン注入P5と、ハロー領域HO2を形成するためのハローイオン注入P5aとは、必ずしもこの順序で形成しなくともよいが、イオン注入P5およびハローイオン注入P5aは、少なくとも、ゲート電極GE2形成後で、かつ、ゲート電極GE2の側壁上に後述のサイドウォールSWを形成する前に行う必要がある。   The ion implantation P5 for forming the extension region EX2 and the halo ion implantation P5a for forming the halo region HO2 do not necessarily have to be formed in this order, but the ion implantation P5 and the halo ion implantation P5a are at least It is necessary to carry out after forming the gate electrode GE2 and before forming a later-described side wall SW on the side wall of the gate electrode GE2.

イオン注入P5およびハローイオン注入P5aの後、フォトレジストパターンPR6は除去される。   After the ion implantation P5 and the halo ion implantation P5a, the photoresist pattern PR6 is removed.

次に、図14に示されるように、フォトレジストパターンPR7を基板1Cの主面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR7は、SOI領域1Aと、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHとを覆い、かつバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLを露出するように形成される。それから、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2に対してイオン注入を行うことにより、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2(p型ウエルPW2)にエクステンション領域EX3を形成する。バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおいて、エクステンション領域EX3は、半導体基板2(p型ウエルPW2)のゲート電極GE3の両側の領域に、ゲート電極GE3に整合して形成される。なお、図14では、エクステンション領域EX3を形成するためのイオン注入を矢印で模式的に示し、以下ではイオン注入P6と称することとする。   Next, as shown in FIG. 14, a photoresist pattern PR7 is formed on the main surface of the substrate 1C by using a photolithography technique. The photoresist pattern PR7 is formed so as to cover the SOI region 1A and the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B and to expose the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B. Then, by performing ion implantation on the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B, the extension region EX3 is formed in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2) in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B. Form. In the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B, the extension region EX3 is formed in alignment with the gate electrode GE3 in regions on both sides of the gate electrode GE3 of the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2). In FIG. 14, ion implantation for forming the extension region EX3 is schematically indicated by an arrow, and hereinafter referred to as ion implantation P6.

エクステンション領域EX3を形成するためのイオン注入P6の際、ゲート電極GE3は、半導体基板2(p型ウエルPW2)へ不純物イオンが注入されるのを阻止するマスクとして機能することができるので、エクステンション領域EX3は、ゲート電極GE3(の側壁)に整合して形成され、ゲート電極GE3の直下には、不純物は導入(イオン注入)されない。また、エクステンション領域EX3を形成するためのイオン注入P6の際、フォトレジストパターンPR7は、SOI領域1Aとバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHへのイオン注入阻止マスクとして機能するため、SOI領域1Aの半導体層4とバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2には、不純物は導入(イオン注入)されない。   At the time of ion implantation P6 for forming the extension region EX3, the gate electrode GE3 can function as a mask for preventing impurity ions from being implanted into the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2). EX3 is formed in alignment with (a side wall of) the gate electrode GE3, and no impurity is introduced (ion-implanted) immediately below the gate electrode GE3. Further, during the ion implantation P6 for forming the extension region EX3, the photoresist pattern PR7 functions as an ion implantation blocking mask for the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the SOI region 1A and the bulk region 1B, and therefore the SOI region 1A. Impurities are not introduced (ion-implanted) into the semiconductor layer 4 and the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B.

エクステンション領域EX3を形成するためのイオン注入P6を行った後、図15に示されるように、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2に対して、ハロー領域を形成するためのイオン注入(ハローイオン注入)を行う。このハローイオン注入を、図15では矢印で模式的に示し、以下ではハローイオン注入P6aと称することとする。ハローイオン注入P6aで注入する不純物は、エクステンション領域EX3を形成するためのイオン注入P6で注入する不純物とは逆の導電型である。nチャネル型MISFETを形成する場合は、イオン注入P6でn型不純物(ヒ素またはリンなど)をイオン注入し、ハローイオン注入P6aでp型不純物(ホウ素など)をイオン注入する。ハローイオン注入P6aは、短チャネル特性抑制のために行われる。ハローイオン注入P6aの際、ゲート電極GE3もマスク(イオン注入阻止マスク)として機能することができる。   After ion implantation P6 for forming the extension region EX3, as shown in FIG. 15, ions for forming a halo region are formed in the semiconductor substrate 2 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B. Implantation (halo ion implantation) is performed. This halo ion implantation is schematically indicated by an arrow in FIG. 15, and hereinafter referred to as halo ion implantation P6a. The impurity implanted by the halo ion implantation P6a has a conductivity type opposite to that of the impurity implanted by the ion implantation P6 for forming the extension region EX3. When forming an n-channel type MISFET, an n-type impurity (such as arsenic or phosphorus) is ion-implanted by ion implantation P6, and a p-type impurity (such as boron) is ion-implanted by halo ion implantation P6a. The halo ion implantation P6a is performed to suppress short channel characteristics. During the halo ion implantation P6a, the gate electrode GE3 can also function as a mask (ion implantation blocking mask).

ハローイオン注入P6aによって、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2(p型ウエルPW2)に、ハロー領域HO3が、エクステンション領域EX3を包み込む(覆う)ように形成される。ハロー領域HO3は、エクステンション領域EX3とは逆の導電型で、かつウエル領域(ここではp型ウエルPW1)と同じ導電型の半導体領域である。ハロー領域HO3は、p型ウエルPW2よりも不純物濃度(p型不純物濃度)が高い。また、ハローイオン注入P6aの際、フォトレジストパターンPR7は、イオン注入阻止マスクとして機能するため、SOI領域1Aの半導体層4とバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2には、不純物は導入(イオン注入)されない。   By the halo ion implantation P6a, the halo region HO3 is formed in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2) in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B so as to wrap (cover) the extension region EX3. The halo region HO3 is a semiconductor region having a conductivity type opposite to that of the extension region EX3 and the same conductivity type as the well region (here, the p-type well PW1). The halo region HO3 has a higher impurity concentration (p-type impurity concentration) than the p-type well PW2. Further, during the halo ion implantation P6a, the photoresist pattern PR7 functions as an ion implantation blocking mask. Therefore, the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A and the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B have impurities. Is not introduced (ion implantation).

ハローイオン注入P6aは、斜めイオン注入(傾斜イオン注入)とすることがより好ましく、これにより、エクステンション領域EX3を包み込む(覆う)ようにハロー領域HO3を的確に形成することができる。   The halo ion implantation P6a is more preferably oblique ion implantation (gradient ion implantation), whereby the halo region HO3 can be accurately formed so as to wrap (cover) the extension region EX3.

エクステンション領域EX3を形成するためのイオン注入P6と、ハロー領域HO3を形成するためのハローイオン注入P6aとは、必ずしもこの順序で形成しなくともよいが、イオン注入P6およびハローイオン注入P6aは、少なくとも、ゲート電極GE3形成後で、かつ、ゲート電極GE3の側壁上に後述のサイドウォールSWを形成する前に行う必要がある。   The ion implantation P6 for forming the extension region EX3 and the halo ion implantation P6a for forming the halo region HO3 do not necessarily have to be formed in this order, but the ion implantation P6 and the halo ion implantation P6a are at least It is necessary to carry out after forming the gate electrode GE3 and before forming a later-described side wall SW on the side wall of the gate electrode GE3.

イオン注入P6およびハローイオン注入P6aの後、フォトレジストパターンPR7は除去される。   After the ion implantation P6 and the halo ion implantation P6a, the photoresist pattern PR7 is removed.

また、他の形態として、高耐圧MIS形成領域1BHのエクステンション領域EX2と低耐圧MIS形成領域1BLのエクステンション領域EX3とを同じイオン注入工程で形成することも可能であり、また、高耐圧MIS形成領域1BHのハロー領域HO2と低耐圧MIS形成領域1BLのハロー領域HO3とを同じハローイオン注入工程で形成することも可能である。この場合は、上記フォトレジストパターンPR6,PR7の代わりに、SOI領域1Aを覆いかつバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHおよび低耐圧MIS形成領域1BLを露出するフォトレジストパターンを形成する。そして、このフォトレジストパターンをイオン注入阻止マスクとして用いて、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHおよび低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2に、エクステンション領域EX2,EX3を同じイオン注入工程で形成し、また、ハロー領域HO2,HO3を同じハローイオン注入工程で形成する。   As another form, the extension region EX2 of the high breakdown voltage MIS formation region 1BH and the extension region EX3 of the low breakdown voltage MIS formation region 1BL can be formed by the same ion implantation process, and the high breakdown voltage MIS formation region It is also possible to form the 1BH halo region HO2 and the halo region HO3 of the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the same halo ion implantation process. In this case, instead of the photoresist patterns PR6 and PR7, a photoresist pattern that covers the SOI region 1A and exposes the high breakdown voltage MIS formation region 1BH and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B is formed. Then, using this photoresist pattern as an ion implantation blocking mask, extension regions EX2 and EX3 are formed in the same ion implantation process on the semiconductor substrate 2 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B. In addition, the halo regions HO2 and HO3 are formed by the same halo ion implantation process.

また、SOI領域1Aのエクステンション領域EX1を形成するのは、バルク領域1Bのエクステンション領域EX2,EX3およびハロー領域HO2,HO3を形成する前でも後でもよいが、ゲート電極GE1,GE2,GE3形成後で後述の側壁絶縁膜SW形成前に、エクステンション領域EX1,EX2,EX3およびハロー領域HO2,HO3を形成する。   The extension region EX1 in the SOI region 1A may be formed before or after the extension regions EX2 and EX3 and the halo regions HO2 and HO3 in the bulk region 1B are formed, but after the gate electrodes GE1, GE2, and GE3 are formed. Extension regions EX1, EX2, EX3 and halo regions HO2, HO3 are formed before the formation of a sidewall insulating film SW described later.

本実施の形態では、SOI領域1Aの半導体層4に対してはハローイオン注入(エクステンション領域EX1のハロー領域を形成するためのイオン注入)を行なわないことを、主要な特徴の一つとしている。このため、バルク領域1Bの半導体基板2に対してハローイオン注入(ここではハローイオン注入P5a,P6a)を行う際には、SOI領域1Aは、イオン注入阻止マスク(ここではフォトレジストパターンPR6,PR7)で覆っておく。   In the present embodiment, one of the main features is that halo ion implantation (ion implantation for forming a halo region in the extension region EX1) is not performed on the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A. Therefore, when performing halo ion implantation (here, halo ion implantations P5a, P6a) on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, the SOI region 1A has an ion implantation blocking mask (here, photoresist patterns PR6, PR7). ).

次に、図16に示されるように、ゲート電極GE1,GE2,GE3の側壁上に、絶縁膜(側壁絶縁膜)として、側壁スペーサまたはサイドウォール(側壁絶縁膜、サイドウォールスペーサ)SWを形成する。サイドウォールSWは、例えば、半導体基板2(の主面全面)上に酸化シリコン膜または窒化シリコン膜あるいはそれらの積層膜を堆積し、この酸化シリコン膜または窒化シリコン膜あるいはそれらの積層膜をRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)法などにより異方性エッチングすることによって形成することができる。   Next, as shown in FIG. 16, sidewall spacers or sidewalls (sidewall insulating films, sidewall spacers) SW are formed as insulating films (sidewall insulating films) on the sidewalls of the gate electrodes GE1, GE2, and GE3. . For example, the sidewall SW is formed by depositing a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof on the semiconductor substrate 2 (entire main surface thereof), and depositing the silicon oxide film, the silicon nitride film, or the laminated film on the RIE. Reactive Ion Etching (reactive ion etching) can be formed by anisotropic etching.

次に、例えばフッ酸(HF)水溶液などでの清浄化処理により、SOI領域1Aの半導体層4およびバルク領域1Bの半導体基板2において、ゲート電極GE1,GE2,GE3およびサイドウォールSWで覆われていない領域を露出させて清浄化した後、図17に示されるように、半導体層として、シリコンのエピタキシャル成長によりエピタキシャル成長層10を形成する。エピタキシャル成長層10は、半導体層であり、エピタキシャル成長したシリコン(単結晶シリコン)からなる。エピタキシャル成長層10は、露出したシリコン領域(SOI領域1Aの半導体層4、バルク領域1Bの半導体基板2およびゲート電極GE1,GE2,GE3がこれに該当する)上に形成される。   Next, the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A and the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B are covered with the gate electrodes GE1, GE2, GE3 and the sidewall SW by a cleaning process using, for example, a hydrofluoric acid (HF) aqueous solution. After the unexposed region is exposed and cleaned, as shown in FIG. 17, an epitaxial growth layer 10 is formed as a semiconductor layer by epitaxial growth of silicon. The epitaxial growth layer 10 is a semiconductor layer and is made of epitaxially grown silicon (single crystal silicon). Epitaxial growth layer 10 is formed on an exposed silicon region (semiconductor layer 4 in SOI region 1A, semiconductor substrate 2 in bulk region 1B, and gate electrodes GE1, GE2, and GE3 correspond to this).

具体的には、エピタキシャル成長層10は、SOI領域1Aでは、ゲート電極GE1およびサイドウォールSWで覆われていない領域の半導体層4上と、ゲート電極GE1上とに形成され、バルク領域1Bでは、ゲート電極GE2,GE3およびサイドウォールSWで覆われていない領域の半導体基板2上と、ゲート電極GE2,GE3上とに形成される。エピタキシャル成長層10は、絶縁膜上には形成されないため、素子分離領域5,5bおよびサイドウォールSW上にはエピタキシャル成長層10は形成されない。これを利用して、ゲート電極GE1,GE2,GE3上に形成された部分のエピタキシャル成長層10が、半導体層4および半導体基板2上に形成された部分のエピタキシャル成長層10と接触しないようにする。   Specifically, the epitaxial growth layer 10 is formed on the semiconductor layer 4 in the region not covered with the gate electrode GE1 and the sidewall SW in the SOI region 1A and on the gate electrode GE1, and in the bulk region 1B, It is formed on the semiconductor substrate 2 in a region not covered with the electrodes GE2 and GE3 and the sidewall SW, and on the gate electrodes GE2 and GE3. Since epitaxially grown layer 10 is not formed on the insulating film, epitaxially grown layer 10 is not formed on element isolation regions 5 and 5b and sidewall SW. By utilizing this, the portion of the epitaxial growth layer 10 formed on the gate electrodes GE 1, GE 2, GE 3 is prevented from contacting the portion of the epitaxial growth layer 10 formed on the semiconductor layer 4 and the semiconductor substrate 2.

エピタキシャル成長層10の形成は必須ではないが、エピタキシャル成長層10を形成すればより好ましい。エピタキシャル成長層10を形成しない場合には、SOI領域1Aに形成する後述のソース・ドレイン領域SD1の厚みは半導体層4の厚みに制限されるが、エピタキシャル成長層10を形成すれば、SOI領域1Aに形成する後述のソース・ドレイン領域SD1の厚みを、エピタキシャル成長層10の分、厚くすることが可能になり、それによって、ソース・ドレイン領域SD1の抵抗を低減することが可能になる。   The formation of the epitaxial growth layer 10 is not essential, but it is more preferable if the epitaxial growth layer 10 is formed. In the case where the epitaxial growth layer 10 is not formed, the thickness of a source / drain region SD1 described later formed in the SOI region 1A is limited to the thickness of the semiconductor layer 4, but if the epitaxial growth layer 10 is formed, it is formed in the SOI region 1A. It is possible to increase the thickness of a source / drain region SD1 to be described later by an amount corresponding to the epitaxial growth layer 10, thereby reducing the resistance of the source / drain region SD1.

次に、図18に示されるように、SOI領域1Aの半導体層4およびエピタキシャル成長層10に、イオン注入によりソース・ドレイン領域SD1を形成する。また、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHの半導体基板2(p型ウエルPW1)およびエピタキシャル成長層10に、イオン注入によりソース・ドレイン領域SD2を形成する。また、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLの半導体基板2(p型ウエルPW2)およびエピタキシャル成長層10に、イオン注入によりソース・ドレイン領域SD3を形成する。ここでは、SOI領域1A,バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHおよびバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにそれぞれnチャネル型MISFETを形成する場合を例に挙げて説明しているため、各ソース・ドレイン領域SD1,SD2,SD3はn型半導体領域である。 Next, as shown in FIG. 18, a source / drain region SD1 is formed in the semiconductor layer 4 and the epitaxial growth layer 10 in the SOI region 1A by ion implantation. A source / drain region SD2 is formed by ion implantation in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) and the epitaxial growth layer 10 in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B. A source / drain region SD3 is formed by ion implantation in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2) and the epitaxial growth layer 10 in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B. Here, a case where an n-channel MISFET is formed in each of the SOI region 1A, the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B, and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B has been described as an example. The source / drain regions SD1, SD2, and SD3 are n + type semiconductor regions.

なお、SOI領域1Aにソース・ドレイン領域SD1を形成する際には、バルク領域1Bを覆うフォトレジスト膜(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いればよい。また、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにソース・ドレイン領域SD2を形成する際には、SOI領域1Aとバルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLとを覆うフォトレジスト膜(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いればよい。また、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにソース・ドレイン領域SD3を形成する際には、SOI領域1Aとバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHとを覆うフォトレジスト膜(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いればよい。また、高耐圧MIS形成領域1BHのソース・ドレイン領域SD2と低耐圧MIS形成領域1BLのソース・ドレイン領域SD3とを同じイオン注入工程で形成することも可能であるが、この場合は、SOI領域1Aを覆うフォトレジスト膜をイオン注入阻止マスクとして用いればよい。   When the source / drain region SD1 is formed in the SOI region 1A, a photoresist film (not shown) that covers the bulk region 1B may be used as an ion implantation blocking mask. When the source / drain region SD2 is formed in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B, a photoresist film (not shown) that covers the SOI region 1A and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B. May be used as an ion implantation blocking mask. When the source / drain region SD3 is formed in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL in the bulk region 1B, a photoresist film (not shown) that covers the SOI region 1A and the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B. May be used as an ion implantation blocking mask. Further, the source / drain region SD2 of the high breakdown voltage MIS formation region 1BH and the source / drain region SD3 of the low breakdown voltage MIS formation region 1BL can be formed by the same ion implantation process. In this case, the SOI region 1A A photoresist film covering the film may be used as an ion implantation blocking mask.

SOI領域1Aにおいて、ソース・ドレイン領域SD1は、半導体層4のゲート電極GE1の両側の領域とその上のエピタキシャル成長層10とにわたって形成される。また、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおいて、ソース・ドレイン領域SD2は、半導体基板2(p型ウエルPW1)のゲート電極GE2の両側の領域とその上のエピタキシャル成長層10とにわたって形成される。また、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおいて、ソース・ドレイン領域SD3は、半導体基板2(p型ウエルPW2)のゲート電極GE3の両側の領域とその上のエピタキシャル成長層10とにわたって形成される。   In the SOI region 1A, the source / drain region SD1 is formed across the regions on both sides of the gate electrode GE1 of the semiconductor layer 4 and the epitaxial growth layer 10 thereon. In the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B, the source / drain region SD2 is formed across the regions on both sides of the gate electrode GE2 of the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) and the epitaxial growth layer 10 thereon. . In the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B, the source / drain region SD3 is formed across the regions on both sides of the gate electrode GE3 of the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2) and the epitaxial growth layer 10 thereon. .

ソース・ドレイン領域SD1を形成するためのイオン注入の際、ゲート電極GE1およびその側壁上のサイドウォールSWは、半導体層4へ不純物イオンが注入されるのを阻止するマスクとして機能できるので、ソース・ドレイン領域SD1は、ゲート電極GE1の側壁上のサイドウォールSWに整合して形成され、ゲート電極GE1およびその側壁上のサイドウォールSWの直下には、不純物イオンは注入されない。また、ソース・ドレイン領域SD2を形成するためのイオン注入の際、ゲート電極GE2およびその側壁上のサイドウォールSWは、半導体基板2へ不純物イオンが注入されるのを阻止するマスクとして機能できるので、ソース・ドレイン領域SD2は、ゲート電極GE2の側壁上のサイドウォールSWに整合して形成され、ゲート電極GE2およびその側壁上のサイドウォールSWの直下には、不純物イオンは注入されない。また、ソース・ドレイン領域SD3を形成するためのイオン注入の際、ゲート電極GE3およびその側壁上のサイドウォールSWは、半導体基板2へ不純物イオンが注入されるのを阻止するマスクとして機能できるので、ソース・ドレイン領域SD3は、ゲート電極GE3の側壁上のサイドウォールSWに整合して形成され、ゲート電極GE3およびその側壁上のサイドウォールSWの直下には、不純物イオンは注入されない。   In the ion implantation for forming the source / drain region SD1, the gate electrode GE1 and the sidewall SW on the sidewall thereof can function as a mask for preventing the impurity ions from being implanted into the semiconductor layer 4. The drain region SD1 is formed in alignment with the sidewall SW on the sidewall of the gate electrode GE1, and no impurity ions are implanted immediately below the gate electrode GE1 and the sidewall SW on the sidewall. Further, at the time of ion implantation for forming the source / drain region SD2, the gate electrode GE2 and the sidewall SW on the sidewall thereof can function as a mask for preventing impurity ions from being implanted into the semiconductor substrate 2. The source / drain region SD2 is formed in alignment with the sidewall SW on the sidewall of the gate electrode GE2, and no impurity ions are implanted immediately below the gate electrode GE2 and the sidewall SW on the sidewall. Further, at the time of ion implantation for forming the source / drain region SD3, the gate electrode GE3 and the sidewall SW on the sidewall thereof can function as a mask for preventing impurity ions from being implanted into the semiconductor substrate 2. The source / drain region SD3 is formed in alignment with the sidewall SW on the sidewall of the gate electrode GE3, and no impurity ions are implanted immediately below the gate electrode GE3 and the sidewall SW on the sidewall.

SOI領域1Aに形成されたソース・ドレイン領域SD1とエクステンション領域EX1とは同じ導電型であるが、ソース・ドレイン領域SD1は、エクステンション領域EX1よりも、不純物濃度(n型不純物濃度)が高い。これにより、SOI領域1Aにおいて、MISFETのソースまたはドレインとして機能するLDD(Lightly doped Drain)構造の半導体領域(不純物拡散層)が、ソース・ドレイン領域SD1およびエクステンション領域EX1により形成される。換言すれば、エクステンション領域EX1と、それよりも高不純物濃度のソース・ドレイン領域SD1とは、MISFETのソースまたはドレイン用の半導体領域として機能する。従って、エクステンション領域EX1は、ソースまたはドレイン用の半導体領域の一部とみなすことができる。   The source / drain region SD1 and the extension region EX1 formed in the SOI region 1A have the same conductivity type, but the source / drain region SD1 has a higher impurity concentration (n-type impurity concentration) than the extension region EX1. Thereby, in the SOI region 1A, a semiconductor region (impurity diffusion layer) having an LDD (Lightly doped Drain) structure that functions as a source or drain of the MISFET is formed by the source / drain region SD1 and the extension region EX1. In other words, the extension region EX1 and the source / drain region SD1 having a higher impurity concentration function as a semiconductor region for the source or drain of the MISFET. Therefore, the extension region EX1 can be regarded as a part of the semiconductor region for source or drain.

また、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHに形成されたソース・ドレイン領域SD2とエクステンション領域EX2とは同じ導電型であるが、ソース・ドレイン領域SD2は、エクステンション領域EX2よりも、不純物濃度(n型不純物濃度)が高い。これにより、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおいて、MISFETのソースまたはドレインとして機能するLDD構造の半導体領域(不純物拡散層)が、ソース・ドレイン領域SD2およびエクステンション領域EX2により形成される。換言すれば、エクステンション領域EX2と、それよりも高不純物濃度のソース・ドレイン領域SD2とは、MISFETのソースまたはドレイン用の半導体領域として機能する。従って、エクステンション領域EX2は、ソースまたはドレイン用の半導体領域の一部とみなすことができる。   In addition, the source / drain region SD2 and the extension region EX2 formed in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B have the same conductivity type, but the source / drain region SD2 has an impurity concentration higher than that of the extension region EX2 ( n-type impurity concentration) is high. Thus, in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B, a semiconductor region (impurity diffusion layer) having an LDD structure that functions as a source or drain of the MISFET is formed by the source / drain region SD2 and the extension region EX2. In other words, the extension region EX2 and the source / drain region SD2 having a higher impurity concentration than that function as a semiconductor region for the source or drain of the MISFET. Therefore, the extension region EX2 can be regarded as a part of the semiconductor region for source or drain.

また、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLに形成されたソース・ドレイン領域SD3とエクステンション領域EX3とは同じ導電型であるが、ソース・ドレイン領域SD3は、エクステンション領域EX3よりも、不純物濃度(n型不純物濃度)が高い。これにより、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおいて、MISFETのソースまたはドレインとして機能するLDD構造の半導体領域(不純物拡散層)が、ソース・ドレイン領域SD3およびエクステンション領域EX3により形成される。換言すれば、エクステンション領域EX3と、それよりも高不純物濃度のソース・ドレイン領域SD3とは、MISFETのソースまたはドレイン用の半導体領域として機能する。従って、エクステンション領域EX3は、ソースまたはドレイン用の半導体領域の一部とみなすことができる。   The source / drain region SD3 and the extension region EX3 formed in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B have the same conductivity type, but the source / drain region SD3 has an impurity concentration (more than the extension region EX3). n-type impurity concentration) is high. Thereby, in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B, a semiconductor region (impurity diffusion layer) having an LDD structure that functions as the source or drain of the MISFET is formed by the source / drain region SD3 and the extension region EX3. In other words, the extension region EX3 and the source / drain region SD3 having a higher impurity concentration function as a semiconductor region for the source or drain of the MISFET. Therefore, the extension region EX3 can be regarded as a part of the semiconductor region for source or drain.

次に、これまでのイオン注入で導入した不純物の活性化のためのアニール処理(熱処理)を行う。このアニール処理は、例えば1050℃程度のスパイクアニール処理にて行うことができる。このようにして、SOI領域1Aとバルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHおよび低耐圧MIS形成領域1BLとに、それぞれ、電界効果トランジスタとしてMISFETが形成される。   Next, annealing treatment (heat treatment) for activating the impurities introduced by the conventional ion implantation is performed. This annealing process can be performed, for example, by a spike annealing process at about 1050 ° C. In this manner, MISFETs are formed as field effect transistors in the SOI region 1A and the high breakdown voltage MIS formation region 1BH and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B, respectively.

次に、図19に示されるように、サリサイド技術を用いて、ソース・ドレイン領域SD1,SD2,SD3の上層(表層)部分と、ゲート電極GE1,GE2,GE3の上部のエピタキシャル成長層10の上層(表層)部分とに、金属シリサイド層12を形成する。金属シリサイド層12は、例えばニッケルシリサイドまたはコバルトシリサイドなどからなる。金属シリサイド層12を形成するには、例えばニッケル(Ni)膜またはコバルト(Co)膜のような金属膜を基板1C上に堆積して熱処理することによって、金属シリサイド層12を形成し、その後、未反応の金属膜を除去する。金属シリサイド層12を形成することにより、拡散抵抗やコンタクト抵抗などを低抵抗化することができる。   Next, as shown in FIG. 19, by using salicide technology, the upper layer (surface layer) portion of the source / drain regions SD1, SD2, SD3 and the upper layer of the epitaxial growth layer 10 above the gate electrodes GE1, GE2, GE3 ( A metal silicide layer 12 is formed on the surface layer portion. The metal silicide layer 12 is made of, for example, nickel silicide or cobalt silicide. In order to form the metal silicide layer 12, for example, a metal film such as a nickel (Ni) film or a cobalt (Co) film is deposited on the substrate 1C and subjected to heat treatment, and then the metal silicide layer 12 is formed. Unreacted metal film is removed. By forming the metal silicide layer 12, diffusion resistance, contact resistance, and the like can be reduced.

次に、図20に示されるように、基板1Cの主面上に絶縁膜(層間絶縁膜)21を形成する。すなわち、ゲート電極GE1,GE2,GE3およびサイドウォールSWを覆うように、金属シリサイド層12上を含む基板1C上に絶縁膜21を形成する。絶縁膜21は、例えば、酸化シリコン膜の単体膜や、あるいは、窒化シリコン膜とそれよりも厚い酸化シリコン膜との積層膜などからなる。その後、絶縁膜21の表面(上面)をCMP(CMP:Chemical Mechanical Polishing、化学機械研磨)法により研磨するなどして、絶縁膜21の上面を平坦化する。下地段差に起因して絶縁膜21の表面に凹凸形状が形成されていても、絶縁膜21の表面をCMP法により研磨することにより、その表面が平坦化された層間絶縁膜を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 20, an insulating film (interlayer insulating film) 21 is formed on the main surface of the substrate 1C. That is, the insulating film 21 is formed on the substrate 1C including the metal silicide layer 12 so as to cover the gate electrodes GE1, GE2, GE3 and the sidewall SW. The insulating film 21 is made of, for example, a single film of a silicon oxide film or a laminated film of a silicon nitride film and a thicker silicon oxide film. Thereafter, the upper surface of the insulating film 21 is planarized by polishing the surface (upper surface) of the insulating film 21 by CMP (CMP: Chemical Mechanical Polishing). Even if unevenness is formed on the surface of the insulating film 21 due to the base step, by polishing the surface of the insulating film 21 by the CMP method, an interlayer insulating film having a flattened surface can be obtained. .

次に、図21に示されるように、絶縁膜21上に形成したフォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜21をドライエッチングすることにより、絶縁膜21にコンタクトホール(貫通孔、孔)22を形成する。コンタクトホール22の底部では、基板1Cの主面の一部、例えばソース・ドレイン領域SD1,SD2,SD3の表面上の金属シリサイド層12の一部や、ゲート電極GE1,GE2,GE3上の金属シリサイド層12の一部などが露出される。   Next, as shown in FIG. 21, the insulating film 21 is dry-etched using a photoresist pattern (not shown) formed on the insulating film 21 as an etching mask, so that a contact hole ( (Through hole, hole) 22 is formed. At the bottom of the contact hole 22, part of the main surface of the substrate 1C, for example, part of the metal silicide layer 12 on the surface of the source / drain regions SD1, SD2, SD3, and metal silicide on the gate electrodes GE1, GE2, GE3. A part of the layer 12 is exposed.

次に、コンタクトホール22内に、タングステン(W)などからなる導電性のプラグ(接続用導体部)23を形成する。プラグ23を形成するには、例えば、コンタクトホール22の内部(底部および側壁上)を含む絶縁膜21上に、プラズマCVD法によりバリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)を形成する。それから、タングステン膜などからなる主導体膜をCVD法などによってバリア導体膜上にコンタクトホール22を埋めるように形成し、絶縁膜21上の不要な主導体膜およびバリア導体膜をCMP法またはエッチバック法などによって除去することにより、プラグ23を形成することができる。図面の簡略化のために、プラグ23は、主導体膜とバリア導体膜を一体化して示してある。プラグ23は、その底部でソース・ドレイン領域SD1,SD2,SD3の表面上の金属シリサイド層12や、ゲート電極GE1,GE2,GE3上の金属シリサイド層12などと接して、電気的に接続される。   Next, a conductive plug (connecting conductor portion) 23 made of tungsten (W) or the like is formed in the contact hole 22. In order to form the plug 23, for example, a barrier conductor film (for example, a titanium film, a titanium nitride film, or a laminated film thereof) is formed on the insulating film 21 including the inside (on the bottom and side walls) of the contact hole 22 by plasma CVD. ). Then, a main conductor film made of a tungsten film or the like is formed by CVD or the like so as to fill the contact hole 22 on the barrier conductor film, and unnecessary main conductor films and barrier conductor films on the insulating film 21 are formed by CMP or etch back. By removing by a method or the like, the plug 23 can be formed. For simplification of the drawing, the plug 23 is shown by integrating the main conductor film and the barrier conductor film. The plug 23 is in contact with the metal silicide layer 12 on the surface of the source / drain regions SD1, SD2, SD3, the metal silicide layer 12 on the gate electrodes GE1, GE2, GE3, and the like at the bottom thereof, and is electrically connected. .

次に、図22に示されるように、プラグ23が埋め込まれた絶縁膜21上に、絶縁膜24を形成する。絶縁膜24は、複数の絶縁膜の積層膜で形成することもできる。   Next, as shown in FIG. 22, an insulating film 24 is formed on the insulating film 21 in which the plugs 23 are embedded. The insulating film 24 can also be formed of a stacked film of a plurality of insulating films.

次に、シングルダマシン法により第1層目の配線である配線M1を形成する。具体的には、次のようにして配線M1を形成することができる。まず、フォトレジストパターン(図示せず)をマスクとしたドライエッチングによって絶縁膜24の所定の領域に配線溝を形成した後、配線溝の底部および側壁上を含む絶縁膜24上にバリア導体膜(例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜など)を形成する。続いて、CVD法またはスパッタリング法などによりバリア導体膜上に銅のシード層を形成し、さらに電解めっき法などを用いてシード層上に銅めっき膜を形成して、銅めっき膜により配線溝の内部を埋め込む。それから、配線溝以外の領域の主導体膜(銅めっき膜およびシード層)とバリアメタル膜をCMP法により除去して、配線溝に埋め込まれ銅を主導電材料とする第1層目の配線M1を形成する。図面の簡略化のために、配線M1は、バリア導体膜、シード層および銅めっき膜を一体化して示してある。   Next, the wiring M1 which is the first layer wiring is formed by a single damascene method. Specifically, the wiring M1 can be formed as follows. First, after a wiring groove is formed in a predetermined region of the insulating film 24 by dry etching using a photoresist pattern (not shown) as a mask, a barrier conductor film (on the insulating film 24 including the bottom and side walls of the wiring groove is formed. For example, a titanium nitride film, a tantalum film, a tantalum nitride film, or the like is formed. Subsequently, a copper seed layer is formed on the barrier conductor film by a CVD method or a sputtering method, and a copper plating film is further formed on the seed layer by using an electrolytic plating method. Embed the inside. Then, the main conductor film (copper plating film and seed layer) and the barrier metal film in a region other than the wiring groove are removed by CMP, and the first layer wiring M1 embedded in the wiring groove and using copper as the main conductive material. Form. For simplification of the drawing, the wiring M1 is shown by integrating a barrier conductor film, a seed layer, and a copper plating film.

配線M1は、プラグ23を介して、SOI領域1Aに形成されたMISFET(ソース・ドレイン領域SD1又はゲート電極GE1)、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHに形成されたMISFET(ソース・ドレイン領域SD2又はゲート電極GE2)、あるいは、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLに形成されたMISFET(ソース・ドレイン領域SD3又はゲート電極GE3)などと電気的に接続されている。その後、デュアルダマシン法により2層目の配線を形成するが、ここでは図示およびその説明は省略する。   The wiring M1 is connected to the MISFET (source / drain region SD1 or gate electrode GE1) formed in the SOI region 1A and the MISFET (source / drain region) formed in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH in the bulk region 1B via the plug 23. SD2 or gate electrode GE2), or a MISFET (source / drain region SD3 or gate electrode GE3) formed in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B. Thereafter, a second layer wiring is formed by a dual damascene method, but illustration and description thereof are omitted here.

以上のようにして、本実施の形態の半導体装置が製造される。   As described above, the semiconductor device of the present embodiment is manufactured.

本実施の形態の半導体装置は、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有しており、SOI領域1Aとバルク領域1Bのそれぞれに複数のMISFETが形成されている。SOI領域1Aは、半導体基板2(単結晶半導体領域)と絶縁層3と半導体層4(単結晶半導体領域)とが下から順に積層されたSOI構造を有する領域であり、絶縁層3の上部に位置する半導体層4(単結晶半導体領域)に、MISFETが形成されている。このため、SOI領域1Aに形成された各MISFETのチャネル領域は、絶縁層3上の半導体層4中に形成される。一方、バルク領域1Bは、基板の厚み方向全体(素子分離領域5,5bは除く)が半導体基板2(単結晶半導体領域)で構成された領域であり、この半導体基板2(単結晶半導体領域)に、MISFETが形成されている。このため、バルク領域1Bに形成された各MISFETのチャネル領域は、半導体基板2中に形成され、チャネル領域の下方(半導体基板2の厚み方向の途中)には、絶縁層3のような絶縁層(埋め込み絶縁層)は存在していない。   The semiconductor device of the present embodiment has an SOI region 1A and a bulk region 1B, and a plurality of MISFETs are formed in each of the SOI region 1A and the bulk region 1B. The SOI region 1A is a region having an SOI structure in which a semiconductor substrate 2 (single crystal semiconductor region), an insulating layer 3, and a semiconductor layer 4 (single crystal semiconductor region) are stacked in order from the bottom. A MISFET is formed in the semiconductor layer 4 (single crystal semiconductor region) located. For this reason, the channel region of each MISFET formed in the SOI region 1 </ b> A is formed in the semiconductor layer 4 on the insulating layer 3. On the other hand, the bulk region 1B is a region in which the entire thickness direction of the substrate (excluding the element isolation regions 5 and 5b) is constituted by the semiconductor substrate 2 (single crystal semiconductor region), and this semiconductor substrate 2 (single crystal semiconductor region). In addition, a MISFET is formed. Therefore, the channel region of each MISFET formed in the bulk region 1B is formed in the semiconductor substrate 2, and an insulating layer such as the insulating layer 3 is located below the channel region (in the middle of the thickness direction of the semiconductor substrate 2). There is no (buried insulating layer).

本実施の形態の半導体装置およびその製造工程の主要な特徴の一つは、製造された半導体装置において、SOI領域1Aに形成されているMISFETのチャネル領域には不純物が導入されておらず、バルク領域1Bに形成されているMISFETのチャネル領域には不純物が導入されていることである。このため、本実施の形態の半導体装置の製造工程は、SOI領域1Aに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されないように行われることを、主要な特徴の一つとしている。また、本実施の形態の半導体装置の製造工程は、バルク領域1Bに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されるように行われることも、他の主要な特徴の一つとしている。これは、以下のような理由によるものである。   One of the main features of the semiconductor device of the present embodiment and its manufacturing process is that no impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A in the manufactured semiconductor device, and the bulk The impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the region 1B. Therefore, one of the main features is that the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment is performed so that impurities are not ion-implanted into the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A. Another main feature is that the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment is performed such that impurities are ion-implanted into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B. This is due to the following reasons.

半導体基板に不純物をイオン注入した場合、注入直後の段階では、注入された不純物がある程度ランダムに配置されていても、その後の種々の加熱工程で不純物が拡散(移動)すると、不純物のランダム配置が崩れ、注入直後に比べて不純物の分布に偏りが生じてしまう。すなわち、イオン注入した直後の段階では、注入した不純物の配置のランダム性が高くとも、その後の種々の加熱工程で不純物が拡散(移動)すると、不純物の配置のランダム性が低下してしまう。このことは、イオン注入が、MISFETのしきい値調整用のチャネルドープイオン注入やウエル領域形成用のイオン注入である場合でも同様である。   When impurities are ion-implanted into a semiconductor substrate, even if the implanted impurities are randomly arranged to some extent, if the impurities diffuse (move) in various subsequent heating processes, the random arrangement of the impurities It collapses and the distribution of impurities is biased compared to immediately after implantation. That is, in the stage immediately after ion implantation, even if the randomness of the implanted impurity is high, if the impurity is diffused (moved) in the subsequent various heating processes, the randomness of the impurity is degraded. This is the same even when the ion implantation is channel doping ion implantation for adjusting the threshold value of the MISFET or ion implantation for forming the well region.

なお、不純物の配置のランダム性が高い状態では、微視的(原子配列のレベル)には、不純物は均一(規則的)に配置されているのではなく、ばらばら(ランダム)に存在しているが、微視的にランダムであるが故に、巨視的(チャネル領域のレベル)には、不純物は偏りなく同じように分布している。このため、不純物の配置のランダム性が高い状態では、チャネル領域同士を比べたときの不純物分布の違い(あるMISFETのチャネル領域の不純物分布と他のMISFETのチャネル領域の不純物分布との差)が小さく、MISFETのしきい値のばらつきが小さい。   In addition, in a state where the randomness of the arrangement of impurities is high, the impurities are not arranged uniformly (regularly) microscopically (at the level of atomic arrangement) but are present in a random (random) manner. However, since they are microscopically random, the impurities are distributed equally in a macroscopic manner (channel region level). For this reason, in a state where the randomness of the impurity arrangement is high, the difference in impurity distribution (difference between the impurity distribution in the channel region of one MISFET and the impurity distribution in the channel region of another MISFET) when the channel regions are compared with each other. Small, variation in threshold of MISFET is small.

しかしながら、不純物配置のランダム性が低下すると、この状態が崩れ、巨視的な不純物の分布(チャネル領域のレベルでの不純物分布)に偏りが生じてしまう。このため、チャネルドープイオン注入後に、熱拡散によってチャネルドープ不純物の配置のランダム性が低くなった状態では、チャネル領域同士を比べたときの不純物分布の違い(あるMISFETのチャネル領域の不純物分布と他のMISFETのチャネル領域の不純物分布との差)が大きくなり、MISFETのしきい値のばらつきが大きくなってしまう。すなわち、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動してしまい、MISFET毎にしきい値電圧が変動してしまうのである。半導体装置の性能を向上させるためには、MISFET毎のしきい値電圧のばらつきを抑制することが望まれる。なお、チャネル領域同士を比べたときの不純物分布の違い(ばらつき)が、上記ランダムばらつきに対応している。   However, if the randomness of the impurity arrangement decreases, this state collapses, and the macroscopic impurity distribution (impurity distribution at the channel region level) is biased. For this reason, after the channel doping ion implantation, in the state where the randomness of the channel doping impurities is reduced by thermal diffusion, the difference in the impurity distribution when comparing the channel regions (impurity distribution in the channel region of a certain MISFET and others) (Difference from the impurity distribution in the channel region of the MISFET) increases, and the variation in threshold value of the MISFET increases. That is, the state of the channel region (arrangement state of impurities in the channel region) varies for each MISFET, and the threshold voltage varies for each MISFET. In order to improve the performance of the semiconductor device, it is desired to suppress variations in threshold voltage for each MISFET. Note that the difference (variation) in the impurity distribution when the channel regions are compared corresponds to the random variation.

このため、チャネルドープイオン注入を行わず、チャネル領域に不純物を導入しないようにすれば、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動しなくなるため、MISFET毎のしきい値電圧のばらつきを抑制することが可能になる。   For this reason, if channel doping ion implantation is not performed and impurities are not introduced into the channel region, the state of the channel region (arrangement of impurities in the channel region) does not vary for each MISFET. It becomes possible to suppress variations in value voltage.

しかしながら、半導体基板に複数のMISFETを形成する場合に、全てのMISFETに対してチャネルドープイオン注入を全く行わなければ、MISFETのしきい値電圧を調整することが困難となるため、半導体装置の性能向上を図ることが難しくなる。また、チャネルドープイオン注入を行わない場合でも、ウエル領域を形成するためのイオン注入の際に、チャネル領域にも不純物が導入される。このため、その後の種々の加熱工程で不純物が拡散(移動)すると、ウエル領域形成のためにチャネル領域に導入された不純物の配置のランダム性が低下して、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動してしまい、MISFET毎にしきい値電圧が変動してしまう。また、半導体基板に形成された全てのMISFETに対して一律に同じ対策を施すと、ランダムばらつきが生じやすい素子と生じにくい素子とに同じ対策を施すことになるため、半導体装置全体の大幅な設計変更が必要となり、設計変更にともなう時間や労力やコストが大きくなってしまう。   However, when forming a plurality of MISFETs on a semiconductor substrate, it is difficult to adjust the threshold voltage of the MISFET unless channel doping ion implantation is performed for all MISFETs. It becomes difficult to improve. Even when channel doping ion implantation is not performed, impurities are also introduced into the channel region during ion implantation for forming the well region. For this reason, if impurities are diffused (moved) in various subsequent heating processes, the randomness of the arrangement of impurities introduced into the channel region for the formation of the well region is reduced, and the state of the channel region (channel The impurity arrangement state in the region) varies, and the threshold voltage varies for each MISFET. In addition, if all the MISFETs formed on the semiconductor substrate are uniformly treated, the same countermeasures are applied to elements that are likely to cause random variations and elements that are unlikely to occur. A change is necessary, and the time, labor, and cost associated with the design change increase.

そこで、本実施の形態では、SOI構造を有するSOI領域1AとSOI構造を有していないバルク領域1Bとを有する基板1Cに複数のMISFETを形成する。そして、半導体装置の製造工程(MISFET形成工程)を、SOI領域1Aに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されないように行う。これにより、製造された半導体装置においては、SOI領域1Aに形成されているMISFETのチャネル領域には不純物が導入されていない状態となる。   Therefore, in the present embodiment, a plurality of MISFETs are formed on the substrate 1C having the SOI region 1A having the SOI structure and the bulk region 1B not having the SOI structure. Then, the semiconductor device manufacturing process (MISFET forming process) is performed so that impurities are not ion-implanted into the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A. As a result, in the manufactured semiconductor device, no impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A.

SOI領域1Aに形成されたMISFETは、チャネル領域に不純物が導入されていないため、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動することがなく、MISFET毎にしきい値電圧が変動するのを防止できる。   In the MISFET formed in the SOI region 1A, since no impurity is introduced into the channel region, the state of the channel region (arrangement state of impurities in the channel region) does not vary for each MISFET, and the threshold voltage for each MISFET Can be prevented from fluctuating.

SOI領域1Aでは、MISFETのチャネル領域に不純物が導入されないようにしているため、SOI領域1Aでは、チャネルドープイオン注入を行わず、また、ウエル領域を形成するためのイオン注入も行わない。バルク領域1Bでは、半導体基板2にウエル領域を形成してそこにMISFETを形成するが、SOI領域1Aは、SOI構造を有し、絶縁層3上の半導体層4にMISFETを形成するため、半導体層4にはウエル領域を形成しないで済む。すなわち、ウエル領域を形成しなくとも、SOI領域1Aの半導体層4に、素子分離領域5と絶縁層3とで区画された(囲まれた)領域を設け、そこにMISFETを形成することができるため、SOI領域1Aでは、半導体層4にウエル領域を形成するためのイオン注入を行わないで済む。   In the SOI region 1A, since impurities are not introduced into the channel region of the MISFET, channel doping ion implantation is not performed in the SOI region 1A, and ion implantation for forming a well region is not performed. In the bulk region 1B, a well region is formed in the semiconductor substrate 2 and a MISFET is formed there. The SOI region 1A has an SOI structure, and a MISFET is formed in the semiconductor layer 4 on the insulating layer 3. It is not necessary to form a well region in the layer 4. That is, even if the well region is not formed, the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A is provided with a region partitioned (enclosed) by the element isolation region 5 and the insulating layer 3, and a MISFET can be formed there. Therefore, in the SOI region 1A, it is not necessary to perform ion implantation for forming a well region in the semiconductor layer 4.

また、SOI領域1Aでは、チャネルドープイオン注入を行わないが、SOI領域1AはSOI構造を有しているため、チャネルドープイオン注入を行わなくとも、MISFETのしきい値電圧を調整することが可能である。例えば、本実施の形態では、次のようにして、SOI領域1AのMISFETのしきい値電圧を調整している。   In addition, channel doping ion implantation is not performed in the SOI region 1A. However, since the SOI region 1A has an SOI structure, the threshold voltage of the MISFET can be adjusted without performing channel doping ion implantation. It is. For example, in the present embodiment, the threshold voltage of the MISFET in the SOI region 1A is adjusted as follows.

SOI領域1Aにおいて、半導体層4は、絶縁層3を介して半導体基板2と容量結合しているが、この容量結合の状態が変化すると、半導体層4に形成されたMISFETが影響を受けて、そのしきい値電圧が変化する。このことを利用し、本実施の形態では、上記図3のイオン注入P1で、SOI領域1Aの半導体基板2に不純物イオンを導入することにより、SOI領域1Aにおける絶縁層3の下部の基板領域(半導体領域6に対応)の不純物濃度を調整し、それによって上記容量結合(絶縁層3を介した半導体層4と半導体基板2の容量結合)の状態を制御することで、SOI領域1AのMISFETのしきい値電圧を調整している。例えば、図3のイオン注入P1で半導体領域6にホウ素(B)などのp型の不純物を導入し、この半導体領域6のp型不純物濃度を高くするほど、半導体領域6の上方の半導体層4に形成されるnチャネル型MISFETのしきい値電圧の絶対値を大きくすることができる。このように、SOI領域1Aでは、チャネルドープイオン注入を行わなくとも、MISFETのしきい値電圧を調整することが可能である。   In the SOI region 1A, the semiconductor layer 4 is capacitively coupled to the semiconductor substrate 2 via the insulating layer 3, but when this capacitive coupling state changes, the MISFET formed in the semiconductor layer 4 is affected, The threshold voltage changes. By utilizing this fact, in the present embodiment, impurity ions are introduced into the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A by the ion implantation P1 in FIG. 3 above, whereby the substrate region (under the insulating layer 3 in the SOI region 1A ( By adjusting the impurity concentration of the semiconductor region 6) and thereby controlling the state of the capacitive coupling (capacitive coupling between the semiconductor layer 4 and the semiconductor substrate 2 via the insulating layer 3), the MISFET of the SOI region 1 A is controlled. The threshold voltage is adjusted. For example, a p-type impurity such as boron (B) is introduced into the semiconductor region 6 by the ion implantation P1 in FIG. 3, and the semiconductor layer 4 above the semiconductor region 6 increases as the p-type impurity concentration in the semiconductor region 6 increases. The absolute value of the threshold voltage of the n-channel type MISFET formed in (1) can be increased. Thus, in the SOI region 1A, the threshold voltage of the MISFET can be adjusted without performing channel dope ion implantation.

従って、SOI領域1Aでは、MISFETのチャネル領域に不純物が導入されないようにすることができ、それによって、MISFET毎にしきい値電圧が変動するのを防止できる。   Therefore, in the SOI region 1A, it is possible to prevent impurities from being introduced into the channel region of the MISFET, thereby preventing the threshold voltage from fluctuating for each MISFET.

しかしながら、本実施の形態とは異なり、全体がSOI構造を有するSOI基板に全てのMISFETを形成した構成の半導体装置では、MISFETのチャネル領域に不純物が導入されないようにすることでMISFET毎のしきい値電圧の変動は防止できるが、しきい値電圧の変動をある程度許容できるようなMISFETまでSOI基板に形成することになる。また、不純物配置のランダム性が低下しても、ゲート面積が大きいMISFETなどのように、しきい値電圧がそれほど変動しない場合もあるが、そのようなMISFETもSOI基板に形成することになる。この場合、しきい値電圧の変動をある程度許容できるようなMISFET(あるいは不純物配置のランダム性が低下してもしきい値電圧がそれほど変動しないMISFET)においても、SOI基板に形成されたことによる特性上の制限が付加されることになる。例えば、ソース・ドレイン領域の厚みが制限されることで、ソース・ドレイン領域の抵抗が高くなり、オン電流が低くなりやすい。また、半導体装置を構成する半導体基板をSOI基板に置き換え、形成すべき全てのMISFETをこのSOI基板に形成し、かつ全てのMISFETのチャネル領域に不純物が導入されないようにすると、半導体装置全体の大幅な設計変更が必要となり、設計変更にともなう時間や労力やコストが大きくなってしまう。   However, unlike the present embodiment, in a semiconductor device having a structure in which all MISFETs are formed on an SOI substrate having an SOI structure as a whole, the threshold for each MISFET is prevented by preventing impurities from being introduced into the channel region of the MISFET. Although the fluctuation of the value voltage can be prevented, a MISFET that can tolerate the fluctuation of the threshold voltage to some extent is formed on the SOI substrate. Even if the randomness of the impurity arrangement is reduced, the threshold voltage may not change so much as in a MISFET having a large gate area, but such a MISFET is also formed on the SOI substrate. In this case, even in a MISFET that can tolerate a change in threshold voltage to some extent (or a MISFET in which the threshold voltage does not change so much even if the randomness of the impurity arrangement is lowered), the characteristics of the MISFET formed on the SOI substrate. Will be added. For example, by limiting the thickness of the source / drain region, the resistance of the source / drain region is increased, and the on-current is likely to be decreased. Further, if the semiconductor substrate constituting the semiconductor device is replaced with an SOI substrate, all MISFETs to be formed are formed on this SOI substrate, and impurities are not introduced into the channel regions of all MISFETs, the entire semiconductor device is greatly reduced. Design change is required, and the time, labor, and cost associated with the design change increase.

それに対して、本実施の形態では、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板1Cを用い、この基板1CのSOI領域1Aとバルク領域1Bとにそれぞれ複数のMISFETを形成している。この際、しきい値電圧の変動(ばらつき)を抑制することが重要なMISFETをSOI領域1Aに形成し、SOI領域1Aに形成するMISFETに比べてしきい値電圧の変動(ばらつき)を許容できるMISFETをバルク領域1Bに形成することを、設計思想とする。また、不純物配置のランダム性が低下するとしきい値電圧が変動しやすい(ばらつきやすい)MISFETをSOI領域1Aに形成し、SOI領域1Aに形成するMISFETに比べて、不純物配置のランダム性が低下してもしきい値電圧が変動しにくい(ばらつきやすい)MISFETをバルク領域1Bに形成することを、設計思想とする。   On the other hand, in this embodiment, a substrate 1C having an SOI region 1A and a bulk region 1B is used, and a plurality of MISFETs are formed in the SOI region 1A and the bulk region 1B of the substrate 1C, respectively. At this time, a MISFET in which it is important to suppress the fluctuation (variation) of the threshold voltage is formed in the SOI region 1A, and the fluctuation (variation) of the threshold voltage can be allowed as compared with the MISFET formed in the SOI region 1A. The design concept is to form the MISFET in the bulk region 1B. Further, when the randomness of the impurity arrangement is lowered, a MISFET whose threshold voltage is likely to fluctuate (variable) is formed in the SOI region 1A, and the randomness of the impurity arrangement is lowered as compared with the MISFET formed in the SOI region 1A. However, the design philosophy is to form a MISFET in the bulk region 1B in which the threshold voltage does not easily change (is likely to vary).

そして、本実施の形態の半導体装置では、バルク領域1Bに形成されているMISFETのチャネル領域には不純物が導入されている。すなわち、本実施の形態の半導体装置の製造工程は、バルク領域1Bに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されるように行う。   In the semiconductor device of the present embodiment, impurities are introduced into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B. That is, the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment is performed so that impurities are ion-implanted into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B.

バルク領域1Bにおいて、MISFETのチャネル領域に不純物が導入されているのは、チャネルドープイオン注入を行い、また、ウエル領域を形成するためのイオン注入を行っているためである。バルク領域1Bの半導体基板2に、ウエル領域を形成するためのイオン注入とチャネルドープイオン注入のいずれも行わずにMISFETを形成すると、形成されたMISFETの特性が低下する虞がある。しかしながら、本実施の形態では、バルク領域1Bに形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されており、バルク領域1Bにおいて、チャネルドープイオン注入や、ウエル領域を形成するためのイオン注入を行っているため、バルク領域1Bの半導体基板2にMISFETを的確に形成することができる。また、形成したMISFETの特性を高めることができる。また、MISFETのしきい値電圧を所望の値に容易に制御することができる。   The reason why the impurities are introduced into the channel region of the MISFET in the bulk region 1B is that channel doping ion implantation is performed and ion implantation for forming a well region is performed. If the MISFET is formed in the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B without performing either the ion implantation for forming the well region or the channel dope ion implantation, the characteristics of the formed MISFET may be deteriorated. However, in the present embodiment, impurities are introduced into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B, and channel doping ion implantation or ion implantation for forming a well region is performed in the bulk region 1B. Therefore, the MISFET can be accurately formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. In addition, the characteristics of the formed MISFET can be improved. Further, the threshold voltage of the MISFET can be easily controlled to a desired value.

また、バルク領域1Bに形成されたMISFETは、SOI領域1Aに形成されたことによる特性上の制限が付加されることがないため、特性(チャネル不純物のランダムばらつきに影響される特性以外の特性)の向上を図ることができる。例えば、ソース・ドレイン領域の厚みを厚くすることが容易であり、ソース・ドレイン領域の抵抗を低くして、オン電流を向上させることが可能である。   In addition, since the MISFET formed in the bulk region 1B is not limited by the characteristics due to being formed in the SOI region 1A, the characteristics (characteristics other than the characteristics affected by random variations in channel impurities) Can be improved. For example, it is easy to increase the thickness of the source / drain region, and it is possible to reduce the resistance of the source / drain region and improve the on-current.

但し、バルク領域1Bに形成したMISFETは、チャネル領域に不純物が導入されているため、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動する虞がある。しかしながら、バルク領域1Bには、半導体装置に形成すべきMISFETのうち、しきい値電圧の変動をある程度許容できるMISFETを形成し、しきい値電圧の変動を抑制することが重要なMISFETはSOI領域1Aに形成する。あるいは、バルク領域1Bには、半導体装置に形成すべきMISFETのうち、不純物配置のランダム性が低下してもしきい値電圧があまり変動しないMISFETを形成し、不純物配置のランダム性が低下するとしきい値電圧が変動しやすい(ばらつきやすい)MISFETはSOI領域1Aに形成する。これにより、バルク領域1Bに形成したMISFETにおいて、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動したとしても、それによって生じる不具合を抑制または防止することができる。   However, in the MISFET formed in the bulk region 1B, since impurities are introduced into the channel region, the state of the channel region (arrangement state of impurities in the channel region) may vary for each MISFET. However, among the MISFETs to be formed in the semiconductor device, in the bulk region 1B, a MISFET that can tolerate a threshold voltage variation to some extent is formed, and the MISFET that is important to suppress the threshold voltage variation is an SOI region. Form 1A. Alternatively, in the bulk region 1B, among the MISFETs to be formed in the semiconductor device, a MISFET whose threshold voltage does not change much even if the randomness of the impurity arrangement is lowered is formed, and the randomness of the impurity arrangement is lowered. A MISFET whose value voltage is likely to fluctuate (is likely to vary) is formed in the SOI region 1A. Thereby, in the MISFET formed in the bulk region 1B, even if the channel region state (arrangement state of impurities in the channel region) varies for each MISFET, it is possible to suppress or prevent problems caused by the channel region state.

また、本実施の形態では、半導体装置を構成する半導体基板を、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板1Cに置き換え、形成すべき全てのMISFETのうち、一部(しきい値電圧の変動を抑制することが重要なMISFET)をSOI領域1Aに形成し、残りをバルク領域1Bに形成している。このため、半導体装置の設計変更が少なくて済み、設計変更にともなう時間や労力やコストを抑制することができる。   In this embodiment, the semiconductor substrate constituting the semiconductor device is replaced with the substrate 1C having the SOI region 1A and the bulk region 1B, and a part of all the MISFETs to be formed (threshold voltage fluctuation). Is formed in the SOI region 1A, and the rest is formed in the bulk region 1B. For this reason, the design change of the semiconductor device can be reduced, and the time, labor and cost associated with the design change can be suppressed.

このように、本実施の形態では、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板1Cを用い、SOI領域1Aとバルク領域1Bのそれぞれに複数のMISFETを形成するが、SOI領域1Aに形成したMISFETのチャネル領域には不純物が導入され、バルク領域1Bに形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されているようにすることが重要である。   As described above, in this embodiment, the substrate 1C having the SOI region 1A and the bulk region 1B is used, and a plurality of MISFETs are formed in each of the SOI region 1A and the bulk region 1B, but the MISFET formed in the SOI region 1A. It is important that an impurity is introduced into the channel region of the MISFET and an impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B.

また、本実施の形態では、SOI領域1Aでは、エクステンション領域EX1を形成するためのイオン注入とソース・ドレイン領域SD1を形成するためのイオン注入を行うが、ハロー領域を形成するためのイオン注入(ハローイオン注入)は行わない。一方、バルク領域1Bでは、ハロー領域を形成するためのイオン注入(ハローイオン注入P5a,P6a)を行う。   Further, in the present embodiment, in the SOI region 1A, ion implantation for forming the extension region EX1 and ion implantation for forming the source / drain region SD1 are performed, but ion implantation for forming the halo region ( (Halo ion implantation) is not performed. On the other hand, in the bulk region 1B, ion implantation (halo ion implantation P5a, P6a) for forming a halo region is performed.

ハローイオン注入によって、ハロー領域はチャネル領域(ゲート電極の直下の領域)の近くに形成される。このため、SOI領域1Aにおいて、ハロー領域を形成するためのイオン注入(ハローイオン注入)を行った場合、チャネルドープイオン注入と、ウエル領域を形成するためのイオン注入とを行わなかったとしても、ハローイオン注入で導入した不純物に起因して、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動する可能性がある。これは、MISFET毎のしきい値電圧の変動を招く可能性がある。   By the halo ion implantation, the halo region is formed near the channel region (the region immediately below the gate electrode). For this reason, in the SOI region 1A, when ion implantation for forming a halo region (halo ion implantation) is performed, even if channel doping ion implantation and ion implantation for forming a well region are not performed, Due to impurities introduced by halo ion implantation, the state of the channel region (arrangement state of impurities in the channel region) may vary for each MISFET. This may cause a variation in threshold voltage for each MISFET.

それに対して、本実施の形態においては、SOI領域1Aでは、ハローイオン注入を行わないため、MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動するのを、更に的確に防止できる。これにより、SOI領域1Aに形成されたMISFETのしきい値電圧の変動を、更に的確に防止できる。   On the other hand, in this embodiment, since the halo ion implantation is not performed in the SOI region 1A, the channel region state (arrangement state of impurities in the channel region) is more accurately prevented for each MISFET. it can. Thereby, fluctuations in the threshold voltage of the MISFET formed in the SOI region 1A can be prevented more accurately.

また、SOI領域1Aでは、絶縁層3上の半導体層4にエクステンション領域EX1を形成しているため、SOI領域1Aに形成したMISFETは、バルク領域1Bに形成したMISFETに比べて、パンチスルー(短チャネル効果)が生じにくい。このため、SOI領域1Aでは、ハロー領域を形成するためのイオン注入(ハローイオン注入)を行わなくとも、絶縁層3上の半導体層4にエクステンション領域EX1を形成していることで、パンチスルー(短チャネル効果)を抑制または防止することができる。一方、バルク領域1Bでは、半導体基板2にエクステンション領域EX2,EX3を形成しているため、バルク領域1Bに形成したMISFETは、SOI領域1Aに形成したMISFETに比べて、パンチスルー(短チャネル効果)が生じやすい。このため、バルク領域1BにMISFETを形成する際には、ハロー領域HO2,HO3も形成することで、パンチスルー(短チャネル効果)を抑制または防止することができる。   In the SOI region 1A, since the extension region EX1 is formed in the semiconductor layer 4 on the insulating layer 3, the MISFET formed in the SOI region 1A is punch-through (shorter) than the MISFET formed in the bulk region 1B. Channel effect) is less likely to occur. For this reason, in the SOI region 1A, without performing ion implantation for forming the halo region (halo ion implantation), the extension region EX1 is formed in the semiconductor layer 4 on the insulating layer 3, so that punch-through ( (Short channel effect) can be suppressed or prevented. On the other hand, in the bulk region 1B, since the extension regions EX2 and EX3 are formed in the semiconductor substrate 2, the MISFET formed in the bulk region 1B is punch-through (short channel effect) compared to the MISFET formed in the SOI region 1A. Is likely to occur. Therefore, when forming the MISFET in the bulk region 1B, the punch-through (short channel effect) can be suppressed or prevented by forming the halo regions HO2 and HO3.

このように、本実施の形態では、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板1Cを用い、半導体装置に形成すべきMISFETを、SOI領域1Aとバルク領域1Bとに振り分け、SOI領域1Aでは、MISFET毎にチャネル領域の状態(不純物の配置状態)が変動しないようにするために、必要最低限のイオン注入(エクステンション領域形成用のイオン注入およびソース・ドレイン領域形成用のイオン注入)のみを行う。一方、バルク領域1Bでは、チャネル領域の状態(不純物の配置状態)が変動する可能性はあっても、それ以外の特性の向上を優先して、エクステンション領域形成用のイオン注入およびソース・ドレイン領域形成用のイオン注入に加えて、特性向上に必要なイオン注入(チャネルドープイオン注入、ウエル領域形成用のイオン注入およびハローイオン注入)も行う。そして、しきい値電圧の変動を抑制することが重要なMISFETをSOI領域1Aに配置し、SOI領域1Aに形成するMISFETに比べてしきい値電圧の変動を許容できるMISFETをバルク領域1Bに配置することで、半導体装置全体の性能を向上させることができる。   As described above, in this embodiment, the substrate 1C having the SOI region 1A and the bulk region 1B is used, and the MISFET to be formed in the semiconductor device is divided into the SOI region 1A and the bulk region 1B. In the SOI region 1A, In order to prevent the channel region state (impurity arrangement state) from changing for each MISFET, only the minimum necessary ion implantation (extension region forming ion implantation and source / drain region forming ion implantation) is performed. . On the other hand, in the bulk region 1B, although there is a possibility that the state of the channel region (arrangement state of impurities) may fluctuate, priority is given to the improvement of other characteristics, and ion implantation and source / drain regions for extension region formation are given priority. In addition to ion implantation for forming, ion implantation necessary for improving characteristics (channel dope ion implantation, ion implantation for forming a well region and halo ion implantation) is also performed. Then, a MISFET in which it is important to suppress fluctuations in threshold voltage is arranged in the SOI region 1A, and a MISFET capable of allowing fluctuations in threshold voltage is arranged in the bulk region 1B as compared with the MISFET formed in the SOI region 1A. As a result, the performance of the entire semiconductor device can be improved.

なお、SOI領域1Aに形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されていないが、これは不純物を意図的には導入(添加、ドープ)していないことを意味する。このため、意図しない極微量の不純物が含まれる場合を除外するものではない。一方、バルク領域1Bに形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されているが、これは、不純物を意図的に導入(添加、ドープ)したことを意味する。このため、バルク領域1Bに形成されたMISFETのチャネル領域の不純物濃度は、SOI領域1Aに形成されたMISFETのチャネル領域の不純物濃度よりも十分に大きい。   Although no impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A, this means that impurities are not intentionally introduced (added or doped). For this reason, the case where the trace amount impurity which is not intended is contained is not excluded. On the other hand, impurities are introduced into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B, which means that impurities are intentionally introduced (added or doped). For this reason, the impurity concentration of the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B is sufficiently higher than the impurity concentration of the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A.

(実施の形態2)
本実施の形態は、上記実施の形態1の変形例に対応している。図23〜図28は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
(Embodiment 2)
This embodiment corresponds to a modification of the first embodiment. 23 to 28 are main-portion cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment.

本実施の形態2においては、多結晶シリコン膜(ドープトポリシリコン膜)のようなシリコン膜8と窒化シリコン膜などの絶縁膜9を形成して上記実施の形態1の上記図9と同様の図23の構造を得るまでは、上記実施の形態1と同様の工程を行う。但し、上記実施の形態1では、SOI領域1Aに形成するMISFETのしきい値を制御するために、SOI基板1の半導体基板2にイオン注入P1で不純物イオンが導入していたが、本実施の形態では、このイオン注入P1は行なわなくともよい。このため、シリコン膜8およびその上の絶縁膜9を形成する工程までにおいて、上記フォトレジストパターンPR1の形成工程と上記イオン注入P1とを行なわない点が、本実施の形態の製造工程は、上記実施の形態1の製造工程と相違し、それ以外は同様である。   In the second embodiment, a silicon film 8 such as a polycrystalline silicon film (doped polysilicon film) and an insulating film 9 such as a silicon nitride film are formed, and the same as in FIG. 9 in the first embodiment. Until the structure shown in FIG. 23 is obtained, the same steps as those in the first embodiment are performed. However, in the first embodiment, impurity ions are introduced into the semiconductor substrate 2 of the SOI substrate 1 by the ion implantation P1 in order to control the threshold value of the MISFET formed in the SOI region 1A. In the embodiment, this ion implantation P1 may not be performed. For this reason, the manufacturing process of the present embodiment is that the process of forming the photoresist pattern PR1 and the ion implantation P1 are not performed until the process of forming the silicon film 8 and the insulating film 9 thereon. It is different from the manufacturing process of the first embodiment, and the rest is the same.

シリコン膜8およびその上の絶縁膜9を形成した後、本実施の形態では、図24に示されるように、フォトレジストパターンPR11を基板1Cの主面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR11は、バルク領域1Bを覆い、かつ、SOI領域1Aを露出するように形成される。   After the silicon film 8 and the insulating film 9 thereon are formed, in this embodiment, as shown in FIG. 24, a photoresist pattern PR11 is formed on the main surface of the substrate 1C using a photolithography technique. The photoresist pattern PR11 is formed so as to cover the bulk region 1B and expose the SOI region 1A.

次に、フォトレジストパターンPR11をエッチングマスクとして用いて、SOI領域1Aにおいて、絶縁膜9の全部と、シリコン膜8の一部(上部)とを除去する。この際、SOI領域1Aでは、絶縁膜9は全部除去するが、シリコン膜8は、厚み方向の一部(上部)を除去し、エッチング後にシリコン膜8が層状に残存するようにし、一方、バルク領域1Bでは、フォトレジストパターンPR11がエッチングマスクとして機能するため、絶縁膜9およびシリコン膜8は除去されずに残存する。SOI領域1Aに残存するシリコン膜8を、以下ではシリコン膜8aと称することとする。図24には、この段階が示されている。   Next, using the photoresist pattern PR11 as an etching mask, the entire insulating film 9 and a part (upper part) of the silicon film 8 are removed in the SOI region 1A. At this time, in the SOI region 1A, the insulating film 9 is completely removed, but the silicon film 8 is partially removed in the thickness direction (upper part) so that the silicon film 8 remains in a layer shape after the etching. In the region 1B, since the photoresist pattern PR11 functions as an etching mask, the insulating film 9 and the silicon film 8 remain without being removed. The silicon film 8 remaining in the SOI region 1A is hereinafter referred to as a silicon film 8a. FIG. 24 shows this stage.

エッチングの前と後とを比べると、SOI領域1Aではシリコン膜8の厚みが薄くなり、バルク領域1Bではシリコン膜8の厚みは変わらない。従って、エッチング前は、SOI領域1Aのシリコン膜8の厚みとバルク領域1Bのシリコン膜8の厚みがほぼ同じであったが、エッチング後は、SOI領域1Aのシリコン膜8aの厚みは、バルク領域1Bのシリコン膜8の厚みよりも薄くなる。エッチング後において、SOI領域1Aのシリコン膜8aの厚みは例えば10〜20nm程度とすることができ、また、バルク領域1Bのシリコン膜8の厚みは例えば100〜120nm程度とすることができる。その後、フォトレジストパターンPR11は除去される。   Comparing before and after etching, the thickness of the silicon film 8 is reduced in the SOI region 1A, and the thickness of the silicon film 8 is not changed in the bulk region 1B. Therefore, before the etching, the thickness of the silicon film 8 in the SOI region 1A and the thickness of the silicon film 8 in the bulk region 1B are substantially the same, but after the etching, the thickness of the silicon film 8a in the SOI region 1A is equal to the bulk region. It becomes thinner than the thickness of the silicon film 8 of 1B. After the etching, the thickness of the silicon film 8a in the SOI region 1A can be about 10 to 20 nm, for example, and the thickness of the silicon film 8 in the bulk region 1B can be about 100 to 120 nm, for example. Thereafter, the photoresist pattern PR11 is removed.

次に、図25に示されるように、基板1C上に、メタルゲート電極用の金属膜31を形成する。金属膜31は、SOI領域1Aではシリコン膜8a上に形成され、バルク領域1Bでは絶縁膜9上に形成される。   Next, as shown in FIG. 25, a metal film 31 for a metal gate electrode is formed on the substrate 1C. The metal film 31 is formed on the silicon film 8a in the SOI region 1A, and is formed on the insulating film 9 in the bulk region 1B.

ここで用いられる金属膜31は、金属伝導を示す導電膜であり、単体の金属膜(純金属膜)や合金膜だけでなく、金属伝導を示す金属化合物膜(窒化金属膜や炭化金属膜など)も使用可能であり、これらを総称して金属膜31と呼ぶものとする。このため、金属膜31は、金属級に抵抗率が低い。金属膜31としては、例えば、チタン(Ti)膜、窒化チタン(TiN)膜、タングステン(W)膜、または窒化タングステン(WN)膜などを用いることができる。   The metal film 31 used here is a conductive film showing metal conduction, and not only a single metal film (pure metal film) or alloy film, but also a metal compound film (metal nitride film, metal carbide film, etc.) showing metal conduction. ) Can also be used, and these are collectively referred to as the metal film 31. For this reason, the metal film 31 has a low resistivity to the metal grade. As the metal film 31, for example, a titanium (Ti) film, a titanium nitride (TiN) film, a tungsten (W) film, or a tungsten nitride (WN) film can be used.

次に、図26に示されるように、フォトレジストパターンPR12を基板1Cの主面上(すなわち金属膜31上)にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR12は、SOI領域1Aを覆い、かつ、バルク領域1Bを露出するように形成される。   Next, as shown in FIG. 26, a photoresist pattern PR12 is formed on the main surface of the substrate 1C (that is, on the metal film 31) using a photolithography technique. This photoresist pattern PR12 is formed so as to cover SOI region 1A and expose bulk region 1B.

次に、フォトレジストパターンPR12をエッチングマスクとして用いて、バルク領域1Bの金属膜31を除去する。これにより、バルク領域1Bでは絶縁膜9が露出されるが、SOI領域1Aでは、フォトレジストパターンPR12がエッチングマスクとして機能するため、金属膜31は除去されずに残存する。   Next, the metal film 31 in the bulk region 1B is removed using the photoresist pattern PR12 as an etching mask. As a result, the insulating film 9 is exposed in the bulk region 1B, but since the photoresist pattern PR12 functions as an etching mask in the SOI region 1A, the metal film 31 remains without being removed.

次に、形成すべきゲート電極と同様のパターン形状を有するフォトレジストパターン(図示せず)を基板1C上(すなわちSOI領域1Aの金属膜31上およびバルク領域1Bの絶縁膜9上)にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。それから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いることにより、SOI領域1Aにおいて、金属膜31およびシリコン膜8aをドライエッチングしてパターニングすることによりゲート電極GE1を形成し、バルク領域1Bにおいて、絶縁膜9およびシリコン膜8をドライエッチングしてパターニングすることによりゲート電極GE2,GE3を形成する。その後、このフォトレジストパターンは除去される。図27は、この段階が示されている。   Next, a photoresist pattern (not shown) having the same pattern shape as the gate electrode to be formed is photolithography on the substrate 1C (that is, on the metal film 31 in the SOI region 1A and the insulating film 9 in the bulk region 1B). Form using technology. Then, by using this photoresist pattern as an etching mask, the gate electrode GE1 is formed by dry etching and patterning the metal film 31 and the silicon film 8a in the SOI region 1A, and the insulating film 9 in the bulk region 1B. Then, the gate electrodes GE2 and GE3 are formed by patterning the silicon film 8 by dry etching. Thereafter, the photoresist pattern is removed. FIG. 27 shows this stage.

本実施の形態では、図27に示されるように、SOI領域1Aに形成されたゲート電極GE1は、パターニングされたシリコン膜8a(下層側)および金属膜31(上層側)の積層構造(積層膜)によって形成され、バルク領域1Bに形成されたゲート電極GE2,GE3は、パターニングされたシリコン膜8によって形成される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 27, the gate electrode GE1 formed in the SOI region 1A has a laminated structure (laminated film) of a patterned silicon film 8a (lower layer side) and a metal film 31 (upper layer side). The gate electrodes GE2 and GE3 formed in the bulk region 1B are formed by the patterned silicon film 8.

上記実施の形態1と同様、本実施の形態においても、ゲート電極GE1は、SOI領域1Aにおいて、半導体層4上にゲート絶縁膜7aを介して形成される。同様に、ゲート電極GE2は、バルク領域1Bの高耐圧MIS形成領域1BHにおいて、半導体基板2(p型ウエルPW1)上にゲート絶縁膜7bを介して形成される。同様に、ゲート電極GE3は、バルク領域1Bの低耐圧MIS形成領域1BLにおいて、半導体基板2(p型ウエルPW2)上にゲート絶縁膜7cを介して形成される。   Similar to the first embodiment, also in the present embodiment, the gate electrode GE1 is formed on the semiconductor layer 4 via the gate insulating film 7a in the SOI region 1A. Similarly, the gate electrode GE2 is formed on the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) via the gate insulating film 7b in the high breakdown voltage MIS formation region 1BH of the bulk region 1B. Similarly, the gate electrode GE3 is formed on the semiconductor substrate 2 (p-type well PW2) via the gate insulating film 7c in the low breakdown voltage MIS formation region 1BL of the bulk region 1B.

また、ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成するためにシリコン膜8,8aをドライエッチングする際には、各領域(SOI領域1Aおよびバルク領域1B)のゲート絶縁膜が露出した段階でエッチングを停止し、基板1C(SOI領域1Aの半導体層4およびバルク領域1Bの半導体基板2)が過剰にエッチングされないようにすることが好ましく、この条件を満たすように、金属膜31の形成膜厚を最適化しておくことが好ましい。その後、絶縁膜9はエッチングなどにより除去される。   When the silicon films 8 and 8a are dry-etched to form the gate electrodes GE1, GE2 and GE3, the etching is stopped when the gate insulating film in each region (SOI region 1A and bulk region 1B) is exposed. It is preferable that the substrate 1C (the semiconductor layer 4 in the SOI region 1A and the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B) is not excessively etched. The film thickness of the metal film 31 is optimized so as to satisfy this condition. It is preferable to keep it. Thereafter, the insulating film 9 is removed by etching or the like.

また、他の形態として、ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成する際に、まずフォトレジストパターンPR13をエッチングマスクとして用いて金属膜31および絶縁膜9をパターニング(ドライエッチング)してから、パターニングされた絶縁膜9および金属膜31をマスクとして用いてシリコン膜8,8aをパターニング(ドライエッチング)することもできる。   As another form, when forming the gate electrodes GE1, GE2, GE3, the metal film 31 and the insulating film 9 are first patterned (dry etching) using the photoresist pattern PR13 as an etching mask, and then patterned. The silicon films 8 and 8a can be patterned (dry etching) using the insulating film 9 and the metal film 31 as a mask.

ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成した後の工程は、上記実施の形態1と同様である。すなわち、上記エクステンション領域EX1,EX2,EX3を形成し、上記ハロー領域HO2,HO3を形成し、上記サイドウォールSWを形成し、上記エピタキシャル成長層10を形成し、上記ソース・ドレイン領域SD1,SD2,SD3を形成し、上記金属シリサイド層12を形成する。それから、上記絶縁膜21を形成し、上記コンタクトホール22を形成し、上記プラグ23を形成し、上記絶縁膜24を形成し、上記配線M1を形成する。図28は、本実施の形態において、配線M1形成工程までを行った段階の要部断面図であり、上記実施の形態1の上記図22に対応するものである。但し、本実施の形態では、ゲート電極GE1が、シリコン膜8aとシリコン膜8a上の金属膜31との積層構造を有しているため、ゲート電極GE1上には、上記エピタキシャル成長層10および上記金属シリサイド層12は形成されない。   The process after forming the gate electrodes GE1, GE2, and GE3 is the same as that in the first embodiment. That is, the extension regions EX1, EX2, and EX3 are formed, the halo regions HO2 and HO3 are formed, the sidewall SW is formed, the epitaxial growth layer 10 is formed, and the source / drain regions SD1, SD2, and SD3 are formed. And the metal silicide layer 12 is formed. Then, the insulating film 21 is formed, the contact hole 22 is formed, the plug 23 is formed, the insulating film 24 is formed, and the wiring M1 is formed. FIG. 28 is a cross-sectional view of a main part at the stage where the wiring M1 formation process is performed in the present embodiment, and corresponds to FIG. 22 of the first embodiment. However, in the present embodiment, since the gate electrode GE1 has a laminated structure of the silicon film 8a and the metal film 31 on the silicon film 8a, the epitaxial growth layer 10 and the metal are formed on the gate electrode GE1. The silicide layer 12 is not formed.

本実施の形態は、SOI領域1Aに形成するゲート電極GE1が、シリコン膜8aとシリコン膜8a上の金属膜31との積層構造を有している点が、上記実施の形態1と相違している。   This embodiment is different from the first embodiment in that the gate electrode GE1 formed in the SOI region 1A has a laminated structure of the silicon film 8a and the metal film 31 on the silicon film 8a. Yes.

上記実施の形態1では、SOI領域1Aにおける絶縁層3の下部の基板領域(上記半導体領域6)の不純物濃度を調整することによって、SOI領域1AのMISFETのしきい値電圧を調整している。一方、本実施の形態では、ゲート電極GE1を、シリコン膜8aとシリコン膜8a上の金属膜31との積層構造とし、金属膜31の材料を各種金属材料から選択することで、金属膜31の仕事関数を調整することができるため、ゲート電極GE1を有するMISFETのしきい値電圧を制御することが可能である。   In the first embodiment, the threshold voltage of the MISFET in the SOI region 1A is adjusted by adjusting the impurity concentration in the substrate region (the semiconductor region 6) below the insulating layer 3 in the SOI region 1A. On the other hand, in the present embodiment, the gate electrode GE1 has a laminated structure of the silicon film 8a and the metal film 31 on the silicon film 8a, and the material of the metal film 31 is selected from various metal materials. Since the work function can be adjusted, the threshold voltage of the MISFET having the gate electrode GE1 can be controlled.

このように、上記実施の形態1と同様、本実施の形態においても、SOI領域1Aでは、チャネルドープイオン注入を行わなくとも、MISFETのしきい値電圧を調整することが可能である。また、金属膜31の材料の種類でSOI領域1AのMISFETのしきい値電圧を調整することができるため、本実施の形態では、上記イオン注入P1によって上記半導体領域6を形成しなくともよい。   As described above, in the present embodiment as well, in the present embodiment, the threshold voltage of the MISFET can be adjusted without performing channel doping ion implantation in the SOI region 1A. In addition, since the threshold voltage of the MISFET in the SOI region 1A can be adjusted by the material type of the metal film 31, the semiconductor region 6 does not have to be formed by the ion implantation P1 in the present embodiment.

(実施の形態3)
図29〜図32は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
(Embodiment 3)
29 to 32 are main-portion cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment.

本実施の形態では、図29に示されるように、まず、単結晶シリコンなどからなる半導体基板2を準備する。それから、半導体基板2の主面(表面)に酸化シリコン膜などの表面保護用の絶縁膜41を形成してから、絶縁膜41上に、窒化シリコン膜などのハードマスク用の絶縁膜42を形成する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 29, first, a semiconductor substrate 2 made of single crystal silicon or the like is prepared. Then, a surface protection insulating film 41 such as a silicon oxide film is formed on the main surface (front surface) of the semiconductor substrate 2, and then a hard mask insulating film 42 such as a silicon nitride film is formed on the insulating film 41. To do.

次に、図30に示されるように、バルク領域1Bを覆い、かつSOI領域1Aを露出するようなフォトレジストパターンPR21を絶縁膜42上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成してから、このフォトレジストパターンPR21をエッチングマスクとして用いて、SOI領域1Aの絶縁膜42をエッチングして除去する。   Next, as shown in FIG. 30, a photoresist pattern PR21 that covers the bulk region 1B and exposes the SOI region 1A is formed on the insulating film 42 by using a photolithography technique. The insulating film 42 in the SOI region 1A is removed by etching using the pattern PR21 as an etching mask.

次に、フォトレジストパターンPR21をイオン注入阻止マスクとして用いて、SOI領域1Aの半導体基板2に酸素イオンをイオン注入する。この酸素イオンのイオン注入を、図30では、を矢印で模式的に示し、以下ではイオン注入P11と称することとする。また、図30では、イオン注入P11で導入された酸素イオンを、×印で模式的に示し、符号43を付してある。イオン注入P11の際、フォトレジストパターンPR21は、バルク領域1Bへのイオン注入阻止マスクとして機能するため、バルク領域1Bの半導体基板2には、酸素イオンは導入(イオン注入)されない。イオン注入P11の後、フォトレジストパターンPR21は除去される。   Next, oxygen ions are ion-implanted into the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A using the photoresist pattern PR21 as an ion implantation blocking mask. This ion implantation of oxygen ions is schematically indicated by an arrow in FIG. 30, and is hereinafter referred to as ion implantation P11. In FIG. 30, oxygen ions introduced by the ion implantation P11 are schematically indicated by “x” marks and denoted by reference numeral 43. During the ion implantation P11, the photoresist pattern PR21 functions as an ion implantation blocking mask for the bulk region 1B. Therefore, oxygen ions are not introduced (ion implantation) into the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. After the ion implantation P11, the photoresist pattern PR21 is removed.

イオン注入P11では、半導体基板2の表面(半導体基板2と絶縁膜41との界面)から所定の深さ位置に酸素イオンが局所的に注入(導入)されるように、イオン注入エネルギーを調整する。例えば、酸素イオンを100keVの注入エネルギーで1×1016cm−2の注入量で注入する。これにより、半導体基板2の表面から所定の深さ位置(例えば50nm程度)までは、酸素イオンが注入されないようにすることができる。 In the ion implantation P11, the ion implantation energy is adjusted so that oxygen ions are locally implanted (introduced) at a predetermined depth from the surface of the semiconductor substrate 2 (interface between the semiconductor substrate 2 and the insulating film 41). . For example, oxygen ions are implanted with an implantation energy of 100 keV and an implantation amount of 1 × 10 16 cm −2 . Thereby, oxygen ions can be prevented from being implanted from the surface of the semiconductor substrate 2 to a predetermined depth position (for example, about 50 nm).

次に、半導体基板2に対して熱処理を施すことで、上記イオン注入P11で導入された酸素イオン43を半導体基板2と反応させて、図31に示されるように、酸化シリコンからなる絶縁層3aを形成する。この熱処理は、例えば、1100℃程度で6時間程度の熱処理とすることができる。上記イオン注入P11において酸素イオン43はSOI領域1Aの半導体基板2には注入されるが、バルク領域1Bの半導体基板2には注入されないため、絶縁層3aは、SOI領域1Aの半導体基板2中に形成されるが、バルク領域1Bの半導体基板2には形成されない。   Next, the semiconductor substrate 2 is subjected to heat treatment to cause the oxygen ions 43 introduced by the ion implantation P11 to react with the semiconductor substrate 2, and as shown in FIG. 31, the insulating layer 3a made of silicon oxide. Form. For example, the heat treatment can be performed at about 1100 ° C. for about 6 hours. In the ion implantation P11, oxygen ions 43 are implanted into the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A, but are not implanted into the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. Therefore, the insulating layer 3a is formed in the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A. Although formed, it is not formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B.

SOI領域1Aにおいて、絶縁層3aは、半導体基板2の表面ではなく、半導体基板2の表面から所定の深さ位置に形成される。すなわち、SOI領域1Aにおいて、半導体基板2の厚み方向の内部(途中)に絶縁層3aが形成された状態となる。このため、絶縁層3aの上部には、所定の厚みの半導体基板2が残存し、絶縁層3aの下部にも半導体基板2が残存し、絶縁層3aの主面(表面)は半導体基板2の主面(表面)に略平行である。   In the SOI region 1A, the insulating layer 3a is formed not at the surface of the semiconductor substrate 2 but at a predetermined depth from the surface of the semiconductor substrate 2. That is, in the SOI region 1A, the insulating layer 3a is formed inside (in the middle) of the semiconductor substrate 2 in the thickness direction. For this reason, the semiconductor substrate 2 having a predetermined thickness remains above the insulating layer 3 a, and the semiconductor substrate 2 also remains below the insulating layer 3 a, and the main surface (front surface) of the insulating layer 3 a is the surface of the semiconductor substrate 2. It is substantially parallel to the main surface (surface).

SOI領域1Aにおいて、絶縁層3aの上部の半導体基板2を、以下では半導体層4aと称することとする。半導体層4aは、半導体基板2と同様の構成を有しており、半導体基板2が単結晶シリコンからなる場合は、半導体層4aも単結晶シリコンからなる。半導体層4aの厚みは、好ましくは10〜30nm程度とすることができる。また、絶縁層3aの厚みは、例えば20〜60nm程度とすることができ、絶縁層3aの下部の半導体基板2の厚みは、例えば300〜750μm程度とすることができる。   In the SOI region 1A, the semiconductor substrate 2 above the insulating layer 3a is hereinafter referred to as a semiconductor layer 4a. The semiconductor layer 4a has the same configuration as that of the semiconductor substrate 2, and when the semiconductor substrate 2 is made of single crystal silicon, the semiconductor layer 4a is also made of single crystal silicon. The thickness of the semiconductor layer 4a can be preferably about 10 to 30 nm. Moreover, the thickness of the insulating layer 3a can be about 20-60 nm, for example, and the thickness of the semiconductor substrate 2 under the insulating layer 3a can be about 300-750 micrometers, for example.

以下では、内部に絶縁層3aを形成した半導体基板2全体を、基板1C1と称することとする。SOI領域1Aにおいては、基板1C1は、半導体基板2とその上の絶縁層3aとその上の半導体層4aとの積層構造(SOI構造)を有し、バルク領域1Bにおいては、基板1C1は、SOI構造を有さずに、半導体基板2で構成されている。   Hereinafter, the entire semiconductor substrate 2 in which the insulating layer 3a is formed is referred to as a substrate 1C1. In the SOI region 1A, the substrate 1C1 has a stacked structure (SOI structure) of the semiconductor substrate 2, the insulating layer 3a thereon, and the semiconductor layer 4a thereon. In the bulk region 1B, the substrate 1C1 is made of SOI. The semiconductor substrate 2 is configured without having a structure.

次に、図32に示されるように、バルク領域1Bの絶縁膜42を除去してから、基板1C1に素子分離領域(素子分離構造)5を、上記実施の形態1と同様にして形成する。この素子分離領域5は、素子分離溝5aに埋め込まれた絶縁体(例えば酸化シリコン)により形成されている。   Next, as shown in FIG. 32, after the insulating film 42 in the bulk region 1B is removed, an element isolation region (element isolation structure) 5 is formed on the substrate 1C1 in the same manner as in the first embodiment. The element isolation region 5 is formed of an insulator (for example, silicon oxide) embedded in the element isolation groove 5a.

SOI領域1Aにおいて、素子分離溝5aおよびそれを埋めている素子分離領域5は、半導体層4aおよび絶縁層3aを貫通して、その底部が半導体基板2に達しており、素子分離領域5の下部は、半導体基板2内に位置している。バルク領域1Bにおいて、素子分離溝5aおよびそれを埋めている素子分離領域5は、半導体基板2に形成されている。   In the SOI region 1A, the element isolation trench 5a and the element isolation region 5 filling the element isolation groove 5A penetrate the semiconductor layer 4a and the insulating layer 3a, and the bottom thereof reaches the semiconductor substrate 2, and the lower part of the element isolation region 5 Is located in the semiconductor substrate 2. In the bulk region 1B, the element isolation trench 5a and the element isolation region 5 filling the element isolation trench 5a are formed in the semiconductor substrate 2.

以降の工程(素子分離領域5形成工程よりも後の工程)は、上記実施の形態1または上記実施の形態2と基本的には同じである。このため、製造された半導体装置の構成も、上記実施の形態1または上記実施の形態2と基本的には同じである。但し、本実施の形態では、バルク領域1Bに絶縁層3aは形成されていないため、上記図4の工程(バルク領域1Bの上記半導体層4および上記絶縁層3を除去する工程)は、本実施の形態では行わない。すなわち、基板1C1は上記基板1Cに相当し、絶縁層3aは上記絶縁層3に相当し、半導体層4aは上記半導体層4に相当する。   The subsequent steps (steps after the element isolation region 5 forming step) are basically the same as those in the first embodiment or the second embodiment. For this reason, the structure of the manufactured semiconductor device is basically the same as that of the first embodiment or the second embodiment. However, in this embodiment, since the insulating layer 3a is not formed in the bulk region 1B, the step of FIG. 4 (the step of removing the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 in the bulk region 1B) is performed in this embodiment. This is not done in the form. That is, the substrate 1C1 corresponds to the substrate 1C, the insulating layer 3a corresponds to the insulating layer 3, and the semiconductor layer 4a corresponds to the semiconductor layer 4.

本実施の形態の基板1C1を用いて上記実施の形態1の製造工程を行う場合は、上記実施の形態1の製造工程の説明において、上記基板1Cを基板1C1と読み替え、上記絶縁層3を絶縁層3aと読み替え、上記半導体層4を半導体層4aと読み替えればよい。上記イオン注入P1は、基板1C1のSOI領域1Aの半導体基板2(絶縁層3aの下部の半導体基板2)に対して行ない、SOI領域1Aの半導体層4a(絶縁層3aの上部の半導体層4a)には、不純物イオンが注入されないようにする。本実施の形態の基板1C1を用いて上記実施の形態2の製造工程を行う場合は、上記実施の形態2の製造工程の説明において、上記基板1Cを基板1C1と読み替え、上記絶縁層3を絶縁層3aと読み替え、上記半導体層4を半導体層4aと読み替えればよい。   When the manufacturing process of the first embodiment is performed using the substrate 1C1 of the present embodiment, the substrate 1C is read as the substrate 1C1 in the description of the manufacturing process of the first embodiment, and the insulating layer 3 is insulated. The semiconductor layer 4 may be read as the semiconductor layer 4a. The ion implantation P1 is performed on the semiconductor substrate 2 (the semiconductor substrate 2 below the insulating layer 3a) in the SOI region 1A of the substrate 1C1, and the semiconductor layer 4a (the semiconductor layer 4a above the insulating layer 3a) in the SOI region 1A. In this case, impurity ions are prevented from being implanted. When the manufacturing process of the second embodiment is performed using the substrate 1C1 of the present embodiment, the substrate 1C is read as the substrate 1C1 and the insulating layer 3 is insulated in the description of the manufacturing process of the second embodiment. The semiconductor layer 4 may be read as the semiconductor layer 4a.

本実施の形態は、高価なSOI基板を用いなくとも、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板1C1を用意することができる。このため、上記実施の形態1,2で得られる効果に加えて、更に、半導体装置の製造コストを低減することができる。   In this embodiment, the substrate 1C1 having the SOI region 1A and the bulk region 1B can be prepared without using an expensive SOI substrate. For this reason, in addition to the effects obtained in the first and second embodiments, the manufacturing cost of the semiconductor device can be further reduced.

(実施の形態4)
図33〜図37は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
(Embodiment 4)
33 to 37 are fragmentary cross-sectional views of the semiconductor device of the present embodiment during the manufacturing process.

本実施の形態では、図33に示されるように、まず、単結晶シリコンなどからなる半導体基板2を準備する。それから、半導体基板2の主面(表面)に酸化シリコン膜などの表面保護用の絶縁膜51を形成する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 33, first, a semiconductor substrate 2 made of single crystal silicon or the like is prepared. Then, a surface protecting insulating film 51 such as a silicon oxide film is formed on the main surface (front surface) of the semiconductor substrate 2.

次に、バルク領域1Bを覆い、かつSOI領域1Aを露出するようなフォトレジストパターン(図示せず)を絶縁膜51上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成してから、このフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、図34に示されるように、SOI領域1Aの絶縁膜51をエッチングして除去する。その後、このフォトレジストパターンは除去する。   Next, a photoresist pattern (not shown) that covers the bulk region 1B and exposes the SOI region 1A is formed on the insulating film 51 by using a photolithography technique, and then the photoresist pattern is etched into an etching mask. As shown in FIG. 34, the insulating film 51 in the SOI region 1A is removed by etching. Thereafter, the photoresist pattern is removed.

これにより、SOI領域1Aにおいては、半導体基板2の表面(単結晶シリコン面)が露出され、バルク領域1Bにおいては、半導体基板2の表面上に絶縁膜51が存在した状態となる。   As a result, the surface (single crystal silicon surface) of the semiconductor substrate 2 is exposed in the SOI region 1A, and the insulating film 51 is present on the surface of the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B.

次に、SOI領域1Aにおける半導体基板2の表面(単結晶シリコン面)上に、エピタキシャル成長により、半導体層4bを形成する。半導体層4bは、半導体基板2とは異なる半導体材料(の単結晶)からなり、例えば、シリコンゲルマニウム混晶、シリコンカーバイド混晶、またはガリウムヒ素などからなる。半導体層4bは、絶縁膜51上には形成されないため、バルク領域1Bには形成されない。図34は、この段階が示されている。   Next, the semiconductor layer 4b is formed by epitaxial growth on the surface (single crystal silicon surface) of the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A. The semiconductor layer 4b is made of a semiconductor material (single crystal) different from that of the semiconductor substrate 2, and is made of, for example, silicon germanium mixed crystal, silicon carbide mixed crystal, or gallium arsenide. Since the semiconductor layer 4b is not formed on the insulating film 51, it is not formed in the bulk region 1B. FIG. 34 shows this stage.

次に、図35に示されるように、バルク領域1Bを覆い、かつSOI領域1Aを露出するようなフォトレジストパターンPR31をバルク領域1Bの絶縁膜51上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。それから、このフォトレジストパターンPR31をイオン注入阻止マスクとして用いて、SOI領域1Aの半導体基板2に酸素イオンをイオン注入する。この酸素イオンのイオン注入を、図35では、を矢印で模式的に示し、以下ではイオン注入P11aと称することとする。また、図35では、イオン注入P11aで導入された酸素イオンを、×印で模式的に示し、符号43aを付してある。イオン注入P11aの前に、SOI領域1Aの半導体層4bの表面に表面保護用の絶縁膜(図示せず)を形成してから、イオン注入P11aを行なうこともできる。イオン注入P11aの際、フォトレジストパターンPR31は、バルク領域1Bへのイオン注入阻止マスクとして機能するため、バルク領域1Bの半導体基板2には、酸素イオンは導入(イオン注入)されない。イオン注入P11aの後、フォトレジストパターンPR31は除去される。   Next, as shown in FIG. 35, a photoresist pattern PR31 that covers the bulk region 1B and exposes the SOI region 1A is formed on the insulating film 51 in the bulk region 1B by using a photolithography technique. Then, oxygen ions are implanted into the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A using the photoresist pattern PR31 as an ion implantation blocking mask. This ion implantation of oxygen ions is schematically indicated by an arrow in FIG. 35, and is hereinafter referred to as ion implantation P11a. Further, in FIG. 35, oxygen ions introduced by the ion implantation P11a are schematically indicated by X marks and denoted by reference numeral 43a. Prior to the ion implantation P11a, an ion-implanting P11a may be performed after an insulating film (not shown) for surface protection is formed on the surface of the semiconductor layer 4b in the SOI region 1A. During the ion implantation P11a, the photoresist pattern PR31 functions as an ion implantation blocking mask for the bulk region 1B, so that oxygen ions are not introduced (ion implantation) into the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. After the ion implantation P11a, the photoresist pattern PR31 is removed.

イオン注入P11aでは、半導体層4bの少なくとも上層部分には酸素イオンが注入されないようにする。すなわち、SOI領域1Aにおいて、半導体層4bの表面から所定の深さ位置に酸素イオンが局所的に注入(導入)されるように、イオン注入エネルギーを調整する。例えば、酸素イオンを100keVの注入エネルギーで1×1016cm−2の注入量で注入する。これにより、半導体層4bの表面から所定の深さ位置(例えば50nm程度)までは、酸素イオンが注入されないようにすることができる。 In the ion implantation P11a, oxygen ions are prevented from being implanted into at least the upper layer portion of the semiconductor layer 4b. That is, in the SOI region 1A, the ion implantation energy is adjusted so that oxygen ions are locally implanted (introduced) at a predetermined depth from the surface of the semiconductor layer 4b. For example, oxygen ions are implanted with an implantation energy of 100 keV and an implantation amount of 1 × 10 16 cm −2 . Thereby, oxygen ions can be prevented from being implanted from the surface of the semiconductor layer 4b to a predetermined depth position (for example, about 50 nm).

次に、半導体基板2に対して熱処理を施すことで、上記イオン注入P11aで導入された酸素イオン43aを半導体基板2や半導体層4bと反応させて、図36に示されるように、酸化物からなる絶縁層3bを形成する。この熱処理は、例えば、1100℃程度で6時間程度の熱処理とすることができる。上記イオン注入P11aにおいて酸素イオン43aはSOI領域1Aの半導体基板2(場合によっては半導体層4bの下層部分も)には注入されるが、バルク領域1Bの半導体基板2には注入されないため、絶縁層3bは、SOI領域1Aの半導体基板2に形成されるが、バルク領域1Bの半導体基板2には形成されない。   Next, the semiconductor substrate 2 is subjected to a heat treatment to cause the oxygen ions 43a introduced by the ion implantation P11a to react with the semiconductor substrate 2 and the semiconductor layer 4b, and from the oxide as shown in FIG. An insulating layer 3b is formed. For example, the heat treatment can be performed at about 1100 ° C. for about 6 hours. In the ion implantation P11a, the oxygen ions 43a are implanted into the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A (in some cases, the lower layer portion of the semiconductor layer 4b), but are not implanted into the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. 3b is formed on the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A, but is not formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B.

SOI領域1Aにおいて、絶縁層3bは、半導体層4bの表面ではなく、半導体層4bの表面から所定の深さ位置に形成される。すなわち、SOI領域1Aにおいて、半導体基板2および半導体層4bの積層構造の厚み方向の内部(途中)に絶縁層3bが形成された状態となる。この際、絶縁層3bの上部には、所定の厚みの半導体層4bが残存し、絶縁層3bの下部にも半導体基板2が残存し、絶縁層3bの主面(表面)は半導体基板2の主面(表面)に略平行である。   In the SOI region 1A, the insulating layer 3b is formed not at the surface of the semiconductor layer 4b but at a predetermined depth from the surface of the semiconductor layer 4b. That is, in the SOI region 1A, the insulating layer 3b is formed inside (in the middle) of the stacked structure of the semiconductor substrate 2 and the semiconductor layer 4b in the thickness direction. At this time, the semiconductor layer 4b having a predetermined thickness remains above the insulating layer 3b, the semiconductor substrate 2 also remains below the insulating layer 3b, and the main surface (surface) of the insulating layer 3b is the surface of the semiconductor substrate 2. It is substantially parallel to the main surface (surface).

絶縁層3bの上部の半導体層4bの厚みは、好ましくは20〜40nm程度とすることができる。また、絶縁層3bの厚みは、例えば10〜50nm程度とすることができ、絶縁層3bの下部の半導体基板2の厚みは、例えば300〜750μm程度とすることができる。   The thickness of the semiconductor layer 4b on the insulating layer 3b is preferably about 20 to 40 nm. Moreover, the thickness of the insulating layer 3b can be about 10-50 nm, for example, and the thickness of the semiconductor substrate 2 under the insulating layer 3b can be about 300-750 micrometers, for example.

以下では、半導体層4bおよび絶縁層3bを形成した半導体基板2全体を、基板1C2と称することとする。SOI領域1Aにおいては、基板1C2は、半導体基板2とその上の絶縁層3bとその上の半導体層4bとの積層構造(SOI構造)を有し、バルク領域1Bにおいては、基板1C2は、SOI構造を有さずに、半導体基板2で構成されている。   Hereinafter, the entire semiconductor substrate 2 on which the semiconductor layer 4b and the insulating layer 3b are formed is referred to as a substrate 1C2. In the SOI region 1A, the substrate 1C2 has a stacked structure (SOI structure) of the semiconductor substrate 2, the insulating layer 3b thereon, and the semiconductor layer 4b thereon, and in the bulk region 1B, the substrate 1C2 The semiconductor substrate 2 is configured without having a structure.

次に、図37に示されるように、バルク領域1Bの絶縁膜51を除去してから、基板1C2に素子分離領域(素子分離構造)5を、上記実施の形態1と同様にして形成する。この素子分離領域5は、素子分離溝5aに埋め込まれた絶縁体(例えば酸化シリコン)により形成されている。   Next, as shown in FIG. 37, after removing the insulating film 51 in the bulk region 1B, an element isolation region (element isolation structure) 5 is formed on the substrate 1C2 in the same manner as in the first embodiment. The element isolation region 5 is formed of an insulator (for example, silicon oxide) embedded in the element isolation groove 5a.

SOI領域1Aにおいて、素子分離溝5aおよびそれを埋めている素子分離領域5は、半導体層4bおよび絶縁層3bを貫通して、その底部が半導体基板2に達しており、素子分離領域5の下部は、半導体基板2内に位置している。バルク領域1Bにおいて、素子分離溝5aおよびそれを埋めている素子分離領域5は、半導体基板2に形成されている。   In the SOI region 1A, the element isolation trench 5a and the element isolation region 5 filling the element isolation trench 5a penetrate the semiconductor layer 4b and the insulating layer 3b, and the bottom thereof reaches the semiconductor substrate 2, and the lower part of the element isolation region 5 Is located in the semiconductor substrate 2. In the bulk region 1B, the element isolation trench 5a and the element isolation region 5 filling the element isolation trench 5a are formed in the semiconductor substrate 2.

以降の工程(素子分離領域5形成工程よりも後の工程)は、上記実施の形態1または上記実施の形態2と基本的には同じである。このため、製造された半導体装置の構成も、上記実施の形態1または上記実施の形態2と基本的には同じである。但し、本実施の形態では、バルク領域1Bに絶縁層3bは形成されていないため、上記図4の工程(バルク領域1Bの上記半導体層4および上記絶縁層3を除去する工程)は、本実施の形態では行わない。すなわち、基板1C2は上記基板1Cに相当し、絶縁層3bは上記絶縁層3に相当し、半導体層4bは上記半導体層4に相当する。   The subsequent steps (steps after the element isolation region 5 forming step) are basically the same as those in the first embodiment or the second embodiment. For this reason, the structure of the manufactured semiconductor device is basically the same as that of the first embodiment or the second embodiment. However, in this embodiment, since the insulating layer 3b is not formed in the bulk region 1B, the step of FIG. 4 (the step of removing the semiconductor layer 4 and the insulating layer 3 in the bulk region 1B) is performed in this embodiment. This is not done in the form. That is, the substrate 1C2 corresponds to the substrate 1C, the insulating layer 3b corresponds to the insulating layer 3, and the semiconductor layer 4b corresponds to the semiconductor layer 4.

本実施の形態の基板1C2を用いて上記実施の形態1の製造工程を行う場合は、上記実施の形態1の製造工程の説明において、上記基板1Cを基板1C2と読み替え、上記絶縁層3を絶縁層3bと読み替え、上記半導体層4を半導体層4bと読み替えればよい。上記イオン注入P1は、基板1C2のSOI領域1Aの半導体基板2(絶縁層3bの下部の半導体基板2)に対して行ない、SOI領域1Aの半導体層4b(絶縁層3bの上部の半導体層4b)には、不純物イオンが注入されないようにする。本実施の形態の基板1C2を用いて上記実施の形態2の製造工程を行う場合は、上記実施の形態2の製造工程の説明において、上記基板1Cを基板1C2と読み替え、上記絶縁層3を絶縁層3bと読み替え、上記半導体層4を半導体層4bと読み替えればよい。   When the manufacturing process of the first embodiment is performed using the substrate 1C2 of the present embodiment, the substrate 1C is replaced with the substrate 1C2 in the description of the manufacturing process of the first embodiment, and the insulating layer 3 is insulated. The semiconductor layer 4 may be read as the semiconductor layer 4b. The ion implantation P1 is performed on the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A of the substrate 1C2 (the semiconductor substrate 2 below the insulating layer 3b), and the semiconductor layer 4b in the SOI region 1A (the semiconductor layer 4b above the insulating layer 3b). In this case, impurity ions are prevented from being implanted. When the manufacturing process of the second embodiment is performed using the substrate 1C2 of the present embodiment, the substrate 1C is read as the substrate 1C2 and the insulating layer 3 is insulated in the description of the manufacturing process of the second embodiment. The semiconductor layer 4 may be read as the semiconductor layer 4b.

本実施の形態は、高価なSOI基板を用いなくとも、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板1C2を用意することができる。このため、上記実施の形態1,2で得られる効果に加えて、更に、半導体装置の製造コストを低減することができる。   In this embodiment, a substrate 1C2 having an SOI region 1A and a bulk region 1B can be prepared without using an expensive SOI substrate. For this reason, in addition to the effects obtained in the first and second embodiments, the manufacturing cost of the semiconductor device can be further reduced.

また、本実施の形態では、SOI領域1Aの半導体層4bを、半導体基板2とは異なる半導体材料(の単結晶)、例えば、シリコンゲルマニウム混晶、シリコンカーバイド混晶、またはガリウムヒ素などで形成したことにより、SOI領域1Aに形成する回路の特性をより向上させることが可能になる。また、SOI領域1Aの半導体層4bを、直接遷移型の半導体材料や半導体超格子構造、例えばGaAs、InP、GaN、AlGaAs、GaP、Si/Ge超格子、などで形成すれば、SOI領域1Aに形成する回路に、光通信、発光または受光機能などを持たせることができる。   In the present embodiment, the semiconductor layer 4b in the SOI region 1A is formed of a semiconductor material (single crystal) different from that of the semiconductor substrate 2, for example, a silicon germanium mixed crystal, a silicon carbide mixed crystal, or gallium arsenide. As a result, the characteristics of the circuit formed in the SOI region 1A can be further improved. Further, if the semiconductor layer 4b in the SOI region 1A is formed of a direct transition type semiconductor material or a semiconductor superlattice structure such as GaAs, InP, GaN, AlGaAs, GaP, Si / Ge superlattice, etc., the SOI region 1A A circuit to be formed can have an optical communication function, a light emission function, a light reception function, or the like.

(実施の形態5)
図38は、上記実施の形態1〜4を適用した本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CP1の全体構成を示す平面図である。
(Embodiment 5)
FIG. 38 is a plan view showing an overall configuration of a semiconductor chip (semiconductor device) CP1 of the present embodiment to which the first to fourth embodiments are applied.

図38に示される本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CP1は、SRAM(Static Random Access Memory)などのメモリセルアレイが形成されたメモリ領域(メモリ回路領域、メモリセルアレイ領域、SRAM領域)MRYと、メモリ以外の回路(周辺回路)が形成された周辺回路領域PCRとを有している。周辺回路領域PCRは、例えば、アナログ回路が形成されたアナログ回路領域や、制御回路(論理回路)が形成されたCPU領域などを含んでいる。メモリ領域MRYと周辺回路領域PCRとの間や、周辺回路領域PCR同士の間は、半導体チップCP1の内部配線層を介して必要に応じて電気的に接続されている。また、半導体チップCP1の主面(表面)の周辺部には、半導体チップCP1の主面の四辺に沿って複数のパッド電極PDが形成されている。各パッド電極PDは、半導体チップCP1の内部配線層を介してメモリ領域MRYや周辺回路領域PCRなどに電気的に接続されている。図38は、平面図であるが、理解を簡単にするために、SOI構造を有するSOI領域1Aにハッチングを付して示してある。   The semiconductor chip (semiconductor device) CP1 of the present embodiment shown in FIG. 38 has a memory area (memory circuit area, memory cell array area, SRAM area) MRY in which a memory cell array such as SRAM (Static Random Access Memory) is formed. And a peripheral circuit region PCR in which circuits (peripheral circuits) other than the memory are formed. The peripheral circuit region PCR includes, for example, an analog circuit region in which an analog circuit is formed, a CPU region in which a control circuit (logic circuit) is formed, and the like. The memory region MRY and the peripheral circuit region PCR or between the peripheral circuit regions PCR are electrically connected as necessary via the internal wiring layer of the semiconductor chip CP1. In addition, a plurality of pad electrodes PD are formed along the four sides of the main surface of the semiconductor chip CP1 at the periphery of the main surface (front surface) of the semiconductor chip CP1. Each pad electrode PD is electrically connected to the memory region MRY, the peripheral circuit region PCR, etc. via the internal wiring layer of the semiconductor chip CP1. FIG. 38 is a plan view, but for easy understanding, the SOI region 1A having the SOI structure is hatched.

本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CP1に上記実施の形態1〜4を適用する場合、メモリ領域MRYを上記SOI領域1Aに形成(配置)し、周辺回路領域PCRを上記バルク領域1Bに形成(配置)する。すなわち、メモリ領域MRYと、メモリ以外の回路が形成された周辺回路領域PCRとを有する半導体チップCP1を構成する基板を、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板(上記基板1C,1C1,1C2のいずれか)とし、メモリ領域MRYは、SOI領域1Aの半導体層(上記半導体層4,4a,4bのいずれかに対応)に形成し、周辺回路領域PCRは、バルク領域1Bの半導体基板2に形成する。つまり、上記実施の形態1〜4において、半導体チップCP1が有する複数のMISFETのうち、メモリ(メモリ領域MRY)を構成するMISFETをSOI領域1Aの半導体層(上記半導体層4,4a,4bのいずれかに対応)に形成し、メモリ以外の回路(周辺回路領域PCR)を構成するMISFETは、バルク領域1Bの半導体基板2に形成する。従って、上記実施の形態1〜4において、SOI領域1Aに形成されたMISFETは、メモリ領域MRYを構成するMISFETであり、バルク領域1Bに形成されたMISFETは、周辺回路領域PCRを構成するMISFETである。   When the first to fourth embodiments are applied to the semiconductor chip (semiconductor device) CP1 of the present embodiment, the memory region MRY is formed (placed) in the SOI region 1A, and the peripheral circuit region PCR is formed in the bulk region 1B. Form (arrange). That is, a substrate constituting the semiconductor chip CP1 having the memory region MRY and the peripheral circuit region PCR in which circuits other than the memory are formed is a substrate having the SOI region 1A and the bulk region 1B (the substrates 1C, 1C1, 1C2). The memory region MRY is formed in the semiconductor layer of the SOI region 1A (corresponding to one of the semiconductor layers 4, 4a and 4b), and the peripheral circuit region PCR is formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. Form. That is, in the first to fourth embodiments, among the plurality of MISFETs included in the semiconductor chip CP1, any of the MISFETs constituting the memory (memory area MRY) is replaced with any one of the semiconductor layers in the SOI area 1A (the semiconductor layers 4, 4a, 4b). MISFETs that form a circuit other than the memory (peripheral circuit region PCR) are formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. Therefore, in the first to fourth embodiments, the MISFET formed in the SOI region 1A is a MISFET constituting the memory region MRY, and the MISFET formed in the bulk region 1B is a MISFET constituting the peripheral circuit region PCR. is there.

メモリ領域MRYは、MISFET毎にしきい値電圧が変動してしまうと、メモリの正確な動作が行えなくなるため、しきい値電圧の変動を可能な限り抑制することが望まれる。また、メモリセルを構成するMISFET(特にSRAMを構成するMISFET)は、メモリ以外の回路を構成するMISFETに比べて微細化されている。MISFET毎にチャネル領域の状態(チャネル領域における不純物の配置状態)が変動した場合、微細化されているMISFET(ゲート面積の小さなMISFET)ほど、しきい値電圧の変動が大きくなる。このため、メモリ領域MRYのMISFETは、周辺回路領域PCRのMISFETに比べて、チャネル領域における不純物の配置状態の変動(ランダムばらつき)に起因したしきい値電圧の変動が発生しやすい。   In the memory region MRY, if the threshold voltage fluctuates for each MISFET, an accurate operation of the memory cannot be performed. Therefore, it is desirable to suppress the fluctuation of the threshold voltage as much as possible. Further, MISFETs constituting memory cells (particularly MISFETs constituting SRAMs) are miniaturized as compared to MISFETs constituting circuits other than the memory. When the state of the channel region (impurity arrangement state of the impurity in the channel region) varies for each MISFET, the variation in threshold voltage increases as the MISFET (MISFET having a smaller gate area) is miniaturized. For this reason, in the MISFET in the memory region MRY, the threshold voltage fluctuates easily due to the variation (random variation) in the arrangement state of the impurities in the channel region, compared to the MISFET in the peripheral circuit region PCR.

上記実施の形態1で説明したように、しきい値電圧の変動を抑制することが重要なMISFETをSOI領域1Aに配置し、SOI領域1Aに形成するMISFETに比べてしきい値電圧の変動を許容できるMISFETをバルク領域1Bに配置するが、本実施の形態では、前者のMISFETがメモリ領域MRYのMISFETに対応し、後者のMISFETが周辺回路領域PCRのMISFETに対応している。   As described in the first embodiment, the MISFET in which it is important to suppress the fluctuation of the threshold voltage is arranged in the SOI region 1A, and the fluctuation of the threshold voltage is reduced as compared with the MISFET formed in the SOI region 1A. Although an allowable MISFET is arranged in the bulk region 1B, in the present embodiment, the former MISFET corresponds to the MISFET in the memory region MRY, and the latter MISFET corresponds to the MISFET in the peripheral circuit region PCR.

すなわち、しきい値電圧の変動を抑制することが重要なMISFETはメモリ領域MRYのMISFETであるため、メモリ領域MRYをSOI領域1Aに配置(形成)し、周辺回路領域PCRはメモリ領域MRYに比べてMISFETのしきい値電圧の変動を許容できるか、あるいは、しきい値電圧の変動が生じにくいため、周辺回路領域PCRはバルク領域1Bに配置(形成)する。   That is, since the MISFET in which it is important to suppress the fluctuation of the threshold voltage is the MISFET in the memory region MRY, the memory region MRY is arranged (formed) in the SOI region 1A, and the peripheral circuit region PCR is compared with the memory region MRY. Therefore, the fluctuation of the threshold voltage of the MISFET can be tolerated or the fluctuation of the threshold voltage hardly occurs, so the peripheral circuit region PCR is arranged (formed) in the bulk region 1B.

メモリ領域MRYのMISFETの構成および製造工程は、上記実施の形態1〜4でSOI領域1Aに形成したMISFETと同様であり、周辺回路領域PCRのMISFETの構成および製造工程は、上記実施の形態1〜4でバルク領域1Bに形成したMISFETと同様である。このため、周辺回路領域PCRのMISFETのチャネル領域には不純物が導入されるが、メモリ領域MRYのMISFETのチャネル領域には不純物が導入されない。すなわち、メモリ領域MRYのMISFETをSOI領域1Aに形成し、周辺回路領域PCRのMISFETをバルク領域1Bに形成するが、SOI領域1Aにメモリ領域MRYのMISFETを形成する際には、チャネルドープイオン注入を行わず(ウエル形成用のイオン注入も行わず)、バルク領域1Bに周辺回路領域PCRのMISFETを形成する際には、チャネルドープイオン注入を行う(ウエル形成用のイオン注入も行なう)。これにより、SOI領域1Aに形成されるメモリ領域MRYのMISFETのチャネル領域には不純物がイオン注入されないようにし、一方、バルク領域1Bに形成される周辺回路領域PCRのMISFETのチャネル領域には不純物がイオン注入される。また、SOI領域1Aにメモリ領域MRYのMISFETを形成する際には、ハローイオン注入を行わず、バルク領域1Bに周辺回路領域PCRのMISFETを形成する際には、ハローイオン注入を行う。   The configuration and manufacturing process of the MISFET in the memory region MRY are the same as those of the MISFET formed in the SOI region 1A in the first to fourth embodiments, and the configuration and manufacturing process of the MISFET in the peripheral circuit region PCR are the same as those in the first embodiment. The same as the MISFET formed in the bulk region 1B in .about.4. Therefore, impurities are introduced into the channel region of the MISFET in the peripheral circuit region PCR, but no impurities are introduced into the channel region of the MISFET in the memory region MRY. That is, the MISFET of the memory region MRY is formed in the SOI region 1A and the MISFET of the peripheral circuit region PCR is formed in the bulk region 1B. When forming the MISFET of the memory region MRY in the SOI region 1A, channel doping ion implantation is performed. When the MISFET of the peripheral circuit region PCR is formed in the bulk region 1B, channel dope ion implantation is performed (well formation ion implantation is also performed). This prevents impurities from being ion-implanted in the channel region of the MISFET in the memory region MRY formed in the SOI region 1A, while impurities are present in the channel region of the MISFET in the peripheral circuit region PCR formed in the bulk region 1B. Ion implanted. Further, when forming the MISFET of the memory region MRY in the SOI region 1A, halo ion implantation is not performed, and when forming the MISFET of the peripheral circuit region PCR in the bulk region 1B, halo ion implantation is performed.

従って、メモリ領域MRYのMISFETのしきい値電圧の変動を防止できるなど、上記実施の形態1で説明したような効果をメモリ領域MRYおよび周辺回路領域PCRを有する半導体チップCP1でも得ることができる。   Therefore, the effects as described in the first embodiment, such as the variation in the threshold voltage of the MISFET in the memory region MRY, can be obtained even in the semiconductor chip CP1 having the memory region MRY and the peripheral circuit region PCR.

例えば、メモリ領域MRYのMISFETのしきい値電圧の変動を防止できることで、メモリ領域MRYに形成されているメモリの信頼性や性能を向上させることができるとともに、メモリ領域MRYに形成されているメモリセルの書き込みや読み出しのマージンが設計基準よりも良くなり、製品不良の発生率を大幅に低減することができる。また、周辺回路領域PCRのMISFETは、バルク領域1Bの半導体基板2に形成するため、SOI領域1Aに形成されることによる特性上の制限が付加されることがないため、特性(チャネル不純物のランダムばらつきに影響される特性以外の特性)の向上を図ることができる。周辺回路領域PCRは、バルク領域1Bの半導体基板2に形成するため、SOI領域1Aに形成されることによる再設計が不要となり、メモリ領域MRYのみの再設計で済み、設計変更にともなう時間や労力やコストを抑制することができる。   For example, the variation in the threshold voltage of the MISFET in the memory region MRY can be prevented, so that the reliability and performance of the memory formed in the memory region MRY can be improved, and the memory formed in the memory region MRY. Cell writing and reading margins are better than the design standard, and the incidence of product defects can be greatly reduced. Further, since the MISFET in the peripheral circuit region PCR is formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, there is no additional limitation on the properties due to the formation in the SOI region 1A. It is possible to improve characteristics other than the characteristics affected by the variation. Since the peripheral circuit region PCR is formed in the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, it is not necessary to redesign by forming it in the SOI region 1A, and only the memory region MRY needs to be redesigned. And cost can be reduced.

また、メモリ領域MRYには、SRAM以外にも、フラッシュメモリなど、他の種類のメモリセルアレイを形成することもできる。但し、SRAMの場合は、特に素子が微細化され、しきい値電圧の変動の許容量も少ないため、メモリ領域MRYに形成されるメモリがSRAMの場合は、特に効果が大きい。   In addition to the SRAM, other types of memory cell arrays such as a flash memory can be formed in the memory area MRY. However, in the case of SRAM, the element is particularly miniaturized and the allowable amount of variation in threshold voltage is small, so that the effect is particularly great when the memory formed in the memory region MRY is SRAM.

(実施の形態6)
図39は、上記実施の形態1〜4を適用した本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CP2の全体構成を示す平面図である。
(Embodiment 6)
FIG. 39 is a plan view showing an overall configuration of a semiconductor chip (semiconductor device) CP2 of the present embodiment to which the first to fourth embodiments are applied.

図39に示される本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CP2は、SRAMなどのメモリセルアレイが形成されたメモリ領域MRYと、メモリ以外の回路(周辺回路)が形成された周辺回路領域PCRとを有している。半導体チップ(半導体装置)CP2には、メモリ領域MRYが主として形成されており、半導体チップ(半導体装置)CP2は、いわゆるメモリチップであり、上記実施の形態5の半導体装置CP1のようにアナログ回路領域やCPU領域は有していない。メモリ領域MRYと周辺回路領域PCRとの間は、半導体チップCP2の内部配線層を介して必要に応じて電気的に接続されている。また、半導体チップCP2の主面(表面)の周辺部には、半導体チップCP2の主面の二辺に沿って複数のパッド電極PDが形成されている。各パッド電極PDは、半導体チップCP2の内部配線層を介してメモリ領域MRYや周辺回路領域PCRなどに電気的に接続されている。図39は、平面図であるが、理解を簡単にするために、SOI構造を有するSOI領域1Aにハッチングを付して示してある。   A semiconductor chip (semiconductor device) CP2 of the present embodiment shown in FIG. 39 includes a memory region MRY in which a memory cell array such as SRAM is formed, and a peripheral circuit region PCR in which circuits (peripheral circuits) other than the memory are formed. have. The semiconductor region (semiconductor device) CP2 is mainly formed with a memory region MRY. The semiconductor device (semiconductor device) CP2 is a so-called memory chip, and the analog circuit region as in the semiconductor device CP1 of the fifth embodiment. And no CPU area. The memory region MRY and the peripheral circuit region PCR are electrically connected as necessary via the internal wiring layer of the semiconductor chip CP2. In addition, a plurality of pad electrodes PD are formed along the two sides of the main surface of the semiconductor chip CP2 in the peripheral portion of the main surface (front surface) of the semiconductor chip CP2. Each pad electrode PD is electrically connected to the memory region MRY, the peripheral circuit region PCR, etc. via the internal wiring layer of the semiconductor chip CP2. FIG. 39 is a plan view, but in order to facilitate understanding, the SOI region 1A having the SOI structure is hatched.

本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CP2においても、上記実施の形態5の半導体チップCP1と同様に、メモリ領域MRYを上記SOI領域1Aに形成(配置)し、周辺回路領域PCRを上記バルク領域1Bに形成(配置)する。すなわち、メモリ領域MRYと、メモリ以外の回路が形成された周辺回路領域PCRとを有する半導体チップCP2を構成する基板を、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板(上記基板1C,1C1,1C2のいずれか)とし、メモリ領域MRYは、SOI領域1Aの半導体層(上記半導体層4,4a,4bのいずれかに対応)に形成し、周辺回路領域PCRは、バルク領域1Bの半導体基板2に形成する。つまり、上記実施の形態1〜4において、半導体チップCP2が有する複数のMISFETのうち、メモリ(メモリ領域MRY)を構成するMISFETをSOI領域1Aの半導体層(上記半導体層4,4a,4bのいずれかに対応)に形成し、メモリ以外の回路(周辺回路領域PCR)を構成するMISFETは、バルク領域1Bの半導体基板2に形成する。従って、上記実施の形態1〜4において、SOI領域1Aに形成されたMISFETは、メモリ領域MRYを構成するMISFETであり、バルク領域1Bに形成されたMISFETは、周辺回路領域PCRを構成するMISFETである。メモリ領域MRYのMISFETの構成および製造工程は、上記実施の形態1〜4でSOI領域1Aに形成したMISFETと同様であり、周辺回路領域PCRのMISFETの構成および製造工程は、上記実施の形態1〜4でバルク領域1Bに形成したMISFETと同様である。   Also in the semiconductor chip (semiconductor device) CP2 of the present embodiment, similarly to the semiconductor chip CP1 of the fifth embodiment, the memory region MRY is formed (placed) in the SOI region 1A, and the peripheral circuit region PCR is formed in the bulk. It is formed (arranged) in the region 1B. That is, a substrate constituting the semiconductor chip CP2 having the memory region MRY and the peripheral circuit region PCR in which circuits other than the memory are formed is a substrate having the SOI region 1A and the bulk region 1B (the substrates 1C, 1C1, 1C2). The memory region MRY is formed in the semiconductor layer of the SOI region 1A (corresponding to one of the semiconductor layers 4, 4a and 4b), and the peripheral circuit region PCR is formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. Form. In other words, in the first to fourth embodiments, among the plurality of MISFETs included in the semiconductor chip CP2, the MISFET constituting the memory (memory area MRY) is changed to the semiconductor layer in the SOI area 1A (any one of the semiconductor layers 4, 4a, 4b). MISFETs that form a circuit other than the memory (peripheral circuit region PCR) are formed on the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B. Therefore, in the first to fourth embodiments, the MISFET formed in the SOI region 1A is a MISFET constituting the memory region MRY, and the MISFET formed in the bulk region 1B is a MISFET constituting the peripheral circuit region PCR. is there. The configuration and manufacturing process of the MISFET in the memory region MRY are the same as those of the MISFET formed in the SOI region 1A in the first to fourth embodiments, and the configuration and manufacturing process of the MISFET in the peripheral circuit region PCR are the same as those in the first embodiment. The same as the MISFET formed in the bulk region 1B in .about.4.

本実施の形態においても、MISFETのしきい値電圧の変動を抑制することが重要なメモリ領域MRYはSOI領域1Aに配置(形成)し、メモリ領域MRYに比べてMISFETのしきい値電圧の変動を許容できるか、あるいは、しきい値電圧の変動が生じにくい周辺回路領域PCRは、バルク領域1Bに配置(形成)する。バルク領域1Bに配置(形成)された周辺回路領域PCRのMISFETのチャネル領域には不純物が導入されるが、SOI領域1Aに配置(形成)されたメモリ領域MRYのMISFETのチャネル領域には不純物が導入されないため、メモリ領域MRYのMISFETのしきい値電圧の変動を防止できるなど、上記実施の形態1で説明したような効果を本実施の形態でも得ることができる。従って、上記実施の形態5と同様の効果を得ることができる。   Also in the present embodiment, the memory region MRY in which it is important to suppress the variation in the threshold voltage of the MISFET is arranged (formed) in the SOI region 1A, and the variation in the threshold voltage of the MISFET as compared with the memory region MRY. Peripheral circuit region PCR in which the threshold voltage is less likely to change or is not easily generated is arranged (formed) in bulk region 1B. Impurities are introduced into the channel region of the MISFET in the peripheral circuit region PCR arranged (formed) in the bulk region 1B, but impurities are introduced into the channel region of the MISFET in the memory region MRY arranged (formed) in the SOI region 1A. Since it is not introduced, the effects as described in the first embodiment can be obtained in this embodiment, such as preventing the fluctuation of the threshold voltage of the MISFET in the memory region MRY. Therefore, the same effect as in the fifth embodiment can be obtained.

(実施の形態7)
図40〜図57は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
(Embodiment 7)
40 to 57 are fragmentary cross-sectional views of the semiconductor device of the present embodiment during the manufacturing process.

本実施の形態では、図40に示されるように、まず、単結晶シリコン(例えばp型の単結晶シリコン)などからなる半導体基板2を準備する。それから、半導体基板2の主面(表面)に酸化シリコン膜などの表面保護用の絶縁膜61を形成する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 40, first, a semiconductor substrate 2 made of single crystal silicon (for example, p-type single crystal silicon) or the like is prepared. Then, a surface protection insulating film 61 such as a silicon oxide film is formed on the main surface (front surface) of the semiconductor substrate 2.

次に、図41に示されるように、フォトレジストパターンPR41を絶縁膜61上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR41は、バルク領域1B全体を覆い、かつ、SON(SON:Silicon On Nothing)領域1Dのうち、空洞形成予定領域(後で空洞CAVが形成される領域を空洞形成予定領域と称する)を露出し、他の領域(空洞形成予定領域以外の領域)を覆うように形成される。なお、図40〜図57において、SON領域1Dのうち、符号1D1で示された断面領域には、後で形成されるゲート電極GE1のゲート長方向に平行な断面が示され、符号1D2で示された断面領域には、後で形成されるゲート電極GE1のゲート幅方向に平行な断面が示されている。   Next, as shown in FIG. 41, a photoresist pattern PR41 is formed on the insulating film 61 using a photolithography technique. This photoresist pattern PR41 covers the entire bulk region 1B, and of the SON (SON: Silicon On Nothing) region 1D, a cavity formation scheduled area (a area where a cavity CAV is formed later is referred to as a cavity formation scheduled area). ) Are exposed, and other regions (regions other than the cavity formation planned region) are covered. 40 to 57, in the SON region 1D, the cross-sectional region indicated by reference numeral 1D1 shows a cross section parallel to the gate length direction of the gate electrode GE1 to be formed later, and is indicated by reference numeral 1D2. In the cross-sectional area, a cross section parallel to the gate width direction of the gate electrode GE1 to be formed later is shown.

次に、フォトレジストパターンPR41をエッチングマスクとして用いて、SON領域1Dの絶縁膜61をエッチングして除去する。その後、フォトレジストパターンPR41は除去される。   Next, the insulating film 61 in the SON region 1D is removed by etching using the photoresist pattern PR41 as an etching mask. Thereafter, the photoresist pattern PR41 is removed.

これにより、SON領域1Dのうち、空洞形成予定領域では絶縁膜61が除去されて半導体基板2の表面(単結晶シリコン面)が露出され、他の領域(空洞形成予定領域以外の領域)は半導体基板2の表面上に絶縁膜61が存在した状態となり、一方、バルク領域1Bは全体が半導体基板2の表面上に絶縁膜61が存在した状態となる。なお、空洞形成予定領域とは、後で空洞CAVが形成される領域に対応する。   Thus, in the SON region 1D, the insulating film 61 is removed in the cavity formation scheduled region, the surface (single crystal silicon surface) of the semiconductor substrate 2 is exposed, and the other regions (regions other than the cavity formation scheduled region) are semiconductors. The insulating film 61 is present on the surface of the substrate 2, while the bulk region 1 </ b> B is entirely in the state where the insulating film 61 is present on the surface of the semiconductor substrate 2. The cavity formation scheduled area corresponds to an area where a cavity CAV will be formed later.

次に、図42に示されるように、SOI領域1Aにおける半導体基板2の露出部分(単結晶シリコンが露出した部分)上に、エピタキシャル成長により、半導体層62を選択的に成長させる。半導体層62は、半導体基板2とは異なる半導体材料(の単結晶)からなり、例えばシリコンゲルマニウムなどからなる。半導体層62は、半導体基板2が露出した部分(単結晶シリコンが露出した部分)上には形成されるが、絶縁膜61上には形成されない。このため、バルク領域1B全体に半導体層62が形成されず、また、SON領域1Dでも、空洞形成予定領域以外には半導体層62が形成されず、SON領域1Dのうち、空洞形成予定領域に半導体層62が選択的に形成される。   Next, as shown in FIG. 42, the semiconductor layer 62 is selectively grown by epitaxial growth on the exposed portion of the semiconductor substrate 2 in the SOI region 1A (the portion where the single crystal silicon is exposed). The semiconductor layer 62 is made of a semiconductor material (single crystal thereof) different from that of the semiconductor substrate 2, for example, silicon germanium. The semiconductor layer 62 is formed on a portion where the semiconductor substrate 2 is exposed (portion where the single crystal silicon is exposed), but is not formed on the insulating film 61. For this reason, the semiconductor layer 62 is not formed in the entire bulk region 1B, and also in the SON region 1D, the semiconductor layer 62 is not formed in any region other than the cavity formation scheduled region, and the semiconductor is not formed in the cavity formation scheduled region in the SON region 1D. Layer 62 is selectively formed.

次に、図43に示されるように、SON領域1Dおよびバルク領域1Bの絶縁膜61を除去してから、シリコンのエピタキシャル成長により、半導体層63を形成する。半導体層63は、シリコン層(単結晶シリコン層)からなる。バルク領域1Bでは、半導体基板2の表面上に半導体層63が形成され、SON領域1Dのうち、空洞形成予定領域では、半導体層62上に半導体層63が形成され、空洞形成予定領域以外の領域では、半導体基板2の表面上に半導体層63が形成される。   Next, as shown in FIG. 43, after removing the insulating film 61 in the SON region 1D and the bulk region 1B, a semiconductor layer 63 is formed by epitaxial growth of silicon. The semiconductor layer 63 is made of a silicon layer (single crystal silicon layer). In the bulk region 1B, the semiconductor layer 63 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2, and in the SON region 1D, in the cavity formation scheduled region, the semiconductor layer 63 is formed on the semiconductor layer 62, and regions other than the cavity formation scheduled region Then, the semiconductor layer 63 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2.

次に、図44に示されるように、素子分離領域(素子分離構造)5を形成する。この素子分離領域5は、素子分離溝5aに埋め込まれた絶縁体(例えば酸化シリコン)により形成される。素子分離溝5aおよびそれを埋めている素子分離領域5は、半導体層63を貫通して、その底部が半導体基板2に達しており、素子分離領域5の下部は、半導体基板2内に位置している。   Next, as shown in FIG. 44, an element isolation region (element isolation structure) 5 is formed. The element isolation region 5 is formed of an insulator (for example, silicon oxide) embedded in the element isolation groove 5a. The element isolation trench 5a and the element isolation region 5 filling the element isolation groove 5a penetrate the semiconductor layer 63, and the bottom thereof reaches the semiconductor substrate 2. The lower part of the element isolation region 5 is located in the semiconductor substrate 2. ing.

素子分離領域5は、半導体層63を貫通して底部が半導体基板2中に位置する素子分離溝5aを、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術などを用いて形成し、この素子分離溝5aに、成膜技術およびCMP技術などを用いて絶縁膜を埋め込むことで、形成することができる。   In the element isolation region 5, an element isolation groove 5 a penetrating the semiconductor layer 63 and having a bottom portion located in the semiconductor substrate 2 is formed by using a photolithography technique, a dry etching technique, or the like. It can be formed by embedding an insulating film using a film technique, a CMP technique, or the like.

この段階では、バルク領域1Bにおいて、素子分離領域5で規定(区画)された活性領域は、半導体基板2と半導体層63の積層構造となっており、SON領域1Dにおいて、素子分離領域5で規定(区画)された活性領域は、半導体基板2と半導体層63の積層構造となっている部分と、半導体基板2と半導体層62と半導体層63の積層構造となっている部分とがある。半導体基板2と半導体層62と半導体層63の積層構造となっている部分は、空洞形成予定領域に対応している。   At this stage, the active region defined (partitioned) in the element isolation region 5 in the bulk region 1B has a stacked structure of the semiconductor substrate 2 and the semiconductor layer 63, and is defined in the element isolation region 5 in the SON region 1D. The (divided) active region includes a portion having a stacked structure of the semiconductor substrate 2 and the semiconductor layer 63 and a portion having a stacked structure of the semiconductor substrate 2, the semiconductor layer 62, and the semiconductor layer 63. A portion having a laminated structure of the semiconductor substrate 2, the semiconductor layer 62, and the semiconductor layer 63 corresponds to a cavity formation scheduled region.

次に、図45に示されるように、素子分離領域5の上部をエッチングすることで、素子分離領域5の上面を後退させる(すなわち素子分離領域5の上面の高さ位置を低くする)。このエッチングは、素子分離領域5を構成する絶縁材料を選択的にエッチングできるような条件で行うことで、半導体層62,63はできるだけエッチングされないようにする。これにより、バルク領域1Bにおいて、素子分離領域5の上面は半導体層63の表面よりも低くなる。また、SON領域1Dにおいて、素子分離領域5の上面は半導体層62,63の各表面よりも低くなり、素子分離領域5の上面が後退した領域において、半導体層62の側面が露出される。   Next, as shown in FIG. 45, the upper surface of the element isolation region 5 is etched by etching the upper portion of the element isolation region 5 (that is, the height position of the upper surface of the element isolation region 5 is lowered). This etching is performed under such a condition that the insulating material constituting the element isolation region 5 can be selectively etched, so that the semiconductor layers 62 and 63 are not etched as much as possible. Thereby, in the bulk region 1 </ b> B, the upper surface of the element isolation region 5 is lower than the surface of the semiconductor layer 63. In the SON region 1D, the upper surface of the element isolation region 5 is lower than the surfaces of the semiconductor layers 62 and 63, and the side surface of the semiconductor layer 62 is exposed in the region where the upper surface of the element isolation region 5 is recessed.

次に、図46に示されるように、半導体層62を選択的にエッチングして除去する。このエッチングは、半導体層62を構成する絶縁材料を選択的にエッチングできるような条件で行い、半導体層63および半導体基板2はできるだけエッチングされないようにする。上述のように、素子分離領域5の上面を後退させて半導体層62の側面を露出されていたので、露出した側面側(断面領域1D2に示される側面側)から、半導体層62をエッチングすることができる。このため、半導体層62のエッチングは、等方性のエッチングを行い、例えば、半導体層62を選択的にエッチング可能なエッチング液を用いたウェットエッチングを行うことができる。   Next, as shown in FIG. 46, the semiconductor layer 62 is selectively etched and removed. This etching is performed under conditions that allow the insulating material constituting the semiconductor layer 62 to be selectively etched, so that the semiconductor layer 63 and the semiconductor substrate 2 are not etched as much as possible. As described above, since the upper surface of the element isolation region 5 is retracted to expose the side surface of the semiconductor layer 62, the semiconductor layer 62 is etched from the exposed side surface (the side surface shown in the cross-sectional region 1D2). Can do. Therefore, the semiconductor layer 62 is etched by isotropic etching, for example, wet etching using an etchant that can selectively etch the semiconductor layer 62.

半導体層62がエッチングされて除去されたことで、半導体層62が存在していた領域は、空洞CAVとなる。半導体層62は、バルク領域1Bには形成されず、SON領域1Dの空洞形成予定領域にだけ形成されていたので、空洞CAVは、バルク領域1Bには形成されず、SON領域1Dの空洞形成予定領域にだけ形成される。   Since the semiconductor layer 62 is removed by etching, the region where the semiconductor layer 62 was present becomes a cavity CAV. Since the semiconductor layer 62 is not formed in the bulk region 1B and is formed only in the cavity formation scheduled region of the SON region 1D, the cavity CAV is not formed in the bulk region 1B and is scheduled to be formed in the SON region 1D. Only formed in the region.

この段階の半導体基板2を、すなわち、空洞CAV、半導体層63および素子分離領域5が形成されている半導体基板2を、基板1Eと称することとする。SON領域1Dは、チャネル領域の下部に空洞CAVを有するMISFETが形成される領域であり、MISFETの形成位置に合わせて空洞CAVが形成されている。バルク領域1Bは、チャネル領域の下部に空洞CAVを有さないMISFETが形成される領域であり、空洞CAVは形成されておらず、バルク領域1Bでは、素子分離領域5上を除く半導体基板2上に半導体層63が形成されている。上記実施の形態1,2でバルク領域1Bが高耐圧MIS形成領域1BHと低耐圧MIS形成領域1BLとを有していたのと同様、本実施の形態においても、バルク領域1Bは高耐圧MIS形成領域1BHと低耐圧MIS形成領域1BLとを有することができるが、簡略化のために、高耐圧MIS形成領域1BHの図示および説明を省略し、バルク領域1Bを低耐圧MIS形成領域1BLとして図示および説明する。   The semiconductor substrate 2 at this stage, that is, the semiconductor substrate 2 in which the cavity CAV, the semiconductor layer 63, and the element isolation region 5 are formed is referred to as a substrate 1E. The SON region 1D is a region where a MISFET having a cavity CAV is formed below the channel region, and the cavity CAV is formed in accordance with the formation position of the MISFET. The bulk region 1B is a region where a MISFET having no cavity CAV is formed below the channel region, and no cavity CAV is formed. In the bulk region 1B, on the semiconductor substrate 2 except on the element isolation region 5 A semiconductor layer 63 is formed. As in the first and second embodiments, the bulk region 1B has the high breakdown voltage MIS formation region 1BH and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL. Although the region 1BH and the low breakdown voltage MIS formation region 1BL can be provided, for simplicity, the illustration and description of the high breakdown voltage MIS formation region 1BH are omitted, and the bulk region 1B is illustrated as the low breakdown voltage MIS formation region 1BL. explain.

次に、表面の汚染防止のための薄い絶縁膜(スルー膜、ここでは図示せず)を基板1Eの表面(すなわちSON領域1Dおよびバルク領域1Bの半導体層63の表面)に形成してから、図47に示されるように、フォトレジストパターンPR3aを基板1Eの主面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このフォトレジストパターンPR3aは、SON領域1Dを覆い、かつバルク領域1Bを露出するように形成される。このフォトレジストパターンPR3aは、SON領域1Dへのイオン注入阻止マスクとして機能することができる。   Next, after forming a thin insulating film (through film, not shown here) on the surface of the substrate 1E (that is, the surface of the semiconductor layer 63 in the SON region 1D and the bulk region 1B) for preventing surface contamination, As shown in FIG. 47, a photoresist pattern PR3a is formed on the main surface of the substrate 1E using a photolithography technique. The photoresist pattern PR3a is formed so as to cover the SON region 1D and expose the bulk region 1B. The photoresist pattern PR3a can function as an ion implantation blocking mask for the SON region 1D.

次に、バルク領域1Bにおいて、半導体層63に、後で形成されるMISFETのしきい値調整用のイオン注入(すなわちチャネルドープイオン注入)P2aを行なう。チャネルドープイオン注入P2aによって、バルク領域1Bに形成されるMISFETのチャネル領域に不純物が導入(ドープ)される。なお、図47では、チャネルドープイオン注入P2aを矢印で模式的に示してある。SON領域1Dの半導体層63は、フォトレジストパターンPR3aで覆われているため、チャネルドープイオン注入P2aの際に不純物イオンは注入されない。その後、フォトレジストパターンPR3aは除去される。   Next, in the bulk region 1B, ion implantation (that is, channel dope ion implantation) P2a for adjusting a threshold value of a MISFET to be formed later is performed on the semiconductor layer 63. Impurities are introduced (doped) into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B by the channel dope ion implantation P2a. In FIG. 47, the channel dope ion implantation P2a is schematically indicated by an arrow. Since the semiconductor layer 63 in the SON region 1D is covered with the photoresist pattern PR3a, impurity ions are not implanted during the channel dope ion implantation P2a. Thereafter, the photoresist pattern PR3a is removed.

次に、図48に示されるように、上記実施の形態1と同様にして、バルク領域1Bの半導体層63および半導体基板2にp型ウエルPW1を形成する。   Next, as shown in FIG. 48, a p-type well PW1 is formed in the semiconductor layer 63 and the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, as in the first embodiment.

本実施の形態では、バルク領域1Bの半導体層63や半導体基板2に対しては、ウエル領域形成のためのイオン注入を行うことができるが、SON領域1Dの半導体層63に対してはウエル領域形成のためのイオン注入を行なわない。このため、p型ウエルPW1を形成するためのイオン注入の際には、SON領域1Dは、イオン注入阻止マスクとしてのフォトレジストパターン(図示せず)で覆っておき、SON領域1Dの半導体層63に対しては不純物イオンが注入されないようにする。   In the present embodiment, ion implantation for forming a well region can be performed on the semiconductor layer 63 and the semiconductor substrate 2 in the bulk region 1B, but the well region is formed on the semiconductor layer 63 in the SON region 1D. Ion implantation for forming is not performed. Therefore, at the time of ion implantation for forming the p-type well PW1, the SON region 1D is covered with a photoresist pattern (not shown) as an ion implantation blocking mask, and the semiconductor layer 63 in the SON region 1D. In this case, impurity ions are not implanted.

次に、例えばフッ酸(HF)水溶液を用いたウェットエッチングなどにより、基板1Eの表面(主面)を清浄化(不要な酸化膜などを除去)した後、図49に示されるように、SON領域1Dの半導体層63上にゲート絶縁膜7aを形成し、バルク領域1Bの半導体層63(p型ウエルPW1)上にゲート絶縁膜7bを形成する。ゲート絶縁膜7a,7bの厚みの関係や形成法は、上記実施の形態1と同様とすることができる。   Next, after cleaning the surface (main surface) of the substrate 1E by, for example, wet etching using a hydrofluoric acid (HF) aqueous solution (removing unnecessary oxide film, etc.), as shown in FIG. A gate insulating film 7a is formed on the semiconductor layer 63 in the region 1D, and a gate insulating film 7b is formed on the semiconductor layer 63 (p-type well PW1) in the bulk region 1B. The thickness relationship and formation method of the gate insulating films 7a and 7b can be the same as those in the first embodiment.

次に、図50に示されるように、基板1Eの主面全面上に(すなわちゲート絶縁膜7a,7b上に)、ゲート電極形成用の導電体膜として、多結晶シリコン膜(ドープトポリシリコン膜)のようなシリコン膜8を形成する。それから、シリコン膜8上に形成したフォトレジストパターン(図示せず)を用いてシリコン膜8をドライエッチングしてパターニングすることで、図51に示されるように、ゲート電極GE1,GE2を形成する。ゲート電極GE1,GE2は、パターニングされたシリコン膜8からなり、ゲート電極GE1は、SON領域1Dの半導体層63上にゲート絶縁膜7aを介して形成され、ゲート電極GE2は、バルク領域1Bの半導体層63(p型ウエルPW1)上にゲート絶縁膜7bを介して形成される。   Next, as shown in FIG. 50, a polycrystalline silicon film (doped polysilicon) is formed on the entire main surface of the substrate 1E (that is, on the gate insulating films 7a and 7b) as a conductor film for forming a gate electrode. A silicon film 8 such as a film is formed. Then, by patterning the silicon film 8 by dry etching using a photoresist pattern (not shown) formed on the silicon film 8, gate electrodes GE1 and GE2 are formed as shown in FIG. The gate electrodes GE1 and GE2 are made of a patterned silicon film 8, the gate electrode GE1 is formed on the semiconductor layer 63 in the SON region 1D via the gate insulating film 7a, and the gate electrode GE2 is a semiconductor in the bulk region 1B. Over the layer 63 (p-type well PW1), a gate insulating film 7b is formed.

この際、SON領域1Dにゲート電極GE1が形成され、バルク領域1Bにゲート電極GE2が形成されるが、本実施の形態では、SON領域1Dに形成されたゲート電極GE1の直下には、ゲート絶縁膜7aおよび半導体層63を介して、空洞CAVが存在している。すなわち、SON領域1Dに形成されるMISFETのチャネル領域(すなわちゲート電極GE1の下に形成されるチャネル領域)の直下に空洞CAVが存在するようにしている。このため、上記半導体層62の形成工程(エピタキシャル成長工程)では、後で形成されるゲート電極GE1の直下に空洞CAVが形成されるように、上記半導体層62を形成する。一方、バルク領域1Bには空洞CAVは形成されていないため、バルク領域1Bに形成されるゲート電極GE2の直下には空洞CAVは存在しない。   At this time, the gate electrode GE1 is formed in the SON region 1D, and the gate electrode GE2 is formed in the bulk region 1B. In this embodiment, the gate insulating layer 1D is formed immediately below the gate electrode GE1 formed in the SON region 1D. A cavity CAV exists through the film 7 a and the semiconductor layer 63. That is, the cavity CAV is present immediately below the channel region of the MISFET formed in the SON region 1D (that is, the channel region formed under the gate electrode GE1). Therefore, in the step of forming the semiconductor layer 62 (epitaxial growth step), the semiconductor layer 62 is formed so that a cavity CAV is formed immediately below the gate electrode GE1 to be formed later. On the other hand, since the cavity CAV is not formed in the bulk region 1B, there is no cavity CAV immediately below the gate electrode GE2 formed in the bulk region 1B.

また、後述の図55などを参照すると分かるように、SON領域1Dにおいて、ゲート電極GE1の直下(すなわちチャネル領域の直下)の領域から、ゲート電極GE1の側壁上に形成されたサイドウォールSWの直下の領域にかけて、空洞CAVを延在させることができる。また、ソース・ドレイン領域SD1の直下にも空洞CAVを延在させることができるが、ソース・ドレイン領域SD1の直下には空洞CAVが延在していないようにすれば、空洞CAV上の半導体層63を保持しやすくなり、空洞CAVをより的確に形成することができるようになる。   As can be seen by referring to FIG. 55 and the like described later, in the SON region 1D, from the region immediately below the gate electrode GE1 (that is, directly below the channel region), directly below the sidewall SW formed on the side wall of the gate electrode GE1. The cavity CAV can be extended over the region. Further, the cavity CAV can be extended directly below the source / drain region SD1, but if the cavity CAV is not extended immediately below the source / drain region SD1, the semiconductor layer on the cavity CAV can be extended. 63 becomes easy to hold, and the cavity CAV can be formed more accurately.

ゲート電極GE1,GE2,GE3を形成した後の工程は、上記実施の形態1と基本的には同じである。   The process after forming the gate electrodes GE1, GE2, and GE3 is basically the same as that in the first embodiment.

すなわち、上記実施の形態1と同様にして、図52に示されるように、上記エクステンション領域EX1,EX2を形成する。この際、エクステンション領域EX1は、SON領域1Dの半導体層63に形成され、エクステンション領域EX2は、バルク領域1Bのp型ウエルPW1に形成される。   That is, as in the first embodiment, the extension regions EX1 and EX2 are formed as shown in FIG. At this time, the extension region EX1 is formed in the semiconductor layer 63 of the SON region 1D, and the extension region EX2 is formed in the p-type well PW1 of the bulk region 1B.

エクステンション領域EX2を形成するための上記イオン注入P5の前または後に、バルク領域1Bのp型ウエルPW1に対して、上記ハローイオン注入P5aを行い、上記ハロー領域HO2を形成する。一方、SON領域1Dの半導体層63に対してはハローイオン注入(エクステンション領域EX1のハロー領域を形成するためのイオン注入)は行なわない。   Before or after the ion implantation P5 for forming the extension region EX2, the halo ion implantation P5a is performed on the p-type well PW1 in the bulk region 1B to form the halo region HO2. On the other hand, halo ion implantation (ion implantation for forming the halo region of the extension region EX1) is not performed on the semiconductor layer 63 in the SON region 1D.

次に、上記実施の形態1と同様にして、図53に示されるように、ゲート電極GE1,GE2の側壁上に、サイドウォールSWを形成する。   Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 53, a sidewall SW is formed on the sidewalls of the gate electrodes GE1 and GE2.

次に、上記実施の形態1と同様にして、図54に示されるように、エピタキシャル成長層10を形成する。エピタキシャル成長層10は、SON領域1Dでは、ゲート電極GE1およびサイドウォールSWで覆われていない領域の半導体層63(エクステンション領域EX1)上と、ゲート電極GE1上とに形成され、バルク領域1Bでは、ゲート電極GE2およびサイドウォールSWで覆われていない領域の半導体層63(エクステンション領域EX2)上と、ゲート電極GE2上とに形成される。   Next, in the same manner as in the first embodiment, an epitaxial growth layer 10 is formed as shown in FIG. In the SON region 1D, the epitaxial growth layer 10 is formed on the semiconductor layer 63 (extension region EX1) in a region not covered with the gate electrode GE1 and the sidewall SW, and on the gate electrode GE1, and in the bulk region 1B, the gate is formed. It is formed on the semiconductor layer 63 (extension region EX2) in the region not covered with the electrode GE2 and the sidewall SW, and on the gate electrode GE2.

次に、上記実施の形態1と同様にして、図55に示されるように、ソース・ドレイン領域SD1,SD2を形成する。   Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 55, source / drain regions SD1 and SD2 are formed.

SON領域1Dにおいて、ソース・ドレイン領域SD1は、半導体層63のゲート電極GE1の両側の領域とその上のエピタキシャル成長層10とにわたって形成される。また、バルク領域1Bにおいて、ソース・ドレイン領域SD2は、半導体層63のゲート電極GE2の両側の領域とその上のエピタキシャル成長層10とにわたって形成される。バルク領域1Bに形成されるソース・ドレイン領域SD2、エクステンション領域EX2およびハロー領域HO2の各底部は、半導体層63よりも下の半導体基板2(p型ウエルPW1)中に位置していてもよい。   In the SON region 1D, the source / drain region SD1 is formed across the regions on both sides of the gate electrode GE1 of the semiconductor layer 63 and the epitaxial growth layer 10 thereon. In the bulk region 1B, the source / drain region SD2 is formed across the regions on both sides of the gate electrode GE2 of the semiconductor layer 63 and the epitaxial growth layer 10 thereon. The bottoms of the source / drain region SD2, extension region EX2, and halo region HO2 formed in the bulk region 1B may be located in the semiconductor substrate 2 (p-type well PW1) below the semiconductor layer 63.

次に、上記実施の形態1と同様にして図56に示されるように、金属シリサイド層12を形成する。金属シリサイド層12は、ソース・ドレイン領域SD1,SD2の上層(表層)部分と、ゲート電極GE1,GE2の上部のエピタキシャル成長層10の上層(表層)部分とに形成される。   Next, as shown in FIG. 56, the metal silicide layer 12 is formed in the same manner as in the first embodiment. The metal silicide layer 12 is formed in the upper layer (surface layer) portion of the source / drain regions SD1 and SD2 and the upper layer (surface layer) portion of the epitaxial growth layer 10 above the gate electrodes GE1 and GE2.

その後、上記実施の形態1と同様にして、基板1Eの主面上に絶縁膜(層間絶縁膜)21を形成し、絶縁膜21にコンタクトホール22を形成し、コンタクトホール22内にプラグ23を形成し、プラグ23が埋め込まれた絶縁膜21上に絶縁膜24を形成し、絶縁膜24に配線M1を形成する。図57は、本実施の形態において、配線M1形成工程までを行った段階の要部断面図であり、上記実施の形態1の上記図22に対応するものである。   Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, an insulating film (interlayer insulating film) 21 is formed on the main surface of the substrate 1E, a contact hole 22 is formed in the insulating film 21, and a plug 23 is formed in the contact hole 22. Then, the insulating film 24 is formed on the insulating film 21 in which the plug 23 is embedded, and the wiring M 1 is formed in the insulating film 24. FIG. 57 is a main-portion cross-sectional view of the stage where the wiring M1 forming process is performed in the present embodiment, and corresponds to FIG. 22 of the first embodiment.

上記実施の形態1〜4では、SOI領域1Aとバルク領域1Bとを有する基板1C(または基板1C1,1C2)を用い、半導体装置に形成すべきMISFETを、SOI領域1Aとバルク領域1Bとに振り分けて配置していた。それに対して、本実施の形態では、SOI構造ではなく、SON構造を適用する。   In the first to fourth embodiments, the substrate 1C (or the substrates 1C1 and 1C2) having the SOI region 1A and the bulk region 1B is used, and the MISFET to be formed in the semiconductor device is distributed to the SOI region 1A and the bulk region 1B. Was placed. On the other hand, in this embodiment, an SON structure is applied instead of an SOI structure.

すなわち、本実施の形態の半導体装置は、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されている複数のMISFETと、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されていない複数のMISFETとが基板1E(半導体基板2)の主面に形成された半導体装置である。基板1EのSON領域1Dに形成されたMISFETが、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されているMISFETに対応し、基板1Eのバルク領域1Bに形成されたMISFETが、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されていないMISFETに対応する。   That is, in the semiconductor device of the present embodiment, a plurality of MISFETs in which a cavity CAV is formed below the channel region and a plurality of MISFETs in which the cavity CAV is not formed below the channel region are formed on the substrate 1E (semiconductor substrate). 2) The semiconductor device formed on the main surface. The MISFET formed in the SON region 1D of the substrate 1E corresponds to the MISFET in which the cavity CAV is formed below the channel region, and the MISFET formed in the bulk region 1B of the substrate 1E is the cavity CAV below the channel region. This corresponds to a MISFET in which is not formed.

上記実施の形態1〜4では、SOI領域1Aに形成されるMISFETのチャネル領域には不純物が導入されないようにし、バルク領域1Bに形成されるMISFETのチャネル領域には不純物が導入されるようにしていた。これと同様の概念で、本実施の形態では、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されているMISFET(すなわちSON領域1Dに形成されたMISFET)のチャネル領域には不純物が導入されないようにし、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されていないMISFET(すなわちバルク領域1Bに形成されたMISFET)のチャネル領域には不純物が導入されるようにする。つまり、MISFETのチャネル領域の下部に空洞CAVが存在する場合は、そのMISFETのチャネル領域には不純物が導入されておらず、MISFETのチャネル領域の下部に空洞CAVが存在しない場合は、そのMISFETのチャネル領域に不純物が導入されているようにする。   In the first to fourth embodiments, impurities are not introduced into the channel region of the MISFET formed in the SOI region 1A, and impurities are introduced into the channel region of the MISFET formed in the bulk region 1B. It was. With the same concept, in this embodiment, impurities are not introduced into the channel region of the MISFET having a cavity CAV formed in the lower portion of the channel region (that is, the MISFET formed in the SON region 1D). Impurities are introduced into the channel region of the MISFET in which the cavity CAV is not formed below the region (that is, the MISFET formed in the bulk region 1B). That is, when a cavity CAV exists under the channel region of the MISFET, no impurity is introduced into the channel region of the MISFET, and when no cavity CAV exists under the channel region of the MISFET, Impurities are introduced into the channel region.

従って、本実施の形態の製造工程においては、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されているMISFET(すなわちSON領域1Dに形成されたMISFET)を形成する際には、そのMISFETのチャネルに不純物がイオン注入されないようにする。このため、上述したように、SON領域1DのMISFET(すなわちチャネル領域の下部に空洞CAVが形成されているMISFET)については、チャネルドープイオン注入を行なわず、また、ウエル領域形成のためのイオン注入も行なわない。これにより、製造された半導体装置においては、下部に空洞CAVが形成されているMISFETのチャネル領域は、不純物が導入されていない状態となる。   Therefore, in the manufacturing process of the present embodiment, when forming a MISFET having a cavity CAV formed in the lower part of the channel region (that is, a MISFET formed in the SON region 1D), impurities are present in the channel of the MISFET. Avoid ion implantation. Therefore, as described above, for the MISFET in the SON region 1D (that is, the MISFET in which the cavity CAV is formed in the lower portion of the channel region), channel doping ion implantation is not performed, and ion implantation for forming the well region is performed. Also do not. Thereby, in the manufactured semiconductor device, the channel region of the MISFET in which the cavity CAV is formed in the lower portion is in a state in which no impurity is introduced.

また、本実施の形態の製造工程においては、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されていないMISFET(すなわちバルク領域1Bに形成されたMISFET)を形成する際には、そのMISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入される。このため、上述したように、バルク領域1BのMISFET(すなわちチャネル領域の下部に空洞CAVが形成されていないMISFET)については、チャネルドープイオン注入を行ない、また、ウエル領域形成のためのイオン注入も行なう。これにより、製造された半導体装置においては、下部に空洞CAVが形成されているMISFETのチャネル領域は、不純物が導入された状態となる。   Further, in the manufacturing process of the present embodiment, when forming a MISFET in which the cavity CAV is not formed in the lower part of the channel region (that is, a MISFET formed in the bulk region 1B), impurities are formed in the channel region of the MISFET. Are ion-implanted. Therefore, as described above, for the MISFET in the bulk region 1B (that is, the MISFET in which the cavity CAV is not formed under the channel region), channel doping ion implantation is performed, and ion implantation for forming the well region is also performed. Do. Thereby, in the manufactured semiconductor device, the channel region of the MISFET in which the cavity CAV is formed below is in a state in which impurities are introduced.

また、上記実施の形態1〜4では、バルク領域1Bに形成されるMISFETにはハロー領域(HO2,HO3)を形成するが、SOI領域1Aに形成されるMISFETにはハロー領域を形成しなかった。これと同様の概念で、本実施の形態においては、バルク領域1Bに形成されるMISFETにはハロー領域(HO2)を形成するが、SON領域1Dに形成されるMISFETにはハロー領域を形成しない。   In the first to fourth embodiments, halo regions (HO2, HO3) are formed in the MISFET formed in the bulk region 1B, but no halo region is formed in the MISFET formed in the SOI region 1A. . In this embodiment, a halo region (HO2) is formed in the MISFET formed in the bulk region 1B, but no halo region is formed in the MISFET formed in the SON region 1D.

本実施の形態は、SOI領域1Aの代わりにSON領域1Dを適用しているが、この場合も、SON領域1DのMISFETのチャネル領域に不純物を導入しないことで、SON領域1DのMISFETのしきい値電圧の変動を防止することができる。一方、バルク領域1Bでは、チャネル領域に不純物が導入されているが、特性向上に必要なイオン注入(チャネルドープイオン注入、ウエル領域形成用のイオン注入およびハローイオン注入)を行える。そして、しきい値電圧の変動を抑制することが重要なMISFETをSOI領域1Aに配置し、SOI領域1Aに形成するMISFETに比べてしきい値電圧の変動を許容できるMISFETをバルク領域1Bに配置することで、半導体装置全体の性能を向上させることができる。   In this embodiment, the SON region 1D is applied instead of the SOI region 1A. In this case, the threshold of the MISFET in the SON region 1D is not introduced by introducing impurities into the channel region of the MISFET in the SON region 1D. The fluctuation of the value voltage can be prevented. On the other hand, in the bulk region 1B, impurities are introduced into the channel region, but ion implantation (channel dope ion implantation, ion implantation for forming a well region and halo ion implantation) necessary for improving characteristics can be performed. Then, a MISFET in which it is important to suppress fluctuations in threshold voltage is arranged in the SOI region 1A, and a MISFET capable of allowing fluctuations in threshold voltage is arranged in the bulk region 1B as compared with the MISFET formed in the SOI region 1A. As a result, the performance of the entire semiconductor device can be improved.

また、上記実施の形態5,6の半導体チップCP1,CP2に本実施の形態を適用する場合、メモリ領域MRYをSON領域1Dとし、周辺回路領域PCRをバルク領域1Bとする。すなわち、メモリ領域MRYと、メモリ以外の回路が形成された周辺回路領域PCRとを有する半導体チップCP1(または半導体チップCP2)を構成する基板を、SON領域1Dとバルク領域1Bとを有する基板1Eとし、メモリ領域MRYは、SON領域1Dに形成し、周辺回路領域PCRは、バルク領域1Bに形成する。つまり、上記半導体チップCP1(または半導体チップCP2)が有する複数のMISFETのうち、メモリ(メモリ領域MRY)を構成するMISFETを、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されているMISFET(すなわちSON領域1Dに形成されたMISFET)とする。そして、メモリ以外の回路(周辺回路領域PCR)を構成するMISFETは、チャネル領域の下部に空洞CAVが形成されていないMISFET(すなわちバルク領域1Bに形成されたMISFET)とする。   Further, when the present embodiment is applied to the semiconductor chips CP1 and CP2 of the fifth and sixth embodiments, the memory region MRY is the SON region 1D and the peripheral circuit region PCR is the bulk region 1B. That is, the substrate constituting the semiconductor chip CP1 (or the semiconductor chip CP2) having the memory region MRY and the peripheral circuit region PCR in which circuits other than the memory are formed is defined as a substrate 1E having the SON region 1D and the bulk region 1B. The memory region MRY is formed in the SON region 1D, and the peripheral circuit region PCR is formed in the bulk region 1B. That is, among the plurality of MISFETs included in the semiconductor chip CP1 (or the semiconductor chip CP2), the MISFET constituting the memory (memory area MRY) is replaced with the MISFET (that is, the SON area 1D) in which the cavity CAV is formed below the channel area. MISFET formed in the above). The MISFET constituting the circuit other than the memory (peripheral circuit region PCR) is a MISFET in which the cavity CAV is not formed below the channel region (that is, the MISFET formed in the bulk region 1B).

これにより、メモリ領域MRYのMISFETのしきい値電圧の変動を防止できることで、メモリ領域MRYに形成されているメモリの信頼性や性能を向上させることができるとともに、メモリ領域MRYに形成されているメモリセルの書き込みや読み出しのマージンが設計基準よりも良くなり、製品不良の発生率を大幅に低減することができる。また、周辺回路領域PCRのMISFETは、空洞CAVが無いバルク領域1Bに形成するため、空洞CAV上に形成されることによる特性上の制限が付加されることがないため、特性(チャネル不純物のランダムばらつきに影響される特性以外の特性)の向上を図ることができる。周辺回路領域PCRは、バルク領域1Bに形成するため、SON領域1Dに形成されることによる再設計が不要となり、メモリ領域MRYのみの再設計で済み、設計変更にともなう時間や労力やコストを抑制することができる。   Thereby, fluctuations in the threshold voltage of the MISFET in the memory region MRY can be prevented, so that the reliability and performance of the memory formed in the memory region MRY can be improved and the memory region MRY is formed in the memory region MRY. The margin of writing and reading of the memory cell becomes better than the design standard, and the occurrence rate of product defects can be greatly reduced. Further, since the MISFET in the peripheral circuit region PCR is formed in the bulk region 1B having no cavity CAV, there is no additional limitation on the characteristics due to the formation on the cavity CAV. It is possible to improve characteristics other than the characteristics affected by the variation. Since the peripheral circuit region PCR is formed in the bulk region 1B, it is not necessary to redesign by forming it in the SON region 1D, and only the memory region MRY needs to be redesigned, and the time, labor and cost associated with the design change are suppressed. can do.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。   The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.

1 SOI基板
1A SOI領域
1B バルク領域
1BH 高耐圧MIS形成領域
1BL 低耐圧MIS形成領域
1C,1C1,1C2,1E 基板
1D SON領域
1D1,1D2 断面領域
2 半導体基板
3,3a,3b 絶縁層
4,4a,4b 半導体層
5,5b 素子分離領域
5a 素子分離溝
6 半導体領域
7a,7b,7c ゲート絶縁膜
8,8a シリコン膜
9 絶縁膜
10 エピタキシャル成長層
12 金属シリサイド層
15,16 不純物
21 絶縁膜
22 コンタクトホール
23 プラグ
24 絶縁膜
31 金属膜
41,42 絶縁膜
43,43a 酸素イオン
51 絶縁膜
61 絶縁膜
62 半導体層
CAV 空洞
CP1,CP2 半導体チップ(半導体装置)
EX1,EX2,EX3 エクステンション領域
GE1,GE2,GE3 ゲート電極
HO2,HO3 ハロー領域
M1 配線
MRY メモリ領域
P1,P2,P2a,P3,P4,P5,P5a,P6,P6a イオン注入
P11,P11a イオン注入
PCR 周辺回路領域
PD パッド電極
PR1,PR2,PR3,PR3a フォトレジストパターン
PR4,PR5,PR6,PR7 フォトレジストパターン
PR11,PR12,PR21,PR31,PR41 フォトレジストパターン
PW1,PW2 p型ウエル
SD1,SD2,SD3 ソース・ドレイン領域
SW サイドウォール
1 SOI substrate 1A SOI region 1B Bulk region 1BH High breakdown voltage MIS formation region 1BL Low breakdown voltage MIS formation region 1C, 1C1, 1C2, 1E Substrate 1D SON region 1D1, 1D2 Cross sectional region 2 Semiconductor substrates 3, 3a, 3b Insulating layers 4, 4a , 4b Semiconductor layer 5, 5b Element isolation region 5a Element isolation trench 6 Semiconductor region 7a, 7b, 7c Gate insulating film 8, 8a Silicon film 9 Insulating film 10 Epitaxial growth layer 12 Metal silicide layer 15, 16 Impurity 21 Insulating film 22 Contact hole 23 Plug 24 Insulating film 31 Metal film 41, 42 Insulating film 43, 43a Oxygen ion 51 Insulating film 61 Insulating film 62 Semiconductor layer CAV Cavity CP1, CP2 Semiconductor chip (semiconductor device)
EX1, EX2, EX3 Extension region GE1, GE2, GE3 Gate electrode HO2, HO3 Halo region M1 Wiring MRY Memory region P1, P2, P2a, P3, P4, P5, P5a, P6, P6a Ion implantation P11, P11a Ion implantation PCR Circuit region PD Pad electrode PR1, PR2, PR3, PR3a Photoresist pattern PR4, PR5, PR6, PR7 Photoresist pattern PR11, PR12, PR21, PR31, PR41 Photoresist pattern PW1, PW2 p-type wells SD1, SD2, SD3 Source Drain region SW Side wall

Claims (20)

絶縁層が埋め込まれたSOI構造を有する第1領域と、前記絶縁層が埋め込まれておらずSOI構造を有していない第2領域とを有する半導体基板に複数のMISFETが形成された半導体装置であって、
前記複数のMISFETのうち、前記第1領域に形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されておらず、前記第2領域に形成されたMISFETのチャネル領域には不純物が導入されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a plurality of MISFETs are formed on a semiconductor substrate having a first region having an SOI structure in which an insulating layer is embedded and a second region in which the insulating layer is not embedded and does not have an SOI structure. There,
Of the plurality of MISFETs, no impurity is introduced into the channel region of the MISFET formed in the first region, and impurities are introduced into the channel region of the MISFET formed in the second region. A semiconductor device characterized by the above.
請求項1記載の半導体装置において、
メモリが形成されたメモリ領域と、メモリ以外の回路が形成された周辺回路領域とを有し、
前記メモリ領域は、前記半導体基板の前記第1領域に形成され、前記周辺回路領域は、前記第2領域に形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A memory region in which a memory is formed and a peripheral circuit region in which a circuit other than the memory is formed;
The semiconductor device, wherein the memory region is formed in the first region of the semiconductor substrate, and the peripheral circuit region is formed in the second region.
請求項2記載の半導体装置において、
前記半導体基板は、前記第1領域では、前記半導体基板と前記半導体基板上の前記絶縁層と前記絶縁層上の半導体層とが積層されたSOI構造を有しており、
前記複数のMISFETのうち、前記第1領域に形成されたMISFETのチャネル領域は、前記半導体層に形成され、
前記複数のMISFETのうち、前記第2領域に形成されたMISFETのチャネル領域は、前記半導体基板に形成されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
In the first region, the semiconductor substrate has an SOI structure in which the semiconductor substrate, the insulating layer on the semiconductor substrate, and a semiconductor layer on the insulating layer are stacked.
Of the plurality of MISFETs, a channel region of the MISFET formed in the first region is formed in the semiconductor layer,
Of the plurality of MISFETs, a channel region of the MISFET formed in the second region is formed in the semiconductor substrate.
請求項3記載の半導体装置において、
前記メモリ領域には、SRAMが形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
An SRAM is formed in the memory region.
請求項4記載の半導体装置において、
前記第1領域の前記絶縁層の下の前記半導体基板における前記絶縁層に隣接する領域には不純物が導入されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4.
An impurity is introduced into a region adjacent to the insulating layer in the semiconductor substrate under the insulating layer in the first region.
チャネル領域の下部に空洞が形成されている複数の第1MISFETと、チャネル領域の下部に空洞が形成されていない複数の第2MISFETとが、半導体基板の主面に形成された半導体装置であって、
前記複数の第1MISFETのチャネル領域には不純物が導入されておらず、
前記複数の第2MISFETのチャネル領域には不純物が導入されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a plurality of first MISFETs having cavities formed in a lower portion of a channel region and a plurality of second MISFETs having no cavities formed in a lower portion of the channel region are formed on a main surface of a semiconductor substrate,
Impurities are not introduced into the channel regions of the plurality of first MISFETs,
A semiconductor device, wherein impurities are introduced into channel regions of the plurality of second MISFETs.
(a)絶縁層が埋め込まれたSOI構造を有する第1領域と、前記絶縁層が埋め込まれておらずSOI構造を有していない第2領域とを有する半導体基板を準備し、前記半導体基板の前記第1領域に第1MISFETを形成し、前記半導体基板の前記第2領域に第2MISFETを形成する工程、
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記(a)工程は、前記第1領域に形成される前記第1MISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されないように行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) preparing a semiconductor substrate having a first region having an SOI structure embedded with an insulating layer and a second region not having the insulating layer embedded and having an SOI structure; Forming a first MISFET in the first region and forming a second MISFET in the second region of the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device having
The step (a) is performed so that impurities are not ion-implanted into the channel region of the first MISFET formed in the first region.
請求項7記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程は、前記第2領域に形成される前記第2MISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されるように行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
The step (a) is performed so that impurities are ion-implanted into the channel region of the second MISFET formed in the second region.
請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で準備された前記半導体基板は、前記第1領域では、前記半導体基板と前記半導体基板上の前記絶縁層と前記絶縁層上の半導体層とが積層されたSOI構造を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
The semiconductor substrate prepared in the step (a) has an SOI structure in which the semiconductor substrate, the insulating layer on the semiconductor substrate, and the semiconductor layer on the insulating layer are stacked in the first region. A method of manufacturing a semiconductor device.
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a1)前記第1領域の前記半導体層上に第1ゲート絶縁膜を介して前記第1MISFETの第1ゲート電極を形成し、前記第2領域の前記半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を介して前記第2MISFETの第2ゲート電極を形成する工程、
を含み、
前記(a1)工程前に、前記第1領域の前記半導体層内に不純物をイオン注入しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
The step (a)
(A1) A first gate electrode of the first MISFET is formed on the semiconductor layer in the first region via a first gate insulating film, and a second gate insulating film is formed on the semiconductor substrate in the second region. Forming a second gate electrode of the second MISFET,
Including
Prior to the step (a1), impurities are not ion-implanted into the semiconductor layer in the first region.
請求項10記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a2)前記(a1)工程前に、前記第2領域の前記半導体基板にウエル領域をイオン注入により形成する工程、
を更に含み、
前記(a1)工程では、前記ウエル領域上に前記第2ゲート絶縁膜を介して前記第2MISFETの前記第2ゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10.
The step (a)
(A2) a step of forming a well region in the semiconductor substrate of the second region by ion implantation before the step (a1);
Further including
In the step (a1), the second gate electrode of the second MISFET is formed on the well region via the second gate insulating film.
請求項11記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a3)前記(a1)工程前に、前記第2領域の前記半導体基板に、前記第2MISFETのしきい値調整用のチャネルドープイオン注入を行なう工程、
を更に含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
The step (a)
(A3) before the step (a1), performing channel doping ion implantation for adjusting the threshold value of the second MISFET into the semiconductor substrate in the second region;
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a4)前記(a1)工程後、前記第1領域において、前記第1ゲート電極をマスクとして前記半導体層にイオン注入を行ない、前記半導体層に前記第1MISFETのソースまたはドレイン用の半導体領域の一部として機能する第1半導体領域を形成する工程、
(a5)前記(a1)工程後、前記第2領域において、前記第2ゲート電極をマスクとして前記半導体基板にイオン注入を行ない、前記半導体基板に前記第2MISFETのソースまたはドレイン用の半導体領域の一部として機能する第2半導体領域を形成する工程、
(a6)前記(a1)工程後、前記第2領域において、前記第2ゲート電極をマスクとして前記半導体基板にイオン注入を行ない、前記第2半導体領域とは逆の導電型で、前記第2半導体領域を包み込むような第1ハロー領域を形成する工程、
(a7)前記(a4)、(a5)および(a6)工程後に、前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の側壁上に側壁絶縁膜を形成する工程、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
The step (a)
(A4) After the step (a1), in the first region, ion implantation is performed on the semiconductor layer using the first gate electrode as a mask, and one semiconductor region for the source or drain of the first MISFET is formed in the semiconductor layer Forming a first semiconductor region functioning as a portion;
(A5) After the step (a1), in the second region, ion implantation is performed on the semiconductor substrate using the second gate electrode as a mask, and one semiconductor region for the source or drain of the second MISFET is formed on the semiconductor substrate Forming a second semiconductor region functioning as a portion;
(A6) After the step (a1), in the second region, ion implantation is performed on the semiconductor substrate using the second gate electrode as a mask, and the second semiconductor has a conductivity type opposite to that of the second semiconductor region. Forming a first halo region that envelops the region;
(A7) After the steps (a4), (a5), and (a6), forming a sidewall insulating film on the sidewalls of the first gate electrode and the second gate electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項13記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a1)工程後で前記(a7)工程前に、前記第1領域の前記半導体層に対してハローイオン注入を行わないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein halo ion implantation is not performed on the semiconductor layer in the first region after the step (a1) and before the step (a7).
請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置の製造方法は、メモリが形成されたメモリ領域と、メモリ以外の回路が形成された周辺回路領域とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記メモリ領域は、前記半導体基板の前記第1領域に形成され、前記周辺回路領域は、前記第2領域に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14,
The method for manufacturing a semiconductor device is a method for manufacturing a semiconductor device having a memory region in which a memory is formed and a peripheral circuit region in which a circuit other than the memory is formed,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the memory region is formed in the first region of the semiconductor substrate, and the peripheral circuit region is formed in the second region.
請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程は、
(a8)前記(a1)工程前に、前記第1領域の前記絶縁層の下の前記半導体基板に不純物をイオン注入する工程、
を更に含み、
前記(a8)工程では、前記第1領域の前記絶縁層の下の前記半導体基板に不純物が導入されるが、前記第1領域の前記半導体層には不純物が導入されないように、イオン注入を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
The step (a)
(A8) a step of ion-implanting impurities into the semiconductor substrate under the insulating layer in the first region before the step (a1);
Further including
In the step (a8), impurities are introduced into the semiconductor substrate under the insulating layer in the first region, but ion implantation is performed so that impurities are not introduced into the semiconductor layer in the first region. A method for manufacturing a semiconductor device.
メモリが形成されたメモリ領域と、メモリ以外の回路が形成された周辺回路領域とを有する半導体装置の製造方法であって、
(b)絶縁層が埋め込まれたSOI構造を有する第1領域と、前記絶縁層が埋め込まれておらずSOI構造を有していない第2領域とを有する半導体基板を準備する工程、
を有し、
前記(b)工程の後、前記メモリ領域のMISFETを前記半導体基板の前記第1領域に形成し、前記周辺回路領域のMISFETを前記半導体基板の前記第2領域に形成し、
前記第1領域に前記メモリ領域のMISFETを形成する際には、チャネルドープイオン注入を行わず、
前記第2領域に前記周辺回路領域のMISFETを形成する際には、チャネルドープイオン注入を行う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 memory region in which a memory is formed and a peripheral circuit region in which a circuit other than the memory is formed,
(B) preparing a semiconductor substrate having a first region having an SOI structure embedded with an insulating layer and a second region not embedded with the insulating layer and having no SOI structure;
Have
After the step (b), a MISFET in the memory region is formed in the first region of the semiconductor substrate, a MISFET in the peripheral circuit region is formed in the second region of the semiconductor substrate,
When forming the MISFET of the memory region in the first region, channel doping ion implantation is not performed,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein channel doping ion implantation is performed when forming a MISFET in the peripheral circuit region in the second region.
請求項17記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1領域に形成される前記メモリ領域のMISFETのチャネル領域には不純物がイオン注入されないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17.
Impurity ions are not implanted into the channel region of the MISFET in the memory region formed in the first region.
請求項18記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1領域に前記メモリ領域のMISFETを形成する際には、ハローイオン注入を行わず、
前記第2領域に前記周辺回路領域のMISFETを形成する際には、ハローイオン注入を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18.
When forming the MISFET of the memory region in the first region, halo ion implantation is not performed,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein halo ion implantation is performed when forming the MISFET of the peripheral circuit region in the second region.
チャネル領域の下部に空洞が形成されている複数の第1MISFETと、チャネル領域の下部に空洞が形成されていない複数の第2MISFETとが、半導体基板の主面に形成された半導体装置の製造方法であって、
前記複数の第1MISFETを形成する際には、前記複数の第1MISFETのチャネル領域に不純物がイオン注入されないようにし、
前記複数の第2MISFETを形成する際には、前記複数の第2MISFETのチャネル領域に不純物をイオン注入する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 in which a plurality of first MISFETs each having a cavity formed below a channel region and a plurality of second MISFETs each having a cavity not formed below the channel region are formed on a main surface of a semiconductor substrate. There,
When forming the plurality of first MISFETs, impurities are prevented from being ion-implanted into the channel regions of the plurality of first MISFETs,
In forming the plurality of second MISFETs, impurities are ion-implanted into channel regions of the plurality of second MISFETs.
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