JP2012182478A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which suppresses body floating effect, and to provide a manufacturing method of the semiconductor device.SOLUTION: A semiconductor device having a silicon on insulator (SOI) structure includes: a silicon substrate 1; an embedded insulation layer 2 formed on the silicon substrate 1; and a semiconductor layer 3 formed on the embedded insulation layer 2. The semiconductor layer 3 has a first conductive type body region 4, a second conductive type source region 5, and a second conductive type drain region 6, and a gate electrode 8 is formed on the body region 4 between the source region 5 and the drain region 6 via a gate oxide film 7. The source region 5 includes a second conductive type extension layer 52 and a silicide layer 51 contacting with the extension layer 52 at a side surface. A crystal defect region 12 is formed in a region of a depletion layer occurring in a boundary portion between the silicide layer 51 and the body region 4.

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に係る発明であって、特に、SOI(Silicon on Insulator)構造の半導体装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and particularly to a semiconductor device having an SOI (Silicon on Insulator) structure and a manufacturing method thereof.

従来、SOI構造のMOSトランジスタは、シリコン基板上に埋め込み酸化膜を形成し、当該酸化膜の上に半導体層である薄膜シリコン層が形成されている。そして、薄膜シリコン層には、ソース領域、ボディ領域及びドレイン領域が形成され、さらに、ソース領域とドレイン領域との間のボディ領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され、トランジスタが構成されている。なお、ボディ領域をP型、ソース領域及びドレイン領域をN型とすることで、当該MOSトランジスタはNチャネル型となる。   Conventionally, in a MOS transistor having an SOI structure, a buried oxide film is formed on a silicon substrate, and a thin film silicon layer as a semiconductor layer is formed on the oxide film. A source region, a body region, and a drain region are formed in the thin film silicon layer, and a gate electrode is formed on the body region between the source region and the drain region via a gate insulating film, thereby forming a transistor. Has been. Note that by making the body region P-type and the source and drain regions N-type, the MOS transistor becomes an N-channel type.

また、SOI構造のMOSトランジスタは、ソース領域及びドレイン領域の寄生容量を下げるために、埋め込み酸化膜とソース領域及びドレイン領域が接するように形成されている。さらに、MOSトランジスタの周囲は、薄膜シリコン層が除去され素子分離酸化膜で覆われている。以上のような、SOI構造のMOSトランジスタに関する発明として、以下の特許文献1及び特許文献2がある。   The SOI structure MOS transistor is formed so that the buried oxide film is in contact with the source region and the drain region in order to reduce the parasitic capacitance of the source region and the drain region. Further, the periphery of the MOS transistor is covered with an element isolation oxide film after the thin film silicon layer is removed. As inventions related to the SOI structure MOS transistor as described above, there are the following Patent Document 1 and Patent Document 2.

特開2003−332579号公報JP 2003-332579 A 特開2003−197634号公報JP 2003-197634 A

従来のSOI構造におけるMOSトランジスタでは、P型のボディ領域の側面がN型のソース領域及びドレイン領域に囲まれているため、この部分においてPN接合が形成されることになる。また、ボディ領域の底面は、埋め込み酸化膜が設けられているので、ボディ領域の電位は浮遊状態となっていた。   In the conventional MOS transistor in the SOI structure, the side surface of the P-type body region is surrounded by the N-type source region and drain region, so that a PN junction is formed in this portion. Further, since the buried oxide film is provided on the bottom surface of the body region, the potential of the body region is in a floating state.

そのため、従来のSOI構造におけるMOSトランジスタでは、ボディ浮遊効果と呼ばれるドレイン電流のキンク現象、ソース−ドレイン耐圧の減少や回路動作時間の動作周波数依存性(ヒストリー効果)などの現象が生じ、動作上大きな問題があった。   Therefore, in the conventional MOS transistor in the SOI structure, a phenomenon such as a drain current kink phenomenon called a body floating effect, a decrease in source-drain breakdown voltage, and an operating frequency dependency (history effect) of circuit operation time occurs, which is large in operation. There was a problem.

そこで、本発明は、ボディ浮遊効果を抑制することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the body floating effect and a manufacturing method thereof.

本発明に係る解決手段は、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された埋め込み絶縁層と、埋め込み絶縁層上に形成された半導体層とを備えるSOI構造の半導体装置であって、半導体層は、第1導電型のボディ領域、第2導電型のソース領域及び第2導電型のドレイン領域を有し、ソース領域とドレイン領域との間のボディ領域上にゲート酸化膜を介してゲート電極が形成され、ソース領域は、第2導電型のエクステンション層と、エクステンション層と側面で接するシリサイド層を備え、シリサイド層とボディ領域との境界部分に生じる空乏層の領域に結晶欠陥領域が形成されている。   A solution according to the present invention is an SOI structure semiconductor device including a silicon substrate, a buried insulating layer formed on the silicon substrate, and a semiconductor layer formed on the buried insulating layer, A first conductivity type body region, a second conductivity type source region, and a second conductivity type drain region are formed, and a gate electrode is formed on the body region between the source region and the drain region via a gate oxide film. The source region includes a second conductivity type extension layer and a silicide layer in contact with the extension layer on the side surface, and a crystal defect region is formed in a depletion layer region formed at a boundary portion between the silicide layer and the body region. .

本発明に記載の半導体装置は、シリサイド層とボディ領域との境界部分に生じる空乏層の領域に結晶欠陥領域が形成されているので、逆方向のリーク電流が増加してボディ電位をソース電位に固定でき、ボディ浮遊効果を抑制することが可能となる効果がある。   In the semiconductor device described in the present invention, since the crystal defect region is formed in the depletion layer region generated at the boundary between the silicide layer and the body region, the reverse leakage current increases and the body potential becomes the source potential. There is an effect that can be fixed and the body floating effect can be suppressed.

本発明の実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の電位図である。FIG. 3 is a potential diagram of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る半導体回路の平面図である。It is a top view of the semiconductor circuit which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る半導体回路の平面図である。It is a top view of the semiconductor circuit which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態8に係るソースタイ構造を用いたMOSFETの平面図である。It is a top view of MOSFET using the source tie structure concerning Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態8に係るソースタイ構造を用いたMOSFETの断面図である。It is sectional drawing of MOSFET using the source tie structure concerning Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態8に係るソースタイ構造を用いたMOSFETの断面図である。It is sectional drawing of MOSFET using the source tie structure concerning Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態9に係るSRAMの回路図である。It is a circuit diagram of SRAM which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態10に係るSRAMの平面図である。It is a top view of SRAM which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態10に係る部分トレンチ分離構造の平面図である。It is a top view of the partial trench isolation structure which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態10に係る部分トレンチ分離構造の断面図である。It is sectional drawing of the partial trench isolation structure which concerns on Embodiment 10 of this invention.

(実施の形態1)
図1に、本実施の形態に係る半導体装置の断面図を示す。図1に示す半導体装置では、SOI構造を採用しており、シリコン基板1上に埋め込み酸化膜2が形成され、さらに埋め込み酸化膜2上に半導体層3が形成された構造である。この半導体層3には、Nチャネル型MOSトランジスタが形成されるため、P型のボディ領域4とN型のソース領域5及びドレイン領域6とが設けられている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. The semiconductor device shown in FIG. 1 employs an SOI structure in which a buried oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 and a semiconductor layer 3 is further formed on the buried oxide film 2. Since an N-channel MOS transistor is formed in the semiconductor layer 3, a P-type body region 4, an N-type source region 5 and a drain region 6 are provided.

ソース領域5は、ボディ領域4と底面で接するCoシリサイド層51と、Coシリサイド層51の側面と接するN型のソースエクステンション層52とで構成されている。また、ドレイン領域6は、埋め込み酸化膜2と接するN型のドレイン拡散層61と、ドレイン拡散層61の側面と接するN型のドレインエクステンション層62と、N型のドレイン拡散層61に埋め込まれるように形成されるCoシリサイド層63とで構成されている。   The source region 5 includes a Co silicide layer 51 that contacts the body region 4 at the bottom surface, and an N-type source extension layer 52 that contacts the side surface of the Co silicide layer 51. The drain region 6 is embedded in the N-type drain diffusion layer 61 in contact with the buried oxide film 2, the N-type drain extension layer 62 in contact with the side surface of the drain diffusion layer 61, and the N-type drain diffusion layer 61. And a Co silicide layer 63 formed on the substrate.

また、ソース領域5とドレイン領域6との間のボディ領域4上には、ゲート酸化膜7を介してゲート電極を構成するゲートポリシリコン8が形成されている。ゲートポリシリコン8は、上面にCoシリサイド層9が形成され、側面に側壁酸化膜10が形成されている。さらに、図1に示すNチャネル型MOSトランジスタでは、素子分離酸化膜11によって、他の素子から分離されている。   On the body region 4 between the source region 5 and the drain region 6, gate polysilicon 8 constituting a gate electrode is formed via a gate oxide film 7. The gate polysilicon 8 has a Co silicide layer 9 formed on the top surface and a sidewall oxide film 10 formed on the side surface. Further, the N-channel MOS transistor shown in FIG. 1 is isolated from other elements by an element isolation oxide film 11.

図1に示す半導体装置では、Coシリサイド層51の底面がボディ領域4と接している。このCoシリサイド層51とボディ領域4との接触は、ボディ領域4のP型不純物濃度が通常1018個/cm3程度と薄いため、オーミック接触とはならずショットキー接合となる。しかし、Coシリサイド層51とボディ領域4との界面でのラフネスが大きく、当該ショットキー接合におけるリーク電流は通常のPN接合のリーク電流より大きくなる。また、Coシリサイド層51とボディ領域4との接触している面積は比較的大きいので、Coシリサイド層51とボディ領域4とは、電気的に導通状態となる。 In the semiconductor device shown in FIG. 1, the bottom surface of the Co silicide layer 51 is in contact with the body region 4. The contact between the Co silicide layer 51 and the body region 4 is not an ohmic contact but a Schottky junction because the P-type impurity concentration in the body region 4 is usually as thin as about 10 18 / cm 3 . However, the roughness at the interface between the Co silicide layer 51 and the body region 4 is large, and the leakage current at the Schottky junction is larger than the leakage current at the normal PN junction. Further, since the area where the Co silicide layer 51 and the body region 4 are in contact with each other is relatively large, the Co silicide layer 51 and the body region 4 are electrically connected.

さらに、Coシリサイド層51とソースエクステンション層52とは、オーミック接触しているため、ボディ領域4、Coシリサイド層51及びソースエクステンション層52は電気的に導通状態となる。従って、ボディ領域4の電位(ボディ電位)は、Coシリサイド層51及びソースエクステンション層52の抵抗を介してソース電位に固定されることになる。   Furthermore, since the Co silicide layer 51 and the source extension layer 52 are in ohmic contact, the body region 4, the Co silicide layer 51, and the source extension layer 52 are electrically connected. Therefore, the potential of the body region 4 (body potential) is fixed to the source potential via the resistances of the Co silicide layer 51 and the source extension layer 52.

図1に示すように、本実施の形態では、Coシリサイド層51とボディ領域4との境界部分に生じる空乏層に、結晶欠陥領域12がさらに形成されている。この結晶欠陥領域12を、Coシリサイド層51とボディ領域4との境界部分に生じる空乏層に設けることで、ショットキー接合の逆方向リーク電流を増加させることができる。ここで図2に、Coシリサイド層51とボディ領域4との境界部分の電位図を示す。図2では、境界部分のボディ領域4側に空乏層が形成されており、この空乏層部分に結晶欠陥領域12の結晶欠陥が存在する。価電子帯の正孔は、空乏層の結晶欠陥を介してCoシリサイド層51に流れるので、ショットキー接合の逆方向リーク電流が増加することになる。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a crystal defect region 12 is further formed in a depletion layer generated at the boundary portion between the Co silicide layer 51 and the body region 4. By providing the crystal defect region 12 in a depletion layer generated at the boundary between the Co silicide layer 51 and the body region 4, the reverse leakage current of the Schottky junction can be increased. Here, FIG. 2 shows a potential diagram of the boundary portion between the Co silicide layer 51 and the body region 4. In FIG. 2, a depletion layer is formed on the body region 4 side of the boundary portion, and crystal defects of the crystal defect region 12 exist in this depletion layer portion. Since holes in the valence band flow to the Co silicide layer 51 through crystal defects in the depletion layer, the reverse leakage current of the Schottky junction increases.

なお、図2に示すEvは価電子帯の上端の電位を表し、Ecは伝導帯の下端の電位を表している。さらに、Efはボディ領域4のフェルミ準位を、EfmはCoシリサイド層51フェルミ準位をそれぞれ表している。また、空乏層は、結晶欠陥を設けることで縮まり、数十nm以下になると考えられる。   Note that Ev shown in FIG. 2 represents the potential at the upper end of the valence band, and Ec represents the potential at the lower end of the conduction band. Further, Ef represents the Fermi level of the body region 4, and Efm represents the Fermi level of the Co silicide layer 51. In addition, it is considered that the depletion layer shrinks by providing crystal defects and becomes several tens of nm or less.

このように、本実施の形態では、ボディ電位が、Coシリサイド層51及びソースエクステンション層52の抵抗を介してソース電位に固定される。さらに、結晶欠陥領域12を設けることでボディ電位とソース電位との間の接触抵抗が低下し、ボディ電位のソース電位への時間的な追従性が向上する。   As described above, in this embodiment, the body potential is fixed to the source potential via the resistances of the Co silicide layer 51 and the source extension layer 52. Furthermore, by providing the crystal defect region 12, the contact resistance between the body potential and the source potential is reduced, and the temporal followability of the body potential to the source potential is improved.

次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。ソース領域5にはソースエクステンション層52のみが形成され、ドレイン領域6にはドレインエクステンション層62のみが形成された半導体装置の断面図を図3に示す。以下に、図3に示す半導体装置が形成されるまでの工程の概略について説明する。まず、SOI基板の半導体層3にトレンチを設け素子分離酸化膜11が形成される。次に、熱酸化法によりゲート酸化膜7が形成され、当該ゲート酸化膜7上にゲートポリシリコン8を設けてゲート電極を形成する。そして、N型の不純物である砒素イオンを1014個/cm2程度イオン注入法により半導体層3に注入して、ソースエクステンション層52及びドレインエクステンション層62を形成する。次に、シリコン酸化膜を半導体層3上に堆積し、当該シリコン酸化膜を異方性エッチングすることで側壁酸化膜10を形成している。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a semiconductor device in which only the source extension layer 52 is formed in the source region 5 and only the drain extension layer 62 is formed in the drain region 6. The outline of the process until the semiconductor device shown in FIG. 3 is formed will be described below. First, a trench is provided in the semiconductor layer 3 of the SOI substrate to form an element isolation oxide film 11. Next, a gate oxide film 7 is formed by thermal oxidation, and a gate polysilicon 8 is provided on the gate oxide film 7 to form a gate electrode. Then, about 10 14 ions / cm 2 of N-type impurities are implanted into the semiconductor layer 3 by an ion implantation method to form the source extension layer 52 and the drain extension layer 62. Next, a sidewall oxide film 10 is formed by depositing a silicon oxide film on the semiconductor layer 3 and anisotropically etching the silicon oxide film.

図3に示す半導体装置を形成した後に、本実施の形態では結晶欠陥領域12を形成する。図3に示す半導体装置において、破線で示す結晶欠陥形成領域13にシリコンイオンを1014個/cm2程度注入することで、当該領域の結晶性を破壊又は結晶欠陥を多数生じさせる。なお、注入されるイオンはシリコン以外でも良く、結晶性を破壊又は結晶欠陥を多数生じさせることで、バンド構造を変化させ、逆方向リーク電流を増加させるものであれば良い。例えば、ゲルマニウムや窒素、酸素、アルミ、鉄などが考えられる。 After the semiconductor device shown in FIG. 3 is formed, the crystal defect region 12 is formed in this embodiment. In the semiconductor device shown in FIG. 3, by implanting about 10 14 pieces / cm 2 of silicon ions into the crystal defect formation region 13 indicated by the broken line, the crystallinity of the region is destroyed or many crystal defects are generated. Note that the ions to be implanted may be other than silicon as long as the band structure is changed and the reverse leakage current is increased by destroying the crystallinity or generating many crystal defects. For example, germanium, nitrogen, oxygen, aluminum, iron, etc. can be considered.

シリコンイオンの注入によって結晶欠陥が形成されるのは、図3に示すようにソース領域だけでなくドレイン領域にも形成される。しかし、図1に示すように、本実施の形態では、埋め込み酸化膜2まで達するドレイン拡散層61が形成されることにより、ドレイン領域に形成された結晶欠陥は完全に覆われる。そのため、ドレイン領域に形成されるPN接合には、逆方向リーク電流の増加は生じない。   Crystal defects are formed by the implantation of silicon ions not only in the source region but also in the drain region as shown in FIG. However, as shown in FIG. 1, in this embodiment, the drain diffusion layer 61 reaching the buried oxide film 2 is formed, so that the crystal defects formed in the drain region are completely covered. Therefore, no increase in reverse leakage current occurs in the PN junction formed in the drain region.

また、図4に示す半導体装置のように、ドレイン領域にシリコンイオンが注入されないように、光リソグラフィ技術を用いてドレイン領域のみフォトレジスト14を形成しても良い。つまり、シリコンイオンを注入する工程の前にフォトレジスト14を形成する工程を追加することで、ソース領域のみに結晶欠陥領域12を形成することができる。   Further, as in the semiconductor device shown in FIG. 4, the photoresist 14 may be formed only in the drain region by using an optical lithography technique so that silicon ions are not implanted into the drain region. That is, the crystal defect region 12 can be formed only in the source region by adding a step of forming the photoresist 14 before the step of implanting silicon ions.

具体的に、ドレイン拡散層61を形成する製造方法について図5を用いて説明する。まず、光リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト15をソース領域上のみに形成する。図5では、ゲート電極の真ん中から左側のみにフォトレジスト15が形成されている様子が示されている。そして、このフォトレジスト15をマスクとして利用し、ドレイン領域のみに砒素イオンをイオン注入法で注入する。注入する砒素イオンは、1015個/cm2程度である。注入後に、フォトレジスト15を除去し、半導体装置を1000℃程度で熱アニールすることにより、埋め込み酸化膜2まで達する深いドレイン拡散層61が形成できる。 Specifically, a manufacturing method for forming the drain diffusion layer 61 will be described with reference to FIGS. First, a photoresist 15 is formed only on the source region using an optical lithography technique. FIG. 5 shows a state in which the photoresist 15 is formed only on the left side from the middle of the gate electrode. Then, using this photoresist 15 as a mask, arsenic ions are implanted only into the drain region by an ion implantation method. The number of arsenic ions to be implanted is about 10 15 ions / cm 2 . After the implantation, the deep drain diffusion layer 61 reaching the buried oxide film 2 can be formed by removing the photoresist 15 and thermally annealing the semiconductor device at about 1000 ° C.

次に、半導体層3上にCo膜を堆積させアニールすることで、ソース領域にCoシリサイド層51及びドレイン領域にCoシリサイド層63が形成される。ここで、Coシリサイド層51は、ソースエクステンション層52よりも深く形成し、且つCoシリサイド層51とボディ領域4との境界が図3に示す結晶欠陥形成領域13の位置になるようにする。これにより、Coシリサイド層51がボディ領域4とPN接合し、且つCoシリサイド層51とボディ領域4との境界に生じる空乏層に結晶欠陥領域12が形成されることになるので、PN接合の逆方向リーク電流が増加する。   Next, a Co film is deposited on the semiconductor layer 3 and annealed to form a Co silicide layer 51 in the source region and a Co silicide layer 63 in the drain region. Here, the Co silicide layer 51 is formed deeper than the source extension layer 52, and the boundary between the Co silicide layer 51 and the body region 4 is located at the position of the crystal defect forming region 13 shown in FIG. As a result, the Co silicide layer 51 forms a PN junction with the body region 4, and the crystal defect region 12 is formed in the depletion layer formed at the boundary between the Co silicide layer 51 and the body region 4. Directional leakage current increases.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置では、Coシリサイド層51とボディ領域4との境界に生じる空乏層に結晶欠陥領域12が形成されているので、本実施の形態に係る半導体装置では、ボディ電位をソース電位に固定することができ、ボディ浮遊効果を抑制することができる。さらに、本実施の形態に係る半導体装置では、Coシリサイド層51とボディ領域4との間に流れる逆方向リーク電流が増加するため、ボディ電位のソース電位への追従性が良くなる。なお、本実施の形態では、Coシリサイド層9,51,63を形成しているが、本発明はこれに限られずNiシリサイド層など、Co以外の材料でシリサイド化した層を用いても良い。   As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, since the crystal defect region 12 is formed in the depletion layer generated at the boundary between the Co silicide layer 51 and the body region 4, the semiconductor device according to the present embodiment. Then, the body potential can be fixed to the source potential, and the body floating effect can be suppressed. Furthermore, in the semiconductor device according to the present embodiment, the reverse leakage current flowing between the Co silicide layer 51 and the body region 4 increases, so that the followability of the body potential to the source potential is improved. In this embodiment, the Co silicide layers 9, 51, 63 are formed. However, the present invention is not limited to this, and a layer silicided with a material other than Co, such as a Ni silicide layer, may be used.

(実施の形態2)
SOI構造の半導体装置において、ボディ浮遊効果を抑制するには、ホットキャリアの発生を低減することによっても可能である。このホットキャリアの発生を低減するためには、ゲート電極側のドレイン領域における電界を緩和すれば良い。つまり、ソース領域を寄生抵抗が少ないソース不純物構造にし、非対称なソース−ドレイン構造にすることで、ゲート電極側のドレイン領域における電界を緩和することが可能となる。本実施の形態に係る半導体装置では、上記の構造を採用している。
(Embodiment 2)
In a semiconductor device with an SOI structure, the body floating effect can be suppressed by reducing the generation of hot carriers. In order to reduce the generation of hot carriers, the electric field in the drain region on the gate electrode side may be relaxed. In other words, the electric field in the drain region on the gate electrode side can be reduced by making the source region a source impurity structure with low parasitic resistance and an asymmetric source-drain structure. The semiconductor device according to the present embodiment employs the above structure.

具体的に、本実施の形態に係る半導体装置について説明する。まず、本実施の形態に係る半導体装置の構造は、基本的に図1に示した構造と同じである。しかし、本実施の形態では、ソースエクステンション層52の不純物濃度とドレインエクステンション層62の不純物濃度が異なっている点が、実施の形態1と異なる。例えば、ソースエクステンション層52の不純物濃度が、例えば1021個/cm3程度であるのに対し、ドレインエクステンション層62の不純物濃度は、例えば1020個/cm3程度である。 Specifically, the semiconductor device according to the present embodiment will be described. First, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment is basically the same as the structure shown in FIG. However, the present embodiment is different from the first embodiment in that the impurity concentration of the source extension layer 52 and the impurity concentration of the drain extension layer 62 are different. For example, the impurity concentration of the source extension layer 52 is, for example, about 10 21 / cm 3 , whereas the impurity concentration of the drain extension layer 62 is, for example, about 10 20 / cm 3 .

次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。まず、ソースエクステンション層52及びドレインエクステンション層62は、N型の不純物である砒素イオンを半導体層3に注入することで同時に形成されるので、ソースエクステンション層52の不純物濃度とドレインエクステンション層62の不純物濃度とは同じになる。そのため、本実施の形態では、ソースエクステンション層52とドレインエクステンション層62とで不純物濃度を変えるために図6に示す工程を追加している。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. First, since the source extension layer 52 and the drain extension layer 62 are formed simultaneously by implanting arsenic ions, which are N-type impurities, into the semiconductor layer 3, the impurity concentration of the source extension layer 52 and the impurities of the drain extension layer 62 are formed. The concentration is the same. Therefore, in the present embodiment, a process shown in FIG. 6 is added in order to change the impurity concentration between the source extension layer 52 and the drain extension layer 62.

図6に示す製造工程では、実施の形態1の図5に示した工程に続き、ドレインエクステンション層62のみ実効不純物濃度を低下させるために、P型不純物(例えばボロンなど)を斜め方向から注入する工程を追加する。なお、ドレインエクステンション層62に注入されるP型不純物は、例えば1019個/cm3程度である。このように、図6に示す半導体装置では、ドレインエクステンション層62にP型不純物を注入することで、ドレインエクステンション層62のN型不純物(砒素)を補償して実効の不純物濃度を低下させ、ゲート電極側のドレイン領域端の電界を下げることができる。 In the manufacturing process shown in FIG. 6, following the process shown in FIG. 5 of the first embodiment, in order to reduce the effective impurity concentration only in the drain extension layer 62, P-type impurities (for example, boron) are implanted from an oblique direction. Add a process. Note that the number of P-type impurities implanted into the drain extension layer 62 is, for example, about 10 19 / cm 3 . As described above, in the semiconductor device shown in FIG. 6, by implanting the P-type impurity into the drain extension layer 62, the N-type impurity (arsenic) in the drain extension layer 62 is compensated to reduce the effective impurity concentration, and the gate The electric field at the end of the drain region on the electrode side can be lowered.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置は、不純物濃度が非対称なソース−ドレイン構造とすることで、ホットキャリアによるボディ浮遊効果を抑制できると共に、ソース領域の寄生抵抗の低減によるトランジスタの駆動電流向上が可能となる。   As described above, the semiconductor device according to this embodiment has a source-drain structure in which the impurity concentration is asymmetric, so that the body floating effect due to hot carriers can be suppressed and the transistor resistance can be reduced by reducing the parasitic resistance of the source region. Driving current can be improved.

なお、本実施の形態では、ドレインエクステンション層62にP型の不純物を注入して不純物濃度が非対称なソース−ドレイン構造としているが、本発明はこれに限られず、ソースエクステンション層52にN型の不純物を注入して不純物濃度が非対称なソース−ドレイン構造を形成しても良い。例えば、ソースエクステンション層52及びドレインエクステンション層62の不純物濃度を1020個/cm3程度で形成しておき、後の工程でソースエクステンション層52にのみ砒素イオンをイオン注入法で注入し、ソースエクステンション層52の不純物濃度を1021個/cm3程度にする。 In the present embodiment, a P-type impurity is implanted into the drain extension layer 62 to form an asymmetric source / drain structure. However, the present invention is not limited to this, and the source extension layer 52 has an N-type structure. A source-drain structure having an asymmetric impurity concentration may be formed by implanting impurities. For example, the source extension layer 52 and the drain extension layer 62 are formed at an impurity concentration of about 10 20 atoms / cm 3 , and arsenic ions are implanted only into the source extension layer 52 by an ion implantation method in a later step. The impurity concentration of the layer 52 is set to about 10 21 / cm 3 .

(実施の形態3)
図7に、本実施の形態に係る半導体装置の断面図を示す。図7に示す半導体装置では、図1に示したソース領域5と構成が異なる。なお、図7のソース領域5以外は、図1に示した半導体装置と同じであるため、同一の構成部分については同一符号を付し詳細な説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. The semiconductor device shown in FIG. 7 is different in configuration from the source region 5 shown in FIG. 7 is the same as the semiconductor device shown in FIG. 1 except for the source region 5, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図7に示すソース領域5は、ゲート酸化膜7の近傍に形成されたソースエクステンション層52と、ソースエクステンション層52の側面方向に形成されたCoシリサイド層51と、Coシリサイド層51の下層に形成されるN型のソース拡散層53と、ソース拡散層53の下層に形成されるP型拡散層54とにより構成されている。そして、P型拡散層54は、ソース拡散層53とボディ領域4とが接する面積に比べ、広い面積でソース拡散層53と接している。また、P型拡散層54は、ボディ領域4に比べて不純物濃度が高い。   The source region 5 shown in FIG. 7 is formed in the source extension layer 52 formed in the vicinity of the gate oxide film 7, the Co silicide layer 51 formed in the side surface direction of the source extension layer 52, and the lower layer of the Co silicide layer 51. The N-type source diffusion layer 53 and the P-type diffusion layer 54 formed under the source diffusion layer 53 are configured. The P-type diffusion layer 54 is in contact with the source diffusion layer 53 in a wider area than the area where the source diffusion layer 53 and the body region 4 are in contact. Further, the P type diffusion layer 54 has a higher impurity concentration than the body region 4.

この場合に、P型拡散層54とソース拡散層53との間に流れるリーク電流は、ボディ領域4とソース拡散層53との間に流れるリーク電流よりも増加するので、ボディ電位をソース電位に固定することができる。なお、リーク電流が増加する理由についてより詳しく説明すると、まず一般的にP型とN型との接合界面では接合拡散電位差による空乏層が広がる。しかし、P型拡散層54とソース拡散層53と接合界面のように、不純物濃度が高いと空乏層は広がらず、電界が急峻となる。よって、P型拡散層54とソース拡散層53と接合界面では、電界が急峻となり量子的にトンネル電流が流れ、電界誘起によるリーク電流が増加することになる。ここで、不純物濃度は濃いほどリーク電流が増加するが、少なくとも1018個/cm3以上あれば良い。 In this case, the leakage current that flows between the P-type diffusion layer 54 and the source diffusion layer 53 increases more than the leakage current that flows between the body region 4 and the source diffusion layer 53, so the body potential is set to the source potential. Can be fixed. The reason why the leakage current increases will be described in more detail. First, generally, a depletion layer due to a junction diffusion potential difference spreads at the junction interface between the P-type and the N-type. However, if the impurity concentration is high as in the junction interface between the P-type diffusion layer 54 and the source diffusion layer 53, the depletion layer does not spread and the electric field becomes steep. Therefore, at the junction interface between the P-type diffusion layer 54 and the source diffusion layer 53, the electric field becomes steep, a tunnel current flows in a quantum manner, and an electric field-induced leakage current increases. Here, the leakage current increases as the impurity concentration increases, but it is sufficient that the impurity concentration is at least 10 18 / cm 3 or more.

次に、図7に示すP型拡散層54の製造方法について説明する。図8に示す半導体装置では、上記実施の形態と同じ製造工程を利用して形成した半導体装置に、さらにソース拡散層53及びドレイン拡散層61を形成するために、光リソグラフィ技術を用いてフォトレジスト16をドレイン領域6上のみに形成している。そして、P型拡散層54を形成するために、フォトレジスト16をマスクとして1015個/cm2程度のボロンイオンを注入する。なお、ボロンイオンの飛程は、ソース領域5の埋め込み酸化膜2近傍とする。これにより、図7に示すP型拡散層54を形成することができる。 Next, a method for manufacturing the P-type diffusion layer 54 shown in FIG. 7 will be described. In the semiconductor device shown in FIG. 8, in order to further form the source diffusion layer 53 and the drain diffusion layer 61 in the semiconductor device formed by using the same manufacturing process as that of the above embodiment, a photoresist is used by using a photolithography technique. 16 is formed only on the drain region 6. Then, in order to form the P-type diffusion layer 54, boron ions of about 10 15 ions / cm 2 are implanted using the photoresist 16 as a mask. Note that the range of boron ions is in the vicinity of the buried oxide film 2 in the source region 5. Thereby, the P-type diffusion layer 54 shown in FIG. 7 can be formed.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置では、P型拡散層54を備えることで、ボディ電位をソース電位に固定することができ、ボディ浮遊効果を抑制することができる。なお、本実施の形態に係る半導体装置に対して、実施の形態2で説明した非対称なソース−ドレイン構造を適用しても良い。また、本実施の形態では、Coシリサイド層9,51,63を形成しているが、本発明はこれに限られずNiシリサイド層など、Co以外の材料でシリサイド化した層を用いても良い。   As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, by providing the P-type diffusion layer 54, the body potential can be fixed to the source potential, and the body floating effect can be suppressed. Note that the asymmetric source-drain structure described in Embodiment 2 may be applied to the semiconductor device according to this embodiment. In this embodiment, the Co silicide layers 9, 51, 63 are formed. However, the present invention is not limited to this, and a layer silicided with a material other than Co, such as a Ni silicide layer, may be used.

(実施の形態4)
図1に示した半導体装置において、ソースエクステンション層52の底面は、Coシリサイド層51とのみ接していた。そのため、ソースエクステンション層52は、Coシリサイド層51の側面部分としか接触しておらず、ソースエクステンション層52とCoシリサイド層51の接触抵抗は高くなる。従って、当該接触抵抗が、Coシリサイド層51からソースエクステンション層52を経由してゲート電極下のチャネル反転層まで流れる電流経路に対する寄生抵抗となり、トランジスタのオン電流を低下させる原因となる場合があった。
(Embodiment 4)
In the semiconductor device shown in FIG. 1, the bottom surface of the source extension layer 52 is in contact with only the Co silicide layer 51. Therefore, the source extension layer 52 is in contact only with the side surface portion of the Co silicide layer 51, and the contact resistance between the source extension layer 52 and the Co silicide layer 51 is increased. Therefore, the contact resistance becomes a parasitic resistance to a current path that flows from the Co silicide layer 51 through the source extension layer 52 to the channel inversion layer under the gate electrode, which may cause a reduction in the on-current of the transistor. .

そこで、本実施の形態に係る半導体装置では、Coシリサイド層51の底面が、ソースエクステンション層52と接する領域と、ボディ領域4と接する領域とを混在して有することで、Coシリサイド層51の底面部分にもソースエクステンション層52と接する領域を設けて、Coシリサイド層51とソースエクステンション層52との接触抵抗を低減している。図9に、本実施の形態に係る半導体装置の断面図を示す。図9に示す半導体装置は、基本的に図1に示した半導体装置と同じであるが、Coシリサイド層51の底面部分が異なっている。   Therefore, in the semiconductor device according to the present embodiment, the bottom surface of the Co silicide layer 51 has a mixture of a region in contact with the source extension layer 52 and a region in contact with the body region 4 in the bottom surface of the Co silicide layer 51. A region in contact with the source extension layer 52 is also provided in the portion to reduce the contact resistance between the Co silicide layer 51 and the source extension layer 52. FIG. 9 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to this embodiment. The semiconductor device shown in FIG. 9 is basically the same as the semiconductor device shown in FIG. 1, but the bottom surface portion of the Co silicide layer 51 is different.

つまり、図1に示した半導体装置では、Coシリサイド層51の底面がボディ領域4のみと接合しているが、図9に示す半導体装置では、Coシリサイド層51の底面が、ソースエクステンション層52と接する領域とボディ領域4と接する領域とが混在している。具体的に、混在している状態を説明すると、まず、図9に示すようにCoシリサイド層51の底面は、凹凸形状を有している。そのため、ソースエクステンション層52の底面が当該凹凸形状の中間に位置すれば、Coシリサイド層51の凸部がボディ領域4と接し、凹部がソースエクステンション層52と接することになる。   That is, in the semiconductor device shown in FIG. 1, the bottom surface of the Co silicide layer 51 is joined only to the body region 4, but in the semiconductor device shown in FIG. 9, the bottom surface of the Co silicide layer 51 is connected to the source extension layer 52. The area in contact with and the area in contact with the body area 4 are mixed. Specifically, the mixed state will be described. First, as shown in FIG. 9, the bottom surface of the Co silicide layer 51 has an uneven shape. Therefore, if the bottom surface of the source extension layer 52 is located in the middle of the uneven shape, the convex portion of the Co silicide layer 51 is in contact with the body region 4 and the concave portion is in contact with the source extension layer 52.

ここで、膜厚20nm〜60nm程度のCoシリサイド層51を形成した場合、底面に形成される凹凸形状の振幅は5nm〜10nm程度となる。そのため、ソースエクステンション層52の底面を、Coシリサイド層51の凹凸形状の中間に位置するように、ソースエクステンション層52の深さを設定することは製造技術上可能である。なお、ドレイン領域6に形成されるCoシリサイド層63の底面も同様に凹凸形状を有するが、ソース領域5の場合と異なりドレイン拡散層61が形成されるため、Coシリサイド層63はドレイン拡散層61のみと接触することになる。   Here, when the Co silicide layer 51 having a film thickness of about 20 nm to 60 nm is formed, the amplitude of the uneven shape formed on the bottom surface is about 5 nm to 10 nm. Therefore, it is possible in manufacturing technology to set the depth of the source extension layer 52 so that the bottom surface of the source extension layer 52 is positioned in the middle of the uneven shape of the Co silicide layer 51. The bottom surface of the Co silicide layer 63 formed in the drain region 6 has an uneven shape as well, but unlike the source region 5, the drain diffusion layer 61 is formed. Will only come into contact with.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置では、Coシリサイド層51の底面が、ソースエクステンション層52と接する領域と、ボディ領域4と接する領域とが混在するので、Coシリサイド層51とソースエクステンション層52との接触面積が増加し、トランジスタのオン電流に対する寄生抵抗を抑制できる。また、本実施の形態に係る半導体装置では、Coシリサイド層51がボディ領域4とも接触しているので、ボディ電位をソース電位に固定でき、ボディ浮遊効果を抑制することができる。   As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, since the region where the bottom surface of the Co silicide layer 51 is in contact with the source extension layer 52 and the region where the body region 4 is in contact are mixed, the Co silicide layer 51 and the source The contact area with the extension layer 52 is increased, and the parasitic resistance against the on-current of the transistor can be suppressed. In the semiconductor device according to the present embodiment, since the Co silicide layer 51 is also in contact with the body region 4, the body potential can be fixed to the source potential, and the body floating effect can be suppressed.

なお、本実施の形態に係る半導体装置に対して、実施の形態2で説明した非対称なソース−ドレイン構造を適用しても良い。また、本実施の形態では、Coシリサイド層9,51,63を形成しているが、本発明はこれに限られずNiシリサイド層など、Co以外の材料でシリサイド化した層を用いても良い。   Note that the asymmetric source-drain structure described in Embodiment 2 may be applied to the semiconductor device according to this embodiment. In this embodiment, the Co silicide layers 9, 51, 63 are formed. However, the present invention is not limited to this, and a layer silicided with a material other than Co, such as a Ni silicide layer, may be used.

(実施の形態5)
図10に、本実施の形態に係る半導体装置の断面図を示す。本実施の形態に係る半導体装置も、実施の形態4と同様、Coシリサイド層51とソースエクステンション層52との接触抵抗を抑制する構成である。具体的に、本実施の形態では、図10に示すように、Coシリサイド層51の全部又は大半部分が、半導体層3上に形成されている。このような構造にすることで、Coシリサイド層51の底面の全面がソースエクステンション層52と接することになり、図1に示したようなCoシリサイド層51の側面でのみソースエクステンション層52と接する場合に比べて接触面積が大きくなり接触抵抗を低減できる。
(Embodiment 5)
FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to this embodiment. Similarly to the fourth embodiment, the semiconductor device according to the present embodiment is configured to suppress the contact resistance between the Co silicide layer 51 and the source extension layer 52. Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, all or most of the Co silicide layer 51 is formed on the semiconductor layer 3. With this structure, the entire bottom surface of the Co silicide layer 51 is in contact with the source extension layer 52, and the source extension layer 52 is in contact only with the side surface of the Co silicide layer 51 as shown in FIG. Compared with the above, the contact area becomes larger and the contact resistance can be reduced.

しかし、図10に示す半導体装置では、Coシリサイド層51がボディ領域4と直接接する構造でないため、ボディ電位をソース電位に固定するためにCoシリサイド層51とボディ領域4とを繋ぐP型拡散層55を設ける必要がある。   However, since the Co silicide layer 51 is not in direct contact with the body region 4 in the semiconductor device shown in FIG. 10, a P-type diffusion layer that connects the Co silicide layer 51 and the body region 4 in order to fix the body potential to the source potential. 55 must be provided.

次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について以下に説明する。図示していないが、まず、SOI基板の半導体層3にトレンチを設け素子分離酸化膜11が形成される。次に、熱酸化法によりゲート酸化膜7が形成され、当該ゲート酸化膜7上にゲートポリシリコン8を設けてゲート電極を形成する。そして、N型の不純物である砒素イオンをイオン注入法により半導体層3に注入して、ソースエクステンション層52及びドレインエクステンション層62を形成する。次に、シリコン酸化膜を半導体層3上に堆積し、当該シリコン酸化膜を異方性エッチングすることで側壁酸化膜10を形成している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described below. Although not shown, first, a trench is provided in the semiconductor layer 3 of the SOI substrate to form an element isolation oxide film 11. Next, a gate oxide film 7 is formed by thermal oxidation, and a gate polysilicon 8 is provided on the gate oxide film 7 to form a gate electrode. Then, arsenic ions, which are N-type impurities, are implanted into the semiconductor layer 3 by an ion implantation method to form the source extension layer 52 and the drain extension layer 62. Next, a sidewall oxide film 10 is formed by depositing a silicon oxide film on the semiconductor layer 3 and anisotropically etching the silicon oxide film.

さらに、本実施の形態では、選択エピタキシャル成長技術を用いて、ソース領域5及びドレイン領域6の半導体層3上にシリコンの単結晶層を成長させエピタキシャル成長層18を形成する。図11に、エピタキシャル成長層18が形成された半導体装置の断面図を示す。なお、選択エピタキシャル成長技術を用いた場合、酸化膜等の絶縁膜上にはシリコンの単結晶層は成長しないが、ゲートポリシリコン8上にはシリコンの単結晶層が成長する。そのため、選択エピタキシャル成長技術を用いる前に、ゲートポリシリコン8上にキャップ酸化膜19を形成して、ゲートポリシリコン8上にシリコンの単結晶層を成長させないようにしている。   Further, in the present embodiment, a single crystal layer of silicon is grown on the semiconductor layer 3 in the source region 5 and the drain region 6 by using a selective epitaxial growth technique to form the epitaxial growth layer 18. FIG. 11 shows a cross-sectional view of the semiconductor device in which the epitaxial growth layer 18 is formed. When the selective epitaxial growth technique is used, a silicon single crystal layer does not grow on an insulating film such as an oxide film, but a silicon single crystal layer grows on the gate polysilicon 8. Therefore, before the selective epitaxial growth technique is used, a cap oxide film 19 is formed on the gate polysilicon 8 so that a single crystal layer of silicon is not grown on the gate polysilicon 8.

次に、光リソグラフィ技術等を用いて、ドレイン領域にのみN型の不純物をイオン注入法で注入し深いドレイン拡散層61を形成する(図示せず)。そして、ソース領域の一部にP型の不純物をイオン注入法で注入しP型拡散層55を形成する(図示せず)。さらに、ゲートポリシリコン8上のキャップ酸化膜19を除去する。図12に、キャップ酸化膜19除去後の半導体装置の断面を示す。   Next, using an optical lithography technique or the like, an N-type impurity is implanted only in the drain region by an ion implantation method to form a deep drain diffusion layer 61 (not shown). Then, a P-type impurity is implanted into a part of the source region by ion implantation to form a P-type diffusion layer 55 (not shown). Further, the cap oxide film 19 on the gate polysilicon 8 is removed. FIG. 12 shows a cross section of the semiconductor device after the cap oxide film 19 is removed.

次に、Co膜をスパッタリング法により図12に示す半導体装置上に堆積させ、アニール処理を行う。この処理により、エピタキシャル成長層18がシリサイド化されCoシリサイド層51,63となり、ゲートポリシリコン8の一部がシリサイド化されCoシリサイド層9となる。なお、アニール処理の条件によっては、エピタキシャル成長層18の一部がシリサイド化されずに残る場合や、ソースエクステンション層52やドレインエクステンション層62の一部までもシリサイド化されCoシリサイド層51,63となる場合がある。但し、シリコンが露出していない部分(例えば、素子分離酸化膜11)はCo膜と未反応であり、当該部分を除去することで図10に示す半導体装置が形成される。   Next, a Co film is deposited on the semiconductor device shown in FIG. 12 by a sputtering method and annealed. By this treatment, the epitaxial growth layer 18 is silicided to become Co silicide layers 51 and 63, and part of the gate polysilicon 8 is silicided to become the Co silicide layer 9. Depending on the annealing conditions, a part of the epitaxial growth layer 18 remains without being silicided, or even part of the source extension layer 52 and the drain extension layer 62 is silicided to become Co silicide layers 51 and 63. There is a case. However, the portion where the silicon is not exposed (for example, the element isolation oxide film 11) is unreacted with the Co film, and the semiconductor device shown in FIG. 10 is formed by removing the portion.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置は、Coシリサイド層51の全部又は大半部分が半導体層3上に形成されているので、Coシリサイド層51とソースエクステンション層52との接触面積が増加し、トランジスタのオン電流に対する寄生抵抗を抑制できる。また、本実施の形態に係る半導体装置では、P型拡散層55が設けられCoシリサイド層51がボディ領域4と接触しているので、ボディ電位をソース電位に固定でき、ボディ浮遊効果を抑制することができる。ここで、本実施の形態に係るCoシリサイド層51は、ソースエクステンション層52上に選択エピタキシャル成長させたシリコンをシリサイド化して形成することで容易に製造することができる。   As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, all or most of the Co silicide layer 51 is formed on the semiconductor layer 3, so that the contact area between the Co silicide layer 51 and the source extension layer 52 is small. This increases the parasitic resistance against the on-current of the transistor. In the semiconductor device according to the present embodiment, since the P-type diffusion layer 55 is provided and the Co silicide layer 51 is in contact with the body region 4, the body potential can be fixed to the source potential and the body floating effect is suppressed. be able to. Here, the Co silicide layer 51 according to the present embodiment can be easily manufactured by siliciding silicon epitaxially grown on the source extension layer 52.

なお、本実施の形態に係る半導体装置に対して、実施の形態2で説明した非対称なソース−ドレイン構造を適用しても良い。また、本実施の形態では、Coシリサイド層9,51,63を形成しているが、本発明はこれに限られずNiシリサイド層など、Co以外の材料でシリサイド化した層を用いても良い。さらに、本実施の形態では、エピタキシャル成長層18の形成後にドレイン拡散層61が形成されているが、エピタキシャル成長層18の形成前にドレイン拡散層61を形成しても良い。さらに、本実施の形態では、半導体層3上にエピタキシャル成長させてシリコン層を形成しているが、本発明はこれに限られず、他の方法で半導体層3上にシリコン層を形成しても良い。   Note that the asymmetric source-drain structure described in Embodiment 2 may be applied to the semiconductor device according to this embodiment. In this embodiment, the Co silicide layers 9, 51, 63 are formed. However, the present invention is not limited to this, and a layer silicided with a material other than Co, such as a Ni silicide layer, may be used. Further, in this embodiment, the drain diffusion layer 61 is formed after the epitaxial growth layer 18 is formed. However, the drain diffusion layer 61 may be formed before the epitaxial growth layer 18 is formed. Furthermore, in this embodiment, the silicon layer is formed by epitaxial growth on the semiconductor layer 3, but the present invention is not limited to this, and the silicon layer may be formed on the semiconductor layer 3 by other methods. .

(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態5で示したようにCoシリサイド層51とボディ領域4とを接続するP型拡散層55のような拡散層を製造する方法について説明する。なお、以下の説明においては、図13に示す一般的な半導体装置の構成を用いてP型拡散層55の製造方法を説明する。図13に示す半導体装置では、図10に示した半導体装置と異なりCoシリサイド層51が半導体層3内に形成されている。なお、図13において、図10と同一の構成部分については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, a method for manufacturing a diffusion layer such as a P-type diffusion layer 55 that connects the Co silicide layer 51 and the body region 4 as described in the fifth embodiment will be described. In the following description, a method for manufacturing the P-type diffusion layer 55 will be described using the configuration of the general semiconductor device shown in FIG. In the semiconductor device shown in FIG. 13, unlike the semiconductor device shown in FIG. 10, a Co silicide layer 51 is formed in the semiconductor layer 3. In FIG. 13, the same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

まず、図13に示すP型拡散層55以外の部分を、上記実施の形態で説明した製造方法で形成する。そして、図14に示すように、半導体層3上に層間絶縁膜20を形成する。その後、ソース領域5と層間絶縁膜20上に形成される配線とを接続するプラグを設けるためのコンタクトホール21を、光リソグラフィ技術を用いて、層間絶縁膜20に形成する。次に、コンタクトホール21を形成した層間絶縁膜20をマスクに利用し、P型の不純物であるボロンを半導体層3に注入し、P型拡散層55を形成する。つまり、本実施の形態では、P型拡散層55を形成するためだけのマスクを設ける必要がなく、コンタクトホール21を形成した層間絶縁膜20をマスクとして利用するので工程数を低減することができる。   First, portions other than the P-type diffusion layer 55 shown in FIG. 13 are formed by the manufacturing method described in the above embodiment. Then, as shown in FIG. 14, an interlayer insulating film 20 is formed on the semiconductor layer 3. Thereafter, a contact hole 21 for providing a plug for connecting the source region 5 and a wiring formed on the interlayer insulating film 20 is formed in the interlayer insulating film 20 by using a photolithography technique. Next, using the interlayer insulating film 20 in which the contact hole 21 is formed as a mask, boron, which is a P-type impurity, is implanted into the semiconductor layer 3 to form a P-type diffusion layer 55. That is, in this embodiment, it is not necessary to provide a mask only for forming the P-type diffusion layer 55, and the number of processes can be reduced because the interlayer insulating film 20 in which the contact holes 21 are formed is used as a mask. .

図14に示すように、コンタクトホール21を形成した層間絶縁膜20をマスクとしてボロンイオンを注入するので、形成されるP型拡散層55は、ほぼコンタクトホール21の真下に形成されることになる。なお、P型の不純物であるボロンは、イオン注入法により半導体層3に注入され、注入するボロンイオンの不純物濃度は例えば1014個/cm2程度である。 As shown in FIG. 14, since boron ions are implanted using the interlayer insulating film 20 in which the contact hole 21 is formed as a mask, the formed P-type diffusion layer 55 is formed almost directly below the contact hole 21. . Note that boron, which is a P-type impurity, is implanted into the semiconductor layer 3 by an ion implantation method, and the impurity concentration of implanted boron ions is, for example, about 10 14 ions / cm 2 .

次に、導電材料(例えばタングステン)をスパッタ法等で、コンタクトホール21に埋め込みプラグ22を形成する。当該プラグ22を形成後に、銅配線23を層間絶縁膜20上に形成する。これにより、ソース領域5は、プラグ22を介して銅配線23に電気的に接続される。図15に、プラグ22及び銅配線23を形成した半導体装置の断面図を示す。   Next, a plug 22 is formed in the contact hole 21 with a conductive material (for example, tungsten) by sputtering or the like. After forming the plug 22, a copper wiring 23 is formed on the interlayer insulating film 20. Thereby, the source region 5 is electrically connected to the copper wiring 23 via the plug 22. FIG. 15 is a cross-sectional view of a semiconductor device in which the plug 22 and the copper wiring 23 are formed.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、コンタクトホール21を形成した層間絶縁膜20を利用してP型拡散層55を形成するので、工程数を低減でき製造コストを削減することができる。本実施の形態では、コンタクトホールをソース側にのみ設けたが、トレイン側に同時に形成しても良い。ドレイン側にホールを設けると、ドレイン側のホールにもボロンが注入されるが、ドレイン側にには、既に濃い砒素が注入されているのでP型に反転することはない。   As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the P-type diffusion layer 55 is formed using the interlayer insulating film 20 in which the contact holes 21 are formed. Can be reduced. In this embodiment, the contact hole is provided only on the source side, but may be formed simultaneously on the train side. When a hole is provided on the drain side, boron is also injected into the hole on the drain side, but since deep arsenic has already been injected into the drain side, it does not invert to P-type.

さらに、実施の形態1乃至実施の形態6では、N型チャネルMOSFETについて示したが、P型チャネルMOSFETについても同様に適用できる。また、シリサイドとしてCoSiを用いたがNiSiやTiSiでも良い。   Furthermore, although the N-type channel MOSFET has been described in the first to sixth embodiments, the present invention can be similarly applied to a P-type channel MOSFET. Further, although CoSi is used as the silicide, NiSi or TiSi may be used.

(実施の形態7)
上記実施の形態で示した半導体装置は、ボディ領域4をソース領域5に何らかの形で接続することにより、ボディ電位をソース電位に固定している。そのため、上記実施の形態で示した半導体装置の構造をとるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を、ソース側を常に固定して使用するインバータ回路部分などに適用することは可能であるが、ソース側とドレイン側が動作状況により反転するようなパストランジスタ回路部分などには適用できない。
(Embodiment 7)
In the semiconductor device described in the above embodiment, the body potential is fixed to the source potential by connecting the body region 4 to the source region 5 in some form. Therefore, it is possible to apply a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having the structure of the semiconductor device described in the above embodiment to an inverter circuit portion or the like in which the source side is always fixed. The present invention cannot be applied to a pass transistor circuit portion in which the side and the drain side are inverted depending on the operating condition.

そこで、本実施の形態においては、例えば図16に示すようにインバータ論理回路31及び入出力インターフェース回路32の部分については、ソース側が常に固定して使用されるので、実施の形態1〜実施の形態6に記載したいずれか1つの半導体装置の構造をとり、パストランジスタ回路33部分については、ソース側とドレイン側が動作状況により反転するので、通常の半導体装置の構造をとる。これにより、様々な構成の半導体回路に対しても、上記実施の形態に係る半導体装置の構造を適用することが可能となり、適切にボディ浮遊効果を抑制することができる。   Therefore, in this embodiment, for example, as shown in FIG. 16, the inverter logic circuit 31 and the input / output interface circuit 32 are always fixedly used on the source side, so that the first to first embodiments are used. 6. The structure of any one of the semiconductor devices described in FIG. 6 is adopted, and the source side and the drain side of the pass transistor circuit 33 are inverted depending on the operation state, so that the structure of a normal semiconductor device is adopted. Thereby, the structure of the semiconductor device according to the above embodiment can be applied to semiconductor circuits having various configurations, and the body floating effect can be appropriately suppressed.

また、図17では、インバータ論理回路31と入出力インターフェース回路32とからなる半導体回路において、インバータ論理回路31内の一部にパストランジスタ回路33部分が形成されている。そのため、当該パストランジスタ回路33部分には通常の半導体装置の構造を適用し、他の部分については上記実施の形態に記載した半導体装置の構造を適用する。   In FIG. 17, in the semiconductor circuit composed of the inverter logic circuit 31 and the input / output interface circuit 32, a pass transistor circuit 33 portion is formed in a part of the inverter logic circuit 31. Therefore, the structure of the normal semiconductor device is applied to the pass transistor circuit 33 portion, and the structure of the semiconductor device described in the above embodiment is applied to the other portions.

以上のように、本実施の形態では、様々な構成の半導体回路に対して、上記実施の形態に記載した半導体装置の構造を適用することが可能となり、当該部分についてはボディ浮遊効果を抑制することができる。   As described above, in this embodiment, the structure of the semiconductor device described in any of the above embodiments can be applied to semiconductor circuits having various structures, and the body floating effect is suppressed in the portion. be able to.

(実施の形態8)
上記実施の形態では、ボディ電位を固定することができる半導体装置の構造について説明した。本実施の形態では、従来、知られているソースタイ構造によるボディ電位を固定する構造と本発明の構造とを比較して説明する。
(Embodiment 8)
In the above embodiment, the structure of the semiconductor device capable of fixing the body potential has been described. In the present embodiment, a structure in which a body potential is fixed by a conventionally known source tie structure is compared with the structure of the present invention.

まず、SOI構造のMOSFETにおいて、従来のボディ電位を固定する方法としてソースタイ構造について説明する。図18に、ソースタイ構造を用いたMOSFETの平面図を示す。図18に示すMOSFETはN型であり、ゲート電極81の両側にスペーサ部82、さらにその両側にN型ソース部83及びN型ドレイン部84が設けられている。さらに、図18に示すMOSFETには、N型ソース部83が形成される側に、N型ソース部83と接するようにP型ソースタイ領域85が設けられている。なお、図18に示すMOSFETの平面図では、N型ソース部83やN型ドレイン部84等の上に形成されるコバルトシリサイド層は除去した状態で図示している。   First, a source tie structure will be described as a conventional method for fixing a body potential in an SOI structure MOSFET. FIG. 18 shows a plan view of a MOSFET using a source tie structure. The MOSFET shown in FIG. 18 is N-type, and is provided with a spacer portion 82 on both sides of the gate electrode 81 and an N-type source portion 83 and an N-type drain portion 84 on both sides thereof. Further, in the MOSFET shown in FIG. 18, a P-type source tie region 85 is provided on the side where the N-type source portion 83 is formed so as to be in contact with the N-type source portion 83. In the plan view of the MOSFET shown in FIG. 18, the cobalt silicide layer formed on the N-type source portion 83, the N-type drain portion 84, etc. is removed.

図19に、図18のMOSFETをA−B面で切断した断面図を示す。図19に示すMOSFETは、Si基板91上に埋め込み酸化膜92が形成され、さらにその上に設けられたN型ドレイン部84、P型ソースタイ領域85及びP型の薄膜Si層からなるボディ部93が設けられている。また、図19に示すMOSFETは、ボディ部93上にはゲート絶縁膜94を介してゲート電極81が設けられ、当該ゲート電極81の両側の側面に設けられたスペーサ部82、N型ドレイン部84の側面と接するN型エクステンション部95が設けられている。さらに、図19に示すMOSFETには、N型ドレイン部84、P型ソースタイ領域85及びゲート電極81の上にコバルトシリサイド層96が設けられている。   FIG. 19 is a cross-sectional view of the MOSFET of FIG. 18 cut along the AB plane. In the MOSFET shown in FIG. 19, a buried oxide film 92 is formed on a Si substrate 91, and a body portion comprising an N-type drain portion 84, a P-type source tie region 85, and a P-type thin film Si layer provided thereon. 93 is provided. In the MOSFET shown in FIG. 19, a gate electrode 81 is provided on a body portion 93 via a gate insulating film 94, and a spacer portion 82 and an N-type drain portion 84 provided on both side surfaces of the gate electrode 81. An N-type extension portion 95 is provided in contact with the side surface of each of them. Further, in the MOSFET shown in FIG. 19, a cobalt silicide layer 96 is provided on the N-type drain portion 84, the P-type source tie region 85 and the gate electrode 81.

図19に示すMOSFETでは、P型ソースタイ領域85がボディ部93と側面で接触するように、ソース領域の一部に設けられている。これにより、P型のボディ部93とソースタイ領域85とが同電位となる。図20に、図18のMOSFETをC−D面で切断した断面図を示す。   In the MOSFET shown in FIG. 19, the P-type source tie region 85 is provided in a part of the source region so as to be in contact with the body portion 93 on the side surface. As a result, the P-type body portion 93 and the source tie region 85 have the same potential. FIG. 20 is a cross-sectional view of the MOSFET of FIG. 18 cut along the CD plane.

図20に示されているように、さらに、N型ソース部83やP型ソースタイ領域85の上には、抵抗を低減するために、通常コバルトシリサイド層96が形成されている。そのため、ソース領域(N型ソース部83とP型ソースタイ領域85とが形成される領域)においては、P型ソースタイ領域85とN型ソース部83との上にまたがって形成されたコバルトシリサイド層96により、P型ソースタイ領域85とN型ソース部83とが同電位となる。   As shown in FIG. 20, a cobalt silicide layer 96 is usually formed on the N-type source portion 83 and the P-type source tie region 85 in order to reduce resistance. Therefore, in the source region (the region where the N-type source portion 83 and the P-type source tie region 85 are formed), the cobalt silicide formed over the P-type source tie region 85 and the N-type source portion 83. Due to the layer 96, the P-type source tie region 85 and the N-type source unit 83 have the same potential.

従って、図18乃至図20に示すソースタイ構造のMOSFETでは、ボディ電位とソース部電位とを同電位にすることが可能となる。   Accordingly, in the source tie structure MOSFET shown in FIGS. 18 to 20, the body potential and the source portion potential can be set to the same potential.

このソースタイ構造は、P型ソースタイ領域85を除き、N型ソース部83とN型ドレイン部84とが同じ不純物拡散層の構成で良く、N型ソース部83とN型ドレイン部84とを同時に形成することが可能となる。そのため、上記の実施の形態で説明した半導体装置の構造とを比較すると、ソースタイ構造は、製造プロセスが簡略化できるメリットがある。   In this source tie structure, except for the P-type source tie region 85, the N-type source part 83 and the N-type drain part 84 may have the same impurity diffusion layer structure. It can be formed simultaneously. Therefore, when compared with the structure of the semiconductor device described in the above embodiment, the source tie structure has an advantage that the manufacturing process can be simplified.

しかし、ソースタイ構造の場合、P型ソースタイ領域85を図18のように平面方向に設けるため、全てのソース領域をN型ソース部83とした場合に比べて、FETの駆動電流が流れるチャネル幅がP型ソースタイ領域85の幅分だけ狭くなる。逆に、上記の実施の形態1〜5に示した半導体装置の構造では、P型ソースタイ領域85を設ける必要がなくチャネル幅を狭くすることなく、ボディ電位を固定することができるメリットがある。   However, in the case of the source tie structure, since the P-type source tie region 85 is provided in the planar direction as shown in FIG. The width is reduced by the width of the P-type source tie region 85. On the contrary, in the structure of the semiconductor device shown in the first to fifth embodiments, there is an advantage that the body potential can be fixed without the need to provide the P-type source tie region 85 and narrowing the channel width. .

(実施の形態9)
本実施の形態では、実施の形態1〜6に示した半導体装置の構造をSRAM(Static Random Access Memory)回路に適用する。
(Embodiment 9)
In this embodiment, the structure of the semiconductor device described in any of Embodiments 1 to 6 is applied to an SRAM (Static Random Access Memory) circuit.

SOI構造の半導体装置を用いたSRAMは、ボディ電位を固定せずに浮遊状態にしておくと、回路動作によるボディ電位の変化に応じて閾値Vthが変動する。そのため、SOI構造の半導体装置を用いたSRAMは、データ読み出し時や書き込み時にSRAMの動作が不安定になる問題があった。   In an SRAM using an SOI structure semiconductor device, when the body potential is not fixed and is left floating, the threshold value Vth varies according to the change in the body potential due to the circuit operation. Therefore, an SRAM using a semiconductor device having an SOI structure has a problem that the operation of the SRAM becomes unstable when data is read or written.

そこで、本実施の形態に係るSRAMでは、実施の形態1〜6に示したボディ電位をソース電位に固定することができる半導体装置の構造を適用し、上記の課題を解決している。具体的に、実施の形態1〜6に示した半導体装置をどのように適用するかについて図21を用いて説明する。図21は、本実施の形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルの回路図である。   Therefore, in the SRAM according to this embodiment, the structure of the semiconductor device capable of fixing the body potential shown in Embodiments 1 to 6 to the source potential is applied to solve the above problem. Specifically, how the semiconductor device described in any of Embodiments 1 to 6 is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a circuit diagram of one memory cell in the SRAM according to the present embodiment.

図21に示すSRAMのメモリセルは、ビット線と記憶ノード1の間に接続されたアクセストランジスタ101aと、/ビット線と記憶ノード2の間に接続されたアクセストランジスタ101bと、電源と記憶ノード1の間に接続された負荷トランジスタ102aと、電源と記憶ノード2の間に接続された負荷トランジスタ102bと、GNDと記憶ノード1の間に接続されたドライバトランジスタ103aと、GNDと記憶ノード2の間に接続されたドライバトランジスタ103bとで構成されている。なお、アクセストランジスタ101a,101bのゲート電極にはワード線が接続されている。   21 includes an access transistor 101a connected between the bit line and the storage node 1, an access transistor 101b connected between the bit line and the storage node 2, a power supply, and a storage node 1. Load transistor 102a connected between the power supply and storage node 2, load transistor 102b connected between power supply and storage node 2, driver transistor 103a connected between GND and storage node 1, and between GND and storage node 2. And a driver transistor 103b connected to the. A word line is connected to the gate electrodes of the access transistors 101a and 101b.

本実施の形態に係るSRAMでは、図21に示したトランジスタの内、負荷トランジスタ102a,102bとドライバトランジスタ103a,103bに実施の形態1〜6に示した半導体装置の構造を適用する。しかし、アクセストランジスタ101a,101bは、ソースとドレインが動作状態に応じて入れ替わるため、実施の形態1〜6に示した半導体装置の構造を適用することはできず、ボディ浮遊状態で用いる。つまり、本実施の形態に係るSRAMでは、動作状態においてソース側が決まっている負荷トランジスタ102a,102bとドライバトランジスタ103a,103bとに対して、実施の形態1〜6に示した半導体装置の構造を適用する。   In the SRAM according to the present embodiment, the structure of the semiconductor device described in the first to sixth embodiments is applied to the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b among the transistors illustrated in FIG. However, the access transistors 101a and 101b have their sources and drains interchanged depending on the operating state, so that the structure of the semiconductor device shown in the first to sixth embodiments cannot be applied and used in a body floating state. That is, in the SRAM according to the present embodiment, the structure of the semiconductor device shown in the first to sixth embodiments is applied to the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b whose source side is determined in the operating state. To do.

従って、本実施の形態に係るSRAMは、負荷トランジスタ102a,102b及びドライバトランジスタ103a,103bに実施の形態1〜6で示した半導体装置の構造を適用し、パストランジスタであるアクセストランジスタ101a,101bには適用しないことで、負荷トランジスタ102a,102b及びドライバトランジスタ103a,103bのボディ電位が固定され、データ読み出し時や書き込み時にSRAMの動作が安定する効果がある。   Therefore, in the SRAM according to this embodiment, the structure of the semiconductor device described in Embodiments 1 to 6 is applied to the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b, and the access transistors 101a and 101b that are pass transistors are applied. Is not applied, the body potentials of the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b are fixed, and there is an effect that the operation of the SRAM is stabilized at the time of data reading or writing.

(実施の形態10)
実施の形態9では、SRAMを構成する負荷トランジスタ102a,102b及びドライバトランジスタ103a,103bにのみ実施の形態1〜6で示した半導体装置の構造を適用し、アクセストランジスタ101a,101bはボディ浮遊構造としていた。
(Embodiment 10)
In the ninth embodiment, the structure of the semiconductor device shown in the first to sixth embodiments is applied only to the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b constituting the SRAM, and the access transistors 101a and 101b have a body floating structure. It was.

しかし、アクセストランジスタ101a,101bのみがボディ浮遊構造であっても、閾値Vthが回路動作に依存し変動するため、SRAMの動作マージンを狭める問題が発生する。   However, even if only the access transistors 101a and 101b have a body floating structure, the threshold value Vth varies depending on the circuit operation, which causes a problem of narrowing the operation margin of the SRAM.

従って、本実施の形態に係るSRAMでは、負荷トランジスタ102a,102b及びドライバトランジスタ103a,103bに実施の形態1〜6で示したボディ電位固定構造を適用し、且つアクセストランジスタ101a,101bに他のボディ電位固定構造を適用する。図22に、本実施の形態に係るSRAMの平面図を示す。図22に示すSRAMでは、負荷トランジスタ102a,102b及びドライバトランジスタ103a,103bに実施の形態1〜6で示した構造を、アクセストランジスタ101a,101bに部分トレンチ分離構造をそれぞれ用いて、ボディ電位を固定している。なお、図22に示す部分トレンチ分離構造の場合、アクセストランジスタ101a,101bとボディ端子104とが同電位となる。また、図22では、分離酸化膜が浅くなっている領域を示すために、破線で浅い分離の端を示している。   Therefore, in the SRAM according to the present embodiment, the body potential fixing structure shown in the first to sixth embodiments is applied to the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b, and another body is applied to the access transistors 101a and 101b. A potential-clamping structure is applied. FIG. 22 is a plan view of the SRAM according to the present embodiment. In the SRAM shown in FIG. 22, the body potential is fixed by using the structure shown in the first to sixth embodiments for the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b and the partial trench isolation structure for the access transistors 101a and 101b. is doing. In the partial trench isolation structure shown in FIG. 22, access transistors 101a and 101b and body terminal 104 have the same potential. Further, in FIG. 22, in order to show a region where the isolation oxide film is shallow, a shallow isolation end is indicated by a broken line.

次に、アクセストランジスタ101a,101bに用いた部分トレンチ分離構造を説明する。図23に具体的な部分トレンチ分離構造の平面図を示す。図23には、アクセストランジスタ101a,101bを構成するゲート電極111とその両側にN型ソース領域112とN型ドレイン領域113とが図示されている。さらに、図23には、分離酸化膜114によりアクセストランジスタ101a,101bから分離されているボディ端子104が図示されている。図23では、部分トレンチ分離構造を採用しているため、破線で示した浅い分離の端より内側が、分離酸化膜114の浅い領域である。   Next, a partial trench isolation structure used for the access transistors 101a and 101b will be described. FIG. 23 shows a plan view of a specific partial trench isolation structure. FIG. 23 shows a gate electrode 111 constituting the access transistors 101a and 101b, and an N-type source region 112 and an N-type drain region 113 on both sides thereof. Further, FIG. 23 shows the body terminal 104 separated from the access transistors 101 a and 101 b by the isolation oxide film 114. In FIG. 23, since the partial trench isolation structure is employed, the shallower region of the isolation oxide film 114 is inside the shallow isolation end indicated by the broken line.

図24は、図23のE−F面で切断した断面図である。図24に示すように、本実施の形態に係るアクセストランジスタ101a,101bはSOI構造であるため、埋め込み酸化膜117上に形成されている。なお、埋め込み酸化膜117の下層は、Si基板116である。また、図24に示すアクセストランジスタ101a,101bでは、P型のボディ部118とボディ端子104とが分離酸化膜114で分離されている。但し、アクセストランジスタ101a,101b及びボディ端子104は、浅い分離の端より内側の領域にあり、当該領域の分離酸化膜114は浅く、埋め込み酸化膜117まで形成されていないので、分離酸化膜114の下層でP型のボディ部118とボディ端子104とが電気的に繋がっている。なお、P型のボディ部118の上にはゲート絶縁膜119、さらにゲート絶縁膜119上にゲート電極111が形成されている。   24 is a cross-sectional view taken along the plane EF of FIG. As shown in FIG. 24, access transistors 101a and 101b according to the present embodiment have an SOI structure and are therefore formed on buried oxide film 117. The lower layer of the buried oxide film 117 is the Si substrate 116. In access transistors 101a and 101b shown in FIG. 24, P-type body portion 118 and body terminal 104 are separated by isolation oxide film 114. However, the access transistors 101a and 101b and the body terminal 104 are in a region inside the shallow isolation edge, and the isolation oxide film 114 in the region is shallow and the buried oxide film 117 is not formed. In the lower layer, the P-type body portion 118 and the body terminal 104 are electrically connected. Note that a gate insulating film 119 is formed on the P-type body portion 118, and a gate electrode 111 is formed on the gate insulating film 119.

従って、本実施の形態に係るアクセストランジスタ101a,101bは、図23及び図24に示す部分トレンチ分離構造を採用することでボディ電位を固定することができる。なお、ボディ端子104は、P型のボディ部118よりP型の不純物濃度が高い。これにより、本実施の形態に係るSRAMは、アクセストランジスタ101a,101bの閾値Vthも回路動作による影響を受けずに安定化し、SRAMのデータ読み出し時や書き込み時の動作マージンより確保することができる。   Therefore, the access transistors 101a and 101b according to the present embodiment can fix the body potential by adopting the partial trench isolation structure shown in FIGS. The body terminal 104 has a higher P-type impurity concentration than the P-type body portion 118. Thereby, in the SRAM according to the present embodiment, the threshold value Vth of the access transistors 101a and 101b is also stabilized without being affected by the circuit operation, and can be secured from the operation margin at the time of data reading or writing of the SRAM.

なお、負荷トランジスタ102a,102b及びドライバトランジスタ103a,103bについても部分トレンチ分離構造を採用してボディ電位を固定する方法も考えられる。しかし、部分トレンチ分離構造を用いる場合、部分トレンチ分離膜下の薄い半導体層を介してボディ電位を固定するため、図24に示すようにボディ端子104とボディ部118との間に薄い半導体層の抵抗が存在することになる。そのため、部分トレンチ分離構造は、薄い半導体層の部分の距離が長い場合、当該部分の抵抗が大きくなりボディ電位の固定能力が低下する問題がある。   A method of fixing the body potential by adopting a partial trench isolation structure for the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b is also conceivable. However, when the partial trench isolation structure is used, the body potential is fixed via the thin semiconductor layer under the partial trench isolation film, so that a thin semiconductor layer is formed between the body terminal 104 and the body portion 118 as shown in FIG. There will be resistance. Therefore, the partial trench isolation structure has a problem that when the distance of the thin semiconductor layer portion is long, the resistance of the portion becomes large and the fixing ability of the body potential is lowered.

従って、本実施の形態に係るSRAMでは、部分トレンチ分離構造を採用するトランジスタはアクセストランジスタ101a,101bのみとし、負荷トランジスタ102a,102b及びドライバトランジスタ103a,103bについては、実施の形態1〜6に示した半導体装置の構造を用いることで、データ読み出し時や書き込み時にSRAMの動作がより安定させることができる。   Therefore, in the SRAM according to the present embodiment, only the access transistors 101a and 101b adopt the partial trench isolation structure, and the load transistors 102a and 102b and the driver transistors 103a and 103b are described in the first to sixth embodiments. By using the structure of the semiconductor device, the operation of the SRAM can be made more stable at the time of data reading or writing.

1 シリコン基板、2 埋め込み酸化膜、3 半導体層、4 ボディ領域、5 ソース領域、6 ドレイン領域、7 ゲート酸化膜、8 ゲートポリシリコン、9,51,63 Coシリサイド層、10 側壁酸化膜、11 素子分離酸化膜、12 結晶欠陥領域、13 結晶欠陥形成領域、15,16 フォトレジスト、18 エピタキシャル成長層、19 キャップ酸化膜、20 層間絶縁膜、21 コンタクトホール、22 プラグ、23 銅配線、31 インバータ論理回路、32 入出力インターフェース回路、33 パストランジスタ回路、52 ソースエクステンション層、53 ソース拡散層、54,55 P型拡散層、61 ドレイン拡散層、62 ドレインエクステンション層、81,111 ゲート電極、82 スペーサ部、83,112 N型ソース部、84,113 N型ドレイン部、85 P型ソースタイ領域、91,116 Si基板、92,117 埋め込み酸化膜、93,118 ボディ部、94 ゲート絶縁膜、95 N型エクステンション部、96 コバルトシリサイド層、101 アクセストランジスタ、102 負荷トランジスタ、103 ドライバトランジスタ、104 ボディ端子、114 分離酸化膜、119 ゲート絶縁膜。   1 silicon substrate, 2 buried oxide film, 3 semiconductor layer, 4 body region, 5 source region, 6 drain region, 7 gate oxide film, 8 gate polysilicon, 9, 51, 63 Co silicide layer, 10 sidewall oxide film, 11 Element isolation oxide film, 12 crystal defect region, 13 crystal defect formation region, 15, 16 photoresist, 18 epitaxial growth layer, 19 cap oxide film, 20 interlayer insulation film, 21 contact hole, 22 plug, 23 copper wiring, 31 inverter logic Circuit, 32 input / output interface circuit, 33 pass transistor circuit, 52 source extension layer, 53 source diffusion layer, 54, 55 P-type diffusion layer, 61 drain diffusion layer, 62 drain extension layer, 81, 111 gate electrode, 82 spacer portion , 83, 112 N-type source part, 84, 113 N-type drain part, 85 P-type source tie region, 91, 116 Si substrate, 92, 117 buried oxide film, 93, 118 body part, 94 gate insulating film, 95 N-type extension part, 96 Cobalt silicide layer, 101 access transistor, 102 load transistor, 103 driver transistor, 104 body terminal, 114 isolation oxide film, 119 gate insulating film.

Claims (4)

シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された埋め込み絶縁層と、前記埋め込み絶縁層上に形成された半導体層とを備えるSOI構造の半導体装置であって、
前記半導体層は、第1導電型のボディ領域、第2導電型のソース領域及び第2導電型のドレイン領域を有し、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記ボディ領域上にゲート酸化膜を介してゲート電極が形成され、
前記ソース領域は、第2導電型のエクステンション層と、前記エクステンション層に接するように前記半導体層上に形成されるシリサイド層とを備え、前記シリサイド層が前記半導体層に形成された第1導電型の拡散層を介して前記ボディ領域に接続されていることを特徴とする半導体装置。
An SOI structure semiconductor device comprising a silicon substrate, a buried insulating layer formed on the silicon substrate, and a semiconductor layer formed on the buried insulating layer,
The semiconductor layer includes a body region of a first conductivity type, a source region of a second conductivity type, and a drain region of a second conductivity type, and gate oxidation is performed on the body region between the source region and the drain region. A gate electrode is formed through the film,
The source region includes a second conductivity type extension layer and a silicide layer formed on the semiconductor layer so as to be in contact with the extension layer, and the silicide layer is formed on the semiconductor layer. The semiconductor device is connected to the body region through a diffusion layer.
シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された埋め込み絶縁層と、前記埋め込み絶縁層上に形成された半導体層とを備えるSOI構造の半導体装置であって、
前記半導体層は、第1導電型のボディ領域、第2導電型のソース領域及び第2導電型のドレイン領域を有し、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記ボディ領域上にゲート酸化膜を介してゲート電極が形成され、
前記ソース領域は、第2導電型のエクステンション層と、前記エクステンション層上に選択エピタキシャル成長させたシリコンをシリサイド化して形成したシリサイド層とを備え、前記シリサイド層が前記半導体層に形成された第1導電型の拡散層を介して前記ボディ領域に接続されていることを特徴とする半導体装置。
An SOI structure semiconductor device comprising a silicon substrate, a buried insulating layer formed on the silicon substrate, and a semiconductor layer formed on the buried insulating layer,
The semiconductor layer includes a body region of a first conductivity type, a source region of a second conductivity type, and a drain region of a second conductivity type, and gate oxidation is performed on the body region between the source region and the drain region. A gate electrode is formed through the film,
The source region includes a second conductivity type extension layer and a silicide layer formed by siliciding silicon grown selectively on the extension layer, and the silicide layer is formed in the semiconductor layer. A semiconductor device connected to the body region through a diffusion layer of a mold.
請求項1又は請求項2に記載の半導体装置であって、
前記エクステンション層は、前記ドレイン領域に形成されるエクステンション層に比べて第2導電型の不純物の実効濃度が高いことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein
The semiconductor device, wherein the extension layer has an effective concentration of second conductivity type impurities higher than that of the extension layer formed in the drain region.
請求項1又は請求項2に記載の半導体装置を製造する方法であって、
(c)前記エクステンション層上に第2導電型のシリコンを選択エピタキシャル成長させる工程と、
(d)前記(c)工程で形成した前記シリコンをシリサイド化して前記シリサイド層を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing the semiconductor device according to claim 1 or 2,
(C) selectively epitaxially growing a second conductivity type silicon on the extension layer;
(D) siliciding the silicon formed in the step (c) to form the silicide layer, and a method for manufacturing a semiconductor device.
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