JP2012222136A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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洋司 北野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a manufacturing method of the same, which can achieve a high ON/OFF ratio of a driving current and stable characteristics with inhibiting increase in element area.SOLUTION: A semiconductor device comprises an insulation layer, a semiconductor layer formed on the insulation layer and a partially depleted transistor 10 formed on the semiconductor layer. The transistor 10 includes a gate electrode 14 formed on the semiconductor layer via an insulation film, a source 15 or a drain 16 formed on the semiconductor layer under both sides of the gate electrode 14 and impurity layers 17, 18 provided on a bottom of a body. The impurity layers 17, 18 are formed on both end parts of the bottom of the body region and do not contact the source 15 and the drain 16.

Description

本発明は、絶縁膜上の半導体層に形成されたトランジスターを備える半導体装置、およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device including a transistor formed in a semiconductor layer on an insulating film, and a manufacturing method thereof.

半導体デバイスを、絶縁膜上に形成した薄い半導体膜に形成する技術(SOI:Silicon On Insulator)は、次世代の低パワー半導体デバイスとして開発、実用化が進められている。SOIは駆動電流の急峻なサブスレッショルド特性、低雑音、低寄生容量といった特長を持ち、ウォッチや携帯機器などに用いられる集積回路への応用が進んでいる。現在、SOI構造を有するMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)は、様々な半導体集積回路に用いられている。特に、従来からあるバルク構造のMISFETの製造方法と同様に容易に製造できる部分空乏型(PD:Partially Depleted)のSOI構造からなるMISFET(以下、PD−SOI MISFETと呼ぶ)は半導体製品に広く使用されている。PD−SOI MISFETの構造については、例えば特許文献1に開示されている。   Technology (SOI: Silicon On Insulator) for forming a semiconductor device on a thin semiconductor film formed on an insulating film has been developed and put into practical use as a next-generation low-power semiconductor device. SOI has features such as a sub-threshold characteristic with a steep drive current, low noise, and low parasitic capacitance, and its application to integrated circuits used in watches and portable devices is advancing. Currently, MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors) having an SOI structure are used in various semiconductor integrated circuits. Particularly, a MISFET having a partially depleted (PD) SOI structure (hereinafter referred to as a PD-SOI MISFET) that can be easily manufactured in the same manner as a conventional bulk structure MISFET manufacturing method is widely used in semiconductor products. Has been. The structure of the PD-SOI MISFET is disclosed in Patent Document 1, for example.

図14(a)及び(b)は、従来から広く知られているPD−SOI MISFETの代表的な構造である。図14(a)及び(b)に示すPD−SOI MISFETでは、ゲート直下の半導体層の領域、即ちボディー領域と呼ばれる領域において、MISFETの動作によって空乏層が絶縁層に達せずに、空乏化しきらない領域が残る、この空乏化しきらないボディー領域は素子分離層と絶縁層(BOX層ともいう)とによって、他の領域から電気的に分離されており、その電位(以下、ボディー電位と呼ぶ)は浮遊し、不安定な状態である。このため図14(a)及び(b)に示す構造はボディー浮遊型と呼ばれ、浮遊したボディー電位によりデバイス特性は影響を受けて変動する。この現象は基板浮遊効果と呼ばれ、この現象によるデバイス特性の変動は、回路動作上、重大な問題につながる恐れがある。特にヒストリー効果と呼ばれる現象は重要であり、回路設計時に考慮が必要となる可能性がある。ここでヒストリー効果とは、前記基板浮遊効果の影響で、ゲート、ドレイン、ソースに印加されていた電圧条件などの履歴により、ボディー電位の変動、そしてボディー電位の変動によるドレイン電流の変動が生じ、デバイス特性が不安定となってしまう現象のことである。   FIGS. 14A and 14B are typical structures of PD-SOI MISFETs that have been widely known. In the PD-SOI MISFET shown in FIGS. 14A and 14B, the depletion layer does not reach the insulating layer due to the operation of the MISFET in the region of the semiconductor layer immediately below the gate, that is, the region called the body region, and is not fully depleted. This body region that remains undepleted remains electrically isolated from other regions by an element isolation layer and an insulating layer (also referred to as a BOX layer), and its potential (hereinafter referred to as body potential) Is floating and unstable. For this reason, the structure shown in FIGS. 14A and 14B is called a body floating type, and the device characteristics are affected and fluctuated by the floating body potential. This phenomenon is called a substrate floating effect, and variations in device characteristics due to this phenomenon may lead to a serious problem in circuit operation. In particular, the phenomenon called the history effect is important and may need to be considered when designing a circuit. Here, the history effect is the influence of the substrate floating effect, and due to the history of voltage conditions applied to the gate, drain, and source, the body potential varies, and the drain current varies due to the body potential variation, It is a phenomenon that device characteristics become unstable.

ヒストリー効果は、例えば図13に示すような既知のボディー電位固定方法により抑制することができる。図13(a)及び(b)は、従来例に係るPD−SOI MISFETの構成例を示す断面図である。図13(a)及び(b)に示すように、このPD−SOI MISFET90は、BOX層91上のSOI層92の表面に形成されたゲート絶縁膜93と、ゲート絶縁膜93を介してSOI層92上に絶縁膜99を介して形成されたゲート電極94と、ゲート電極94の両側下のSOI層92に形成されたN型のソース95aまたはドレイン95bと、ゲート電極94直下の領域のSOI層(即ちボディー領域)92に接続するP型不純物層96、とを有する。   The history effect can be suppressed by a known body potential fixing method as shown in FIG. FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views illustrating a configuration example of a PD-SOI MISFET according to a conventional example. As shown in FIGS. 13A and 13B, the PD-SOI MISFET 90 includes a gate insulating film 93 formed on the surface of the SOI layer 92 on the BOX layer 91, and an SOI layer via the gate insulating film 93. Gate electrode 94 formed on insulating film 99 on 92, N-type source 95a or drain 95b formed on SOI layer 92 below both sides of gate electrode 94, and SOI layer in a region immediately below gate electrode 94 (That is, a P-type impurity layer 96 connected to the body region) 92.

このPD−SOI MISFET90では、その動作時には図13(b)に示すように、空乏層92aがBOX層まで達せずに空乏化されない中性領域(ボディー領域)92bが残る。また、コンタクト97及びP型不純物層96を介してボディー領域92の電位(即ち、ボディー電位)が所望の電位(例えば、接地電位)に固定されるため、基板浮遊効果は抑えられ、ヒストリー効果が抑制される。このような構造は、ボディーコンタクト、又はボディータイと呼ばれており、例えば特許文献2に開示されている。なお、図13(a)では、図面の複雑化を回避するために、図13(b)に示した層間絶縁膜98を省略している。
また、ヒストリー効果を抑制するために、例えば特許文献3に開示されているように、ボディー領域とソース、ドレイン領域の間の不純物濃度を下げ、ボディーとソース及びドレインの間の寄生抵抗を上げることでボディー電位の変動を低減する方法がある。
In this PD-SOI MISFET 90, as shown in FIG. 13B, the depletion layer 92a does not reach the BOX layer and a neutral region (body region) 92b that is not depleted remains. Further, since the potential of the body region 92 (that is, the body potential) is fixed to a desired potential (for example, ground potential) via the contact 97 and the P-type impurity layer 96, the substrate floating effect is suppressed and the history effect is improved. It is suppressed. Such a structure is called a body contact or a body tie, and is disclosed in Patent Document 2, for example. In FIG. 13A, the interlayer insulating film 98 shown in FIG. 13B is omitted in order to avoid complication of the drawing.
Further, in order to suppress the history effect, for example, as disclosed in Patent Document 3, the impurity concentration between the body region and the source / drain region is lowered to increase the parasitic resistance between the body, the source and the drain. There is a method for reducing fluctuations in body potential.

特開2004−128254号公報JP 2004-128254 A 特開2004−119884号公報JP 2004-119884 A 特開2010−232270号公報JP 2010-232270 A

しかしながら、部分空乏型SOI MISFET90において、ボディータイなどの手法を用いてそのボディー電位を外部から固定した場合、デバイス特性は安定するが、その一方でボディー領域に大きな寄生容量が生じてしまう。従って前記MISFETのON(オン)電流が低下してドレイン電流のON/OFF(オフ)比が低下し、またサブスレッショルドスイング値(S値)が増加してしまうといった課題があった。つまり、部分空乏型MISFET90の駆動電流が低下し、その電流駆動能力は従来のバルクシリコンによるMISFETと同程度となってしまうという課題があった。このため、図13(a)及び(b)に示した構造ではSOIの長所を十分に活かすことができない可能性があった。   However, in the partially depleted SOI MISFET 90, when the body potential is fixed from the outside using a technique such as a body tie, the device characteristics are stabilized, but a large parasitic capacitance is generated in the body region. Therefore, there is a problem that the ON (ON) current of the MISFET decreases, the ON / OFF ratio of the drain current decreases, and the subthreshold swing value (S value) increases. That is, there is a problem that the drive current of the partially depleted MISFET 90 is reduced, and the current drive capability is comparable to that of a conventional bulk silicon MISFET. For this reason, the structure shown in FIGS. 13A and 13B may not be able to fully utilize the advantages of SOI.

また、図13(a)及び(b)に示した構造では、ボディー電位を固定するためのコンタクト97が必要であるため、例えば図14(a)及び(b)に示すボディー浮遊構造と比べて素子面積が大きくなり、集積度が低下してしまうという課題もあった。   Further, in the structure shown in FIGS. 13A and 13B, the contact 97 for fixing the body potential is necessary. Therefore, for example, compared with the body floating structure shown in FIGS. 14A and 14B. There is also a problem that the element area increases and the degree of integration decreases.

また、特許文献3に示されているようにボディー電位の変動を低減させる方法もあるが、この場合でもボディー領域からソース及びドレイン領域への電荷の移動は無視できない程度に存在し、トランジスターの安定動作を実現するためには、ボディー電位の変動の低減が十分ではない可能性があった。つまり、さらに改善の余地があり、動作の安定性をさらに高めるためには、ボディー領域からソース及びドレイン領域への電荷の移動を無視できる程度に抑える必要があるという課題もあった。   Also, as disclosed in Patent Document 3, there is a method of reducing the fluctuation of the body potential, but even in this case, the movement of charge from the body region to the source and drain regions exists to the extent that it cannot be ignored, and the stability of the transistor In order to realize the operation, there is a possibility that the reduction of the body potential fluctuation is not sufficient. In other words, there is room for further improvement, and in order to further improve the stability of operation, there is a problem that it is necessary to suppress the movement of charges from the body region to the source and drain regions to a negligible level.

そこで、本発明のいくつかの態様は、このような事情に鑑みてなされたものであって、絶縁膜上の半導体層に形成された部分空乏型のトランジスターにおいて、素子面積の増大を抑制しつつ、ドレイン電流の高いON/OFF比と安定動作を実現できるようにした半導体装置及びその製造方法の提供を目的とする。   Accordingly, some aspects of the present invention have been made in view of such circumstances, and in the partially depleted transistor formed in the semiconductor layer on the insulating film, while suppressing an increase in element area. An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of realizing an ON / OFF ratio with high drain current and a stable operation, and a method for manufacturing the same.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

[適用例1]本適用例に係る半導体装置は、絶縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層と、前記半導体層に形成された部分空乏型のトランジスターと、を備え、前記トランジスターは、前記半導体層上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側下の前記半導体層に形成された第1導電型のソース又はドレインと、前記ゲート電極の直下前記半導体層の領域であるボディー領域の両側に位置する領域に設けられた第1導電型の第1不純物領域と、を有し、前記第1不純物領域は前記ボディー領域内に存在し、前記ソース、ドレイン領域とは接しない位置に配置されたことを特徴とする。   Application Example 1 A semiconductor device according to this application example includes an insulating layer, a semiconductor layer formed on the insulating layer, and a partially depleted transistor formed on the semiconductor layer. A gate electrode formed on the semiconductor layer via an insulating film; a source or drain of a first conductivity type formed in the semiconductor layer under both sides of the gate electrode; and the semiconductor layer directly under the gate electrode A first impurity region of a first conductivity type provided in a region located on both sides of the body region, which is a region of the source region, wherein the first impurity region is present in the body region, and the source and drain regions It is arranged at a position that does not contact with.

ここで「絶縁層」は例えばBOX層、「半導体層」は例えばSOI層とも呼ばれる。また、「部分空乏型のトランジスター」とは、トランジスターの動作時にボディー領域が完全に空乏化するのではなく、部分的に空乏化する、つまり空乏層が絶縁層まで達せずに中性領域が残るトランジスターのことである。また、「第1導電型」はP型又はN型の一方であり、「第2導電型」はP型又はN型の他方である。なお、ゲート電極と半導体層との間にある絶縁層は、半導体層の熱酸化により形成される酸化膜であっても良いし、その他の絶縁膜(例えば、High−k膜など)であっても良い。   Here, the “insulating layer” is also called a BOX layer, for example, and the “semiconductor layer” is also called an SOI layer, for example. In addition, a “partially depleted transistor” means that the body region is not completely depleted during transistor operation, but is partially depleted, that is, the neutral region remains without the depletion layer reaching the insulating layer. It is a transistor. The “first conductivity type” is one of P type and N type, and the “second conductivity type” is the other of P type and N type. Note that the insulating layer between the gate electrode and the semiconductor layer may be an oxide film formed by thermal oxidation of the semiconductor layer, or may be another insulating film (for example, a High-k film). Also good.

本適用例に示す構成であれば、第1不純物層によりボディー領域とソース、又はドレイン領域との間にP−N−P(又はN−P−N)構造が形成されている。このため、P−N接合ダイオードの逆バイアス効果によって、トランジスターの動作時に、ボディー領域からソース又はドレインのへの電荷(即ち、ボディー領域がP型の場合はホールであり、N型の場合は電子)の流れを抑制することができ、ボディー電位を安定化すると同時にボディー電位に蓄積された電荷によるバイアス効果により高い駆動電流を得ることができる。これにより、ヒストリー効果を低減することができ、素子面積の増大を抑制しつつ、ドレイン電流の高いON/OFF比と安定動作を同時に実現する半導体装置を提供することができる。   In the configuration shown in this application example, a PNP (or NPN) structure is formed between the body region and the source or drain region by the first impurity layer. For this reason, due to the reverse bias effect of the PN junction diode, the charge from the body region to the source or drain during the operation of the transistor (that is, the hole when the body region is P-type, and the electron when it is N-type). ), The body potential is stabilized, and at the same time, a high driving current can be obtained by the bias effect due to the charge accumulated in the body potential. As a result, the history effect can be reduced, and a semiconductor device that can simultaneously realize an ON / OFF ratio with a high drain current and a stable operation while suppressing an increase in the element area can be provided.

[適用例2]上記適用例に係る半導体装置において、前記ソース又はドレインは、LDD領域を有し、前記第1不純物領域は前記LDD領域とは接しない位置に配置されたことを特徴としても良い。   Application Example 2 In the semiconductor device according to the application example described above, the source or drain may include an LDD region, and the first impurity region may be disposed at a position not in contact with the LDD region. .

ソース又はドレインは、LDD領域を有するLDD構造となっている。ここで「LDD構造」とは、Lightly Doped Drainのことであり、不純物が低濃度に導入された部分(即ち低濃度層)と、不純物が高濃度な部分(即ち、高濃度層)とから構成された構造のことである。このような構成であれば、例えば第1不純物層の形成に必要となるソース、ドレイン間の幅を広く確保できるため、第1不純物層の形成が容易となる。さらに、チャネル部に発生する寄生抵抗を低減することができる。従って、ON電流の増大という効果を得ることができる。   The source or drain has an LDD structure having an LDD region. Here, the “LDD structure” is a lightly doped drain, and is composed of a portion where impurities are introduced at a low concentration (ie, a low concentration layer) and a portion where impurities are high (ie, a high concentration layer). It is the made structure. With such a configuration, for example, a wide width between the source and the drain necessary for forming the first impurity layer can be secured, so that the formation of the first impurity layer is facilitated. Further, parasitic resistance generated in the channel portion can be reduced. Therefore, the effect of increasing the ON current can be obtained.

[適用例3]上記適用例に係る半導体装置において、前記ゲート電極の両側壁にサイドウォール構造を有することを特徴としても良い。   Application Example 3 The semiconductor device according to the application example described above may have a sidewall structure on both side walls of the gate electrode.

本適用例によれば、LDD構造の形成が容易となり、また、第1不純物領域の形成に必要なソース、ドレイン間の幅を広く確保できる。したがって、本発明に係る半導体装置の製造を容易とすることができる。   According to this application example, the LDD structure can be easily formed, and a wide width between the source and the drain necessary for forming the first impurity region can be secured. Therefore, the manufacture of the semiconductor device according to the present invention can be facilitated.

[適用例4]本適用例に係る半導体装置の製造方法は、絶縁膜上の半導体層に部分空乏型のトランジスターを有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層上に前記絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極直下の前記半導体層の領域であるボディー領域の両側に位置し、ソース又はドレインに接しない領域に第1導電型の第1不純物領域を形成する工程と、前記ゲート電極の両側下の前記半導体層にソース又はドレインを形成する工程と、を含むことを特徴とする。   Application Example 4 A manufacturing method of a semiconductor device according to this application example is a manufacturing method of a semiconductor device having a partially depleted transistor in a semiconductor layer on an insulating film, and the insulating film is formed on the semiconductor layer. A step of forming a gate electrode on the semiconductor layer through the insulating film, and a region located on both sides of the body region, which is a region of the semiconductor layer immediately below the gate electrode, in a region not in contact with the source or drain Forming a first impurity region of a first conductivity type; and forming a source or drain in the semiconductor layer under both sides of the gate electrode.

このような製造方法によれば、ヒストリー効果を低減した半導体装置を製造することができ、素子面積の増大を抑制しつつ、ドレイン電流の高いON/OFF比と安定動作を同時に実現可能な半導体装置を提供することができる。   According to such a manufacturing method, a semiconductor device with a reduced history effect can be manufactured, and a semiconductor device capable of simultaneously realizing an ON / OFF ratio with a high drain current and a stable operation while suppressing an increase in element area. Can be provided.

[適用例5]上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記ソース又はドレイン領域にLDD構造を形成する工程をさらに有しても良い。   Application Example 5 The semiconductor device manufacturing method according to the application example may further include a step of forming an LDD structure in the source or drain region.

このような製造方法によれば、ソース又はドレインは、LDD領域を有するLDD構造とすることができる。この構成であれば、例えば第1不純物層の形成に必要となるソース、ドレイン間の幅を広く確保できるため、第1不純物層の形成が容易となる。さらに、チャネル部に発生する寄生抵抗を低減することができる。従って、ON電流の増大という効果を得ることができる。   According to such a manufacturing method, the source or drain can have an LDD structure having an LDD region. With this configuration, for example, a wide width between the source and the drain necessary for forming the first impurity layer can be secured, so that the formation of the first impurity layer is facilitated. Further, parasitic resistance generated in the channel portion can be reduced. Therefore, the effect of increasing the ON current can be obtained.

[適用例6]上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記第1不純物層を形成する工程の前に前記ゲート電極をマスクにして前記半導体層に不純物を導入する工程と、前記ゲート電極の両側壁にサイドウォールを形成する工程と、をさらに含み、前記ソース又はドレインを形成する工程は、前記サイドウォールを形成した後で、前記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクにして前記半導体層に不純物を導入しても良い。   Application Example 6 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example, the step of introducing impurities into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask before the step of forming the first impurity layer, and the gate electrode Forming sidewalls on both side walls of the substrate, and forming the source or drain includes forming the sidewalls and then forming the semiconductor layer on the semiconductor layer using the gate electrode and the sidewalls as a mask. Impurities may be introduced.

このような製造方法によれば、LDD構造、及び第1不純物層は、ゲート電極をマスクにしてセルフアラインによって製造することができ、LDD構造、及び第1不純物層形成の際の位置合わせ精度が向上し、製造が容易となる。また、サイドウォールをマスクにしてセルフアラインによりソース15、ドレイン16を形成することができ、さらに製造が容易となる。また、ゲート電極とソース15、及びドレイン16の間に第1不純物層を形成することができるため、第1不純物層の形成がさらに容易となるという効果もある。   According to such a manufacturing method, the LDD structure and the first impurity layer can be manufactured by self-alignment using the gate electrode as a mask, and the alignment accuracy when forming the LDD structure and the first impurity layer is high. Improved and easier to manufacture. Further, the source 15 and the drain 16 can be formed by self-alignment using the side wall as a mask, which further facilitates manufacture. Further, since the first impurity layer can be formed between the gate electrode, the source 15 and the drain 16, there is an effect that the formation of the first impurity layer is further facilitated.

第1実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図。1 is a diagram illustrating a configuration example of a semiconductor device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。FIG. 6 is a view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。FIG. 6 is a view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。FIG. 6 is a view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。FIG. 6 is a view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。FIG. 6 is a view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 従来例の半導体装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the semiconductor device of a prior art example. 従来例の半導体装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the semiconductor device of a prior art example.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する。また、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。なお、以下に示す図1(a)、図7(a)、図13(a)そして図14(a)では、図面の複雑化を回避するために層間絶縁膜5の記載を省略している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing described below, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted. Moreover, in order to make each layer and each member recognizable, the scale of each layer and each member is made different from the actual scale. In FIG. 1A, FIG. 7A, FIG. 13A, and FIG. 14A shown below, the description of the interlayer insulating film 5 is omitted in order to avoid complication of the drawings. .

(第1実施形態)
図1(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の構成例を示す平面図と断面図である。図1(a)及び(b)に示すように、この半導体装置は、例えば埋め込み酸化膜(BOX層)とその上面の単結晶シリコン層(SOI層)を有するシリコン基板、即ちSOI基板を用い、BOX層1上に形成されたSOI層2と、このSOI層2を平面視で囲む素子分離層3と、SOI層2に形成されたNチャネル型のトランジスター10と、このトランジスター10を覆う層間絶縁膜5と、を含んで構成されている。BOX層1は例えばシリコン酸化膜(SiO2)であり、SOI層2は例えば単結晶のシリコン層(Si)である。
(First embodiment)
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1A and 1B, this semiconductor device uses, for example, a silicon substrate having a buried oxide film (BOX layer) and a single crystal silicon layer (SOI layer) on the upper surface thereof, that is, an SOI substrate. An SOI layer 2 formed on the BOX layer 1, an element isolation layer 3 surrounding the SOI layer 2 in plan view, an N-channel transistor 10 formed on the SOI layer 2, and interlayer insulation covering the transistor 10 And a film 5. The BOX layer 1 is, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ), and the SOI layer 2 is, for example, a single crystal silicon layer (Si).

トランジスター10は、例えば、絶縁膜13を介してSOI層2上に形成されたゲート電極14と、このゲート電極14の両側下のSOI層2に形成されたN型のソース15又はドレイン16と、を有する。絶縁膜13は、例えば、SOI層2の熱酸化により形成されるゲート酸化膜(SiO2若しくはSiON)、又はHigh−K膜である。また。ゲート電極14は、例えばリン、ボロン等の不純物を含むポリシリコン、又は金属からなる。 The transistor 10 includes, for example, a gate electrode 14 formed on the SOI layer 2 via the insulating film 13, an N-type source 15 or drain 16 formed on the SOI layer 2 below both sides of the gate electrode 14, Have The insulating film 13 is, for example, a gate oxide film (SiO 2 or SiON) formed by thermal oxidation of the SOI layer 2 or a High-K film. Also. The gate electrode 14 is made of, for example, polysilicon containing impurities such as phosphorus and boron, or metal.

このトランジスター10は、部分空乏型のMISFET(即ち、PD−SOI MISFET)であり、その動作時(即ち、ゲート電極14に閾値以上の電圧が印加されて、トランジスター10がONするとき)には、図1(b)に示すように、ゲート電極14直下の領域のSOI層(即ち、ボディー領域)2において、空乏層がBOX層1まで達せずに中性領域が残る。また、このボディー領域2は電位が固定されていない。つまり、ボディーフロート構造である。さらに、このトランジスター10は、ボディー領域内の下部両側に設けられたN型の不純物層17と、同じくN型の不純物層18を有する。この不純物層17,18はボディー領域内に配され、不純物層17はソース15と接しておらず、不純物層18はドレイン16とは接していない。不純物層17,18は例えばボロン等のP型半導体イオンを注入したシリコン単結晶である。   The transistor 10 is a partially depleted MISFET (that is, PD-SOI MISFET), and during its operation (that is, when a voltage higher than a threshold is applied to the gate electrode 14 and the transistor 10 is turned on), As shown in FIG. 1B, in the SOI layer (that is, the body region) 2 immediately below the gate electrode 14, the depletion layer does not reach the BOX layer 1 and a neutral region remains. The body region 2 is not fixed in potential. That is, it has a body float structure. Further, the transistor 10 has an N-type impurity layer 17 provided on both lower sides in the body region and an N-type impurity layer 18 similarly. The impurity layers 17 and 18 are disposed in the body region, the impurity layer 17 is not in contact with the source 15, and the impurity layer 18 is not in contact with the drain 16. The impurity layers 17 and 18 are, for example, silicon single crystals implanted with P-type semiconductor ions such as boron.

以上に述べた第1実施形態に係る半導体装置によれば、以下の効果を得ることができる。
不純物層17,18によって、ボディー領域とソース、又はドレインとの間にはP−N−P構造が形成され、ボディー領域とソース、又はドレイン間の電荷(即ち、電子、又は正孔)の流れは抑制される。したがってボディー電位が安定するため、ヒストリー効果は抑制される。さらに、ボディー電位に電荷が蓄積され、PD−SOIトランジスターへのボディーバイアス効果によりドレイン電流の増加も得られる。これらの効果により、素子面積を増大することなく、ドレイン電流の高いON/OFF比と安定した動作を同時に合わせ持つ半導体装置を提供することができる。
次に、この半導体装置の製造方法について説明する。
According to the semiconductor device according to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
The impurity layers 17 and 18 form a P—N—P structure between the body region and the source or drain, and charge (ie, electrons or holes) flows between the body region and the source or drain. Is suppressed. Accordingly, since the body potential is stabilized, the history effect is suppressed. Furthermore, charges are accumulated in the body potential, and an increase in drain current can be obtained due to the body bias effect on the PD-SOI transistor. With these effects, it is possible to provide a semiconductor device having both an ON / OFF ratio with a high drain current and a stable operation at the same time without increasing the element area.
Next, a method for manufacturing this semiconductor device will be described.

図2〜図6は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図と断面図である。図2(a)および(b)では、まず、支持基板(図示せず)上にBOX層1が形成され、その上にSOI層2が形成されたSOI基板を用意する。SOI層は例えば、単結晶シリコンなどから成る。このSOI基板は、例えばSIMOX(Separation by Implanted Oxigen)貼り合わせ法により形成されたものである。次に、例えば、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法によって、SOI層2を部分的に熱酸化して素子分離層3を形成する。素子分離層3により平面視で囲まれた領域が、素子領域となる。   2 to 6 are a plan view and a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 2A and 2B, first, an SOI substrate having a BOX layer 1 formed on a supporting substrate (not shown) and an SOI layer 2 formed thereon is prepared. The SOI layer is made of, for example, single crystal silicon. This SOI substrate is formed by, for example, a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) bonding method. Next, the element isolation layer 3 is formed by partially thermally oxidizing the SOI layer 2 by, for example, a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method. A region surrounded by the element isolation layer 3 in plan view is an element region.

次に、図3(a)および(b)に示すように、SOI層2に例えば、ボロン等のP型不純物をイオン注入する。これにより、SOI層2の導電型をP型にする。次に、SOI層2の深い部分2箇所に不純物層17,18を形成する。例えば、図4(a)および(b)に示すように、SOI層2の上方2箇所を開口し、それ以外の部分を覆うレジストパターンR1をSOI基板上に形成する。そして、このレジストパターンR1をマスクに、リン、ヒ素などのN型不純物イオンを注入する。この工程により形成された不純物層17と不純物層18の間が、ボディー領域となる。ここでは、N型不純物イオンのほぼ全てがボディー領域下部に到達し、その上部には留まらないように、その注入エネルギーを調整する。これにより、ボディー領域両脇の上部ではなく、下部にのみ不純物層17を形成することができる。この後、レジストパターンR1を除去する。   Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, for example, a P-type impurity such as boron is ion-implanted into the SOI layer 2. As a result, the conductivity type of the SOI layer 2 is changed to the P type. Next, impurity layers 17 and 18 are formed in two deep portions of the SOI layer 2. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, a resist pattern R1 is formed on the SOI substrate by opening the upper two portions of the SOI layer 2 and covering the other portions. Then, N-type impurity ions such as phosphorus and arsenic are implanted using the resist pattern R1 as a mask. A body region is formed between the impurity layer 17 and the impurity layer 18 formed by this process. Here, the implantation energy is adjusted so that almost all of the N-type impurity ions reach the lower part of the body region and do not stay on the upper part. Thereby, the impurity layer 17 can be formed only in the lower part, not in the upper part on both sides of the body region. Thereafter, the resist pattern R1 is removed.

次に、図5(a)および(b)に示すようにSOI層2の表面を熱酸化して、絶縁膜13を形成する。そして、絶縁膜13上に、ゲート電極の材料となる膜(例えば、ポリシリコン膜、または金属膜)を形成し、この膜を、不純物層17,18の領域を含むようにパターニングしてゲート電極14を形成する。次に、図6(a)および(b)に示すように、ゲート電極14をマスクにして、SOI層2にリン又は砒素などのN型不純物イオンを注入し、ゲート電極14の両側下のSOI層2にソース15、又はドレイン16を形成する。これにより、ソース15又はドレイン16の下部(即ち、深い部分)からボディー領域の端部までの間にP−N−P構造を形成できる。   Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the surface of the SOI layer 2 is thermally oxidized to form an insulating film 13. Then, a film (for example, a polysilicon film or a metal film) serving as a material for the gate electrode is formed on the insulating film 13, and this film is patterned so as to include the regions of the impurity layers 17 and 18. 14 is formed. Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, N-type impurity ions such as phosphorus or arsenic are implanted into the SOI layer 2 using the gate electrode 14 as a mask, and the SOI under both sides of the gate electrode 14 is implanted. A source 15 or a drain 16 is formed in the layer 2. As a result, a PN structure can be formed between the lower portion (that is, the deep portion) of the source 15 or the drain 16 and the end portion of the body region.

次に、SOI基板に熱処理を施して、SOI層2に導入した、P型不純物、N型不純物をそれぞれ拡散させる。次に、SOI基板上に層間絶縁膜(図示せず)を形成する。そして、ソース15上とドレイン16上、ゲート電極14上とにそれぞれ開口部(図示せず)を形成する。さらに、これらの開口部内に例えばタングステン等の導電部材を埋め込んでコンタクト電極19a,19b,19c(図1(a)参照)を形成する。最後に、例えばアルミニウム、銅などの導電体により構成された配線パターンを形成する。これにより、図1(a)及び(b)に示したトランジスター10が完成する。   Next, heat treatment is performed on the SOI substrate to diffuse the P-type impurity and the N-type impurity introduced into the SOI layer 2 respectively. Next, an interlayer insulating film (not shown) is formed on the SOI substrate. Then, openings (not shown) are formed on the source 15, the drain 16, and the gate electrode 14, respectively. Further, a conductive member such as tungsten is embedded in these openings to form contact electrodes 19a, 19b, 19c (see FIG. 1A). Finally, a wiring pattern made of a conductor such as aluminum or copper is formed. Thereby, the transistor 10 shown in FIGS. 1A and 1B is completed.

このように、本発明の第1実施形態によれば、P型のボディー領域2とN型のソース15、及びドレイン16との間に不純物層17,18を形成している。この不純物層17及び18により、ソース15の下部であってボディー領域2との間にP−N−P構造が存在しているので、トランジスター10の動作時に、中性領域からソース15、及びドレイン16へのホールh+の排出、及び注入を抑制することができ、ボディー電位を安定化することができる。これにより、トランジスター10において、ヒストリー効果を低減することができ、素子面積の増大を抑制しつつ、高いON/OFF比と安定動作を実現することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the impurity layers 17 and 18 are formed between the P-type body region 2 and the N-type source 15 and drain 16. Due to the impurity layers 17 and 18, a P—N—P structure exists below the source 15 and between the body region 2. Therefore, when the transistor 10 is operated, the source 15 and the drain from the neutral region are operated. The discharge and injection of holes h + to 16 can be suppressed, and the body potential can be stabilized. Thereby, in the transistor 10, the history effect can be reduced, and a high ON / OFF ratio and stable operation can be realized while suppressing an increase in the element area.

(第2実施形態)
図7(a)及び(b)は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の構成例を示す平面図と断面図である。本実施形態に係る半導体装置について、これらの図を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to these drawings. In addition, about the component same as 1st Embodiment, the same number is used and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図7(a)及び(b)に示すように、この半導体装置は、BOX層1上に形成されたSOI層2と、このSOI層2を平面視で囲む素子分離層3と、SOI層2に形成されたNチャネル型のトランジスター20と、このトランジスター20を覆う層間絶縁膜5と、を含んで構成されている。   As shown in FIGS. 7A and 7B, this semiconductor device includes an SOI layer 2 formed on the BOX layer 1, an element isolation layer 3 surrounding the SOI layer 2 in plan view, and an SOI layer 2. The N-channel type transistor 20 formed in the above structure and the interlayer insulating film 5 covering the transistor 20 are configured.

これらの中で、トランジスター20は、例えば絶縁膜13と、ゲート電極14と、N型のソース15又はドレイン16と、を有する。このトランジスター20はPD−SOI MISFETであり、そのボディー領域2は外部から電位が固定されていない、つまりボディーフロート構造である。   Among these, the transistor 20 includes, for example, an insulating film 13, a gate electrode 14, and an N-type source 15 or drain 16. This transistor 20 is a PD-SOI MISFET, and its body region 2 has an externally fixed potential, that is, a body float structure.

さらにこのトランジスター20は、ゲート両脇下のSOI層上部にLDD構造を有する。このLDD領域(第2不純物層)は、例えばリン、砒素などを注入した単結晶シリコンである。またトランジスター20は、ゲート電極の両側壁に、サイドウォール構造を有する。このサイドウォール31の材質は、例えばシリコン酸化物などの絶縁物である。
このトランジスター20は、ボディー領域の下部両側に設けられたN型の不純物層17と、同じくN型の不純物層18を有する。この不純物層17,18はボディー領域の両脇のボディー領域に接した部分に有り、不純物層17はソース、と接しておらず、不純物層18はドレインとは接していない。また、不純物層17,18はLDD領域も接していない。また、不純物層17,18は例えばリン、砒素等のN型半導体イオンを注入したシリコン単結晶である。この不純物層17,18によって、ボディー領域2の下部と、ソース15及びドレイン16の下部の間にはP−N−P構造が形成される。
Further, this transistor 20 has an LDD structure on the upper part of the SOI layer under both sides of the gate. This LDD region (second impurity layer) is single crystal silicon into which, for example, phosphorus, arsenic or the like is implanted. The transistor 20 has a sidewall structure on both side walls of the gate electrode. The material of the sidewall 31 is an insulator such as silicon oxide.
The transistor 20 has an N-type impurity layer 17 provided on both lower sides of the body region and an N-type impurity layer 18. The impurity layers 17 and 18 are in contact with the body region on both sides of the body region, the impurity layer 17 is not in contact with the source, and the impurity layer 18 is not in contact with the drain. The impurity layers 17 and 18 are not in contact with the LDD region. The impurity layers 17 and 18 are silicon single crystals into which N-type semiconductor ions such as phosphorus and arsenic are implanted. The impurity layers 17 and 18 form a P—N—P structure between the lower portion of the body region 2 and the lower portions of the source 15 and the drain 16.

以上に述べた第2実施形態に係る半導体装置によれば、以下の効果を得ることができる。
第1実施形態と同様、不純物層17,18によって、ボディー領域とソース、又はドレインとの間にはP−N−P構造が形成され、ボディー領域とソース、又はドレイン間の荷電粒子(即ち、電子、又は正孔)の流れは抑制される。また、ボディー領域に電位が蓄積されることによる、所謂ボディーバイアス効果によるドレイン電流の増加も期待できる。
また、ソース、ドレインがLDD構造であるため、前記不純物層17,18の形成に必要となるソース、ドレイン間の幅を広く確保できるため、不純物層17,18の形成が容易となる。さらに、チャネル部に発生する寄生抵抗を低減することができる。従って、ON電流の増大という効果を得ることができる。
次に、この半導体装置の製造方法について説明する。
According to the semiconductor device according to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
Similar to the first embodiment, the impurity layers 17 and 18 form a PNP structure between the body region and the source or drain, and charged particles (that is, between the body region and the source or drain (ie, The flow of electrons or holes) is suppressed. In addition, an increase in drain current due to a so-called body bias effect due to potential accumulation in the body region can be expected.
In addition, since the source and drain have an LDD structure, a wide width between the source and drain necessary for forming the impurity layers 17 and 18 can be secured, so that the impurity layers 17 and 18 can be easily formed. Further, parasitic resistance generated in the channel portion can be reduced. Therefore, the effect of increasing the ON current can be obtained.
Next, a method for manufacturing this semiconductor device will be described.

図8〜図12は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図と平面図である。図8(a)及び(b)において、SOI層2にP型不純物を導入し、SOI層2をP型にする工程までは、第1実施形態と同じである。この第2実施形態では、その後、SOI層2の表面を熱酸化して、絶縁膜13を形成する。そして、絶縁膜13上に、ゲート電極の材料となる膜(例えば、ポリシリコン膜、または金属膜)を形成し、この膜をパターニングしてゲート電極14を形成する。次に、SOI層2の深い部分2箇所に不純物層17,18を形成する。例えば、図9(a)および(b)に示すように、SOI層2の上方であってゲート電極14の領域を含む領域を開口し、それ以外の部分を覆うレジストパターンR2をSOI基板上に形成する。そして、このレジストパターンR2及びゲート電極14をマスクに、リン、ヒ素などのN型不純物イオンを注入することにより、ボディー領域両脇下部にN型の第1不純物層17,18を形成する。ここでは、N型不純物イオンのほぼ全てがボディー領域下部に到達し、その上部には留まらないように、その注入エネルギーを調整する。これにより、ボディー領域両脇の上部ではなく、下部にのみ不純物層17を形成することができる。この後、レジストパターンR2を除去する。   8 to 12 are a cross-sectional view and a plan view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 8A and 8B, the processes up to the step of introducing P-type impurities into the SOI layer 2 to make the SOI layer 2 P-type are the same as those in the first embodiment. In the second embodiment, after that, the surface of the SOI layer 2 is thermally oxidized to form the insulating film 13. Then, a film (for example, a polysilicon film or a metal film) serving as a material for the gate electrode is formed on the insulating film 13, and this film is patterned to form the gate electrode 14. Next, impurity layers 17 and 18 are formed in two deep portions of the SOI layer 2. For example, as shown in FIGS. 9A and 9B, a resist pattern R2 that opens above the SOI layer 2 and includes the region of the gate electrode 14 and covers the other portions is formed on the SOI substrate. Form. Then, N-type first impurity layers 17 and 18 are formed on both sides of the body region by implanting N-type impurity ions such as phosphorus and arsenic using the resist pattern R2 and the gate electrode 14 as a mask. Here, the implantation energy is adjusted so that almost all of the N-type impurity ions reach the lower part of the body region and do not stay on the upper part. Thereby, the impurity layer 17 can be formed only in the lower part, not in the upper part on both sides of the body region. Thereafter, the resist pattern R2 is removed.

次に、図10(a)及び(b)に示すように、素子領域を含む領域を開口し、それ以外の部分を覆うレジストパターンR3をSOI基板上に形成する。このレジストパターンR3及びゲート電極14をマスクにして、リン、ヒ素などのN型不純物イオンを注入する。これにより、素子領域のゲート電極14の領域以外の浅い部分に、第2不純物層32,33を形成する。ここでは、N型不純物イオンは素子領域の浅い部分に留まり前記不純物層17,18の領域とは接しないように、注入エネルギーを調整する。この後、レジストパターンR3を除去する。   Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, a resist pattern R3 is formed on the SOI substrate so as to open a region including the element region and cover other portions. Using this resist pattern R3 and gate electrode 14 as a mask, N-type impurity ions such as phosphorus and arsenic are implanted. Thereby, the second impurity layers 32 and 33 are formed in shallow portions other than the region of the gate electrode 14 in the element region. Here, the implantation energy is adjusted so that the N-type impurity ions remain in a shallow portion of the element region and do not contact the impurity layers 17 and 18. Thereafter, the resist pattern R3 is removed.

次に、例えばシリコン酸化膜などを気相成長法などにより基板上に堆積させ、基板全面をエッチングする。これにより、図11(a)及び(b)に示すようにゲート電極14の両側壁にサイドウォール31を形成する。サイドウォール31を形成した後、図12(a)及び(b)に示すように素子領域を含む領域を開口し、それ以外の領域を覆うレジストパターンR4をSOI基板上に形成する。このレジストパターンR4及びゲート電極14をマスクに、リン、ヒ素などのN型不純物イオンを注入し、ゲート電極14及びサイドウォール31の両側下のSOI層2にソース15及びドレイン16を形成する。この後、レジストパターンR4を除去する。これにより、ソース15又はドレイン16の下部(即ち、深い部分)からボディー領域の端部までの間にP−N−P構造を形成できる。   Next, for example, a silicon oxide film or the like is deposited on the substrate by a vapor deposition method or the like, and the entire surface of the substrate is etched. Thus, sidewalls 31 are formed on both side walls of the gate electrode 14 as shown in FIGS. After the sidewall 31 is formed, a region including the element region is opened as shown in FIGS. 12A and 12B, and a resist pattern R4 covering the other region is formed on the SOI substrate. Using the resist pattern R4 and the gate electrode 14 as a mask, N-type impurity ions such as phosphorus and arsenic are implanted to form the source 15 and the drain 16 in the SOI layer 2 below both sides of the gate electrode 14 and the sidewall 31. Thereafter, the resist pattern R4 is removed. As a result, a PN structure can be formed between the lower portion (that is, the deep portion) of the source 15 or the drain 16 and the end portion of the body region.

次に、SOI基板に熱処理を施して、SOI層2に導入した、P型不純物、N型不純物をそれぞれ拡散させる。次に、SOI基板上に層間絶縁膜(図示せず)を形成する。そして、ソース15上とドレイン16上、ゲート電極14上とにそれぞれ開口部(図示せず)を形成する。さらに、これらの開口部内に例えばタングステン等の導電部材を埋め込んでコンタクト電極19a,19b,19c(図1(a)参照)を形成する。最後に、例えばアルミニウム、銅などの導電体により構成された配線パターンを層間絶縁膜及びコンタクト電極19a,19b,19c上に形成する。これにより、図7(a)及び(b)に示したトランジスター20が完成する。   Next, heat treatment is performed on the SOI substrate to diffuse the P-type impurity and the N-type impurity introduced into the SOI layer 2 respectively. Next, an interlayer insulating film (not shown) is formed on the SOI substrate. Then, openings (not shown) are formed on the source 15, the drain 16, and the gate electrode 14, respectively. Further, a conductive member such as tungsten is embedded in these openings to form contact electrodes 19a, 19b, 19c (see FIG. 1A). Finally, a wiring pattern made of a conductor such as aluminum or copper is formed on the interlayer insulating film and the contact electrodes 19a, 19b, and 19c. Thereby, the transistor 20 shown in FIGS. 7A and 7B is completed.

(その他の実施形態)
上記の第1〜第2実施形態では、BOX層1が本発明の「絶縁層」に対応し、SOI層2が本発明の「半導体層」に対応している。また、トランジスター10が本発明の「部分空乏型のトランジスター」に対応している。さらに、不純物層17,18が本発明の「第1不純物層」に対応している。また、N型が本発明の「第1導電型」で、P型が本発明の「第2導電型」に対応している。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the BOX layer 1 corresponds to the “insulating layer” of the present invention, and the SOI layer 2 corresponds to the “semiconductor layer” of the present invention. The transistor 10 corresponds to the “partially depleted transistor” of the present invention. Further, the impurity layers 17 and 18 correspond to the “first impurity layer” of the present invention. The N type corresponds to the “first conductivity type” of the present invention, and the P type corresponds to the “second conductivity type” of the present invention.

上記の第1〜第2実施形態では、本発明の「第1導電型」がN型で、「第2導電型」がP型である場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。「第1導電型」がP型で、「第2導電型」がN型であっても良い。
例えば、第1実施形態で説明したトランジスター10は、Pチャネル型であっても良い。このような構成であれば、P型の不純物層17により、ソース15、及びドレイン16の下部とボディー領域2の間にN−P−N構造が形成されて高抵抗化されているため、トランジスター10の動作時に、中性領域から、ソース及びドレインへの電荷の排出、注入を抑制することができ、ボディー電位を安定化することができる。従って、トランジスター10においてヒストリー効果を抑制することができ、素子面積の増大を抑制しつつ、高いON/OFF比と安定動作を実現することができる。
In the first to second embodiments, the case where the “first conductivity type” of the present invention is the N type and the “second conductivity type” is the P type has been described. However, the present invention is not limited to this. The “first conductivity type” may be P-type, and the “second conductivity type” may be N-type.
For example, the transistor 10 described in the first embodiment may be a P-channel type. In such a configuration, the P-type impurity layer 17 forms an N-PN structure between the lower portion of the source 15 and drain 16 and the body region 2 to increase the resistance. During the operation of 10, the discharge and injection of charges from the neutral region to the source and drain can be suppressed, and the body potential can be stabilized. Therefore, the history effect can be suppressed in the transistor 10, and a high ON / OFF ratio and stable operation can be realized while suppressing an increase in the element area.

1…BOX層、2…SOI層(ボディー領域)、3…素子分離層、5…層間絶縁膜、10,20…トランジスター(PD−SOI MISFET)、13…絶縁膜、14…ゲート電極、15…ソース、16…ドレイン、17,18…不純物層(第1不純物層)、19a,19b,19c…コンタクト電極、31…サイドウォール、32,33…第2不純物層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... BOX layer, 2 ... SOI layer (body region), 3 ... Element isolation layer, 5 ... Interlayer insulating film, 10, 20 ... Transistor (PD-SOI MISFET), 13 ... Insulating film, 14 ... Gate electrode, 15 ... Source, 16 ... drain, 17, 18 ... impurity layer (first impurity layer), 19a, 19b, 19c ... contact electrode, 31 ... side wall, 32, 33 ... second impurity layer.

Claims (6)

絶縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層と、前記半導体層に形成された部分空乏型のトランジスターと、を備え、
前記トランジスターは、前記半導体層上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の両側下の前記半導体層に形成された第1導電型のソース又はドレインと、
前記ゲート電極の直下の前記半導体層の領域であるボディー領域の両側に位置する領域に設けられた第1導電型の第1不純物領域と、を有した半導体装置であって、
前記第1不純物領域は前記ボディー領域に接し、前記ソース、ドレイン領域とは接しない位置に配置されたことを特徴とする半導体装置。
An insulating layer, a semiconductor layer formed on the insulating layer, and a partially depleted transistor formed on the semiconductor layer,
The transistor includes a gate electrode formed on the semiconductor layer via an insulating film;
A source or drain of a first conductivity type formed in the semiconductor layer below both sides of the gate electrode;
A first impurity region of a first conductivity type provided in a region located on both sides of the body region, which is a region of the semiconductor layer immediately below the gate electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first impurity region is disposed at a position in contact with the body region and not in contact with the source / drain regions.
前記ソース又はドレインは、LDD領域を有し、前記第1不純物領域は前記LDD領域とは接しない位置に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the source or drain has an LDD region, and the first impurity region is disposed at a position not in contact with the LDD region. 前記ゲート電極の両側壁にサイドウォール構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein sidewalls on both side walls of the gate electrode have a sidewall structure. 絶縁膜上の半導体層に部分空乏型のトランジスターを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体層上に前記絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極直下の前記半導体層の領域であるボディー領域の両側に位置し、ソース又はドレインに接しない領域に第1導電型の第1不純物領域を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側下の前記半導体層にソース又はドレインを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a partially depleted transistor in a semiconductor layer on an insulating film,
Forming an insulating film on the semiconductor layer;
Forming a gate electrode on the semiconductor layer via the insulating film;
Forming a first impurity region of a first conductivity type in a region located on both sides of a body region, which is a region of the semiconductor layer immediately below the gate electrode, and not in contact with a source or a drain;
Forming a source or drain in the semiconductor layer under both sides of the gate electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記ソース又はドレイン領域にLDD構造を形成する工程をさらに有することを特徴とする、請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising a step of forming an LDD structure in the source or drain region. 請求項4に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第1不純物層を形成する工程の前に前記ゲート電極をマスクにして前記半導体層に不純物を導入する工程と、
前記ゲート電極の両側壁にサイドウォールを形成する工程と、をさらに含み、
前記ソース又はドレインを形成する工程は、前記ゲート電極及び前記サイドウォールをマスクにして前記半導体層に不純物を導入することを特徴とする、請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4,
Introducing an impurity into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask before the step of forming the first impurity layer;
Forming sidewalls on both side walls of the gate electrode, and
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step of forming the source or drain, impurities are introduced into the semiconductor layer using the gate electrode and the sidewall as a mask.
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