JP3127253B2 - SOI semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

SOI semiconductor device and method of manufacturing the same

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JP3127253B2
JP3127253B2 JP03262648A JP26264891A JP3127253B2 JP 3127253 B2 JP3127253 B2 JP 3127253B2 JP 03262648 A JP03262648 A JP 03262648A JP 26264891 A JP26264891 A JP 26264891A JP 3127253 B2 JP3127253 B2 JP 3127253B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速動作を行うSOI
型半導体装置およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed SOI
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は従来のSOI型半導体装置の構
成を示す断面図である。同図において、21は単結晶半
導体基板、22は第1の導電形として例えばp形の能動
層23と半導体基板21とを電気的に絶縁するための絶
縁膜、35は第2の導電形として例えばn形のソース領
域、36は第2の導電形として例えばn形のドレイン領
域、30はゲート電極、34はゲート電極30側壁の絶
縁膜、37は配線間を電気的に絶縁するための絶縁膜、
38はソース電極、39はドレイン電極である。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a sectional view showing a structure of a conventional SOI type semiconductor device. In the figure, 21 is a single crystal semiconductor substrate, 22 is a first conductivity type, for example, an insulating film for electrically insulating the p-type active layer 23 and the semiconductor substrate 21 from each other, and 35 is a second conductivity type. For example, an n-type source region, 36 is an n-type drain region as the second conductivity type, for example, 30 is a gate electrode, 34 is an insulating film on the side wall of the gate electrode 30, and 37 is an insulating film for electrically insulating wirings. film,
38 is a source electrode and 39 is a drain electrode.

【0003】この種の半導体装置においては、ゲート電
極30側から広がりうる空乏層の厚さが能動層23の厚
さt1 よりも厚くなるように能動層23の不純物濃度を
設計し、SOI型半導体装置の動作時に能動層23の全
領域が空乏化するように構成する。
In this type of semiconductor device, the impurity concentration of the active layer 23 is designed so that the thickness of the depletion layer that can be expanded from the gate electrode 30 side is greater than the thickness t 1 of the active layer 23, and the SOI type is used. The structure is such that the entire region of the active layer 23 is depleted when the semiconductor device operates.

【0004】このように構成する理由は、能動層23内
の実効的な電界強度を低減することによるゲート絶縁膜
28直下の反転層キャリアの移動度劣化の抑制とこれに
よるドレイン電流の増大と、能動層23内の空乏層の電
荷量の減少に対応する反転層キャリアの増大によるドレ
イン電流の増大とを実現できるからである。
The reason for such a configuration is that the reduction of the effective electric field strength in the active layer 23 suppresses the mobility deterioration of the inversion layer carrier immediately below the gate insulating film 28, thereby increasing the drain current. This is because an increase in the drain current due to an increase in the inversion layer carriers corresponding to a decrease in the charge amount of the depletion layer in the active layer 23 can be realized.

【0005】また、この構成によるSOI型半導体装置
では、能動層23内がゲート電界により空乏化されてい
るため、ドレイン接合から能動層23へのドレイン電界
の侵入を抑制でき、閾値電圧の短チャネル効果を抑制で
きる。さらにドレイン領域36直下の埋め込み絶縁膜2
2の厚さt3 を厚くすれば、寄生容量を低減できる。し
たがってこの種のSOI型半導体装置は、寸法の微細化
によるSOI型半導体装置の高集積化と高速動作との双
方を期待でき、近年、その将来性が注目されている。
Further, in the SOI type semiconductor device having this structure, since the inside of the active layer 23 is depleted by the gate electric field, the intrusion of the drain electric field from the drain junction to the active layer 23 can be suppressed, and the short channel of the threshold voltage can be suppressed. The effect can be suppressed. Further, the buried insulating film 2 immediately below the drain region 36
The parasitic capacitance can be reduced by increasing the thickness t 3 of FIG. Therefore, this type of SOI semiconductor device can be expected to achieve both high integration and high-speed operation of the SOI semiconductor device by miniaturization of dimensions, and its future prospects have attracted attention in recent years.

【0006】なお、図12においては、能動層23の厚
さt1 に比べてソース領域35およびドレイン領域36
のシリコン層の厚さt2 を厚くしている。これは、能動
層23の薄層化に併せてソース領域35およびドレイン
領域36を薄層化すると、ソース領域35およびドレイ
ン領域36の寄生抵抗が増大してSOI型半導体装置の
駆動電流が減少するため、これを避けるべく能動層23
のみを薄くしている。
[0006] In FIG. 12, the source region 35 and the drain region 36 are compared with the thickness t 1 of the active layer 23.
The thickness t 2 of the silicon layer is increased. This is because when the thickness of the source region 35 and the drain region 36 is reduced along with the thickness of the active layer 23, the parasitic resistance of the source region 35 and the drain region 36 increases, and the driving current of the SOI semiconductor device decreases. Therefore, in order to avoid this, the active layer 23
Only the thinner.

【0007】また、前述した従来のSOI型半導体装置
の構成では、図12のX1−X2線の断面を見ると、これ
までの製造方法によれば、図13(a)に示すように形
成される。ここで、まず、シリコン能動層23の側面が
埋め込み絶縁膜22の上面とほぼ垂直になるべく構成さ
れている理由を図14を用いて説明する。図14におい
て、21aは半導体基板、22aは絶縁膜、23aはシ
リコン能動層、28aはゲート絶縁膜、30aはゲート
電極である。同図では、シリコン能動層23aの端部側
面が絶縁膜22aとなす角度がシリコン能動層23a側
から見ると、90度以下の鋭角となっている。この場
合、シリコン能動層23aの角部B2 では、角部B1
よび平坦部B3 よりもゲート電極30aによる電界強度
が強くなり、シリコン能動層23aのうち、本来電流を
導通させる平坦部B3よりも先に導通してしまい、半導
体装置の漏れ電流として観測されることが良く知られて
いる。
In the structure of the above-described conventional SOI semiconductor device, the cross section taken along the line X 1 -X 2 in FIG. 12 shows that according to the conventional manufacturing method, as shown in FIG. It is formed. First, the reason why the side surface of the silicon active layer 23 is configured to be substantially perpendicular to the upper surface of the buried insulating film 22 will be described with reference to FIG. In FIG. 14, 21a is a semiconductor substrate, 22a is an insulating film, 23a is a silicon active layer, 28a is a gate insulating film, and 30a is a gate electrode. In the figure, the angle between the side surface of the end of the silicon active layer 23a and the insulating film 22a is an acute angle of 90 degrees or less when viewed from the silicon active layer 23a side. In this case, the corner portion B 2 of the silicon active layer 23a, the electric field strength becomes stronger due to the gate electrode 30a than the corner portion B 1 and the flat portion B 3, of the silicon active layer 23a, the flat portion B to conduct the originally current It is well known that the conduction occurs before 3 and is observed as a leakage current of the semiconductor device.

【0008】これに対して図13(b)では、角部A1
と角部A2 とではゲート電界強度がほぼ等しく、さらに
平坦部A3 と比較しても著しく電界強度が高くなること
はないことが知られている。したがって図13(a)の
構造では、漏れ電流の発生を防止しやすい。
On the other hand, in FIG. 13B, the corner A 1
And in the corner portion A 2 is substantially equal gate field strength, it is known that does not significantly electric field strength becomes higher as compared further with the flat portion A 3. Therefore, in the structure of FIG. 13A, it is easy to prevent generation of a leakage current.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されたSOI型半導体装置は、図13(b)の
拡大図に示したようにシリコン能動層23の端部ではシ
リコン能動層23と絶縁膜22との境界となる領域Pの
ゲート絶縁膜28が薄くなる。このため、この部分の絶
縁膜の耐圧が低下し、歩留まりも低下するという問題が
あった。また、素子間分離を行うためにシリコン層を図
12に示すように絶縁膜に垂直にエッチングすると、シ
リコン層の厚さt2 が厚い場合、絶縁膜37がこの段差
を平坦化させることができず、金属配線を形成する場合
に段差部にエッチング残を発生させ、配線間短絡や断線
の原因になりやすいという問題があった。このようにこ
の種のSOI型半導体装置は、幾つかの大きな特徴を持
ちながらも同時に前述したような問題をもっていた。
However, in the SOI type semiconductor device thus constructed, the end of the silicon active layer 23 is insulated from the silicon active layer 23 as shown in the enlarged view of FIG. The gate insulating film 28 in a region P that is a boundary with the film 22 becomes thinner. For this reason, there is a problem that the withstand voltage of the insulating film in this portion is reduced and the yield is also reduced. Further, when the silicon layer is etched perpendicularly to the insulating film as shown in FIG. 12 to perform element isolation, when the silicon layer has a large thickness t 2 , the insulating film 37 can flatten this step. However, when forming a metal wiring, there is a problem that an etching residue is generated in a stepped portion, which is likely to cause a short circuit between the wirings and a disconnection. As described above, this type of SOI semiconductor device has the above-mentioned problem at the same time while having some great features.

【0010】したがって本発明は、前述した従来の問題
を解決するためになされたものであり、その目的は、ゲ
ート絶縁膜の耐圧低下,歩留まり低下,配線間短絡,断
線などの致命的な問題を解決し、大規模集積回路を高歩
留まりで実現できるSOI型半導体装置およびその製造
方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has as its object to solve fatal problems such as a decrease in breakdown voltage of a gate insulating film, a decrease in yield, a short circuit between wires, and a disconnection. It is an object of the present invention to provide an SOI semiconductor device capable of realizing a large-scale integrated circuit with a high yield and a manufacturing method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明に係るSOI型半導体装置は、第1の絶
縁膜と、この第1の絶縁膜(2)上に形成され、かつ、
ソース領域(15)およびドレイン領域(16)とこれ
ら二領域によって挟まれるとともにこれら二領域よりも
厚さの薄い能動層(3)とを有し、かつ、周縁部に前記
第1の絶縁膜(2)と直交する側壁を有する半導体アイ
ランド(15,3,16)と、この半導体アイランド
(15,3,16)を被覆する第2の絶縁膜(8)と、
前記半導体アイランド(15,3,16)の側壁に形成
された第3の絶縁膜(9)と、前記能動層(3)と対向
して前記第2の絶縁膜(8)上に形成されたゲート電極
(10)と、前記ゲート電極(10)の側壁に形成され
た第4の絶縁膜(14)と、前記第3の絶縁膜(9)上
に前記ゲート電極(13)の形成時に付着した残さ(1
2)と、前記残さ(12)を覆うようにして形成された
第5の絶縁膜(14)と、前記半導体アイランド(1
5,3,16)および前記絶縁膜からなる構成を被覆す
る第6の絶縁膜(17)と、前記第6および第2の絶縁
膜(17,8)に開口されたコンタクトホールを介し
て、前記ソース領域(15)に電気的に接続されたソー
ス電極(18)と、前記第6および第2の絶縁膜(1
7,8)に開口されたコンタクトホールを介して、前記
ドレイン領域(16)に電気的に接続されたドレイン電
極(19)とを備えたものであるまた、本発明に係るS
OI型半導体装置の製造方法は、第1の絶縁膜(2)上
に半導体層(3)を形成する工程と、前記半導体層
(3)に凹部を形成する工程と、前記凹部の形成された
半導体層(3)を異方性エッチングすることにより、周
縁部に前記第1の絶縁膜(2)と直交する側壁を有した
半導体アイランド(15,3,16)を形成する工程
と、この半導体アイランド(15,3,16)の表面に
第2の絶縁膜(20)を形成する工程と、前記半導体ア
イランド(15,3,16)の側壁に第3の絶縁膜
(9)を形成する工程と、前記凹部内の前記第2の絶縁
膜(20)上にゲート電極(10)を形成する工程と、
前記ゲート電極(10)の側壁に第4の絶縁膜(14)
を形成するとともに、前記第3の絶縁膜(9)上に第5
の絶縁膜(14)を形成する工程と、前記ゲート電極
(10)を マスクとして前記半導体アイランド(15,
3,16)に不純物を導入する工程と、前記半導体アイ
ランド(15,3,16)および前記絶縁膜からなる構
成を第6の絶縁膜(17)で被覆する工程と、前記第6
および第2の絶縁膜(17,20)に、前記ソース領域
(15)および前記ドレイン領域(16)と対向してそ
れぞれコンタクトホールを開口する工程と、前記各コン
タクトホール内にソース電極(18)およびドレイン電
極(19)を形成する工程とを有するものである。
In order to achieve the above object, an SOI semiconductor device according to the present invention has a first feature.
An edge film, formed on the first insulating film (2), and
Source region (15) and drain region (16) and this
Between these two regions and
And an active layer (3) having a small thickness.
Semiconductor eye having a side wall orthogonal to the first insulating film (2)
Lands (15,3,16) and this semiconductor island
A second insulating film (8) covering (15, 3, 16);
Formed on sidewalls of the semiconductor islands (15, 3, 16)
The third insulating film (9) and the active layer (3).
Gate electrode formed on the second insulating film (8)
(10) formed on the side wall of the gate electrode (10).
The fourth insulating film (14) and the third insulating film (9).
The residue (1) adhered during the formation of the gate electrode (13)
2) and formed so as to cover the residue (12).
A fifth insulating film (14) and the semiconductor island (1);
5,3,16) and the structure comprising the insulating film.
A sixth insulating film (17), and the sixth and second insulating films
Through contact holes opened in the films (17, 8)
And a source electrically connected to the source region (15).
Electrode (18) and the sixth and second insulating films (1).
Via contact holes opened in 7, 8)
A drain electrode electrically connected to the drain region (16);
Pole (19) and the S according to the present invention.
The method of manufacturing an OI type semiconductor device includes the steps of:
Forming a semiconductor layer (3) on the semiconductor layer;
(3) a step of forming a concave portion, and the step of forming the concave portion;
By anisotropically etching the semiconductor layer (3),
The edge has a side wall orthogonal to the first insulating film (2).
Step of forming semiconductor islands (15, 3, 16)
And on the surface of this semiconductor island (15, 3, 16)
Forming a second insulating film (20);
Third insulating film on sidewalls of islands (15, 3, 16)
Forming (9) and the second insulation in the recess
Forming a gate electrode (10) on the film (20);
A fourth insulating film (14) on a side wall of the gate electrode (10);
And forming a fifth on the third insulating film (9).
Forming an insulating film (14) of the gate electrode;
Using the semiconductor island (15,
Introducing an impurity into (3, 16);
A structure comprising lands (15, 3, 16) and the insulating film
Covering the structure with a sixth insulating film (17);
And the second insulating film (17, 20) has the source region
(15) and the drain region (16).
Opening contact holes, respectively;
The source electrode (18) and the drain electrode
Forming a pole (19).

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、能動層側壁のゲート酸化膜
の薄い部分を被覆することによってゲート耐圧劣化を防
止できるだけでなく、能動層の側面の傾きを緩和するこ
とによって半導体装置上の平坦化を容易にし、よって配
線形成が容易になるような構成をとることが可能である
ので、集積回路の大規模化と歩留まりの改善とをともに
実現できる。
According to the present invention, the gate oxide film can be prevented from deteriorating by coating a thin portion of the gate oxide film on the side wall of the active layer, and the inclination of the side surface of the active layer can be reduced to flatten the semiconductor device. Since it is possible to adopt a configuration that facilitates the formation of the wiring and thus facilitates the formation of the wiring, it is possible to realize both an increase in the scale of the integrated circuit and an improvement in the yield.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は本発明によるSOI型半導体装置の一
実施例としてnチャネル型半導体装置の構成を示す断面
図である。同図において、1は例えばシリコンからなる
単結晶半導体基板、2は第1の導電形として例えばp形
の能動層3と半導体基板1とを電気的に絶縁するための
例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜、8は例えばシリ
コン酸化膜からなるゲート絶縁膜、9はシリコン酸化膜
とは性質の異なる例えばシリコン窒化膜からなる絶縁
膜、10は多結晶シリコンからなるゲート電極、12は
シリコン層、13はゲート電極10上のシリコン酸化
膜、14は例えばシリコン酸化膜とは性質が異なるシリ
コン窒化膜からなる絶縁膜、15はn形のソース領域、
16はn形のドレイン領域、17は配線間を絶縁するた
めの絶縁膜、18はソース電極、19はドレイン電極で
ある。この場合、能動層3の厚さt3 はゲート絶縁膜8
直下から広がりうる空乏層の厚さより薄く設計する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an n-channel semiconductor device as one embodiment of an SOI semiconductor device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a single crystal semiconductor substrate made of, for example, silicon; and 2, an insulating layer made of, for example, a silicon oxide film for electrically insulating a semiconductor substrate 1 from a p-type active layer 3 of a first conductivity type. 8, a gate insulating film made of, for example, a silicon oxide film; 9, an insulating film made of, for example, a silicon nitride film having properties different from those of the silicon oxide film; 10, a gate electrode made of polycrystalline silicon; 12, a silicon layer; A silicon oxide film on the gate electrode 10, an insulating film 14 made of, for example, a silicon nitride film having a property different from that of the silicon oxide film, an n-type source region 15,
16 is an n-type drain region, 17 is an insulating film for insulating between wirings, 18 is a source electrode, and 19 is a drain electrode. In this case, the thickness t 3 of the active layer 3 depends on the thickness of the gate insulating film 8.
It is designed to be thinner than the thickness of the depletion layer that can spread from immediately below.

【0014】次にこのように構成されたSOI半導体装
置の動作を図2を用いて説明する。図2に示すように能
動層3上にゲート酸化膜8を有し、能動層3の側壁にシ
リコン窒化膜からなる絶縁膜9を設けた構成となってお
り、ゲート電極10は、図13(b)に示されるような
ゲート絶縁膜8の薄くなる領域Pに直接接触しない。こ
のため、ゲート電極10に高い電圧が印加されても局所
的に電界強度が高くなることがなく、半導体装置のゲー
ト耐圧を飛躍的に改善できる。絶縁膜9および絶縁膜1
4は能動層3の端部の段差を大幅に緩和し、絶縁膜17
を設けた後の電極配線の形成の難易度を飛躍的に改善す
る。
Next, the operation of the SOI semiconductor device thus configured will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a gate oxide film 8 is provided on the active layer 3, and an insulating film 9 made of a silicon nitride film is provided on a side wall of the active layer 3. It does not directly contact the thinned region P of the gate insulating film 8 as shown in b). Therefore, even when a high voltage is applied to the gate electrode 10, the electric field intensity does not locally increase, and the gate breakdown voltage of the semiconductor device can be dramatically improved. Insulating film 9 and insulating film 1
4 greatly reduces the step at the end of the active layer 3 and forms the insulating film 17.
This greatly improves the difficulty of forming the electrode wiring after the formation.

【0015】図3〜図11は本発明によるSOI半導体
装置の製造方法の一実施例を説明する工程の断面図であ
る。これらの図において、まず、図3に示すようにシリ
コンからなる単結晶半導体基板1中に例えばシリコン酸
化膜が埋め込まれた絶縁膜2上にシリコン能動層3を有
する半導体基板を用意する。
FIGS. 3 to 11 are sectional views showing the steps of an embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention. In these figures, first, as shown in FIG. 3, a semiconductor substrate having a silicon active layer 3 on an insulating film 2 in which, for example, a silicon oxide film is embedded in a single crystal semiconductor substrate 1 made of silicon is prepared.

【0016】次に図4に示すように半導体基板の主面側
に例えばシリコン酸化膜4を形成し、引き続きこのシリ
コン酸化膜4上に例えばシリコン窒化膜による耐酸化性
の絶縁膜5を堆積する。
Next, as shown in FIG. 4, for example, a silicon oxide film 4 is formed on the main surface side of the semiconductor substrate, and an oxidation resistant insulating film 5 of, for example, a silicon nitride film is deposited on the silicon oxide film 4. .

【0017】次に図5に示すようにこの半導体基板の主
面側にレジストを塗布した後に露光して所定の寸法のレ
ジストの溝パタンを形成する。その後、このレジストを
マスクとして絶縁膜5を例えばECRストリームエッチ
ング法などの異方性プラズマエッチングによりエッチン
グし、さらにシリコン酸化膜4を例えば弗化水素酸によ
りエッチングしてシリコン能動層3を露出させ、その
後、この半導体基板を酸化性雰囲気に晒して所定の厚さ
のシリコン酸化膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a resist is applied to the main surface side of the semiconductor substrate and then exposed to form a resist groove pattern having a predetermined size. Thereafter, using this resist as a mask, the insulating film 5 is etched by anisotropic plasma etching such as ECR stream etching, and the silicon oxide film 4 is further etched by hydrofluoric acid to expose the silicon active layer 3, Thereafter, the semiconductor substrate is exposed to an oxidizing atmosphere to form a silicon oxide film 6 having a predetermined thickness.

【0018】次に図6に示すように例えば燐酸により絶
縁膜5を除去し、引き続きシリコン酸化膜6およびシリ
コン酸化膜4を例えば弗化水素酸などで除去して能動層
3を露出させる。その後、能動層3の表面に例えばシリ
コン酸化膜7を形成してこのシリコン酸化膜7上にレジ
ストを塗布して露光し、半導体装置の所定に寸法に合わ
せてシリコン酸化膜7を例えば弗化水素酸でエッチング
し、引き続きシリコン能動層3を異方性プラズマエッチ
ング法でエッチングして半導体素子領域を形成する。引
き続き能動層3中に閾値電圧を設定するための所定量の
第1導電形の不純物を例えばイオン注入法などにより、
導入する。
Next, as shown in FIG. 6, the insulating film 5 is removed with, for example, phosphoric acid, and then the silicon oxide film 6 and the silicon oxide film 4 are removed with, for example, hydrofluoric acid to expose the active layer 3. Thereafter, for example, a silicon oxide film 7 is formed on the surface of the active layer 3, a resist is applied on the silicon oxide film 7 and exposed, and the silicon oxide film 7 is coated with, for example, hydrogen fluoride in accordance with predetermined dimensions of the semiconductor device. The semiconductor active layer 3 is etched by an acid and subsequently the silicon active layer 3 is etched by an anisotropic plasma etching method to form a semiconductor element region. Subsequently, a predetermined amount of impurities of the first conductivity type for setting a threshold voltage in the active layer 3 is formed by, for example, ion implantation.
Introduce.

【0019】次に図7に示すようにシリコン酸化膜7を
除去した後、この半導体基板を酸化して能動層3上にゲ
ート酸化膜20を形成する。引き続きこの半導体基板の
主面側にシリコン酸化膜と異なる性質の例えばシリコン
窒化膜からなる絶縁膜9を堆積する。
Next, as shown in FIG. 7, after removing the silicon oxide film 7, the semiconductor substrate is oxidized to form a gate oxide film 20 on the active layer 3. Subsequently, an insulating film 9 made of, for example, a silicon nitride film having a property different from that of the silicon oxide film is deposited on the main surface side of the semiconductor substrate.

【0020】次に図8に示すように異方性プラズマエッ
チング法によりこの半導体基板の主面側の絶縁膜9をエ
ッチングして能動層3の側壁にのみ絶縁膜9を残す。そ
の後、この半導体基板の主面側にゲート電極として使用
するシリコン層10aを堆積する。
Next, as shown in FIG. 8, the insulating film 9 on the main surface side of the semiconductor substrate is etched by an anisotropic plasma etching method to leave the insulating film 9 only on the side wall of the active layer 3. Thereafter, a silicon layer 10a used as a gate electrode is deposited on the main surface side of the semiconductor substrate.

【0021】次に図9に示すように異方性プラズマエッ
チング法によりシリコン層10aを所定寸法に加工して
ゲート電極10を形成する。この場合、能動層3の側壁
にシリコン層10aの残さがシリコン層12として残っ
ても構わない。その後、ゲート電極10の側面を酸化し
てシリコン酸化膜13を形成し、その後、例えばシリコ
ン酸化膜とは異なる性質の例えばシリコン窒化膜からな
る絶縁膜14を半導体基板の主面側に堆積する。
Next, as shown in FIG. 9, the gate electrode 10 is formed by processing the silicon layer 10a to a predetermined size by anisotropic plasma etching. In this case, the silicon layer 10a may be left on the side wall of the active layer 3 as the silicon layer 12. Thereafter, the side surface of the gate electrode 10 is oxidized to form a silicon oxide film 13, and thereafter, an insulating film 14 made of, for example, a silicon nitride film having a property different from that of the silicon oxide film is deposited on the main surface side of the semiconductor substrate.

【0022】次に図1に示すように異方性プラズマエ
ッチング法により絶縁膜14をエッチングしてゲート電
極10の側壁に絶縁膜14として残す。このとき、能動
層3の側壁に存在するシリコン層12の上部にも絶縁膜
14として残す。その後、ソース領域およびドレイン領
域を形成するため、例えばイオン注入法により、n形の
不純物を導入し、ソース領域15およびドレイン領域1
6を形成する。
[0022] Then leave the insulating film 14 by anisotropic plasma etching method as shown in FIG. 1 0 as the insulating film 14 on the side walls of the gate electrode 10 is etched. At this time, the insulating film 14 is also left over the silicon layer 12 existing on the side wall of the active layer 3. Thereafter, in order to form a source region and a drain region, an n-type impurity is introduced by, for example, an ion implantation method, and the source region 15 and the drain region 1 are formed.
6 is formed.

【0023】最後に図1に示すようにこの半導体基板
の主面側に絶縁膜17を堆積した後、コンタクトホール
を開口してソース電極18およびドレイン電極19を形
成する。
[0023] Finally, after depositing an insulating film 17 on the main surface side of the semiconductor substrate as shown in FIG. 1 1, the source electrode 18 and drain electrode 19 by a contact hole.

【0024】なお、図6の工程においては、酸化膜7は
用いなくても良い。また、閾値電圧を設定する不純物の
イオン注入は、図8の工程において、絶縁膜9を形成し
た直後に行っても良い。この場合、ゲート酸化膜20を
除去した後、改めて能動層3上にゲート酸化膜を形成す
る。
In the step of FIG. 6, the oxide film 7 may not be used. Further, the ion implantation of the impurity for setting the threshold voltage may be performed immediately after forming the insulating film 9 in the step of FIG. In this case, after removing the gate oxide film 20, a gate oxide film is formed on the active layer 3 again.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
以下のような極めて優れた効果が得られる。 半導体装置間を電気的に分離するために能動層側面が
埋め込み酸化膜とほぼ垂直になるように構成することに
よって生じた段差をゲート酸化膜と比べて厚い絶縁膜で
覆うため、能動層端部でのゲート耐圧劣化を防止でき
る。半導体装置間を電気的に分離するために能動層側
面が埋め込み酸化膜とほぼ垂直になるようにエッチング
することによって生じた段差をまず第1に絶縁膜で覆
い、この段差領域に後に発生するゲートシリコンのエッ
チング残さをゲート電極側面に絶縁膜を形成する工程で
自動的に絶縁膜を覆うため、シリコン残さが他の導電体
と接触することを防止できる。 半導体装置間を電気的に分離するために能動層側面が
埋め込み酸化膜とほぼ垂直になるようにエッチングする
ことによって生じた段差を厚い絶縁膜を用いて緩い角度
で覆うため、電極配線の加工時に問題となる断線などを
防止できる。
As described above, according to the present invention,
The following excellent effects can be obtained. Since the side surface of the active layer is configured to be substantially perpendicular to the buried oxide film to electrically isolate the semiconductor devices from each other, a step caused by the configuration is covered with an insulating film thicker than the gate oxide film. , The gate breakdown voltage can be prevented from deteriorating. In order to electrically isolate the semiconductor devices from each other, a step caused by etching the side surface of the active layer so as to be substantially perpendicular to the buried oxide film is first covered with an insulating film, and a gate generated later in the step region is formed. The silicon etching residue is automatically covered with the insulating film in the step of forming the insulating film on the side surface of the gate electrode, so that the silicon residue can be prevented from contacting other conductors. In order to electrically separate the semiconductor devices, the step created by etching the side surface of the active layer so as to be almost perpendicular to the buried oxide film is covered at a gentle angle using a thick insulating film. A problematic disconnection can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるSOI型半導体装置の一実施例に
よる構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration according to an embodiment of an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1に示すSOI型半導体装置のY1−Y2線の
断面図である。
2 is a cross-sectional view of a Y 1 -Y 2-wire SOI semiconductor device illustrated in FIG.

【図3】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法の
一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a step of an embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法の
一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a step of an embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法の
一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a step for explaining one embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図6】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法の
一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a step for explaining one embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図7】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法の
一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a step for explaining one embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図8】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法の
一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a step of an embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図9】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法の
一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a step for explaining one embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図10】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法
の一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a step for explaining one embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図11】本発明によるSOI型半導体装置の製造方法
の一実施例を説明する工程の一断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a step for explaining one embodiment of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to the present invention.

【図12】従来のSOI型半導体装置の構成を示す断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional SOI semiconductor device.

【図13】(a)は図12のX1−X2線の断面図、
(b)は(a)のB部の拡大断面図である。
13A is a sectional view taken along line X 1 -X 2 in FIG.
(B) is an enlarged sectional view of a B part of (a).

【図14】従来のSOI型半導体装置の断面構造の一例
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional structure of a conventional SOI semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単結晶半導体基板 2 絶縁膜 3 能動層 4 絶縁膜 5 絶縁膜 6 シリコン酸化膜 7 シリコン酸化膜 8 ゲート絶縁膜 9 絶縁膜 10 ゲート電極 10a シリコン層 12 シリコン層 13 シリコン酸化膜 14 絶縁膜 15 n形ソース領域 16 n形ドレイン領域 17 絶縁膜 18 ソース電極 19 ドレイン電極 20 ゲート酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal semiconductor substrate 2 Insulating film 3 Active layer 4 Insulating film 5 Insulating film 6 Silicon oxide film 7 Silicon oxide film 8 Gate insulating film 9 Insulating film 10 Gate electrode 10a Silicon layer 12 Silicon layer 13 Silicon oxide film 14 Insulating film 15n Source region 16 n-type drain region 17 insulating film 18 source electrode 19 drain electrode 20 gate oxide film

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の絶縁膜と、 この第1の絶縁膜上に形成され、かつ、ソース領域およ
びドレイン領域とこれら二領域によって挟まれるととも
にこれら二領域よりも厚さの薄い能動層とを有し、か
つ、周縁部に前記第1の絶縁膜と直交する側壁を有する
半導体アイランドと、 この半導体アイランドを被覆する第2の絶縁膜と、 前記半導体アイランドの側壁に形成された第3の絶縁膜
と、 前記能動層と対向して前記第2の絶縁膜上に形成された
ゲート電極と、 前記ゲート電極の側壁に形成された第4の絶縁膜と、 前記第3の絶縁膜上に前記ゲート電極の作製時に付着し
た残さと、 前記残さを覆うようにして形成された第5の絶縁膜と、 前記半導体アイランドおよび前記絶縁膜からなる構成を
被覆する第6の絶縁膜と、 前記第6および第2の絶縁膜に開口されたコンタクトホ
ールを介して、前記ソース領域に電気的に接続されたソ
ース電極と、 前記第6および第2の絶縁膜に開口されたコンタクトホ
ールを介して、前記ドレイン領域に電気的に接続された
ドレイン電極とを備えた ことを特徴とするSOI型半導
体装置。
And 1. A first insulating film is formed on the first insulating film, and, Oyo source region
Between the drain region and the drain region
Having an active layer thinner than these two regions,
And a peripheral portion having a side wall orthogonal to the first insulating film.
A semiconductor island, a second insulating film covering the semiconductor island, and a third insulating film formed on a side wall of the semiconductor island
And formed on the second insulating film so as to face the active layer.
A gate electrode, a fourth insulating film formed on a side wall of the gate electrode, and a film which adheres to the third insulating film when the gate electrode is manufactured.
And a fifth insulating film formed so as to cover the residue, the semiconductor island and the insulating film.
A sixth insulating film to be covered, and a contact hole opened in the sixth and second insulating films.
Via a tool electrically connected to the source region.
Source electrode and a contact hole opened in the sixth and second insulating films.
Electrically connected to the drain region through a
An SOI semiconductor device comprising a drain electrode .
【請求項2】 第1の絶縁膜上に半導体層を形成する工
程と、 前記半導体層に凹部を形成する工程と、 前記凹部の形成された半導体層を異方性エッチングする
ことにより、周縁部に前記第1の絶縁膜と直交する側壁
を有した半導体アイランドを形成する工程と、 この半導体アイランドの表面に第2の絶縁膜を形成する
工程と、 前記半導体アイランドの側壁に第3の絶縁膜を形成する
工程と、 前記凹部内の前記第2の絶縁膜上にゲート電極を形成す
る工程と、 前記ゲート電極の側壁に第4の絶縁膜を形成するととも
に、前記第3の絶縁膜上に第5の絶縁膜を形成する工程
と、 前記ゲート電極をマスクとして前記半導体アイランドに
不純物を導入する工程 と、 前記半導体アイランドおよび前記絶縁膜からなる構成を
第6の絶縁膜で被覆する工程と、 前記第6および第2の絶縁膜に、前記ソース領域および
前記ドレイン領域と対向してそれぞれコンタクトホール
を開口する工程と、 前記各コンタクトホール内にソース電極およびドレイン
電極を形成する工程とを有する ことを特徴とするSOI
半導体装置の製造方法。
2. A process for forming a semiconductor layer on a first insulating film.
A degree, a step of forming a recess in the semiconductor layer, anisotropically etching the semiconductor layer formed of the recess
Thereby, the side wall orthogonal to the first insulating film is formed on the peripheral portion.
Forming a semiconductor island having a semiconductor island, and forming a second insulating film on the surface of the semiconductor island
A step to form a third insulating film on a side wall of the semiconductor island
A step, to form a gate electrode on the second insulating film in said recess
Together that a step, to form a fourth insulating film on the sidewall of the gate electrode
Forming a fifth insulating film on the third insulating film
The semiconductor island using the gate electrode as a mask.
Introducing a step of introducing impurities, and a configuration comprising the semiconductor island and the insulating film.
A step of coating with a sixth insulating film; and forming the source region and the second insulating film on the sixth and second insulating films.
A contact hole facing the drain region,
Opening a source electrode and a drain in each of the contact holes.
Forming an electrode.
Of manufacturing a semiconductor device.
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