JP3277403B2 - Soi基板のmosトランジスタの製造方法 - Google Patents

Soi基板のmosトランジスタの製造方法

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JP3277403B2 JP09215593A JP9215593A JP3277403B2 JP 3277403 B2 JP3277403 B2 JP 3277403B2 JP 09215593 A JP09215593 A JP 09215593A JP 9215593 A JP9215593 A JP 9215593A JP 3277403 B2 JP3277403 B2 JP 3277403B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI基板のMOSト
ランジスタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ここで、SOI基板にMOSトランジス
タを形成する従来の方法を、図4の製造工程図により説
明する。なお図では、左側にレイアウト図を示し、右側
に断面図を示す。
【0003】通常のSOI基板の形成方法によって、図
4の(1)に示すような、絶縁層を形成する酸化シリコ
ン層41の表面の一部分に単結晶シリコン層42が埋め
込まれているSOI基板40を形成する。
【0004】このようなSOI基板40に対して、図4
の(2)に示すように、例えば熱酸化法により上記単結
晶シリコン層42の表面を酸化して、酸化シリコンより
なるゲート絶縁膜51を形成する。
【0005】次いで図4の(3)に示すように、例えば
CVD法によって、SOI基板40のゲート絶縁膜51
側の上面にpoly−Si膜52を成膜する。続いて、
通常のホトリソグラフィー技術とエッチング(例えばド
ライエッチング)によって、上記poly−Si膜52
の2点鎖線で示す部分を除去して、残したpoly−S
i膜(52)でゲート電極53を形成する。
【0006】その後図4の(4)に示すように、例えば
上記ゲート電極53をイオン注入マスクにしたイオン注
入法によって、上記ゲート電極53の両側における上記
単結晶シリコン層42にソース・ドレイン領域54,5
5を形成する。このようにして、MOSトランジスタ5
0を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記製造方法によって
形成したMOSトランジスタでは、ゲート電極方向の単
結晶シリコン層の端部に強い電界が生じるので、MOS
トランジスタの中央部より端部側で早く反転が生じる。
このため、MOSトランジスタの端部側のしきい値電圧
が低下する。
【0008】本発明は、MOSトランジスタのゲートの
全域にわたってしきい値電圧がほぼ一定になるようなS
OI基板のMOSトランジスタの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたSOI基板のMOSトランジスタ
の製造方法である。すなわち、第1の工程で、酸化シリ
コン層の表面の一部分に、単結晶シリコン層が埋め込ま
てなるSOI基板を形成する。次いで第2の工程で、
単結晶シリコン層の両側を、傾斜を有する状態に除去し
た後、その除去した部分を埋め込む状態にして単結晶シ
リコン層の表面にゲート絶縁膜を形成する。続いて第3
の工程で、ゲート絶縁膜の上面にゲート電極を形成す
る。その後第4の工程で、ゲート電極の両側における単
結晶シリコン層にソース・ドレイン領域を形成する。
【0010】またSOI基板の単結晶シリコン層は〈1
00〉単結晶シリコン層で形成し、その結晶面にそって
エッチングすることにより、単結晶シリコン層の両側を
傾斜を有する状態に除去してもよい。その後は、上記同
様にして、ゲート絶縁膜を形成し、さらにゲート電極と
ソース・ドレイン領域を形成する。
【0011】
【作用】上記SOI基板のMOSトランジスタの製造方
法では、SOI基板の単結晶シリコン層の両側を、傾斜
を有する状態に除去した後、その除去した部分を埋め込
む状態にして単結晶シリコン層の表面にゲート絶縁膜を
形成することにより、単結晶シリコン層の端部における
電界が緩和される。このため、MOSトランジスタのゲ
ートの中央部におけるしきい値電圧を低下させることな
く、そのゲートの全域にわたってしきい値電圧がほぼ一
定になる。
【0012】またSOI基板の単結晶シリコン層を〈1
00〉単結晶シリコン層で形成し、その結晶面にそって
エッチングすることにより、単結晶シリコン層の両側部
の除去が容易に制御性よく行える。ちなみに、除去部分
の傾斜角度は、54.7°になる。
【0013】
【実施例】本発明の第1の実施例を、図1の製造工程図
により説明する。図では、SOI基板1の単結晶シリコ
ン層の結晶面を利用する製造方法の一例を示す。またこ
の図では、左側にレイアウト図を示し、右側に断面図を
示す。
【0014】図1の(1)に示すように、第1の工程
で、通常のSOI基板の製造方法によって、酸化シリコ
ン層11の表面の一部分に〈100〉単結晶シリコン層
12が埋め込まれてなるSOI基板1を形成する。
【0015】次いで図1の(2)に示すように、第2の
工程を行う。この工程では、通常のホトリソグラフィー
技術によって、〈100〉単結晶シリコン層12上にエ
ッチングマスク13を形成する。このエッチングマスク
13は、例えばレジストで形成される。続いて、〈10
0〉単結晶シリコン層12の(111)面にそって進行
するエッチング(例えばウェットエッチング)によっ
て、上記〈100〉単結晶シリコン層12の両側部を除
去して、溝14,15を形成する。このときの溝14,
15の傾斜面の角度は、54.7°になる。その後、上
記エッチングマスク13を、例えばアッシャー処理また
はウェットエッチング等によって除去する。
【0016】続いて図1の(3)に示す第3の工程を行
う。この工程では、熱酸化法によって、当該溝14,1
5を埋め込む状態にして当該〈100〉単結晶シリコン
層12の表面にゲート絶縁膜21を形成する。さらに例
えばCVD法によって、ゲート絶縁膜21の上面にpo
ly−Si膜22を成膜する。続いて、通常のホトリソ
グラフィー技術とエッチング(例えばドライエッチン
グ)によって、上記poly−Si膜22の2点鎖線で
示す部分を除去して、残したpoly−Si膜(22)
でゲート電極23を形成する。
【0017】その後図1の(4)に示す第4の工程を行
う。この工程では、例えば上記ゲート電極23をイオン
注入マスクにしたイオン注入法によって、上記ゲート電
極23の両側における上記〈100〉単結晶シリコン層
12にソース・ドレイン領域24,25を形成する。こ
のようにして、MOSトランジスタ10を形成する。
【0018】上記製造方法では、〈100〉単結晶シリ
コン層12の両側を、傾斜を有する状態に除去した後、
その除去した部分を埋め込む状態にして〈100〉単結
晶シリコン層12の表面にゲート絶縁膜21を形成する
ことにより、ゲート電極23方向における〈100〉単
結晶シリコン層12の端部の電界が緩和される。このた
め、MOSトランジスタ10のゲート電極23の中央部
におけるしきい値電圧を低下させることなく、そのゲー
ト電極23の全域にわたってしきい値電圧がほぼ一定に
なる。
【0019】またSOI基板1の単結晶シリコン層を
〈100〉単結晶シリコン層12で形成し、その結晶面
(111)にそってエッチングすることにより、〈10
0〉単結晶シリコン層12の両側部の除去が容易に制御
性よく行える。
【0020】ここで、上記SOI基板1の製造方法を、
図2により簡単に説明する。まず図2の(1)に示すよ
うに、第1の工程で、通常のホトリソグラフィー技術と
エッチングとによって、〈100〉単結晶シリコン基板
31に溝32を形成する。
【0021】次いで図2の(2)に示す第2の工程を行
う。この工程では、熱酸化法によって、溝32の内部表
面を含む〈100〉単結晶シリコン基板31の表面に酸
化シリコン膜33を形成する。さらにCVD法によっ
て、溝32の内部を埋め込む状態にして上記〈100〉
単結晶シリコン基板31上に、酸化シリコン膜34を堆
積する。さらにCVD法によって、上記酸化シリコン膜
34の表面にpoly−Si膜35を堆積する。
【0022】続いて図2の(3)に示す第3の工程を行
う。この工程では、例えばポリシングによって、例えば
2点鎖線で示すpoly−Si膜35の上層を除去して
上記poly−Si膜35の表面を平坦な鏡面状態にす
る。
【0023】その後図2の(4)に示す第4の工程を行
う。なおこの図では、上記(1)〜(3)に対して上下
方向に反転した状態にして示してある。この工程では、
平坦化したpoly−Si膜35の表面に別のシリコン
基板36を貼り付ける。そして例えば研削と研磨とによ
って、酸化シリコン膜33が露出する状態になるまで、
〈100〉単結晶シリコン基板31の2点鎖線で示す部
分を除去する。そして、酸化シリコン膜33,34より
なる酸化シリコン層11の表面に〈100〉単結晶シリ
コン基板(31)よりなる〈100〉単結晶シリコン層
12が埋め込まれて形成される。このようにして、SO
I基板1が形成される。
【0024】次に第2の実施例を、図3の製造工程図に
より説明する。この図では、左側にレイアウト図を示
し、右側に断面図を示す。なお図では、上記第1の実施
例で説明したと同様の構成部品には、同一符号を付す。
【0025】図3の(1)に示すように、第1の工程
で、酸化シリコン層11の表面に単結晶シリコン層16
が埋め込まれてなるSOI基板2を形成する。SOI基
板2の形成方法は、上記図2で説明したと同様の方法に
よる。
【0026】次いで図3の(2)に示すように、第2の
工程を行う。この工程では、通常のホトリソグラフィー
技術によって、単結晶シリコン層16上にエッチングマ
スク13を形成する。このエッチングマスク13は、例
えばレジストで形成される。続いて等方性エッチング
(例えばウェットエッチングまたはプラズマエッチング
等)によって、上記単結晶シリコン層16の両側を、傾
斜を有する状態にエッチングして除去して、溝17,1
8を形成する。このときの溝17,18の傾斜面の角度
は、54.7°になる。その後、上記エッチングマスク
13を、例えばアッシャー処理またはウェットエッチン
グ等によって除去する。
【0027】続いて図の(3)に示す第3の工程を行
う。この工程では、次いで熱酸化法によって、当該溝1
7,18を埋め込む状態にして当該単結晶シリコン層1
6の表面にゲート絶縁膜21を形成する。さらに上記図
1の(3)で説明したと同様にして、例えばCVD法に
よって、ゲート絶縁膜21の上面にpoly−Si膜2
2を成膜する。続いて、通常のホトリソグラフィー技術
とエッチング(例えばドライエッチング)によって、上
記poly−Si膜22の2点鎖線で示す部分を除去し
て、残したpoly−Si膜(22)でゲート電極23
を形成する。
【0028】その後図3の(4)に示す第4の工程を行
う。この工程では、図1の(4)と同様にして、例えば
上記ゲート電極23をイオン注入マスクにしたイオン注
入法によって、上記ゲート電極23の両側における上記
単結晶シリコン層16にソース・ドレイン領域24,2
5を形成する。このようにして、MOSトランジスタ1
0を形成する。
【0029】上記製造方法では、単結晶シリコン層16
の端部側を等方性エッチングによって除去することによ
り、単結晶シリコン層16の結晶方位に関係なくいわゆ
るテーパエッチングがなされる。
【0030】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
SOI基板の単結晶シリコン層の両側を、傾斜を有する
状態に除去した後、その除去した部分を埋め込む状態に
して単結晶シリコン層の表面にゲート絶縁膜を形成する
ので、単結晶シリコン層の端部における電界が緩和され
る。このため、MOSトランジスタのゲートの中央部に
おけるしきい値電圧を低下させることなく、そのゲート
の全域にわたってしきい値電圧が均一になる。よって、
MOSトランジスタの性能の向上が図れる。
【0031】またSOI基板の単結晶シリコン層を〈1
00〉単結晶シリコン層で形成し、その結晶方位にそっ
てエッチングするので、単結晶シリコン層の両側部の除
去が容易に制御性よく行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の製造工程図である。
【図2】SOI基板の製造工程図である。
【図3】第2の実施例の製造工程図である。
【図4】従来例の製造工程図である。
【符号の説明】
1 SOI基板 2 SOI基板 10 MOSトランジスタ 11 酸化シリコン層 12 〈100〉単結晶シリコン層 14 単結晶シリコン層 21 ゲート絶縁膜 23 ゲート電極 24 ソース・ドレイン領域 25 ソース・ドレイン領域

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化シリコン層の表面の一部分に単結晶
    シリコン層が埋め込まれてなるSOI基板を形成する第
    1の工程と、 前記単結晶シリコン層の両側部を、傾斜を有する状態に
    除去した後、当該除去した部分を埋め込む状態にして当
    該単結晶シリコン層の表面にゲート絶縁膜を形成する第
    2の工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面にゲート電極を形成する第3の
    工程と、 前記ゲート電極の両側における前記単結晶シリコン層に
    ソース・ドレイン領域を形成する第4の工程とよりなる
    ことを特徴とするSOI基板のMOSトランジスタの製
    造方法。
  2. 【請求項2】 酸化シリコン層の表面の一部分に〈10
    0〉単結晶シリコン層が埋め込まれてなるSOI基板を
    形成する第1の工程と、 前記〈100〉単結晶シリコン層の両側部を、当該〈1
    00〉単結晶シリコン層の結晶面にそってエッチングす
    ることにより傾斜を有する状態に除去した後、当該除去
    した部分を埋め込む状態にして当該〈100〉単結晶シ
    リコン層の表面にゲート絶縁膜を形成する第2の工程
    と、 前記ゲート絶縁膜の上面にゲート電極を形成する第3の
    工程と、 前記ゲート電極の両側における前記〈100〉単結晶シ
    リコン層にソース・ドレイン領域を形成する第4の工程
    とよりなることを特徴とするSOI基板のMOSトラン
    ジスタの製造方法。
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