JP4100339B2 - 半導体装置の製造方法。 - Google Patents
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Description
一方、最近はトランジスタの動作速度の向上と消費電力の低減を目的として、トランジスタを形成するための半導体基板としてSOI基板と呼ばれるものを用いることがある。SOI基板とは、通常の半導体基板の中に絶縁層を埋めこんだ構造を有する半導体基板である。
このSOI基板上に形成したトランジスタの短チャネル効果を抑制するために、トランジスタの下部、絶縁層よりも深い領域にポケット層を形成することがある。これは、ポケット層を絶縁層よりも浅い領域に形成するよりも絶縁層の下に形成した方が、トランジスタ作動時にポケット層とゲートとの間に発生する電界が弱くなるので、電荷の移動度が増加し、結果、トランジスタの動作速度が向上するためである。
そこで、短チャネル効果の抑制と電荷の移動度の低下防止とを両立させるようにポケット層の大きさを調整することが求められる。しかし、短チャネル効果の抑制と電荷の移動度の低下防止とを両立させるためには、ポケット層の大きさがトランジスタのそれぞれのチャネル長に適合していなければならない。具体的にはトランジスタのチャネル長が短いほど、より大きいポケット層の濃度が濃い方が適合する。よって、同一基板上にチャネル長の異なるトランジスタを形成した場合、全てのトランジスタに対して同一の大きさのポケット層を形成すると、適合しないポケット層を有するトランジスタが形成されてしまう。
まず、図1(A)及び図1(B)に示すように、絶縁層13の上にSOI層14を有する構造のSOI基板10のSOI層14に、素子分離層15を形成する。そして、ゲート101・ソース102・ドレイン103をそれぞれ有する第1のトランジスタ11及び第2のトランジスタ12を形成する。ここで、SOI層14、ソース102及びドレイン103の不純物濃度はそれぞれ1018cm-3、1020cm-3、1020cm-3である。また、ソース102及びドレイン103は、SOI層14の表面から絶縁層13までSOI基板10の深さ方向に延在するように形成する。なお、第1のトランジスタ11及び第2のトランジスタ12はチャネル長が異なっている。
このとき、SOI基板10の中の絶縁層13の厚さは150nm以下、SOI層14の厚さを50nm以下にしておく。これは、次の工程において絶縁層13の下部に形成するポケット層16の短チャネル効果を有効に抑制するためである。
このとき、図1(B)に示すように、第1のトランジスタのようにチャネル長の短いトランジスタの場合は、ソース102方向から打ち込まれた不純物とドレイン103方向から打ち込まれた不純物がゲート101の下部で重なり合い、より濃度が高いポケット層16が形成される。よって、強力に短チャネル効果を抑制する。
そして、上記のような方法で形成した半導体装置を次のような半導体装置に適用する。1、メモリ回路及びロジック回路を有する半導体装置に適用し、第1のトランジスタをメモリ回路のトランジスタに、第2のトランジスタをロジック回路のトランジスタにそれぞれ使用する。2、デジタル回路及びアナログ回路を有する半導体装置に適用し、第1のトランジスタをデジタル回路のトランジスタに、第2のトランジスタをアナログ回路のトランジスタにそれぞれ使用する。3、コア回路及び周辺回路を有する半導体装置に適用し、第1のトランジスタをコア回路のトランジスタに、第2のトランジスタを周辺回路のトランジスタにそれぞれ使用する。
1、メモリ回路及びロジック回路を有する半導体装置に適用し、第1のトランジスタをメモリ回路のトランジスタに、第2のトランジスタをロジック回路のトランジスタにそれぞれ使用する。このようにすると、メモリ回路はサイズが小さいトランジスタで構成されるので高集積化でる。一方、ロジック回路はサイズが大きいトランジスタで構成されるので、より多くの電流を流すことができるようになる。そのため、デジタル回路を高速に動作させることができるようになる。
2、デジタル回路及びアナログ回路を有する半導体装置に適用し、第1のトランジスタをデジタル回路のトランジスタに、第2のトランジスタをアナログ回路のトランジスタにそれぞれ使用する。このようにすると、デジタル回路はサイズが小さいトランジスタで構成されるのため高集積化できる。一方、アナログ回路はサイズが大きいトランジスタで構成されるので、トランジスタの大きさを設計通りの大きさに作成することが容易になる。したがって、アナログ回路を正確に動作させることができるようになる。
3、コア回路及び周辺回路を有する半導体装置に適用し、第1のトランジスタをコア回路のトランジスタに、第2のトランジスタを周辺回路のトランジスタにそれぞれ使用する。このようにすると、コア回路はサイズが小さいトランジスタで構成されるのため高集積化できる。一方、周辺回路はサイズが大きいトランジスタで構成されるので、周辺回路の耐圧が高くなる。よって、周辺回路を高電圧仕様の外部機器に容易に対応させることが可能となる。
101:ゲート
102:ソース
103:ドレイン
11:第1のトランジスタ
12:第2のトランジスタ
13:絶縁層
14:SOI層
15:素子分離層
16:ポケット層
Claims (10)
- 埋め込み絶縁層上にSOI層を有するSOI基板上に、第1導電型のソース及びドレインと、第2導電型のチャネルを有する第1のトランジスタを形成する工程と、
前記SOI層上に、第1導電型のソース及びドレインと、第2導電型のチャネルを有し、ゲート電極が前記第1のトランジスタのゲート電極よりもチャネル方向に長い第2のトランジスタを形成する工程と、
前記第1のトランジスタの前記ゲート電極及び前記第2のトランジスタの前記ゲート電極をマスクとして、前記SOI基板の埋めこみ絶縁層の下部に第2導電型の不純物を打ち込む工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
前記不純物は、前記SOI基板の表面に対して斜め方向から、しかも前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタのソース側及びドレイン側から打ち込むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記ソース側から打ち込まれた前記不純物及び前記ドレイン側から打ち込まれた前記不純物は、前記第1のトランジスタのゲート電極の下部において重なることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1のトランジスタはメモリ回路に使われるトランジスタであり、前記第2のトランジスタはロジック回路に使われるトランジスタであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1のトランジスタはデジタル回路に使われるトランジスタであり、前記第2のトランジスタはアナログ回路に使われるトランジスタであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1のトランジスタはコア回路に使われるトランジスタであり、前記第2のトランジスタは周辺回路に使われるトランジスタであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 埋め込み絶縁層上にSOI層を有するSOI基板上に、第1導電型のソース及びドレインと、第2導電型のチャネルを有する第1のトランジスタを形成する工程と、
前記SOI層上に、第1導電型のソース及びドレインと、第2導電型のチャネルを有し、ゲート電極が前記第1のトランジスタのゲート電極よりもチャネル方向に長い第2のトランジスタを形成する工程と、
前記第1のトランジスタの前記ゲート電極及び前記第2のトランジスタの前記ゲート電極をマスクとして、前記SOI基板の埋めこみ絶縁層の下部に第2導電型の不純物を打ち込む工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
前記不純物は、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタのソース側及びドレイン側から、前記第1のトランジスタの前記ゲート電極と前記第2のトランジスタの前記ゲート電極の下部に到達するように打ち込むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記ソース側から打ち込まれた前記不純物及び前記ドレイン側から打ち込まれた前記不純物は、前記第1のトランジスタのゲート電極の下部において重なることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1のトランジスタはメモリ回路に使われるトランジスタであり、前記第2のトランジスタはロジック回路に使われるトランジスタであることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1のトランジスタはデジタル回路に使われるトランジスタであり、前記第2のトランジスタはアナログ回路に使われるトランジスタであることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1のトランジスタはコア回路に使われるトランジスタであり、前記第2のトランジスタは周辺回路に使われるトランジスタであることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
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