JP4572367B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4572367B2 JP4572367B2 JP2004201968A JP2004201968A JP4572367B2 JP 4572367 B2 JP4572367 B2 JP 4572367B2 JP 2004201968 A JP2004201968 A JP 2004201968A JP 2004201968 A JP2004201968 A JP 2004201968A JP 4572367 B2 JP4572367 B2 JP 4572367B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- island
- region
- semiconductor layer
- layer
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
本発明は、SOI(Silicon on insulator)層に形成された電界効果型トランジスタを含む半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device including a field effect transistor formed in an SOI (Silicon on Insulator) layer and a manufacturing method thereof.
近年の半導体装置の微細化に伴い、低消費電力で高速動作性を実現できる半導体装置として、SOI層に形成された電界効果型トランジスタが注目されている。このように、絶縁層上に形成された半導体層を素子分離する方法の一つにメサ(MESA)型の素子分離方法がある。メサ型による素子分離では、絶縁層上の半導体層の素子分離領域を形成したい領域にマスク層を形成し、半導体層を絶縁層が露出するまで除去することにより行われる。つまり、絶縁層上に独立した島状の半導体層を形成することで、素子分離が行われるのである。
上述したメサ型の素子分離方法により島状の半導体層を形成する場合、島状の半導体層の側壁において、寄生MOSトランジスタが生じてしまうことがある。このように寄生MOSトランジスタが生じる一因としては、次のようなことが考えられる。島状の半導体層にゲートを形成するとき、ゲート電極はゲート絶縁膜を介し、半導体層上部と側壁部を覆う形で形成される。このとき側壁上端部は、上方からの電界と側壁からの電界の影響を受けることになり、電界集中により、チャネルが形成されやすくなり、通常の閾値電圧より低い閾値電圧を持つ寄生MOSが発生する。この寄生MOSトランジスタの発生を一因とするリーク電流の低減を図るために、特許文献1では、島状の半導体層の上面に形成されるゲート絶縁層の膜厚を側面に形成される側壁絶縁層と比して大きくする技術が記載されている。しかし、近年の半導体装置の微細化に伴い、ゲート絶縁層および側壁絶縁層の膜厚の制御が困難となることがあり、また、膜厚の制御だけではリーク電流の低減を十分に図ることができないこともある。 In the case where an island-shaped semiconductor layer is formed by the above-described mesa-type element isolation method, a parasitic MOS transistor may be generated on the sidewall of the island-shaped semiconductor layer. One possible cause of the occurrence of such parasitic MOS transistors is as follows. When the gate is formed in the island-shaped semiconductor layer, the gate electrode is formed so as to cover the upper portion of the semiconductor layer and the side wall portion through the gate insulating film. At this time, the upper end of the side wall is affected by the electric field from above and the electric field from the side wall, and due to the electric field concentration, a channel is easily formed, and a parasitic MOS having a threshold voltage lower than the normal threshold voltage is generated. . In order to reduce the leakage current due to the generation of this parasitic MOS transistor, in Patent Document 1, sidewall insulation formed on the side surface of the gate insulating layer formed on the upper surface of the island-shaped semiconductor layer is disclosed. Techniques are described that make it larger than the layer. However, with the recent miniaturization of semiconductor devices, it may be difficult to control the thickness of the gate insulating layer and the sidewall insulating layer, and the leakage current can be sufficiently reduced only by controlling the thickness. There are things you can't do.
本発明の目的は、絶縁層上の島状半導体層に形成された電界効果型トランジスタであって、リーク電流の低減が図られた半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device which is a field-effect transistor formed in an island-shaped semiconductor layer on an insulating layer and has a reduced leakage current, and a method for manufacturing the same.
本発明の半導体装置は、絶縁層と、
前記絶縁層の上方に設けられた島状半導体層と、
前記島状半導体層の表面に設けられたゲート絶縁層と、
前記島状半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、を含み、
前記島状半導体層は、その側部に前記ソース領域およびドレイン領域と異なる導電型
不純物領域を有している。
The semiconductor device of the present invention includes an insulating layer,
An island-like semiconductor layer provided above the insulating layer;
A gate insulating layer provided on the surface of the island-shaped semiconductor layer;
A source region and a drain region formed in the island-shaped semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer,
The island-like semiconductor layer has a conductivity type impurity region different from the source region and the drain region on its side.
本発明の半導体装置によれば、島状半導体層の側部には不純物領域が設けられているため、島状半導体層の側面で発生しうる寄生MOSトランジスタのしきい値を変動させることができる。たとえば、高濃度の不純物領域を設ける場合には、寄生MOSトランジスタのしきい値を高くすることができる。そのため、メサ型の素子分離が行われた半導体装置であっても、側面での寄生MOSトランジスタの発生が抑制された半導体装置を提供することができる。その結果、電気特性に優れ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, since the impurity region is provided on the side portion of the island-shaped semiconductor layer, the threshold value of the parasitic MOS transistor that can be generated on the side surface of the island-shaped semiconductor layer can be changed. . For example, when a high concentration impurity region is provided, the threshold value of the parasitic MOS transistor can be increased. Therefore, even a semiconductor device in which mesa element isolation is performed can provide a semiconductor device in which generation of parasitic MOS transistors on the side surface is suppressed. As a result, a highly reliable semiconductor device with excellent electrical characteristics can be provided.
なお、本発明において、特定のA層の上方にB層が設けられているとは、A層の上に直接B層が設けられている場合の他にA層の上に他の層を介してB層が設けられている場合を含むものとする。 In the present invention, the B layer is provided above the specific A layer means that the B layer is provided directly on the A layer via another layer in addition to the case where the B layer is provided directly on the A layer. And the case where the B layer is provided.
本発明の半導体装置は、第1領域と該第1領域と比してその表面が低い位置に設けられている第2領域とを有する絶縁層と、
前記絶縁層の上方に設けられた島状半導体層と、
前記島状半導体層の表面に設けられたゲート絶縁層と、
前記島状半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、
前記島状半導体層の側部に設けられた前記ソース領域およびドレイン領域と異なる導電型の不純物領域と、を含み、
前記島状半導体層は、前記第1領域の上方に設けられた第1部分と、前記第2領域の上方に設けられた第2部分とからなる。
The semiconductor device of the present invention includes a first region and an insulating layer having a second region provided at a position where the surface is lower than the first region,
An island-like semiconductor layer provided above the insulating layer;
A gate insulating layer provided on the surface of the island-shaped semiconductor layer;
A source region and a drain region formed in the island-shaped semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer;
An impurity region having a conductivity type different from that of the source region and the drain region provided on a side portion of the island-shaped semiconductor layer,
The island-like semiconductor layer includes a first portion provided above the first region and a second portion provided above the second region.
本発明の半導体装置において、島状半導体層は、第1領域の絶縁層の上方に設けられた第1部分と、第1領域と比して絶縁層の膜厚が小さい第2領域の上方に設けられた第2部分とからなる。第2部分は、その表面が低い位置にある第2領域の絶縁層の上方に設けられているため、第2部分の底面は、露出していることになる。そのため、露出した底面部分に寄生MOSトランジスタが生じることがある。このことは、MOSトランジスタのスタンバイ時の消費電力の増大を招いたり、また、MOSトランジスタのしきい値やON電流のばらつきを招くこととなる。本発明の半導体装置によれば、島状半導体層の側部に不純物領域を設けることで、島状半導体層の側面および底面での寄生MOSトランジスタの発生を抑制することができる。その結果、電気特性に優れ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the island-shaped semiconductor layer includes the first portion provided above the insulating layer in the first region and the second region in which the thickness of the insulating layer is smaller than the first region. And a second portion provided. Since the second portion is provided above the insulating layer in the second region where the surface is low, the bottom surface of the second portion is exposed. Therefore, a parasitic MOS transistor may occur on the exposed bottom portion. This leads to an increase in power consumption during standby of the MOS transistor, and also causes variations in the threshold value and ON current of the MOS transistor. According to the semiconductor device of the present invention, it is possible to suppress the generation of parasitic MOS transistors on the side surface and the bottom surface of the island-shaped semiconductor layer by providing the impurity region in the side portion of the island-shaped semiconductor layer. As a result, a highly reliable semiconductor device with excellent electrical characteristics can be provided.
本発明の半導体装置は、さらに下記の態様をとることができる。 The semiconductor device of the present invention can further take the following aspects.
本発明の半導体装置において、前記島状半導体層は、前記第1部分と、該第1部分の両側方に設けられた前記第2部分とからなることができる。この態様によれば、島状半導体層の両側部の底面は、絶縁層と接することがない。そのため、第2部分の底面で寄生MOSトランジスタが発生することがあるが、側部に設けられた不純物領域により、側面および底面での寄生MOSトランジスタの発生を抑制することができる。その結果、電気特性に優れ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the island-shaped semiconductor layer can include the first portion and the second portion provided on both sides of the first portion. According to this aspect, the bottom surfaces of both side portions of the island-shaped semiconductor layer do not contact the insulating layer. Therefore, a parasitic MOS transistor may be generated on the bottom surface of the second portion, but the generation of the parasitic MOS transistor on the side surface and the bottom surface can be suppressed by the impurity region provided on the side portion. As a result, a highly reliable semiconductor device with excellent electrical characteristics can be provided.
本発明の半導体装置において、前記不純物領域は、前記島状半導体層のうち前記第2部分に設けられていることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the impurity region may be provided in the second portion of the island-shaped semiconductor layer.
本発明の半導体装置において、前記不純物領域は、前記島状半導体層の上部および下部の少なくともいずれか一方に不純物濃度のピークを有することができる。この態様によれば、島状半導体層の角部に不純物濃度が高い態様をとることができる。島状半導体層の角部では、電界の集中が起こりやすいために、特に寄生MOSトランジスタが発生しやすくなる。しかし、この態様では、島状半導体層のうち角部の不純物濃度をより高くしているために、そのような問題を回避することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the impurity region may have an impurity concentration peak in at least one of an upper part and a lower part of the island-shaped semiconductor layer. According to this aspect, an aspect in which the impurity concentration is high at the corners of the island-like semiconductor layer can be taken. In the corner portion of the island-like semiconductor layer, since electric field concentration is likely to occur, parasitic MOS transistors are particularly likely to occur. However, in this embodiment, since the impurity concentration at the corner of the island-like semiconductor layer is made higher, such a problem can be avoided.
本発明の半導体装置において、前記不純物領域の不純物濃度は、前記ゲート絶縁層の下方に設けられるチャネル領域の不純物濃度と比して大きいものであることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the impurity concentration of the impurity region may be higher than the impurity concentration of a channel region provided below the gate insulating layer.
この態様によれば、島状半導体層の側部で発生しうる寄生MOSトランジスタのしきい値が本来のMOSトランジスタのしきい値よりも高くなっている。そのため、MOSトランジスタを動作させた場合(ゲート電極に電圧を印加させた場合)に、島状半導体層の側面で寄生MOSトランジスタが発生することを確実に抑制することができる。 According to this aspect, the threshold value of the parasitic MOS transistor that can be generated on the side of the island-like semiconductor layer is higher than the threshold value of the original MOS transistor. Therefore, when the MOS transistor is operated (when a voltage is applied to the gate electrode), it is possible to reliably suppress the generation of the parasitic MOS transistor on the side surface of the island-shaped semiconductor layer.
本発明の半導体装置において、前記半導体層は、SOI層であることができる。この態様によれば、低消費電力化および高速動作性が実現された半導体装置を提供することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor layer may be an SOI layer. According to this aspect, it is possible to provide a semiconductor device in which low power consumption and high-speed operability are realized.
本発明の半導体装置において、前記絶縁層は、ガラス基板であることができる。この態様によれば、薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transitor)に本発明を適用することができ、信頼性の高い薄膜トランジスタを提供することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the insulating layer may be a glass substrate. According to this aspect, the present invention can be applied to a thin film transistor (TFT), and a highly reliable thin film transistor can be provided.
本発明の半導体装置において、前記半導体層は、単結晶シリコン層、アモルファスシリコン層、多結晶シリコン層およびシリコンゲルマニウム層のいずれかであることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor layer can be any of a single crystal silicon layer, an amorphous silicon layer, a polycrystalline silicon layer, and a silicon germanium layer.
本発明の半導体装置の製造方法は、
絶縁層の上方に半導体層が設けられた基板を準備する工程と、
前記半導体層の所定の領域を除去することにより、島状半導体層を形成する工程と、
前記島状半導体層の側部に不純物領域を形成する工程と、
前記島状半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と
前記島状半導体層に、前記不純物領域の導電型とは異なる導電型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、を含む。
A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes:
Preparing a substrate provided with a semiconductor layer above the insulating layer;
Forming an island-like semiconductor layer by removing a predetermined region of the semiconductor layer;
Forming an impurity region on a side of the island-shaped semiconductor layer;
Forming a gate insulating layer above the island-shaped semiconductor layer;
Forming a gate electrode above the gate insulating layer; and forming a source region and a drain region having a conductivity type different from that of the impurity region in the island-like semiconductor layer.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、島状半導体層の側部にソース領域およびドレイン領域とは異なる導電型の不純物領域が設けられた半導体装置を製造することができる。このように、島状半導体層の側部に所定の導電型の不純物領域を設けることにより、島状半導体層の側面での寄生MOSトランジスタの発生が抑制された半導体装置を製造することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor device in which an impurity region having a conductivity type different from that of the source region and the drain region is provided on the side portion of the island-shaped semiconductor layer can be manufactured. As described above, by providing the impurity region of a predetermined conductivity type on the side portion of the island-shaped semiconductor layer, a semiconductor device in which the generation of parasitic MOS transistors on the side surface of the island-shaped semiconductor layer is suppressed can be manufactured.
本発明の半導体装置の製造方法は、
(a)絶縁層の上方に半導体層が設けられた基板を準備する工程と、
(b)前記半導体層の所定の領域を除去することにより、島状半導体層を形成する工程と、
(c)露出している前記絶縁層の一部を除去し、第1領域と該第1領域と比してその表面が低い位置にある第2領域を形成する工程と、
(d)前記島状半導体層の側部に不純物領域を形成する工程と、
(e)前記島状半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
(f)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と
(g)前記島状半導体層に、前記不純物領域の導電型とは異なる導電型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、を含む。
A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes:
(A) preparing a substrate provided with a semiconductor layer above the insulating layer;
(B) forming an island-shaped semiconductor layer by removing a predetermined region of the semiconductor layer;
(C) removing a part of the exposed insulating layer to form a first region and a second region whose surface is lower than the first region;
(D) forming an impurity region on a side of the island-shaped semiconductor layer;
(E) forming a gate insulating layer above the island-shaped semiconductor layer;
(F) forming a gate electrode above the gate insulating layer; and (g) forming a source region and a drain region having a conductivity type different from the conductivity type of the impurity region on the island-like semiconductor layer; including.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、島状半導体層の側部にソース領域およびドレイン領域とは異なる導電型の不純物領域が設けられた半導体装置を製造することができる。このように、島状半導体層の側部に所定の導電型の不純物領域を設けることにより、島状半導体層の側面での寄生MOSトランジスタの発生が抑制された半導体装置を製造することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor device in which an impurity region having a conductivity type different from that of the source region and the drain region is provided on the side portion of the island-shaped semiconductor layer can be manufactured. As described above, by providing the impurity region of a predetermined conductivity type on the side portion of the island-shaped semiconductor layer, a semiconductor device in which the generation of parasitic MOS transistors on the side surface of the island-shaped semiconductor layer is suppressed can be manufactured.
本発明の半導体装置の製造方法は、さらに、下記の態様をとることができる。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can further take the following aspects.
本発明の半導体装置の製造方法では、前記(c)において、前記絶縁層は、前記島状半導体層の底面の一部が露出するように除去されることができる。この態様によれば、島状半導体層の底面の一部が、絶縁層と接しないこととなり、島状半導体層の底面側にも寄生MOSトランジスタが発生することがある。しかし、島状半導体層の側部に設けられた不純物領域により、底面側においても寄生MOSトランジスタの発生が抑制された半導体装置を製造することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in (c), the insulating layer can be removed such that a part of the bottom surface of the island-shaped semiconductor layer is exposed. According to this aspect, a part of the bottom surface of the island-shaped semiconductor layer is not in contact with the insulating layer, and a parasitic MOS transistor may be generated on the bottom surface side of the island-shaped semiconductor layer. However, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the generation of parasitic MOS transistors is suppressed even on the bottom surface side by the impurity region provided on the side portion of the island-shaped semiconductor layer.
本発明の半導体装置の製造方法において、前記不純物領域の形成は、島状半導体層の上方にマスク層を形成した後、斜めイオン注入法により行われることができる。この態様によれば、斜めイオン注入法を用いることにより、簡易な工程で島状半導体層の側部に前記不純物領域を形成することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the impurity region can be formed by an oblique ion implantation method after forming a mask layer above the island-shaped semiconductor layer. According to this aspect, by using the oblique ion implantation method, the impurity region can be formed on the side portion of the island-shaped semiconductor layer with a simple process.
本発明の半導体装置の製造方法において、前記不純物領域の形成は、島状半導体層の側部が露出するようなマスク層を形成した後、不純物を導入することで行われることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the impurity region can be formed by introducing an impurity after forming a mask layer that exposes a side portion of the island-shaped semiconductor layer.
本発明の半導体装置の製造方法において、前記不純物領域の導入は、イオン注入法により行われ、該イオン注入は、異なる注入エネルギーで複数回行われることができる。この態様によれば、不純物領域において、部分的に不純物濃度が大きい領域を形成したり、その幅が部分的に大きい箇所を形成することができる。そのため、特に電界が集中しやすい角部の不純物濃度を大きくすることで、より確実に寄生MOSトランジスタの発生を抑制することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the introduction of the impurity region is performed by an ion implantation method, and the ion implantation can be performed a plurality of times with different implantation energies. According to this aspect, in the impurity region, a region having a high impurity concentration can be formed, or a portion having a partially large width can be formed. For this reason, the generation of parasitic MOS transistors can be more reliably suppressed by increasing the impurity concentration at corners where electric fields tend to concentrate.
本発明の半導体装置の製造方法において、前記マスク層は、ハードマスクであることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the mask layer may be a hard mask.
本発明の半導体装置の製造方法において、前記マスク層は、前記島状半導体層のパターニングに用いたマスク層と同一であることができる。この態様によれば、前記不純物領域を形成する際に島状半導体層の上方を覆うマスク層を新たに形成する工程を設ける必要がないため、製造工程を増加することなく、不純物領域の形成を行うことができる。 In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the mask layer may be the same as the mask layer used for patterning the island-shaped semiconductor layer. According to this aspect, since it is not necessary to provide a process of newly forming a mask layer that covers the upper part of the island-shaped semiconductor layer when forming the impurity area, the impurity area can be formed without increasing the number of manufacturing processes. It can be carried out.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
1.第1の実施の形態
1.1.半導体装置
本実施の形態にかかる半導体装置について、図1,2を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す平面図であり、図2(A)は、図1のA−A線に沿った断面を模式的に示す断面図であり、(B)は、図1のB−B線に沿った断面を模式的に示す断面図である。
1. 1. First embodiment 1.1. Semiconductor Device A semiconductor device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view schematically showing a semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line AA in FIG. (B) is sectional drawing which shows typically the cross section along the BB line of FIG.
図1に示すように、島状半導体層10には、ゲート電極24を挟んで向合うようにソース領域およびドレイン領域(以下、「ソース/ドレイン領域」という)26が形成されている。ゲート電極24は、島状半導体層10の表面を覆うゲート絶縁層20の上に設けられている。図2(A),(B)の断面図を参照しながら、さらに説明する。図2(A),(B)に示すように、本実施の形態の半導体装置は、支持基板6の上に絶縁層8が設けられ、この絶縁層8の上に島状半導体層10が設けられている。図2(A),(B)に示すように、島状半導体層10の表面には、ゲート絶縁層20が設けられ、このゲート絶縁層20の上に、ゲート電極24が設けられている。島状半導体層10では、ゲート電極24を挟んだそれぞれの領域にソース/ドレイン領域26が形成されている。
As shown in FIG. 1, a source region and a drain region (hereinafter referred to as “source / drain region”) 26 are formed in the island-
島状半導体層10はその側部に不純物領域28を有している。不純物領域28は、ソース/ドレイン領域26とは異なる導電型の不純物が導入されてなる領域である。その不純物領域28の不純物濃度は、ゲート絶縁層20の下方に形成されるチャネル領域の不純物濃度と比して大きいことが好ましい。このように、チャネル領域の不純物濃度と比して大きい不純物濃度を有することで、島状半導体層10の側面での寄生MOSトランジスタの発生が抑制されるためである。不純物領域28は、図1からわかるように、島状半導体層10の最外周に輪状の形状を有して設けられている。なお、不純物領域28のうちゲート電極24と重なる領域(図2(A)に示される不純物領域28)の導電型は、ソース/ドレイン領域26と異なる導電型となる。一方、不純物領域28のうちゲート電極24と重なることのない領域の導電型は、ソース/ドレイン領域26の濃度が該不純物領域28の濃度より高いために、ソース/ドレイン領域と同じ導電型になっている。
The island-
本実施の形態の半導体装置によれば、島状半導体層10の側部には不純物領域28が設けられているため、島状半導体層10の側面で発生しうる寄生MOSトランジスタのしきい値を制御することができる。たとえば、高濃度の不純物領域28を設ける場合には、寄生MOSトランジスタのしきい値を高くすることができる。そのため、本実施の形態のようにメサ型の素子分離が行われた半導体装置であっても、側面での寄生MOSトランジスタの発生が抑制された半導体装置を提供することができる。その結果、リーク電流が抑制されて電気特性に優れ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
According to the semiconductor device of the present embodiment, since the
1.2.半導体装置の製造方法
次に、図3〜7を参照しつつ、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図3〜7は、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図であり、図3〜6および図7(A)は、図2(A)に対応した断面を示す図であり、図7(B)は、図2(B)に対応した断面を示す図である。
1.2. Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 7 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 3 to 6 and FIG. 7A show cross sections corresponding to FIG. FIG. 7B is a diagram showing a cross section corresponding to FIG.
(1)まず、図3に示すように、支持基板6の上に、絶縁層8および半導体層10aが順次積層されたSOI基板を準備する。半導体層10aとしては、単結晶シリコン層、アモルファスシリコン層、多結晶シリコン層およびシリコンゲルマニウム層などを例示することができる。
(1) First, as shown in FIG. 3, an SOI substrate is prepared in which an insulating
その後、半導体層10aの上に、熱酸化膜30および窒化シリコン膜32を順次形成する。この熱酸化膜30および窒化シリコン膜32は、後述する工程において、島状半導体層10(図2参照)の側部に不純物領域28(図2参照)を形成する際にマスク層の役割を果たす。熱酸化膜30および窒化シリコン膜32は、公知の製造方法により形成することができる。ついで、窒化シリコン膜32の上に、所定のパターンを有するレジスト層R1を形成する。レジスト層R1は、島状半導体層10を形成したい領域に形成されている。
Thereafter, a
(2)次に、図4に示すように、トランジスタ形成領域を画定するために半導体層10aの素子分離を行ない、島状半導体層10を形成する。島状半導体層10の形成は、メサ型の素子分離方法により行なわれる。メサ型の素子分離では、まず、半導体層10aの上方に形成されたレジスト層R1をマスクとして、熱酸化膜30および窒化シリコン膜32をエッチングする。レジスト層R1、熱酸化膜30および窒化シリコン膜32をマスクとして、半導体層10aを絶縁層8が露出するまで除去する。これにより、島状半導体層10が形成される。半導体層10aの除去は、公知の一般的なエッチング方法により行なうことができる。その後、レジスト層R1をアッシングなどにより除去する。
ついで、必要に応じて、しきい値を調整するために、所定の導電型の不純物を半導体層10aに導入する。不純物の導入は、たとえば、公知のイオン注入技術などにより行うことができる。
(2) Next, as shown in FIG. 4, element isolation of the
Next, an impurity of a predetermined conductivity type is introduced into the
(3)次に、島状半導体層10の側部に不純物領域28(図1,2参照)を形成する。不純物領域28は、島状半導体層10の上に熱酸化膜30および窒化シリコン膜32が残存している状態で、図5に示すように、斜めイオン注入法により所定の導電型の不純物を注入する。このとき、同一の絶縁層8上に設けられた他の島状半導体層(図示せず)であって、その島状半導体層がチャネルの導電型が異なるMOSトランジスタを形成する領域である場合には、不純物が導入されることのないようマスク層(図示せず)を形成した状態で行う。不純物領域28は、その不純物濃度がチャネル領域となる領域の不純物濃度より高くなるように、不純物の注入量を制御して形成されることが好ましい。また、実質的にMOSトランジスタの形成領域が小さくなってしまわないように、不純物領域28の幅が所望の幅となるように、必要に応じて、不純物の注入エネルギーなどを制御することができる。
(3) Next, an impurity region 28 (see FIGS. 1 and 2) is formed on the side portion of the island-shaped
不純物領域28の形成では、島状半導体層10において、ソース/ドレイン領域26やチャネル領域が形成される領域には、不純物が注入されることのないようマスク層を形成して行われる。本実施の形態の製造方法では、島状半導体層10の形成時にマスクとして用いた熱酸化膜30および窒化シリコン膜32(いわゆるハードマスク)を不純物領域28の形成の際のマスクとして兼ねることができる。そのため、島状半導体層10の形成と、不純物領域28の形成とでマスク層を別々に形成する必要がなく、工程数の削減を図ることができる。また、不純物を島状半導体層10に注入した後に、必要に応じて、熱処理などの拡散処理を施してもよい。
The formation of the
(4)次に、図6に示すように、熱酸化膜30および窒化シリコン膜32を除去する。これにより、不純物領域28をその側部に有する島状半導体層10を形成することができる。このとき、図1に参照されるように、不純物領域28は、島状導体層10の最外周に輪状の形状を有して設けられることになる。
(4) Next, as shown in FIG. 6, the
(5)次に、図7(A),(B)に示すように、島状半導体層10の表面を覆うように、ゲート絶縁層20を形成する。ゲート絶縁層20としては、たとえば、酸化シリコン膜を熱酸化法などにより形成することができる。ついで、ゲート絶縁層20の上にゲート電極24を形成する。ゲート電極24の形成では、まず、島状半導体層10の全面に導電層(図示せず)を形成する。その後、導電層をパターニングすることで、図7(A),(B)に示すように、ゲート電極24が形成される。導電層としては、たとえば、多結晶シリコン層をなどを用いる。
(5) Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, a
ついで、図2(A),(B)に参照されるように、ソース/ドレイン領域26を形成する。ソース/ドレイン領域26は、不純物領域28とは異なる導電型の不純物を島状半導体層10の所望の領域に注入することにより形成される。また、島状半導体層10に不純物を導入した後に、熱処理などの拡散処理を施してもよい。以上の工程により、本実施の形態の半導体装置を製造することができる。
Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, source /
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、島状半導体層10の上面を覆った状態で不純物を斜めイオン注入により、島状半導体層10の側部に導入するという簡易な工程により、島状半導体層10の側部にソース/ドレイン領域26とは異なる導電型の不純物領域28を有する半導体装置を製造することができる。このように、島状半導体層10の側部に所定の導電型の不純物領域28を設けることにより、島状半導体層10の側面での寄生MOSトランジスタの発生が抑制された半導体装置を製造することができる。その結果、リーク電流が抑制され電気特性の優れた半導体装置を製造することができる。
According to the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, the impurity is introduced into the side portion of the island-shaped
2.第2の実施の形態
2.1.半導体装置
本実施の形態にかかる半導体装置について、図8を参照しつつ説明する。第2の実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す平面図は、第1の実施の形態の半導体装置を模試的に示す平面図を示す図1と同様であるので、図1を参照されたい。図8は、本実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す断面図であり、(A)は、図1のA−A線に沿った断面を模式的に示す断面図であり、(B)は、図1のB−B線に沿った断面を模式的に示す断面図である。
2. Second Embodiment 2.1. Semiconductor Device A semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. A plan view schematically showing the semiconductor device according to the second embodiment is the same as FIG. 1 showing a plan view schematically showing the semiconductor device of the first embodiment. I want. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 8A is a cross-sectional view schematically showing a cross section along the line AA in FIG. ) Is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line BB in FIG. 1.
図1に示すように、第1の実施の形態にかかる半導体装置と同様に、島状半導体層10には、ゲート電極24を挟むようにソース/ドレイン領域26が形成されている。ゲート電極24は、島状半導体層10の表面を覆うゲート絶縁層20の上に設けられている。次に、図8(A),(B)を参照しつつ断面構造について説明する。図8(A),(B)に示すように、本実施の形態の半導体装置は、支持基板6の上に絶縁層8が設けられ、この絶縁層8の上に島状半導体層10が設けられている。図8(A),(B)に示すように、島状半導体層10の表面には、ゲート絶縁層20が設けられ、このゲート絶縁層20の上に、ゲート電極24が設けられている。島状半導体層10では、ゲート電極24の側方にソース/ドレイン領域26が形成されている。
As shown in FIG. 1, similarly to the semiconductor device according to the first embodiment, a source /
本実施の形態の半導体装置では、図8(A),(B)に示すように、島状半導体層10の下端の絶縁層8は、第1領域8Aと第2領域Bとを有し、第2領域8Bの絶縁層8の膜厚は、第1領域8Aの絶縁層8の膜厚と比して小さい。つまり、第2領域8Bでは、絶縁層8の表面の高さが、第1領域8Aと比して低いものとなっている。島状半導体層10は、第1領域8Aの上に設けられている第1部分10Aと、第2領域8Bの上方に設けられている第2部分10Bとからなり、第2部分10Bの底面は、絶縁層8と接していない。
In the semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIGS. 8A and 8B, the insulating
島状半導体層10はその側部に不純物領域28を有している。不純物領域28は、ソース/ドレイン領域26とは異なる導電型の不純物が導入されてなる領域である。本実施の形態では、第2部分10Bに不純物領域28が設けられている場合を示す。不純物領域28の不純物濃度は、ゲート絶縁層20の下方に形成されるチャネル領域の不純物濃度と比して大きいことが好ましい。このように、チャネル領域の不純物濃度と比して大きい不純物濃度を有することで、島状半導体層10の側面での寄生MOSトランジスタの発生が抑制されるためである。不純物領域28は、図1からわかるように、島状半導体層10の最外周に輪状の形状を有して設けられている。なお、不純物領域28のうちゲート電極24と重なる領域(図8(A)に示される不純物領域28)の導電型は、ソース/ドレイン領域26と異なる導電型となる。一方、不純物領域28のうちゲート電極24と重なることのない領域の導電型は、ソース/ドレイン領域26の濃度が該不純物領域28の濃度より高いために、ソース/ドレイン領域と同じ導電型になっている。
The island-
第2の実施の形態の半導体装置では、島状半導体層10は、第1領域8Aの絶縁層8の上方に設けられた第1部分10Aと、第1領域8Aと比して絶縁層8の膜厚が小さい第2領域8Bの上方に設けられた第2部分10Bとからなる。第2部分10Bは、その表面が低い位置にある第2領域8Bの絶縁層8の上方に設けられているため、第2部分10Bの底面は、露出していることになる。そのため、露出した底面部分に寄生MOSトランジスタが生じることがある。特に、該露出した底面の側壁近傍では、結晶方位の違いによる酸化膜の薄膜化や電界集中が大きく、閾値電圧の低い寄生MOSトランジスタが生じ易い。このことは、MOSトランジスタのスタンバイ時の消費電力の増大を招いたり、また、MOSトランジスタのしきい値やON電流のばらつきを招くこととなる。しかし、本実施の形態の半導体装置によれば、島状半導体層10の側部に不純物領域28を設けることで、島状半導体層10の側面および底面での寄生MOSトランジスタの発生を抑制することができる。その結果、電気特性に優れ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。なお、図8(A)においては、島状半導体10の第2部分10Bと不純物領域28とが、ほぼ一致している場合を示した。しかし、第2部分10Bの底面が平坦で表面の結晶面方位と同じで、電界集中が生じない場合には、第2部分10Bは、該不純物領域28よりも広く取ることができる。
In the semiconductor device according to the second embodiment, the island-shaped
2.2.半導体装置の製造方法
次に、図9〜12を参照しつつ、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図9〜12は、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図であり、図9〜11および図12(A)は、図8(A)に対応した断面を示す図であり、図12(B)は、図8(B)に対応した断面を示す図である。なお、以下の説明では、第1の実施の形態の製造方法と同様にできる工程については、その詳細な説明を省略することもある。
2.2. Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 12 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to this embodiment, and FIGS. 9 to 11 and FIG. 12 (A) show cross sections corresponding to FIG. 8 (A). FIG. 12B is a diagram showing a cross section corresponding to FIG. 8B. In the following description, detailed description of processes that can be performed in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment may be omitted.
(1)まず、図9に示すように、支持基板6の上に、絶縁層8および半導体層10aが順次積層されたSOI基板を準備する。半導体層10aとしては、単結晶シリコン層、アモルファスシリコン層、多結晶シリコン層およびシリコンゲルマニウム層などを例示することができる。その後、半導体層10aの上に、所定のパターンを有するレジスト層R1を形成する。レジスト層R1は、島状半導体層10を形成したい領域の上に形成されている。
(1) First, as shown in FIG. 9, an SOI substrate in which an insulating
(2)次に、レジスト層R1(図9参照)をマスクとして、半導体層10aのエッチングを行い、図10に示すように、島状半導体層10を形成する。島状半導体層10の形成は、メサ型の素子分離方法により行なわれる。なお、特に図示していないが、この工程では同一の絶縁層8上に、他の島状半導体層も形成されている。半導体層10aの除去は、公知の一般的なエッチング方法により行なうことができる。その後、レジスト層R1をアッシングなどにより除去する。ついで、必要に応じて、しきい値を調整するために、所定の導電型の不純物を島状半導体層10に導入する。不純物の導入は、たとえば、公知のイオン注入技術などにより行うことができる。
(2) Next, the
ついで、図10に示すように、島状半導体層10の上に、レジスト層R1と比してパターンの小さいマスク層を形成する。マスク層としては、レジスト層R2を形成することができる。レジスト層R2をマスクとして、島状半導体層10に所定の導電型の不純物を注入する。これにより、図10に示すように、島状半導体層10の側部に不純物領域28が形成される。このとき、同一の絶縁層8上に設けられた他の島状半導体層(図示せず)であって、その島状半導体層がチャネルの導電型が異なるMOSトランジスタを形成する領域である場合には、不純物が導入されることのないようマスク層(図示せず)を形成した状態で行う。不純物領域28は、その不純物濃度がチャネル領域となる領域の不純物濃度より高くなるように、不純物の注入量を制御して形成されることが好ましい。また、実質的にMOSトランジスタの形成領域が小さくなってしまわないように、不純物領域28の幅が所望の幅となるように、必要に応じて、不純物の注入エネルギーなどを制御することができる。また、不純物を島状半導体層10に注入した後に、必要に応じて、熱処理などの拡散処理を施してもよい。その後、レジスト層R2をアッシングなどにより除去する。
Next, as shown in FIG. 10, a mask layer having a smaller pattern than the resist layer R <b> 1 is formed on the island-shaped
(3)次に、特に図示していないが、同一の絶縁層8の上に設けられた他の島状半導体層に駆動電圧の異なる他のMOSトランジスタのゲート絶縁層(図示せず)を形成する。
(3) Next, although not particularly shown, a gate insulating layer (not shown) of another MOS transistor having a different driving voltage is formed on another island-like semiconductor layer provided on the same insulating
一般に、駆動電圧の異なるMOSトランジスタを同一基板上に混載する場合には、それぞれのゲート絶縁層の膜厚は異なるものとなる。このように膜厚の異なるゲート絶縁層を作り分けるには、もっとも大きい膜厚となるゲート絶縁層は熱酸化工程を複数回繰り返して形成され、また、もっとも小さい膜厚となるゲート絶縁層は、不要な熱酸化膜を選択的に繰り返し除去した後、最終の一回の熱酸化工程で形成されるという方法がある。 Generally, when MOS transistors having different driving voltages are mounted on the same substrate, the thicknesses of the respective gate insulating layers are different. In order to create different gate insulating layers in this way, the gate insulating layer having the largest film thickness is formed by repeating the thermal oxidation process a plurality of times, and the gate insulating layer having the smallest film thickness is There is a method in which an unnecessary thermal oxide film is selectively removed repeatedly and then formed in a final thermal oxidation process.
上述の方法により、膜厚の異なるゲート絶縁層を作り分ける場合、ゲート絶縁層の膜厚が小さいMOSトランジスタが形成される島状半導体層10を、その上方に有する絶縁層8は、複数回のエッチング工程により、絶縁層8の膜厚が小さい領域が形成されてしまう。さらには、2回目以降のエッチングでは、先のエッチングにより生じた膜厚の小さい領域と大きい領域の段差部分からエッチング液が入り込み、島状半導体層10の底面に位置する絶縁層8までが部分的に除去されることがある。これにより、図11に示すように、絶縁層8は、第1領域10Aと、第1領域10Aと比して表面の高さが低い位置にある第2領域8Bとを有することとなる。そして、島状半導体層10は、第1領域8Aの上に形成されて第1部分10Aと、第2領域8Bの上方に設けられ、底面が露出している第2部分10Bとから構成されることになる。
When gate insulating layers having different film thicknesses are separately formed by the above-described method, the insulating
図11に示すように、先の工程で設けられた不純物領域28は、結果的には、第2部分10Bの全体あるいは一部分に設けられる。
As shown in FIG. 11, as a result, the
(4)島状半導体層10の表面を覆うように、ゲート絶縁層20を形成する。ゲート絶縁層20としては、たとえば、酸化シリコン膜を熱酸化法などにより形成することができる。ついで、ゲート絶縁層20の上にゲート電極24を形成する。ゲート電極24の形成では、まず、島状半導体層10の全面に導電層(図示せず)を形成する。その後、導電層をパターニングすることで、図12(A),(B)に示すように、ゲート電極24が形成される。導電層としては、たとえば、多結晶シリコン層などを用いる。
(4) The
ついで、図8(A),(B)に参照されるように、ソース/ドレイン領域26を形成する。ソース/ドレイン領域26は、不純物領域28とは異なる導電型の不純物を島状半導体層10の所望の領域に注入することにより形成される。また、島状半導体層10に不純物を導入した後に、熱処理などの拡散処理を施してもよい。以上の工程により、本実施の形態の半導体装置を製造することができる。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, source /
第2の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、島状半導体層10の側部にソース/ドレイン領域26とは異なる導電型の不純物領域28が設けられた半導体装置を製造することができる。本実施の形態の半導体装置の製造方法では、絶縁層8の第1領域8Aの上に設けられた第1部分10Aと、第2領域8Bの上方であって、絶縁層8とは接することのない第2部分10Bとからなる島状半導体層10が形成される。そのため、第2部分10Bの底面側で寄生MOSトランジスタが発生することがあるが、不純物領域28により、底面側においても寄生MOSトランジスタの発生が抑制された半導体装置を製造することができる。その結果、底面と側面とでの寄生MOSトランジスタの発生が抑制され、リーク電流が低減し電気特性の優れた半導体装置を製造することができる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment, a semiconductor device in which an
また、半導体層10の第2部分10Bの領域の底面が平坦で表面との面方位が同じ場合、第2部分10Bを不純物領域28より広く設定した場合には、第2部分10Bの底面には、半導体層10A,10Bの表面に形成されたMOSと同じ閾値電圧を持つMOSトランジスタが形成できる。この第2部分10Bの半導体層の底面側に生じるMOSトランジスタは、閾値電圧が目的とするMOSトランジスタと同じため、ON電流の増加に寄与し、半導体装置の性能を向上させることができる。
Further, when the bottom surface of the
(変形例1)
次に、第2の実施の形態の変形例について、図13を参照しつつ説明する。この変形例では、不純物領域28が、その上部もしくは下部の一方に不純物濃度のピークを有する点が、第2の実施の形態と異なる。図13は、変形例1にかかる半導体装置を模式的に示す断面図であり、図8(B)に示した断面図と同様の箇所を示す図である。
(Modification 1)
Next, a modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. This modification differs from the second embodiment in that the
図13に示すように、支持基板6の上に、第1領域8Aと、第1領域8Aと比して絶縁層8の表面が低い位置にある第2領域8Bとを有する絶縁層8が設けられている。絶縁層8の上には、島状半導体層10が設けられ、島状半導体層10は、第1領域8Aの上に設けられた第1部分10Aと、第2領域8Bの上方に設けられた第2部分10Bとからなる。
As shown in FIG. 13, an insulating
島状半導体層10の上には、上述の実施の形態と同様で、ゲート絶縁層24、ゲート電極24が設けられている。島状半導体層10の側部には、不純物領域28が設けられている。この変形例では、第2部分10Bに不純物領域28が設けられている場合を示す。不純物領域28は、その上方と下方に不純物濃度のピークを有する。つまり、島状半導体層10の角部では、他の領域と比して不純物濃度が大きいものとなっている。
A
次に、この変形例にかかる半導体装置の製造方法について説明する。本変形例にかかる半導体装置は、たとえば、第2の実施の形態の半導体装置の製造方法における不純物領域28の形成工程を変更することで形成することができる。図10に示されるように、レジスト層R2を形成する。このレジスト層R2をマスクとして、所定の導電型の不純物をイオン注入する。このイオン注入を行う際のエネルギーを制御して、複数回のイオン注入を行うことにより、下方と上方とに不純物濃度のピークを有する不純物領域28を形成することができる。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to this modification will be described. The semiconductor device according to this modification can be formed, for example, by changing the formation process of the
本変形例による半導体装置によれば、不純物領域28は、島状半導体層10の角部において不純物濃度が高い態様をとることができる。島状半導体層10の角部では、特に電界の集中が起こりやすく、寄生MOSトランジスタが発生しやすい。しかし、本変形例によれば、島状半導体層10の不純物濃度を高くすることで、そのような問題を回避することができる。
According to the semiconductor device according to the present modification, the
(変形例2)
次に、本発明の変形例2にかかる半導体装置について図14を参照しつつ説明する。変形例2にかかる半導体装置では、上記の実施例とは不純物領域28が異なる例である。図14は、変形例2にかかる半導体装置を模式的に示す断面図であり、図8(B)に示した断面図と同様の箇所を示す図である。
(Modification 2)
Next, a semiconductor device according to Modification 2 of the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to Modification 2 is an example in which the
図14に示すように、島状半導体層10の上には、上述の実施の形態と同様で、ゲート絶縁層20、ゲート電極24が設けられている。島状半導体層10の側部には、不純物領域28が設けられている。第2部分10Bの上端側と下端側とに設けられた不純物領域28の幅Xは、内側の幅と比して大きいものとなっている。すなわち、島状半導体10の一方の側部にはコの字型の不純物領域28が、他の側部には逆コの字型の不純物領域28が設けられている。
As shown in FIG. 14, a
変形例2にかかる半導体装置の製造方法としては、第2の実施の形態の不純物領域28の形成工程を変更すればよい。たとえば、図10に参照されるように、レジスト層R2を形成し、このレジスト層R2をマスクとして、所定の導電型の不純物をイオン注入により導入する。このイオン注入を行う際のエネルギーを制御して、複数回のイオン注入を行うことにより、下端側と上端側とに設けられる不純物領域28のその幅が大きくなるよう形成することができる。
As a method for manufacturing the semiconductor device according to the second modification, the process for forming the
変形例2による半導体装置によれば、島状半導体層10の上端側および下端側に設けられる不純物領域28の幅が内側の幅と比して大きくすることができる。このように、電界が集中しやすい島状半導体層10の角部に設けられる不純物領域をより大きいものとすることで、寄生MOSトランジスタの発生をより抑制することができる。その結果、特性の良好な半導体装置を提供することができる。
According to the semiconductor device according to the modified example 2, the width of the
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で変形が可能である。たとえば、上述の実施の形態では、LDD領域またはエクステンション領域を設けない場合の半導体装置を例として説明したが、これに限定されず、LDD領域またはエクステンション領域を設けてもよい。この態様の半導体装置を製造する場合には、ゲート電極24を形成した後に、LDD領域またはエクステンション領域のための不純物注入を行う。その後、ゲート電極24の側面にサイドウォール絶縁層を形成し、ソース/ドレイン領域26の形成を行うことで、製造することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the semiconductor device in which the LDD region or the extension region is not provided has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the LDD region or the extension region may be provided. In manufacturing the semiconductor device of this aspect, after forming the
また、本実施の形態の製造方法では、島状半導体層10をパターニングした後に斜めイオン注入法により、島状半導体層10の側部に不純物領域28を形成する場合を説明した。しかし、この製造方法に限定されることなく、たとえば、以下のような方法をとることができる。半導体層10aの上方に、不純物領域28が形成される領域と素子分離領域が形成される領域との上方に開口を有する第1マスク層を形成する。その後、不純物領域28のための不純物を半導体層10aに注入する。ついで、島状半導体層10を形成するための第2マスク層を形成し、この第2マスク層を用いて半導体層10aをパターニングする。この、第2マスク層は第1マスク層と比して不純物領域28の幅の分だけ大きなパターンを有している。これにより、その側部に不純物領域28を有する島状半導体層10を形成することができる。この態様では、斜めイオン注入法を用いることなく、側部に不純物領域28を有する島状半導体層10を形成することができる。
In the manufacturing method of the present embodiment, the case where the
また、第2の実施の形態の半導体装置では、膜厚の異なるゲート絶縁層を作り分ける工程で、島状半導体層10の底面の絶縁層8が除去される場合について説明した。しかし、島状半導体層10の底面の絶縁層8が除去されてしまう工程は、この工程に限られない。たとえば、清浄な半導体層表面にゲート絶縁層を形成するために、犠牲酸化膜の形成とそのエッチングを繰り返し行うことによっても同様の現象が起こることがある。
In the semiconductor device of the second embodiment, the case where the insulating
また、本実施の形態では、SOI基板を例として説明したが、これに限定されず、ガラス基板上に設けられたシリコン層を有する場合にも適用することができる。 Further, although an SOI substrate is described as an example in this embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a case where a silicon layer provided over a glass substrate is provided.
また、変形例1、2では、第2の実施の形態の半導体装置に変形例を適用した場合を例として説明したが、これに限定されることはなく、第1の実施の形態の半導体装置の不純物領域28を変形させてもよい。
In the first and second modified examples, the case where the modified example is applied to the semiconductor device of the second embodiment has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor device of the first embodiment. The
変形例1では、不純物領域28が上部と下部とに不純物濃度のピークを有する場合を例として説明したが、これに限定されることなく上部または下部のどちらか一方に設けられていてもよい。また、上部と下部とに不純物濃度のピークを有する場合、上部と下部の濃度は、必ずしも同一である必要はない。
In the first modification, the case where the
変形例2では、不純物領域28の上側と下側の幅が、内側の幅と比して大きい場合を説明したが、これに限定されることなく、上側または下側の幅が大きくなるように形成されていてもよい。
In the second modification, the case where the upper and lower widths of the
6 支持基板、 8 絶縁層、 8A 第1領域、 8B 第2領域、 10 半導体層、 10A 第1部分、 10B 第2部分 20 ゲート絶縁層、 24 ゲート電極、 26 ソース/ドレイン領域、 28 不純物領域、 30 熱酸化膜、 32 窒化シリコン膜
6 support substrate, 8 insulating layer, 8A first region, 8B second region, 10 semiconductor layer, 10A first portion, 10B
Claims (13)
前記絶縁層の上方に設けられた島状半導体層と、
前記島状半導体層の表面に設けられたゲート絶縁層と、
前記島状半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、を含み、
前記島状半導体層は、その側部に前記ソース領域およびドレイン領域と異なる導電型の不純物領域を有し、
前記不純物領域は、前記島状半導体層の上部および下部の少なくともいずれか一方に不純物濃度のピークを有する、半導体装置。 An insulating layer;
An island-like semiconductor layer provided above the insulating layer;
A gate insulating layer provided on the surface of the island-shaped semiconductor layer;
A source region and a drain region formed in the island-shaped semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer,
The island-shaped semiconductor layer has an impurity region of a conductivity type different from that of the source region and the drain region on a side portion thereof ,
The semiconductor device, wherein the impurity region has an impurity concentration peak in at least one of an upper part and a lower part of the island-shaped semiconductor layer .
前記絶縁層の上方に設けられた島状半導体層と、
前記島状半導体層の表面に設けられたゲート絶縁層と、
前記島状半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、
前記島状半導体層の側部に設けられた前記ソース領域およびドレイン領域と異なる導電型の不純物領域と、を含み、
前記島状半導体層は、前記第1領域の上方に設けられた第1部分と、該第1部分の両側方に設けられた前記第2領域の上方に設けられた第2部分とからなり、
前記不純物領域は、前記島状半導体層の上部および下部の少なくともいずれか一方に不純物濃度のピークを有する、半導体装置。 An insulating layer having a first region and a second region whose surface is lower than that of the first region;
An island-like semiconductor layer provided above the insulating layer;
A gate insulating layer provided on the surface of the island-shaped semiconductor layer;
A source region and a drain region formed in the island-shaped semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer;
An impurity region having a conductivity type different from that of the source region and the drain region provided on a side portion of the island-shaped semiconductor layer,
The island-shaped semiconductor layer includes a first portion provided above the first region, and a second portion provided above the second region provided on both sides of the first portion ,
The semiconductor device, wherein the impurity region has an impurity concentration peak in at least one of an upper part and a lower part of the island-shaped semiconductor layer .
前記不純物領域は、前記島状半導体層のうち前記第2部分に設けられている、半導体装置。 In claim 2 ,
The impurity region is a semiconductor device provided in the second portion of the island-shaped semiconductor layer.
前記不純物領域は、前記島状半導体層のうち前記第2部分と一致する、半導体装置。The semiconductor device, wherein the impurity region coincides with the second portion of the island-shaped semiconductor layer.
前記不純物領域の不純物濃度は、前記ゲート絶縁層の下方に設けられるチャネル領域の不純物濃度と比して大きい、半導体装置。 In any one of Claims 1-4 ,
The semiconductor device, wherein an impurity concentration of the impurity region is higher than an impurity concentration of a channel region provided below the gate insulating layer.
前記半導体層は、SOI層である、半導体装置。 In any one of Claims 1-5 ,
The semiconductor device, wherein the semiconductor layer is an SOI layer.
前記絶縁層は、ガラス基板である、半導体装置。 In any one of Claims 1-6 ,
The semiconductor device, wherein the insulating layer is a glass substrate.
前記半導体層は、単結晶シリコン層、アモルファスシリコン層、多結晶シリコン層およびシリコンゲルマニウム層のいずれかである、半導体装置。 In any of the claims 1-7,
The semiconductor device, wherein the semiconductor layer is any one of a single crystal silicon layer, an amorphous silicon layer, a polycrystalline silicon layer, and a silicon germanium layer.
前記半導体層の所定の領域を除去することにより、島状半導体層を形成する工程と、
前記島状半導体層の側部に不純物領域を形成する工程と、
前記島状半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と
前記島状半導体層に、前記不純物領域の導電型とは異なる導電型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、を含み、
前記不純物領域の形成は、島状半導体層の側部が露出するようなマスク層を形成した後、イオン注入法により不純物を導入することで行われ、
前記イオン注入は、異なる注入エネルギーで複数回行われることにより、前記島状半導体層の上部および下部の少なくともいずれか一方に不純物濃度のピークを有する前記不純物領域を形成する、半導体装置の製造方法。 Preparing a substrate provided with a semiconductor layer above the insulating layer;
Forming an island-like semiconductor layer by removing a predetermined region of the semiconductor layer;
Forming an impurity region on a side of the island-shaped semiconductor layer;
Forming a gate insulating layer above the island-shaped semiconductor layer;
Forming a gate electrode above the gate insulating layer; and forming a source region and a drain region of a conductivity type different from the conductivity type of the impurity region in the island-like semiconductor layer ,
The formation of the impurity region is performed by introducing an impurity by an ion implantation method after forming a mask layer that exposes the side portion of the island-shaped semiconductor layer,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the ion implantation is performed a plurality of times with different implantation energies to form the impurity region having an impurity concentration peak in at least one of an upper part and a lower part of the island-shaped semiconductor layer .
(b)前記半導体層の所定の領域を除去することにより、島状半導体層を形成する工程と、
(c)前記島状半導体層の底面の一部が露出するように、前記絶縁層の一部を除去し、第1領域と該第1領域と比してその表面が低い位置にある第2領域を形成する工程と、
(d)前記島状半導体層の側部に不純物領域を形成する工程と、
(e)前記島状半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
(f)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と
(g)前記島状半導体層に、前記不純物領域の導電型とは異なる導電型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、を含み、
前記不純物領域の形成は、島状半導体層の側部が露出するようなマスク層を形成した後、イオン注入法により不純物を導入することで行われ、
前記イオン注入は、異なる注入エネルギーで複数回行われることにより、前記島状半導体層の上部および下部の少なくともいずれか一方に不純物濃度のピークを有する前記不純物領域を形成する、半導体装置の製造方法。 (A) preparing a substrate provided with a semiconductor layer above the insulating layer;
(B) forming an island-shaped semiconductor layer by removing a predetermined region of the semiconductor layer;
(C) A part of the insulating layer is removed so that a part of the bottom surface of the island-like semiconductor layer is exposed , and the first region and the second region whose surface is lower than the first region. Forming a region;
(D) forming an impurity region on a side of the island-shaped semiconductor layer;
(E) forming a gate insulating layer above the island-shaped semiconductor layer;
(F) forming a gate electrode above the gate insulating layer; and (g) forming a source region and a drain region having a conductivity type different from the conductivity type of the impurity region on the island-like semiconductor layer; Including
The formation of the impurity region is performed by introducing an impurity by an ion implantation method after forming a mask layer that exposes the side portion of the island-shaped semiconductor layer,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the ion implantation is performed a plurality of times with different implantation energies to form the impurity region having an impurity concentration peak in at least one of an upper part and a lower part of the island-shaped semiconductor layer .
前記不純物領域は、前記島状半導体層のうち前記第2領域の上方の底面が露出している部分の全体に設けられる、半導体装置の製造方法。 In claim 10,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity region is provided in an entire portion of the island-shaped semiconductor layer where a bottom surface above the second region is exposed.
前記マスク層は、ハードマスクである、半導体装置の製造方法。 In any one of Claims 9-11 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the mask layer is a hard mask.
前記マスク層は、前記島状半導体層のパターニングに用いたマスク層と同一である、半導体装置の製造方法。 In any one of Claims 9-11 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the mask layer is the same as the mask layer used for patterning the island-shaped semiconductor layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004201968A JP4572367B2 (en) | 2004-03-26 | 2004-07-08 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004091973 | 2004-03-26 | ||
JP2004201968A JP4572367B2 (en) | 2004-03-26 | 2004-07-08 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005311280A JP2005311280A (en) | 2005-11-04 |
JP4572367B2 true JP4572367B2 (en) | 2010-11-04 |
Family
ID=35439649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004201968A Expired - Fee Related JP4572367B2 (en) | 2004-03-26 | 2004-07-08 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4572367B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7692223B2 (en) | 2006-04-28 | 2010-04-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6312160A (en) * | 1986-07-03 | 1988-01-19 | Fujitsu Ltd | Method for forming island shaped soi channel stopper |
JPH0778998A (en) * | 1993-07-30 | 1995-03-20 | Philips Electron Nv | Preparation of electronic device containing thin film transistor |
JPH09205214A (en) * | 1995-11-21 | 1997-08-05 | Citizen Watch Co Ltd | Mos-type semiconductor device and its manufacture |
JPH09293868A (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
WO1997048136A1 (en) * | 1996-06-14 | 1997-12-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having soi structure and method for manufacturing the device |
-
2004
- 2004-07-08 JP JP2004201968A patent/JP4572367B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6312160A (en) * | 1986-07-03 | 1988-01-19 | Fujitsu Ltd | Method for forming island shaped soi channel stopper |
JPH0778998A (en) * | 1993-07-30 | 1995-03-20 | Philips Electron Nv | Preparation of electronic device containing thin film transistor |
JPH09205214A (en) * | 1995-11-21 | 1997-08-05 | Citizen Watch Co Ltd | Mos-type semiconductor device and its manufacture |
JPH09293868A (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
WO1997048136A1 (en) * | 1996-06-14 | 1997-12-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having soi structure and method for manufacturing the device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005311280A (en) | 2005-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8735984B2 (en) | FinFET with novel body contact for multiple Vt applications | |
JP2010010215A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2010073869A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US6951783B2 (en) | Confined spacers for double gate transistor semiconductor fabrication process | |
JP2010258124A (en) | Semiconductor device, and method of manufacturing the semiconductor device | |
TW200903655A (en) | Method of fabricating high-voltage MOS having doubled-diffused drain | |
JP2002270850A (en) | Dual-gate field effect transistor | |
JPH10223771A (en) | Semiconductor device and fabrication thereof | |
JP4348757B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2008103579A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof | |
JP4231909B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2006339289A (en) | Method for manufacturing semiconductor device, and mos field-effect transistor | |
JP2008300417A (en) | Field-effect transistor, and integrated circuit including same | |
JP4572367B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2010034139A (en) | Thin-film transistor and manufacturing method therefor | |
JP4011540B2 (en) | Thin film transistor matrix substrate and liquid crystal display device | |
JP3471252B2 (en) | Thin film transistor and method of manufacturing the same | |
KR100713915B1 (en) | Fin Transistor and method for forming thereof | |
KR100263475B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
JP2007194465A (en) | Semiconductor device, and method of manufacturing same | |
JP2007123827A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
KR20050027381A (en) | Method of forming recess channel of transistor | |
JP2006202950A (en) | Mos-type field effect transistor and manufacturing method thereof | |
JP3474091B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP3963463B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060112 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070417 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100428 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100428 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100624 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100714 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100727 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |