JP4664833B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Description

本発明は半導体記憶装置およびその製造方法に関する。
FBCメモリは、1T−1C(1 Transistor-1 Capacitor)型のDRAMに比べて微細化において優れている。このため、DRAMに代わる半導体記憶装置として、FBC(Floating Body Cell)メモリが注目されている。
FBCのメモリセルは、通常、SOI基板に形成されたMISFETによって構成されている。FBCでは、ソース、ドレインおよびボディ領域がSOI層に形成されている。ソースとドレインとの間に挟まれたボディ領域は、電気的に浮遊状態である。
このボディ領域内に蓄積されたホール数によってドレイン電流が変化する。このドレイン電流の変化量によってデータ“1”と データ“0”とを識別することができる。例えば、ボディ領域内のホールが多いときにデータ“1”と識別し、一方、ボディ領域にホールが少ないときにはデータ“0” と識別する。このようなFBCにおいては、一般に、ボディ領域が形成されるSOI層の厚みを薄くすると、データ“0”とデータ“1”との信号量の差が大きくなる。
しかし、SOI層の膜厚を薄くすると、ソース・ドレイン領域も薄くなる。これにより、シリサイド層とソース・ドレインとの接触面積が狭くなり、接触抵抗が増大するという問題が生じる。従って、従来のFBCでは、データ“0”とデータ“1”とを区別する信号量の差を充分に大きくすることが困難であった。
特開2005−158869号公報
ソース・ドレインの接触抵抗の増大を抑制し、データ“0”とデータ“1”とを区別する信号量の差が大きい半導体記憶装置およびその製造方法を提供する。
本発明に係る実施形態に従った半導体記憶装置は、絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた半導体層と、前記半導体層に形成されたソース層およびドレイン層と、前記ドレイン層と前記ソース層との間に設けられ、電気的に浮遊状態であり、データを記憶するために電荷を蓄積または放出するボディ領域であって、チャネル幅方向の断面において厚みの異なる第1のボディ部分および第2のボディ部分を含み、前記第1のボディ部分の厚みは第2のボディ部分の厚みより小さいボディ領域と、前記第1のボディ部分上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極とを備え、前記第1のボディ部分は、前記チャネル幅方向において一対の前記第2のボディ部分に挟まれており、前記第2のボディ部分は、前記チャネル幅方向における一側面において素子分離領域に隣接している。
ソース・ドレインの接触抵抗の増大を抑制し、データ“0”とデータ“1”とを区別する信号量の差が大きい半導体記憶装置およびその製造方法を提供する。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る第1の実施形態に従ったFBCメモリ装置の平面図である。図1には、メモリ領域の平面が示されている。メモリ領域を制御するためのロジック回路は、従来の構成と同様でよいので、その図示を省略する。
FBCメモリ装置は、SOI(Silicon On Insulator)基板に形成されている。メモリ領域では、素子分離領域としてのSTI(Shallow Trench Isolation)30がライン状に延伸している。隣り合うSTI30の間にSOI層40が設けられている。従って、SOI層40もSTI30と平行してライン状に延伸している。ソース層、ドレイン層およびボディ領域は、SOI層40内に設けられている。
ソース層にはソース線コンタクトSLCが設けられており、ドレイン層にはビット線コンタクトBLCが設けられている。SOI層40の延伸方向に対して直交するようにワード線WL(ゲート電極ともいう)が設けられている。
ワード線WLの下のSOI層40がボディ領域であり、ボディ領域は、第1のボディ部分B1と第2のボディ部分B2を含む。ボディ領域は、ソース層Sとドレイン層Dとの間に位置する。ソース層Sは、第1のソース部分S1および第2のソース部分S2を含み、ドレイン層Dは、第1のドレイン部分D1および第2のドレイン部分D2を含む。
図2は、図1の2−2線に沿った断面図である。2−2線は、ワード線WLの延伸方向、換言すると、メモリセルのチャネル幅方向に延びた線である。図2を参照してわかるように、本実施形態によるFBCメモリ装置は、支持基板10と、絶縁膜としてのBOX(Buried Oxide)層20と、素子分離領域としてのSTI30と、半導体層としてのSOI層40と、ゲート絶縁膜50と、ゲート電極としてのワード線WLと、シリサイド層60とを備えている。
支持基板10は、例えば、シリコンなどの半導体材料からなる。BOX層20は、支持基板10上に設けられており、例えば、シリコン酸化膜である。SOI層40は、BOX層20上に設けられており、例えば、シリコン単結晶からなる。
SOI層40内に設けられたボディ領域は、ドレイン層Dとソース層Sとの間に設けられ、電気的に浮遊状態である。FBCは、このボディ領域に電荷を蓄積または放出し、ボディ領域内に蓄積された電荷量によってバイナリデータを記憶することができる。
図2に示すように、ボディ領域において、第1のボディ部分B1の厚みT1と第2のボディ部分B2の厚みT2とが異なる。第1のボディ部分B1の厚みT1は、第2のボディ部分B2の厚みT2よりも薄い。本実施形態では、第2のボディ部分がSTI30に隣接しており、第1のボディ部分は一対の隣り合う第2のボディ部分に挟まれている。
ゲート絶縁膜50は、第1および第2のボディ部分B1およびB2上に設けられており、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、または、ハフニウムシリケート等でよい。ワード線WLは、ゲート絶縁膜50上に設けられており、例えば、ポリシリコンまたはシリサイドからなる。ワード線WL上にはゲート抵抗を低下させるためにシリサイド層60が設けられている。
図3は、図1の3−3線に沿った断面図である。3−3線は、2−2線と平行の線であり、ビット線コンタクトBLC上にある。従って、図3には、ビット線コンタクトBLCおよびドレイン層Dの断面が示されている。
図3に示す断面においては、ドレイン層DがSOI層40内に設けられている。ドレイン層Dにおいて、第1のドレイン部分D1の厚みT3と第2のドレイン部分D2の厚みT4とが異なる。本実施形態では、第1のドレイン部分D1の厚みT3は、第2のドレイン部分D2の厚みT4よりも薄い。また、第1のドレイン部分D1は、BOX層20上に形成されたシリサイド層60からなる。第2のドレイン部分D2は、BOX層20上のSOI層40と、SOI層40上に形成されたシリサイド層60とを含む積層膜からなる。ビット線コンタクトBLCは、第1のドレイン部分D1上に設けられており、ドレイン層Dと電気的に接続されている。
ソース層Sの断面構造は、ドレイン層Dのそれと同様であるので、その図示を省略する。ソース層Sは、チャネル幅方向の断面において厚みの異なる第1のソース部分S1および第2のソース部分S2を含む。第1のソース部分S1は、第2のソース部分S2よりも薄い。また、第1のソース部分S1は、BOX層20上に形成されたシリサイド層60からなる。第2のソース部分S2は、BOX層20上のSOI層40と、SOI層40上に形成されたシリサイド層60とを含む積層膜からなる。ソース線コンタクトSLCは、第1のソース部分S1上に設けられており、ソース層Sと電気的に接続されている。
図4は、図1の4−4線に沿った断面図である。この断面は、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B2、D2、B2、S2、B2、D2、・・・の順にそれらの断面が現れている。
図5は、図1の5−5線に沿った断面図である。この断面は、第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B1、D1、B1、S1、B1、D1、・・・の順にそれらの断面が現れている。
ここで注目すべきは、図4の厚みT2、T4と、図5の厚みT1、T3との相違である。厚みT1およびT3は、厚みT2およびT4よりも薄い。なお、T1=T3および/またはT2=T4であっても差し支えない。また、T1≠T3および/またはT2≠T4であっても差し支えない。
本実施形態では、図2、図4および図5に示すように、第1のボディ部分B1の厚みT1を第2のボディ部分B2の厚みT2よりも薄くする。好ましくは、第1のボディ部分B1の厚みT1は、ボディ領域に形成される最大空乏層幅より小さい。即ち、第1のボディ部分B1では、完全空乏化 (fully-depleted)の状態となる。これを実現するには、例えば、ボディ領域のアクセプタ濃度を1×1018cm−3とすると、最大空乏層幅は約35nmである。従って、厚みT1を35nm以下とすることが好ましい。さらに、支持基板10には負電位を与えることによって、ボディ領域の底部に表面蓄積層(Surface Accumulation Layer)が形成される。
ボディ領域が完全空乏化され、かつ、その底部に表面蓄積層が形成される場合において、メモリセルMCの閾値電圧差ΔVthは、式1で表される。
ΔVth=Csi/Cox×ΔVB (式1)
ここで、CsiはSOI層40に形成される空乏層の容量、Coxはゲート絶縁膜50の容量、ΔVBは、データ“0”を格納するメモリセルのボディ電位とデータ“1”を格納するメモリセルのボディ電位との差である。
Csi/Coxはボディ効果の強さを示す係数である。Csiは、Csi=εsi/Tsiであらわされる。ここで、εsiは、シリコンの誘電率、Tsiは、SOI層40の厚さである。式1より、SOI層40の厚さが薄いほどCsiが大きくなることが分かる。Csiが大きくなるとボディ効果大きくなり、閾値電圧差ΔVthを増大させることができる。即ち、第1のボディ部分B1の厚みT1を第2のボディ部分B2の厚みT2よりも薄くすることによって、FBCの信号量を増大させることができる。
本実施形態では、図3、図4および図5に示すように、第1のドレイン部分D1の厚みT3は第2のドレイン部分D2の厚みT4よりも薄い。これにより、境界部70が、第1のドレイン部分D1と第2のドレイン部分D2との間にあるSOI層40の側面、および、第2のドレイン部分D2内にあるSOI層40の上面に形成される。この境界部70は、シリサイド層60とSOI層40との間の境界である。
一般に、シリサイドとシリコンとの間の接触抵抗は、シリサイド内の抵抗と比べて高い。シリサイドとシリコンとの接触抵抗およびシリコン層の抵抗は寄生抵抗に大きな影響を与える。したがって、シリサイドとシリコンとの間の接触面積は大きいほうが好ましい。しかし、従来、SOI層を薄膜化すると、シリサイドとシリコンとの間の接触面積が小さくなる。例えば、図5を参照すると、SOI層を薄膜化した場合に、境界部70の界面面積、即ち、シリサイド層60とSOI層40との間の接触面積が小さくなることが分かる。従来では、ドレイン層およびソース層に図3に示すような段差が設けられていなかったので、SOI層の薄膜化が寄生抵抗の上昇の原因となっていた。
本実施形態では、第1のドレイン部分D1の厚みT3と第2のドレイン部分D2の厚みT4とを相違させることによって、境界部70に段差を設けている。これにより、境界部70の界面面積、即ち、シリサイド層60とSOI層40との間の接触面積を従来よりも大きくすることができる。その結果、SOI層を薄膜化しても、寄生抵抗を低く抑えることができる。
このように、本実施形態によれば、ワード線に沿った断面においてボディ中央部のSOI層の薄膜化により閾値電圧差ΔVthの増大を図りつつ、寄生抵抗の増大を回避することができる。
第1のボディ部分B1よりも厚い膜厚を有する第2のボディ部分B2がSTI30に隣接して配置されているので、フリンジング容量が大きくなる。フリンジング容量とは、STI30の下の支持基板10とボディ領域の側面との容量である。フリンジング容量の増加は、支持基板―ボディ領域間の容量Csubの増加に寄与する。第3の実施形態で説明するように、Csubの増加によって閾値電圧差ΔVthが増大する。
図6(A)から図10(B)は、第1の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図である。図6(A)、図7(A)、図8(A)、図9(A)および図10(A)は、メモリ領域の断面を示し、図6(B)、図7(B)、図8(B)、図9(B)および図10(B)は、ロジック回路領域の断面を示す。
まず、SOI基板を準備する。SOI基板は、絶縁膜としてのBOX層20および半導体層としてのSOI層40が支持基板10上に設けられた基板である。支持基板10は、例えば、シリコン基板である。BOX層20は、例えば、膜厚10nmのシリコン酸化膜である。SOI層40は、例えば、膜厚50nmの単結晶シリコンである。このSOI基板上にマスク材料としてのシリコン酸化膜42およびシリコン窒化膜44を順に堆積する。
次に、フォトリソグラフィ技術およびRIE(Reactive Ion Etching)を用いて、素子分離領域にSTI30を形成するために、素子分離領域にあるシリコン酸化膜42、シリコン窒化膜44およびSOI層40を除去する。これにより、シリコン酸化膜42、シリコン窒化膜44およびSOI層40を貫通するトレンチが形成される。続いて、シリコン酸化膜などの絶縁膜をこのトレンチに充填することによって、図6(A)および図6(B)に示すようにSTI30を形成する。本実施形態ではメモリ領域において、アクティブ領域の幅Waは約100nmであり、STI30の幅は約50nmである。
シリコン窒化膜44およびシリコン酸化膜42を除去した後、シリコン酸化膜43を形成する。シリコン酸化膜43の膜厚は、例えば、8nmである。次に、P型不純物としてボロンをSOI層40に約1×1018cm−3の濃度でイオン注入する。N型FETおよびP型FETの閾値電圧を調整するためにロジック回路領域にも不純物を導入する。
次に、側壁材料としてのシリコン窒化膜をSTI30およびシリコン酸化膜43上に堆積する。このシリコン窒化膜の膜厚は、例えば、30nmである。さらに、RIEを用いてシリコン窒化膜を異方性エッチングする。これにより、図7(A)および図7(B)に示すようにSTI30の側面に側壁膜47を残存させる。このとき、側壁膜47は、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2を被覆しており、第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1を被覆していない。第2のボディ部分B2の幅は側壁膜47の幅で決定されるので、1対の第2のボディ部分は同じ幅を有する。したがって、本実施形態は、特性ばらつきの少ないメモリの製造に適している。
次に、TEOS膜45を堆積する。TEOS膜45の膜厚は、例えば、8nmである。図8(B)に示すようにフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト46でロジック回路領域を被覆する。次に、ウェットエッチングでメモリ領域のTEOS膜45を除去する。続いて、側壁膜47をマスクとして用いてSOI層40の上部をRIEによって異方性エッチングする。これにより、図8(A)に示すように、FBCのボディ領域のうち側壁膜47で被覆されていない第1のボディ部分B1の厚みを薄くする。FBCのソース領域のうち側壁膜47で被覆されていない第1のソース部分S1の厚みを薄くする。FBCのドレイン領域のうち側壁膜47で被覆されていない第1のドレイン部分D1の厚みを薄くする。第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1の各膜厚は、例えば、20nmである。このとき、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2は、側壁膜47で被覆されているため、エッチングされない。また、ロジック回路領域のSOI層40は、レジスト46で被覆されているのでエッチングされない。
図8(A)ではソース領域およびドレイン領域のそれぞれの厚みを図示していないが、これは、図3〜図5を参照することにより理解され得る。
図9(A)および図9(B)に示すように、レジスト46およびTEOS膜45の除去後、熱酸化工程によって、膜厚6nmのシリコン酸化膜を形成する。この熱酸化工程は、第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1のそれぞれのSOI膜厚をさらに薄くするとともに、RIEによってSOI層40に生じたダメージを除去する。続いて、熱燐酸溶液を用いて側壁膜47を除去する。続いて、メモリセル領域における6nm厚のシリコン酸化膜およびロジック回路領域におけるシリコン酸化膜43を除去する。
次に、図10(A)および図10(B)に示すように、ゲート絶縁膜50を第1のボディ領域B1および第2のボディ領域B2上に形成する。ゲート絶縁膜50の膜厚は、例えば、5nmである。次に、ゲート絶縁膜50上にゲート電極55を形成する。ゲート電極55のゲート長は、例えば、50nmである。これと同時に、ロジック回路領域にゲート絶縁膜50およびゲート電極55を形成してよい。また、ロジック回路のゲート絶縁膜およびゲート電極は、メモリセルのゲート絶縁膜およびゲート電極とは別工程で形成されてもよい。
次に、ゲート電極55をマスクとして用いて、ソース・ドレイン領域上にN型不純物として砒素または燐をイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、1×1013cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。
その後、必要に応じて、ゲート電極55およびソース・ドレイン領域上にシリサイド層(図示せず)を形成する。従来の工程を用いて、シリサイド層、層間絶縁膜、ビット線コンタクトBLC、ソース線コンタクトSLC等を形成し、第1の実施形態によるFBCメモリ装置が完成する。
(第2の実施形態)
図11は、本発明に係る第2の実施形態に従ったFBCメモリ装置の断面図である。第2の実施形態は、第1のボディ部分B1と第2のボディ部分B2との境界において、SOI層40の膜厚が徐々に滑らかに変化している。第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図12および図13は、第2の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図である。
図6を参照して説明した工程の後、シリコン窒化膜44およびシリコン酸化膜42を除去する。その後、シリコン酸化膜43を形成する。シリコン酸化膜43の膜厚は、例えば、8nmである。次に、P型不純物としてボロンをSOI層40に約1×1018cm−3の濃度でイオン注入する。
次に、側壁材料としてのシリコン窒化膜をSTI30およびシリコン酸化膜43上に堆積する。このシリコン窒化膜の膜厚は、例えば、30nmである。さらに、フォトリソグラフィ技術およびRIEを用いて、メモリセル領域のシリコン窒化膜を異方性エッチングする。これにより、図12(A)に示すようにSTI30の側面に側壁膜47を残存させる。このとき、側壁膜47は、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2を被覆しており、第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1を被覆していない。ロジック回路領域では、図12(B)に示すように、シリコン窒化膜47がアクティブ領域を被覆している。
レジスト49の除去後、熱酸化処理によってSOI層40を酸化する。このとき、図13(A)に示すように、第1のボディ部分B1の上部が酸化されるが、第2のボディ部分B2は第1のボディ部分B1ほど酸化されない。これにより、第1のボディ部分B1の膜厚T1が第2のボディ部分B2の膜厚T2よりも薄くなる。
次に、シリコン酸化膜111をウェットエッチングで除去する。メモリセル領域およびロジック回路領域のシリコン窒化膜47を除去した後、N型FETおよびP型FETの閾値電圧を調整するためにロジック回路領域に不純物を導入する。
第2の実施形態の製造方法によれば、異方性エッチングによって第1のボディ部分B1を薄くする方法と比較して、ボディ領域へのダメージが少ない。よって、SOI層40のシリコン結晶の品質が良好に保たれる。これは、データリテンション時間の長いFBCメモリ装置の製造に適している。
(第3の実施形態)
図14は、本発明に係る第3の実施形態に従ったFBCメモリ装置の平面図である。第3の実施形態では、第1のソース部分S1と第1のドレイン部分D1との間の第1のボディ部分B1の幅L1が、第2のソース部分S2と第2のドレイン部分D2との間の第2のボディ部分B2の幅L2と異なる。幅L1は、ゲート長にほぼ等しい。
図15は、図14の13−13線に沿った断面図である。この断面は、ワード線WLの延伸方向に切断した断面である。従って、第1のボディ部分B1および第2のボディ領域B2の断面が現れている。本実施形態では、第1のボディ部分B1の厚みと第2のボディ部分B2の厚みはほぼ等しい。しかし、第2のボディ部分B2上には、ゲート絶縁膜50よりも厚い第1の側壁膜47が設けられている。第1の側壁膜47は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である。
ワード線(ゲート電極)WLは、ゲート絶縁膜50および第1の側壁膜47上に設けられている。ワード線WLに電圧を印加することによって、第1のボディ部分B1にチャネルが形成される。
ここで、第1の側壁膜47を設けることによって、ゲート電極−ボディ領域間の容量Cgが小さくなる。一般に、ボディ領域の全容量はCg+Csub+Cd+Csで表される。ここで、Csubは支持基板―ボディ領域間の容量、Cdはドレイン領域―ボディ領域間の容量、Csはソース領域―ボディ領域間の容量を示す。データ“0”を格納するボディ領域の電位とデータ“1”を格納するボディ領域の電位との電位差ΔVBは、(Csub/(Cg+Csub+Cd+Cs))×VBLLと表される。ここで、VBLLは、データ“0”書込み時のビット線電位の振幅である。式1に示したように、閾値電位差ΔVthは、ボディ電位差ΔVBに比例する。よって、ボディ領域の全容量に対するCsubの容量比R=Csub/(Cg+Csub+Cd+Cs)が大きいほどFBCの閾値電圧差ΔVthは大きくなることが分かる。
第3の実施形態では、ゲート電極−ボディ領域間の容量Cgが小さくなることによって、容量比Rが大きくなるので、メモリセルの閾値電圧差ΔVthが増大する。
図16は、図14の14−14線に沿った断面図である。この断面は、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B2、D2、B2、S2、B2、D2、・・・の順にそれらの断面が現れている。
図17は、図14の15−15線に沿った断面図である。この断面は、第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B1、D1、B1、S1、B1、D1、・・・の順にそれらの断面が現れている。
図16および図17に示すように、第3の実施形態では、第1のボディ部分B1の幅(ゲート長)L1は、第2のボディ部分B2の幅L2よりも狭い。ゲート電極に所定の電圧を印加することにより第1のボディ部分B1の表面にチャネルが形成される。第1のボディ部分B1の幅L1が比較的狭いため、大きなドレイン電流が流れる。これにより、ボディ領域の中央部におけるインパクトイオン化電流を増大させることができ、その結果、データ“1”の書込み速度を速くすることができる。インパクトイオン化電流の増加は、次のように式で表される。基板電流IsubはIsub=(M−1)×Idで表される。ここで、Mはアバランシェ増倍係数である。Idはドレイン電流である。Mはチャネル方向電界に対し指数関数的に依存する。従って、ゲート長を短くすることで急激に増大する。さらに、Idもゲート長に比例して増大する。ゲート長を短くすると、Mの急激な増加とIdの増加との相乗効果によりIsubが劇的に増加する。Isubが大きいことは、インパクトイオン化電流が大きいことを意味する。従って、ゲート長を短くすると、書き込み時間は劇的に短くなる。
また、第1のボディ部分B1の幅L1が狭くなることによって、ビット線コンタクトBLCとソース線コンタクトSLCとの間隔を狭くすることができる。これは、メモリセルのセルサイズを小さくすることができることを意味し、コスト削減につながる。
第1のボディ部分B1の幅L1が狭くなると、Csubが低下する。しかし、第2のボディ部分B2の幅L2を広くすることによって、Csubが増大する。即ち、幅L1の狭小化によるCsubの低下を、幅L2の広大化によるCsubの増大によって補っている。Csubが増大すると、上述の容量比Rは増大し、メモリセルの信号量の差が増大する。従って、幅L2の広大化によって、メモリセルの閾値電圧差ΔVthの低下を抑制し、あるいは、この閾値電圧差ΔVthを増大させることができる。
このように、第3の実施形態は、閾値電圧差と書込み速度との間のトレードオフを解決することができる。
支持基板10とボディ領域との間のフリンジング容量の増加の観点からは、幅L2の大きい第2のボディ部分B2がSTI30に隣接して配置されるのが好ましい。
第3の実施形態において、第1の側壁膜47は、シリコン酸化膜やシリコン酸化膜などの絶縁膜から形成されていた。しかし、第1の側壁膜47の領域は、中空であってもよい。
第3の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を説明する。まず、図6(A)から図7(B)に示す工程を第1の実施形態と同様に実行する。次に、図18(A)および図18(B)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、レジスト49でメモリ領域を被覆する。次に、ロジック回路領域における第1の側壁膜としての側壁膜47を除去する。
レジスト49およびTEOS45およびシリコン酸化膜43の除去後、図19(A)および図19(B)に示すように、SOI層40のうち第1の側壁膜47で被覆されていない第1のボディ領域B1上にゲート絶縁膜50を形成する。次に、ゲート絶縁膜50上にゲート電極55を形成する。ゲート電極55は、第1の側壁膜47が延伸する方向に対して垂直方向に延伸する。これと同時に、ロジック回路領域にゲート絶縁膜50およびゲート電極55を形成してよい。代替的に、ロジック回路のゲート絶縁膜50およびゲート電極55は、メモリセルのゲート絶縁膜50およびゲート電極55とは別工程で形成されてもよい。ゲート絶縁膜50の膜厚は、例えば、5nmである。ゲート電極55のゲート長は、例えば、50nmである。
図20は、図19の18−18線に沿った断面図である。図21は、図19の19−19線に沿った断面図である。ゲート電極55の加工後、ゲート電極55をマスクとして用いて、ソース・ドレイン形成用のN型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、1×1013cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1を形成する。
このとき図20に示すように、第1の側壁膜47が第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2上を被覆している。第1の側壁膜47の膜厚は、例えば、50nmである。従って、このイオン注入工程では、不純物は、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2に注入されない。一方、図21に示すように、第1の側壁膜47は第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1上を被覆していない。よって、不純物は、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1に注入される。この注入工程によって、図14に示した第1のドレイン部分D1と第1のソース部分S1との間の第1のボディ部分B1の幅L1が決定される。
図22は、図20に続く断面図である。熱燐酸溶液で第1の側壁膜47を除去することにより、ゲート電極55の下が中空となり、ボイド62が形成される。
図23は、図22に続く断面図である。図24は、図21に続く断面図である。絶縁膜をゲート電極55、ソース領域およびドレイン領域上に堆積する。続いて、RIEを用いてこの絶縁膜を異方性エッチングする。これにより、図23および図24に示すようにゲート電極55の側面に第2の側壁膜80が形成される。第2の側壁膜80は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる。
次に、第2の側壁膜80およびゲート電極55をマスクとして用いて、N型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、5×1015cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2を形成する。この注入工程によって、図14に示した第2のドレイン部分D2と第2のソース部分S2との間の第2のボディ部分B2の幅L2が決定される。
図25は、第1の側壁膜47および第2の側壁膜80の位置関係を示す平面図である。R47は第1の側壁膜47が形成される領域であり、R80は第2の側壁膜80が形成される領域である。このように第1の側壁膜47は、SOI層40に沿って延伸しており、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2を被覆する。これにより、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1に不純物を注入することができる。
一方、第2の側壁膜80は、ゲート電極55に沿って延伸しており、ゲート電極55近傍のSOI層40を被覆する。これにより、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2に不純物を注入することができる。
その後、従来の工程を用いて、シリサイド層、層間絶縁膜、ビット線コンタクトBLC、ソース線コンタクトSLC等を形成し、第3の実施形態によるFBCメモリ装置が完成する。
(第4の実施形態)
第4の実施形態は、第1の実施形態と第3の実施形態との組み合わせである。第4の実施形態によるFBCメモリ装置は、図2および図3に示すように第1のボディ部分B1の膜厚T1が第2のボディ部分B2の膜厚T2よりも薄く、かつ、図14に示すように第1のボディ部分B1の幅L1が第2のボディ部分B2の幅L2よりも狭い。即ち、第4の実施形態は、第1および第3の実施形態の両方の効果を得ることができる。
第4の実施形態では、膜厚の厚い第2のボディ部分B2をSTI30に隣接するように配置するだけでなく、膜厚の厚い第1の側壁膜47を第2のボディ部分B2上に設けている。これにより、ゲート電極からの電界が第2のボディ部分B2に与える影響が小さくなり、支持基板10とボディ領域との間のフリンジング容量がさらに大きくなる。
また、ゲート長の短い第1のボディ部分B1の膜厚T1を薄くすることにより、短チャネル化にともなう閾値電圧の著しい低下現象(短チャンネル効果)を抑制することができる。短チャンネル効果を抑制することによって、メモリセルの閾値電圧のばらつきを抑制することができ、その結果、不良ビットの発生を回避することができる。
第4の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を説明する。まず、図6(A)から図8(B)に示す工程を第1の実施形態と同様に実行する。次に、図26(A)および図26(B)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、レジスト49でメモリ領域を被覆する。次に、ロジック回路領域における第1の側壁膜としての側壁膜47を除去する。
レジスト49およびTEOS45の除去後、図27(A)および図27(B)に示すように、SOI層40のうち第1の側壁膜47で被覆されていない第1のボディ領域B1上にゲート絶縁膜50を形成する。次に、ゲート絶縁膜50上にゲート電極55を形成する。ゲート電極55は、第1の側壁膜47が延伸する方向に対して垂直方向に延伸する。これと同時に、ロジック回路領域にゲート絶縁膜50およびゲート電極55を形成してよい。代替的に、ロジック回路のゲート絶縁膜50およびゲート電極55は、メモリセルのゲート絶縁膜50およびゲート電極55とは別工程で形成されてもよい。ゲート絶縁膜50の膜厚は、例えば、5nmである。ゲート電極55のゲート長は、例えば、50nmである。
図28は、図27の26−26線に沿った断面図である。図29は、図27の27−27線に沿った断面図である。ゲート電極55の加工後、ゲート電極55をマスクとして用いて、ソース・ドレイン形成用のN型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、1×1013cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1を形成する。
このとき図28に示すように、第1の側壁膜47が第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2上を被覆している。第1の側壁膜47の膜厚は、例えば、50nmである。従って、このイオン注入工程では、不純物は、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2に注入されない。一方、図29に示すように、第1の側壁膜47は第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1上を被覆していない。よって、不純物は、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1に注入される。この注入工程によって、図14に示した第1のドレイン部分D1と第1のソース部分S1との間の第1のボディ部分B1の幅L1が決定される。
図30は、図28に続く断面図である。熱燐酸溶液で第1の側壁膜47を除去することにより、ゲート電極55の下が中空となり、ボイド62が形成される。
図31は、図30に続く断面図である。図32は、図29に続く断面図である。絶縁膜をゲート電極55、ソース領域およびドレイン領域上に堆積する。続いて、RIEを用いてこの絶縁膜を異方性エッチングする。これにより、図23および図24に示すようにゲート電極55の側面に第2の側壁膜80が形成される。第2の側壁膜80は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる。
次に、第2の側壁膜80およびゲート電極55をマスクとして用いて、N型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、5×1015cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2を形成する。この注入工程によって、図14に示した第2のドレイン部分D2と第2のソース部分S2との間の第2のボディ部分B2の幅L2が決定される。
その後、従来の工程を用いて、シリサイド層、層間絶縁膜、ビット線コンタクトBLC、ソース線コンタクトSLC等を形成し、FBCメモリ装置が完成する。尚、第1の側壁膜47および第2の側壁膜80の位置関係は、図25に示す通りである。
(第4の実施形態による製造方法の変形例)
まず、第1の実施形態と同様にして、素子分離領域にトレンチを形成する。これにより、図33に示す構造となる。次に、熱燐酸溶液を用いて、シリコン窒化膜44を等方的に約30nmエッチングする。次に、シリコン酸化膜を堆積しCMPにより平坦化することによって、図34に示すようにSTI30が形成される。
熱燐酸溶液でシリコン窒化膜44を除去した後、STI30をマスクとして用いて、異方性エッチングによりボディ領域中央部のシリコン酸化膜42およびSOI層40をエッチングする。これにより、図35に示す構造が得られる。エッチングされた薄いSOI層40が第1のボディ部分B1となり、エッチングされていない厚いSOI層40が第2のボディ部分B2となる。
次に、濃度1×1018cm−3のボロンをSOI層に導入する。さらに、図36に示すように、ゲート絶縁膜50およびゲート電極55を形成する。続いて、ゲート電極55をマスクとして用いて、ソース・ドレイン形成用のN型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、1×1013cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1を形成する。
このとき図37(A)に示すように、STI30およびシリコン酸化膜42が第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2上を被覆している。STI30およびシリコン酸化膜42の膜厚は、例えば、50nmである。従って、このイオン注入工程では、不純物は、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2に注入されない。一方、図37(B)に示すように、STI30およびシリコン酸化膜42は第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1上を被覆していない。よって、不純物は、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1に注入される。この注入工程によって、図14に示した第1のドレイン部分D1と第1のソース部分S1との間の第1のボディ部分B1の幅L1が決定される。
この変形例では、第2のボディ部分B2上にあるSTI30およびシリコン酸化膜42が第3の実施形態における第1の側壁膜47の役割を果たす。これにより、別途、側壁膜を堆積する工程等が不要になるので、本変形例は、第3の実施形態および第4の実施形態に比べ、装置の製造コストを低減することができる。
図37(A)は、図36の35A−35A線に沿った断面図である。この断面は、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B2、D2、B2、S2、B2、D2、・・・の順にそれらの断面が現れている。図37(B)は、図36の35B−35B線に沿った断面図である。この断面は、第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B1、D1、B1、S1、B1、D1、・・・の順にそれらの断面が現れている。
図37(A)と図37(B)とを比較すると、このイオン注入工程において、不純物が第2のボディ部分B2に注入されず、第1のボディ部分B1に注入されることが分かる。
図38(A)および図38(B)は、それぞれ図37(A)および図37(B)に続く製造方法を示す断面図である。第1のボディ部分B1にN型不純物を注入した後、絶縁膜をゲート電極55、ソース領域およびドレイン領域上に堆積する。続いて、RIEを用いてこの絶縁膜を異方性エッチングする。これにより、図38(A)および図38(B)に示すようにゲート電極55の側面に第2の側壁膜80が形成される。第2の側壁膜80は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる。
次に、第2の側壁膜80およびゲート電極55をマスクとして用いて、N型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、5×1015cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2を形成する。この注入工程によって、図14に示した第2のドレイン部分D2と第2のソース部分S2との間の第2のボディ部分B2の幅L2が決定される。
その後、第4の実施形態と同様にシリサイド層、層間絶縁膜、ビット線コンタクトBLC、ソース線コンタクトSLC等を形成し、FBCメモリ装置が完成する。
(第5の実施形態)
図39は、本発明に係る第5の実施形態に従ったFBCメモリ装置の平面図である。第5の実施形態は、第3の実施形態と同様に、第1のソース部分S1と第1のドレイン部分D1との間の第1のボディ部分B1の幅L1が、第2のソース部分S2と第2のドレイン部分D2との間の第2のボディ部分B2の幅L2と異なる。しかし、第5の実施形態では、幅の小さい第1のボディ部分B1がSTI30に隣接して配置される。
図40は、図39の40−40線に沿った断面図である。図41は、図39の41−41線に沿った断面図である。図42は、図39の42−42線に沿った断面図である。図40に示すように、第1のボディ部分B1の厚みT1と第2のボディ部分B2の厚みT2とが異なる。第5の実施形態では、膜厚の薄い第1のボディ部分B1がSTI30に隣接して配置される。
第5の実施形態によれば、従来と比べて、ボディ効果係数を増大させ、ボディ電位差ΔVBを増大させることができる。しかし、第4の実施形態と比べると、フリンジ容量によるボディ・プレート間容量が小さい。
図43(A)から図52は、第5の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図である。まず、支持基板10、BOX層20およびSOI層40を備えたSOI基板を準備する。SOI層40の表面を酸化することによってシリコン酸化膜42を形成する。次に、シリコン窒化膜44およびTEOS膜45を順にシリコン酸化膜42上に堆積する。これにより、図43(A)および図43(B)に示す構造が得られる。シリコン窒化膜44の厚みは、例えば、50nmである。
次に、フォトリソグラフィ技術およびウェットエッチングを用いて、図44(B)に示すように、ロジック回路領域のTEOS膜45およびシリコン窒化膜44を除去する。続いて、図44(A)および図44(B)に示すように、シリコン窒化膜300を堆積する。
次に、フォトリソグラフィ技術および異方性エッチングを用いて、図45(A)および図45(B)に示すように素子分離領域にある材料をSOI層40の途中までエッチングする。これにより、STI用のトレンチが形成される。
次に、TEOS膜310およびシリコン窒化膜320を堆積する。このとき、TEOS膜310の厚みは、例えば、約10nmである。シリコン窒化膜320の厚みは、例えば、30nmである。続いて、シリコン窒化膜320に対して異方性エッチングを行う。これにより、図46(A)および図46(B)に示すように、TEOS膜310の側面にシリコン窒化膜320を側壁膜として残存させる。
次に、図47(B)に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチングを用いて、ロジック回路領域のTEOS膜310およびシリコン窒化膜320を除去する。
次に、シリコン酸化膜などの絶縁膜を素子分離領域のトレンチに充填し、この絶縁膜をCMPで平坦化する。これにより、図48(A)および図48(B)に示すようにSTI30が形成される。
次に、図49に示すように、熱燐酸溶液を用いて、シリコン窒化膜300および320を除去し、希フッ酸を用いて、メモリセル領域のTEOS膜310およびロジック回路領域のシリコン酸化膜42を除去する。必要に応じてSOI層40に不純物を導入する。
次に、図50に示すように、ゲート絶縁膜50およびゲート電極55を形成する。
図51は、図50の51−51線に沿った断面図である。この断面は、第2のボディ部分B2、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B2、D2、B2、S2、B2、D2、・・・の順にそれらの断面が現れている。
図52は、図50の52−52線に沿った断面図である。この断面は、第1のボディ部分B1、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1をSTI30およびSOI層40の延伸方向に切断した断面である。従って、B1、D1、B1、S1、B1、D1、・・・の順にそれらの断面が現れている。
ゲート電極55の加工後、ゲート電極55をマスクとして用いて、ソース・ドレイン形成用のN型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、1×1013cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1を形成する。このとき、斜めイオン注入を用いて、第2のボディ部分B2の側面に不純物を注入し、これにより、LDD(Lightly Doped Drain)を形成してもよい。
このイオン注入工程において、図51に示すように、シリコン窒化膜44が第1の側壁膜として第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2上を被覆している。シリコン窒化膜44の膜厚は、例えば、50nmである。従って、このイオン注入工程では、不純物は、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2に注入されない。一方、図54に示すように、シリコン窒化膜44は第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1上を被覆していない。よって、不純物は、第1のソース部分S1および第1のドレイン部分D1に注入される。この注入工程によって、図39に示した第1のドレイン部分D1と第1のソース部分S1との間の第1のボディ部分B1の幅L1が決定される。
図53は、図51に続く断面図である。図54は、図52に続く断面図である。熱燐酸溶液でシリコン窒化膜44を除去する。ゲート電極55の下が中空となり、ボイド62が形成される。次に、絶縁膜をゲート電極55、ソース領域およびドレイン領域上に堆積する。続いて、RIEを用いてこの絶縁膜を異方性エッチングする。これにより、図53および図54に示すようにゲート電極55の側面に第2の側壁膜80が形成される。第2の側壁膜80は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜からなる。
次に、第2の側壁膜80およびゲート電極55をマスクとして用いて、N型不純物として砒素または燐をソース領域およびドレイン領域にイオン注入する。例えば、2keVの加速エネルギーで、5×1015cm−2のドーズ量の燐をイオン注入する。これにより、第2のソース部分S2および第2のドレイン部分D2を形成する。この注入工程によって、図39に示した第2のドレイン部分D2と第2のソース部分S2との間の第2のボディ部分B2の幅L2が決定される。
その後、従来の工程を用いて、シリサイド層、層間絶縁膜、ビット線コンタクトBLC、ソース線コンタクトSLC等を形成し、第5の実施形態によるFBCメモリ装置が完成する。
本発明に係る第1の実施形態に従ったFBCメモリ装置の平面図。 図1の2−2線に沿った断面図。 図1の3−3線に沿った断面図。 図1の4−4線に沿った断面図。 図1の5−5線に沿った断面図。 第1の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図6に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図7に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図8に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図9に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 本発明に係る第2の実施形態に従ったFBCメモリ装置の断面図。 第2の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 第2の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 本発明に係る第3の実施形態に従ったFBCメモリ装置の平面図。 図14の13−13線に沿った断面図。 図14の14−14線に沿った断面図。 図14の15−15線に沿った断面図。 第3の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図18に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図19の18−18線に沿った断面図。 図19の19−19線に沿った断面図。 図20に続く断面図。 図22に続く断面図。 図21に続く断面図。 第1の側壁膜47および第2の側壁膜80の位置関係を示す平面図。 第4の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図26に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図27の26−26線に沿った断面図。 図27の27−27線に沿った断面図。 図28に続く断面図。 図30に続く断面図。 図29に続く断面図。 第4の実施形態による製造方法の変形例を示す断面図。 図33に続く、製造方法を示す断面図。 図34に続く、製造方法を示す断面図。 図35に続く、製造方法を示す断面図。 図36の35A−35A線に沿った断面図および図36の35B−35B線に沿った断面図。 図37(A)および図37(B)に続く製造方法を示す断面図。 本発明に係る第5の実施形態に従ったFBCメモリ装置の平面図。 図39の40−40線に沿った断面図。 図39の41−41線に沿った断面図。 図39の42−42線に沿った断面図。 第5の実施形態によるFBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図43に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図44に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図 図45に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図46に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図47に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図48に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図49に続く、FBCメモリ装置の製造方法を示す断面図。 図50の51−51線に沿った断面図。 図50の52−52線に沿った断面図。 図51に続く断面図。 図52に続く断面図。
符号の説明
10…支持基板
20…BOX層
30…STI
40…SOI層
S1…第1のソース層
S2…第2のソース層
D1…第1のドレイン層
D2…第2のドレイン層
B1…第1のボディ部分
B2…第2のボディ部分
50…ゲート絶縁膜
55…ゲート電極

Claims (5)

  1. 絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に設けられた半導体層と、
    前記半導体層に形成されたソース層およびドレイン層と、
    前記ドレイン層と前記ソース層との間に設けられ、電気的に浮遊状態であり、データを記憶するために電荷を蓄積または放出するボディ領域であって、チャネル幅方向の断面において厚みの異なる第1のボディ部分および第2のボディ部分を含み、前記第1のボディ部分の厚みは第2のボディ部分の厚みより小さいボディ領域と、
    前記第1のボディ部分上に設けられたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極とを備え、
    前記第1のボディ部分は、前記チャネル幅方向において一対の前記第2のボディ部分に挟まれており、
    前記第2のボディ部分は、前記チャネル幅方向において素子分離領域に隣接していることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 前記ソース層は、チャネル幅方向の断面において厚みの異なる第1のソース部分および第2のソース部分を含み、
    前記ドレイン層は、チャネル幅方向の断面において厚みの異なる第1のドレイン部分および第2のドレイン部分を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 前記第1のボディ部分は、前記ソース層と前記ドレイン層との間の幅において前記第2のボディ部分より狭いことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。
  4. 前記第1のソース部分は、前記第2のソース部分よりも薄く、前記絶縁膜に接するシリサイドからなり、
    前記第1のドレイン部分は、前記第2のドレイン部分よりも薄く、前記絶縁膜に接するシリサイドからなることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。
  5. 前記第2のソース部分は、前記半導体層と、該半導体層上に形成されたシリサイド層とを含む積層部であり、
    前記第2のドレイン部分は、前記半導体層と、該半導体層上に形成されたシリサイド層とを含む積層部であることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の半導体記憶装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5308024B2 (ja) * 2007-12-28 2013-10-09 スパンション エルエルシー 半導体装置およびその製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216391A (ja) * 1999-01-25 2000-08-04 Sony Corp Soi型半導体装置の製造方法
JP2005051186A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置
JP2005158952A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2005158869A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Toshiba Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2006080280A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100302190B1 (ko) * 1999-10-07 2001-11-02 윤종용 이이피롬 소자 및 그 제조방법
JP5000057B2 (ja) * 2001-07-17 2012-08-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置及びその製造方法
US6946377B2 (en) * 2003-10-29 2005-09-20 Texas Instruments Incorporated Multiple-gate MOSFET device with lithography independent silicon body thickness and methods for fabricating the same
JP5073992B2 (ja) * 2006-08-28 2012-11-14 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 半導体装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216391A (ja) * 1999-01-25 2000-08-04 Sony Corp Soi型半導体装置の製造方法
JP2005051186A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置
JP2005158869A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Toshiba Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2005158952A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2006080280A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法

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