JP4927220B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、SOI層の一部を残した部分絶縁膜等の分離絶縁膜によって素子分離を行ったSOI構造の半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an SOI structure semiconductor device in which element isolation is performed by an isolation insulating film such as a partial insulating film that leaves a part of an SOI layer.
SOI層の一部を残した部分絶縁膜等の分離絶縁膜によって素子分離を行い、ボディー領域の電位を固定する従来のSOI構造(以下、「部分分離ボディー固定SOI構造」と略記する場合あり)の半導体装置は、例えば、非特許文献1、特許文献1及び特許文献2等に開示されている。
A conventional SOI structure in which element isolation is performed by an isolation insulating film such as a partial insulating film that leaves a part of the SOI layer, and the potential of the body region is fixed (hereinafter may be abbreviated as “partial isolation body fixed SOI structure”) Such semiconductor devices are disclosed in, for example, Non-Patent
部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置は、ボディー抵抗を精度良く制御してMOSFET等の半導体素子を作成するのが困難であった。以下、その理由を詳述する。 In a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure, it is difficult to produce a semiconductor element such as a MOSFET by accurately controlling the body resistance. The reason will be described in detail below.
図33は従来の部分分離ボディー固定SOI構造の問題点を説明するための断面図である。同図に示すように、シリコン基板(図示せず)上に存在する埋め込み酸化膜2上にSOI層3が形成され、SOI層3は部分酸化膜31によって素子分離される。部分酸化膜31はその下方にSOI層3の下層部であるウェル領域11を残して形成される。
FIG. 33 is a cross-sectional view for explaining the problems of the conventional partially separated body-fixed SOI structure. As shown in the figure, an
そして、SOI層3のトランジスタ形成領域内にチャネル形成領域7が形成され、チャネル形成領域7上にゲート酸化膜8、ゲート電極9が順次形成される。
A
一方、部分酸化膜31を挟んでチャネル形成領域7と反対側にボディー領域10が設けられ、ウェル領域11はボディー領域10及びチャネル形成領域7とそれぞれ接しているため、ボディー領域10は部分酸化膜31下のウェル領域11を介してチャネル形成領域7と電気的に接続される。
On the other hand,
MOSトランジスタのソース・ドレイン領域を形成するには、図33に示すように、ゲート電極9等をマスクとしてS/D用不純物イオン19を注入するが、この際、部分酸化膜31上はマスクしない(レジストを形成しない)のが一般的である。
In order to form the source / drain regions of the MOS transistor, as shown in FIG. 33, S /
したがって、ソース・ドレイン領域形成時にS/D用不純物イオン19の一部が部分酸化膜31下のウェル領域11にも注入されてしまいボディー領域10からチャネル形成領域7に至るウェル領域11の抵抗であるボディー抵抗の抵抗値が高くなり、MOSトランジスタの高速動作が不安定になる恐れがあった。
Therefore, part of the S /
ソース・ドレイン領域形成時のS/D用不純物イオン19の注入条件は、例えば、As(ヒ素)を50keV(注入エネルギー),4×1015/cm2(ドーズ量)である。
The implantation conditions of the
図34はAsの不純物プロファイルを示すグラフである。なお、注入条件は上述した通りである。同図に示すように、26nmを中心に標準偏差σ(=8.5nm)の不純物プロファイルとなり、飛程51.5nm(=26+3σ(nm))となる。 FIG. 34 is a graph showing an impurity profile of As. The injection conditions are as described above. As shown in the figure, the impurity profile has a standard deviation σ (= 8.5 nm) around 26 nm, and the range is 51.5 nm (= 26 + 3σ (nm)).
したがって、部分酸化膜31の膜厚が薄くなって50nm位になると、As不純物がウェル領域11に確実に到達してしまう。また、部分酸化膜31の膜厚が50nmより少し厚く形成した場合も、図34に示すように、不純物プロファイルのテイル部は51.5nmよりもさらに深いため、部分酸化膜31にAsが注入されてしまう危険性は残る。
Therefore, when the thickness of the
さらに、CoSi2(コバルトシリサイド)等のシリサイド領域からのリーク電流を減らすべく、P(リン)を30〜50keV、1×1013/cm2程度で注入するが、PはAsより飛程が深いためウェル領域11に到達する危険性はAsより高くなる。
Further, P (phosphorus) is implanted at about 30 to 50 keV and 1 × 10 13 / cm 2 in order to reduce leakage current from a silicide region such as CoSi 2 (cobalt silicide), but P has a larger range than As. Therefore, the risk of reaching the
部分酸化膜31がトレンチ分離によって得られる場合、CMP(Chemical Mechanical Polish)処理によって形成されるため、部分酸化膜31の膜厚がパターン密度やウェハ面内の位置等に依存して大きくばらつき、例えば、±30nmほどばらつく。
When the
したがって、部分酸化膜31の形成に際し、上述したバラツキを考慮したマージンを設定しておく必要があるが、確実にソース・ドレイン領域形成時のAsイオンが部分酸化膜31下のウェル領域11に注入されないように、部分酸化膜31の膜厚を設定すると、図35に示すように、SOI基板表面であるSOI層3の表面からの部分酸化膜31の形成高さである分離段差32が無視できない高さとなる。
Therefore, when forming the
その結果、ゲート電極9の形成時において、図35に示すように、部分酸化膜31の側面に残33が生じたり、残33が生じないようにゲート形成用のエッチング時間を長くすると、ゲート酸化膜8にダメージが生じてゲート酸化膜8の信頼性が低下する問題があった。
As a result, when the
図36は従来の部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の平面図である。同図のC−C断面の断面図が図33となる。ソース・ドレイン領域形成時のN型不純物注入時は、P型のボディー領域10にN型不純物が注入しないように、ボディー領域10全体を覆ったN+ブロック領域40がレジスト等によってマスクされる。
FIG. 36 is a plan view of a conventional semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure. FIG. 33 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. At the time of N-type impurity implantation when forming the source / drain regions, the N + block region 40 covering the
N+ブロック領域40は、チャージアップによってゲート酸化膜8が帯電して静電破壊されることがないように、図36に示すように、ボディー領域10を確実に覆う必要最小限の大きさで形成されるのが一般的であった。
As shown in FIG. 36, the N + block region 40 has a minimum necessary size so as to reliably cover the
一方、ボディー領域10のP型不純物注入時は、N型のドレイン領域5、ソース領域6にP型不純物が注入しないように、ドレイン領域5、ソース領域6全体を覆ったP+ブロック領域39がレジスト等によってマスクされる。
On the other hand, when the P-type impurity is implanted into the
P+ブロック領域39は、N+ブロック領域40と同様の理由で、図36に示すように、ドレイン領域5,ソース領域6を確実に覆う必要最小限の大きさで形成されるのが一般的であった。
For the same reason as the N + block region 40, the P + block region 39 is generally formed in the minimum necessary size so as to reliably cover the
上述のように、ソース・ドレイン領域の形成及びボディー領域の形成はそれぞれN+ブロック領域40及びP+ブロック領域39をマスクして実行されるため、P+ブロック領域39,N+ブロック領域40以外の領域は、N型及びP型の不純物が共に注入されることになる。 As described above, since the formation of the source / drain regions and the formation of the body region are performed while masking the N + block region 40 and the P + block region 39, respectively, other than the P + block region 39 and the N + block region 40 In this region, both N-type and P-type impurities are implanted.
その結果、前述したように、ボディー領域10とチャネル形成領域7(図36では図示せず、図33に示すようにゲート電極9の下方のSOI層3に存在)とを電気的に接続するウェル領域11に不純物が注入することにより、ボディー領域10からチャネル形成領域7に至るウェル領域11の抵抗であるボディー抵抗R1の抵抗値が上昇する、ばらつく等の不具合が生じるため、ボディー抵抗R1を精度良く制御することが困難となる問題が生じてしまうのである。
As a result, as described above, the well that electrically connects the
ボディー抵抗R1の抵抗値が上昇すると、トランジスタの閾値電圧に変動が生じたりして動作が不安定となってしまう問題点があった。なお、この問題点に関しては、例えば、"S.Maeda et al.,IEEE TRANSACTION ON ELACTRON DEVICES vol.45,no.7 pp.1479-1486(1998)"に開示されている。 When the resistance value of the body resistance R1 is increased, there is a problem that the operation becomes unstable due to fluctuations in the threshold voltage of the transistor. This problem is disclosed in, for example, “S. Maeda et al., IEEE TRANSACTION ON ELACTRON DEVICES vol. 45, no. 7 pp. 1479-1486 (1998)”.
また、ボディー抵抗はノイズ源となり、トランジスタのノイズを増加させてしまうため、ボディー抵抗が不安定なトランジスタを用いてPLL(Phase Locked Loop)等の回路を構成した場合、位相ノイズ(phase jitter)を増加させてしまうなどの問題が生じる。 In addition, since the body resistance becomes a noise source and increases the noise of the transistor, when a circuit such as PLL (Phase Locked Loop) is configured using a transistor whose body resistance is unstable, phase noise is reduced. Problems such as an increase occur.
このように、ボディー抵抗を下げて安定に制御することは部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置とって重要事項となる。 As described above, the stable control by lowering the body resistance is an important matter for a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure.
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ボディー抵抗の低減化を図った部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure in which body resistance is reduced.
この発明に係る請求項1記載の半導体装置の製造方法は、(a) 基板と、前記基板上の絶縁層と、前記絶縁層上のシリコン層からなり、前記シリコン層はトランジスタ形成領域、部分分離形成領域、ボディー領域形成領域において第1導電型を有するSOI基板を準備する工程と、(b) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層には達しない厚さの部分酸化膜を形成する工程とを備え、前記工程(b) は、 (b-0) SOI基板上にトレンチを形成するための酸化膜と窒化膜を堆積する工程、(b-1) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層に達しないトレンチを形成する工程、 (b-2) 前記トレンチを酸化膜で埋める工程、及び (b-3) 前記酸化膜を研磨し部分酸化膜を形成する工程を有し、(c) 前記トランジスタ形成領域において、前記シリコン層表面にゲート酸化膜を介し、前記部分分離形成領域の前記部分酸化膜上に延びるゲート電極を形成する工程と、(d) 前記ボディー領域形成領域を覆い、前記トランジスタ形成領域を露出する第1マスク層を用い、前記トランジスタ形成領域の前記ゲート電極両端部に第2導電型の第1不純物を導入しソース及びドレイン領域を形成する工程と、(e) 前記トランジスタ形成領域を覆い、前記ボディー領域形成領域を露出する第2マスク層を用い、ボディー領域形成領域に第1導電型の第2不純物を導入しボディー領域を形成する工程とをさらに備え、前記第1マスク層は、前記ボディー領域形成領域及び前記部分分離形成領域、並びに前記部分分離形成領域における前記ゲート電極の一部を覆う。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: (a) a substrate, an insulating layer on the substrate, and a silicon layer on the insulating layer, wherein the silicon layer includes a transistor formation region and a partial isolation. Providing an SOI substrate having a first conductivity type in the formation region and the body region formation region; and (b) insulating the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region. Forming a partial oxide film having a thickness that does not reach the layer, and the step (b) includes (b-0) depositing an oxide film and a nitride film for forming a trench on the SOI substrate. (B-1) forming a trench that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ; (b-2) oxidizing the trench Fill with membrane Degree, and (b-3) has a step of forming the polished oxide film partially oxidized film, (c) in the transistor formation region, a gate oxide film on the silicon layer surface, the partial isolation formation region Forming a gate electrode extending on the partial oxide film, and (d) using a first mask layer that covers the body region formation region and exposes the transistor formation region, and has both ends of the gate electrode in the transistor formation region using a step of a first impurity of the second conductivity type is introduced to form the source and drain regions in parts, the second mask layer to expose the (e) covers the transistor formation region, the body region forming region, body region further comprising a second impurity of the first conductivity type is introduced into the forming region and forming a body region, said first mask layer, the body region forming region and the partial isolation type Region, and covers a portion of the gate electrode in the partial isolation formation region.
この発明に係る請求項2記載の半導体装置の製造方法は、(a) 基板と、前記基板上の絶縁層と、前記絶縁層上のシリコン層からなり、前記シリコン層はトランジスタ形成領域、部分分離形成領域、ボディー領域形成領域において第1導電型を有するSOI基板を準備する工程と、(b) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層には達しない厚さの部分酸化膜を形成する工程とを備え、前記工程(b) は、 (b-0) SOI基板上にトレンチを形成するための酸化膜と窒化膜を堆積する工程、(b-1) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層に達しないトレンチを形成する工程、 (b-2) 前記トレンチを酸化膜で埋める工程、及び(b-3) 前記酸化膜を研磨し部分酸化膜を形成する工程を有し、(c) 前記トランジスタ形成領域において、前記シリコン層表面にゲート酸化膜を介し、前記部分分離形成領域の前記部分酸化膜上に延びるゲート電極を形成する工程と、(d) 前記ボディー領域形成領域を覆い、前記トランジスタ形成領域を露出する第1マスク層を用い、前記トランジスタ形成領域の前記ゲート電極両端部に第2導電型の第1不純物を導入しソース及びドレイン領域を形成する工程と、(e) 前記トランジスタ形成領域を覆い、前記ボディー領域形成領域を露出する第2マスク層を用い、ボディー領域形成領域に第1導電型の第2不純物を導入しボディー領域を形成する工程とをさらに備え、前記第1マスク層は、前記ボディー領域形成領域から部分分離形成領域に延び、前記部分分離形成領域において、前記ゲート電極の一部を覆う。
The method according to
この発明に係る請求項3記載の半導体装置の製造方法は、(a) 基板と、前記基板上の絶縁層と、前記絶縁層上のシリコン層からなり、前記シリコン層はトランジスタ形成領域、部分分離形成領域、ボディー領域形成領域において第1導電型を有するSOI基板を準備する工程と、(b) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層には達しない厚さの部分酸化膜を形成する工程とを備え、記工程(b) は、 (b-0) SOI基板上にトレンチを形成するための酸化膜と窒化膜を堆積する工程、 (b-1) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層に達しないトレンチを形成する工程、(b-2) 前記トレンチを酸化膜で埋める工程、及び(b-3) 前記酸化膜を研磨し部分酸化膜を形成する工程を有し、(c) 前記トランジスタ形成領域において、前記シリコン層表面にゲート酸化膜を介し、前記部分分離形成領域の前記部分酸化膜上に延びるゲート電極を形成する工程と、(d) 前記ボディー領域形成領域を覆い、前記トランジスタ形成領域を露出する第1マスク層を用い、前記トランジスタ形成領域の前記ゲート電極両端部に第2導電型の第1不純物を導入しソース及びドレイン領域を形成する工程と、(e) 前記トランジスタ形成領域を覆い、前記ボディー領域形成領域を露出する第2マスク層を用い、ボディー領域形成領域に第1導電型の第2不純物を導入しボディー領域を形成する工程とをさらに備え、前記第1マスク層は、前記部分分離形成領域において、前記部分酸化膜と、前記ゲート電極の一部を覆う。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: (a) a substrate, an insulating layer on the substrate, and a silicon layer on the insulating layer, wherein the silicon layer includes a transistor formation region and a partial isolation. Providing an SOI substrate having a first conductivity type in the formation region and the body region formation region; and (b) insulating the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region. Forming a partial oxide film having a thickness that does not reach the layer, and the step (b) includes (b-0) depositing an oxide film and a nitride film for forming a trench on the SOI substrate. (B-1) forming a trench that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ; (b-2) oxidizing the trench Filling with film , And (b-3) has a step of forming the oxide film polishing partial oxidation film, in (c) the transistor formation region, a gate oxide film on the silicon layer surface, of the partial isolation formation region Forming a gate electrode extending on the partial oxide film; and (d) both ends of the gate electrode in the transistor formation region using a first mask layer that covers the body region formation region and exposes the transistor formation region. Forming a source and drain region by introducing a first impurity of a second conductivity type into (e) forming a body region using a second mask layer covering the transistor forming region and exposing the body region forming region; further comprising the step of forming the introducing a second impurity of the first conductivity type in the region body region, said first mask layer, in the partial isolation formation region, and the partial oxidation film It will covering a portion of the gate electrode.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法であって、前記シリコン層は、前記トランジスタ形成領域、部分分離形成領域、ボディー領域形成領域とは異なる第2導電型の第2のボディー領域形成領域を有し、前記工程(d) では、前記第1マスク層は、前記第2のボディー領域形成領域を露出し、前記第1不純物は前記第2のボディー領域形成領域にも導入し、前記工程(e) では、前記第2マスク層は、前記第2のボディー領域形成領域を覆う。 A fourth aspect of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects, wherein the silicon layer includes the transistor formation region , the partial isolation formation region , and the body region formation. A second body region forming region of a second conductivity type different from the region , and in the step (d), the first mask layer exposes the second body region forming region and the first impurity Is also introduced into the second body region forming region , and in the step (e), the second mask layer covers the second body region forming region .
この発明における半導体装置の製造方法の第1の態様は、ボディー領域と分離絶縁膜における一部領域とを含むブロック領域を第2導電型の不純物導入を阻止する領域に設定して、SOI層に第2導電型の不純物を導入することにより活性領域を形成するため、ブロック領域下の半導体領域への第2導電型の不純物の注入が確実に回避できる分、ボディー領域から少なくとも1つの素子形成領域に至る半導体領域の抵抗であるボディー抵抗の抵抗値の低減化を図ることができる。 In a first aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a block region including a body region and a partial region in an isolation insulating film is set as a region that prevents the introduction of impurities of the second conductivity type. Since the active region is formed by introducing the second conductivity type impurity, the implantation of the second conductivity type impurity into the semiconductor region under the block region can be reliably avoided, so that at least one element formation region is formed from the body region. It is possible to reduce the resistance value of the body resistance, which is the resistance of the semiconductor region leading to.
半導体装置の製造方法の第2の態様は、第1のレジストによってブロック領域下の半導体領域に第2導電型の不純物が注入されるのを回避することができる。 The second aspect of the method for manufacturing a semiconductor device can avoid the implantation of the second conductivity type impurity into the semiconductor region under the block region by the first resist.
半導体装置の製造方法の第3の態様は、第1のレジスト及びゲート電極によってブロック領域下及びゲート電極下の半導体領域に第2導電型の不純物が注入されるのを回避することができる。 The third aspect of the semiconductor device manufacturing method can avoid the implantation of the second conductivity type impurity into the semiconductor region under the block region and under the gate electrode by the first resist and the gate electrode.
半導体装置の製造方法の第4の態様は、第1のレジスト及びゲート電極は、ボディー領域上から少なくとも1つの素子形成領域上に至る領域に連続的に形成されるため、ボディー抵抗の抵抗値のより一層の低減化を図ることができる。 According to a fourth aspect of the method for manufacturing a semiconductor device, the first resist and the gate electrode are continuously formed in a region extending from the body region to at least one element formation region. Further reduction can be achieved.
半導体装置の製造方法の第5の態様は、ゲート電極によってゲート電極下の半導体領域に第2導電型の不純物が注入されるのを回避することができる。 The fifth aspect of the semiconductor device manufacturing method can avoid the implantation of the second conductivity type impurity into the semiconductor region under the gate electrode by the gate electrode.
半導体装置の製造方法の第6の態様において、ゲート電極はボディー領域上から少なくとも1つの素子形成領域上に至る領域に形成されるため、ボディー抵抗の抵抗値のより一層の低減化を図ることができる。 In the sixth aspect of the method for manufacturing a semiconductor device, since the gate electrode is formed in a region extending from the body region to at least one element formation region, the resistance value of the body resistance can be further reduced. it can.
半導体装置の製造方法の第7の態様は、第2及び第1導電型の不純物の導入を所望する領域に第1及び第2の開口部をそれぞれ有する、開口優先マスク方式の第1及び第2のレジストを用いて行うことにより、第2及び第1導電型の不純物の導入時に第2及び第1導電型の不純物が半導体領域に導入されることが回避できる分、ボディー抵抗の抵抗値の低減化を図ることができる。 According to a seventh aspect of the method for manufacturing a semiconductor device, the first and second aperture priority mask methods have first and second openings in regions where introduction of impurities of the second and first conductivity types is desired, respectively. By using this resist, it is possible to avoid the introduction of the second and first conductivity type impurities into the semiconductor region when the second and first conductivity type impurities are introduced, thereby reducing the resistance value of the body resistance. Can be achieved.
半導体装置の製造方法の第8の態様における第2のレジストの第2の開口部は、実質的にボディー領域上にのみ設けられる開口部を含むため、第1導電型の不純物の導入時に分離絶縁膜の大部分の領域において、第1導電型の不純物が導入されてしまうことはない。 Since the second opening of the second resist in the eighth aspect of the method for manufacturing a semiconductor device includes an opening provided substantially only on the body region, isolation insulation is performed when the impurity of the first conductivity type is introduced. Impurities of the first conductivity type are not introduced in most regions of the film.
半導体装置の製造方法の第9の態様における第2のレジストの第2の開口部は、ボディー領域及び分離絶縁膜上の一部上に設けられる開口部を含むため、第1導電型の不純物の導入時に第2の開口部下の半導体領域に第1導電型の不純物を導入することにより、ボディー抵抗の抵抗値の低減化を図ることができる。この効果は第2の開口部下の分離絶縁膜に第1導電型の不純物が導入される不具合よりも十分大きい。 Since the second opening of the second resist in the ninth aspect of the method for manufacturing a semiconductor device includes an opening provided on a part of the body region and the isolation insulating film, By introducing the first conductivity type impurity into the semiconductor region under the second opening at the time of introduction, the resistance value of the body resistance can be reduced. This effect is sufficiently greater than the problem that the first conductivity type impurity is introduced into the isolation insulating film below the second opening.
半導体装置の製造方法の第10の態様は、半導体領域におけるボディー領域上から少なくとも1つの素子形成領域上に至る領域に第2の開口部から第1導電型の不純物が注入されるため、ボディー抵抗の抵抗値のより一層の低減化を図ることができる。 According to a tenth aspect of the semiconductor device manufacturing method, since the first conductivity type impurity is implanted from the second opening into a region extending from the body region to at least one element formation region in the semiconductor region, the body resistance The resistance value can be further reduced.
半導体装置の製造方法の第11の態様は、第1及び第2のレジストに第1及び第2のダミー開口部を設ける分、第1及び第2のレジストの形成面積の縮小を図ることができる。 In the eleventh aspect of the semiconductor device manufacturing method, the first and second resists are provided with the first and second dummy openings, so that the formation areas of the first and second resists can be reduced. .
半導体装置の製造方法の第12の態様は、第1及び第2のダミー開口部を同じ位置及び形状で形成することにより、第1(第2の)のダミー開口部を有するダミーパターンを第1及び第2のレジスト用に共通使用することができる。 In a twelfth aspect of the semiconductor device manufacturing method, the first and second dummy openings are formed in the same position and shape, so that the dummy pattern having the first (second) dummy openings is formed in the first pattern. And can be commonly used for the second resist.
半導体装置の製造方法の第13の態様は、第1及び第2のレジストの形成面積を第1及び第2のダミー領域に第1及び第2のダミー開口部を設ける分、それぞれのレジスト形成面積を小さくすることができる。 According to a thirteenth aspect of the semiconductor device manufacturing method, the first and second resist formation areas are formed by providing the first and second dummy openings in the first and second dummy regions, respectively. Can be reduced.
さらに、第1及び第2のダミー開口部を介して第1及び第2導電型の不純物を導入して形成される第1及び第2のダミー領域は、それぞれ一方の導電型の不純物しか導入されないため、第1及び第2導電型の不純物が共に注入されることに伴う不具合は生じない。 Furthermore, the first and second dummy regions formed by introducing the first and second conductivity type impurities through the first and second dummy openings are only introduced with one conductivity type impurity, respectively. Therefore, there is no problem associated with the implantation of both the first and second conductivity type impurities.
<基本構造>
図1〜図3はこの発明の基本となる部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の構成を示す図である。図1及び図2は断面図、図3は平面図であり、図3のA−A断面及びB−B断面がそれぞれ図1及び図2となる。
<Basic structure>
1 to 3 are views showing the configuration of a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure which is the basis of the present invention. 1 and 2 are sectional views, and FIG. 3 is a plan view. The AA and BB sections in FIG. 3 are respectively FIG. 1 and FIG.
これらの図に示すように、シリコン基板1、埋め込み酸化膜2及びSOI層からなるSOI構造の半導体装置におけるSOI層3の各トランジスタ形成領域は下層部にウェル領域(11,12)が形成される部分酸化膜31によって分離される。すなわち、NMOSトランジスタ間を分離する部分酸化膜31の下層にp型のウェル領域11が形成され、PMOSトランジスタ間を分離する部分酸化膜31の下層にn型のウェル領域12が形成され、NMOSトランジスタ,PMOSトランジスタ間を分離する部分酸化膜31(分離絶縁膜)の下層にp型のウェル領域11(NMOSトランジスタ形成領域側)及びn型のウェル領域12(PMOSトランジスタ形成領域側)が形成される。
As shown in these figures, each transistor formation region of the
図3に示すように、ウェル領域11はNMOSトランジスタ群のドレイン領域5及びソース領域6を囲うように形成され、ウェル領域12はPMOSトランジスタ群のドレイン領域5及びソース領域6を囲うように形成される。また、本基本構造ではSOI層3上を層間絶縁膜4で覆っている。
As shown in FIG. 3, the
本基本構造において、部分酸化膜31によって他のトランジスタから分離される1単位のMOSトランジスタは、SOI層3中に形成されるドレイン領域5、ソース領域6及びチャネル形成領域7、チャネル形成領域7上に形成されるゲート酸化膜8、ゲート酸化膜8上に形成されるゲート電極9から構成される。また、層間絶縁膜4上に形成された配線層22は、層間絶縁膜4中に設けられたコンタクト21を介してドレイン領域5あるいはソース領域6と電気的に接続される。なお、コンタクト21は大きく描かれているが、小さい穴を複数開口してコンタクトを作製してもよい。
In this basic structure, one unit of MOS transistor separated from other transistors by the
また、図2及び図3に示すように、SOI層3中のウェル領域11の間にボディー領域10が形成され、ボディー領域10は隣接するウェル領域11に接している。そして、層間絶縁膜4上に形成された配線層25は、層間絶縁膜4中に設けられたボディーコンタクト23を介してボディー領域10と電気的に接続される。また、層間絶縁膜4上に形成された配線層26は、層間絶縁膜4中に設けられたゲートコンタクト24を介してゲート電極9と電気的に接続される。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
このように、本基本構造の半導体装置では、図1〜図3に示すように、素子分離領域の部分酸化膜31がSOI層3の下部にまで到達せず、分離対象となるトランジスタのチャネル形成領域と同一の導電型の不純物が導入されたウェル領域11,12が部分酸化膜31の下層に設けられている。
As described above, in the semiconductor device having this basic structure, as shown in FIGS. 1 to 3, the
したがって、各トランジスタの基板電位の固定を、配線層25、ボディーコンタクト23、高濃度のボディー領域10及びウェル領域11を介して外部から行うことができる。なお、PMOSトランジスタ側も同様に、ボディー領域を介して各トランジスタの基板電位を固定することができる。
Therefore, the substrate potential of each transistor can be fixed from the outside through the
以下、図1〜図3を参照してその詳細を説明する。埋め込み酸化膜2の膜厚は例えば100〜500nm程度であり、SOI層3の膜厚は30〜200nm程度である。チャネル形成領域7は、例えば、1017〜1018/cm3程度の第1導電型の不純物(NMOSではp型不純物、PMOSではn型不純物)の導入によって形成される。ドレイン領域5及びソース領域6はチャネル形成領域7と隣接して、例えば1019〜1021/cm3程度の第2導電型の不純物(NMOSではn型不純物、PMOSではp型不純物)の導入によって形成される。
Hereinafter, the details will be described with reference to FIGS. The thickness of the buried
隣接するトランジスタ間を分離する部分酸化膜31はSOI層3の下層部をウェル領域形成用に例えば10〜100nm程度残して形成される。
The
そして、酸化膜分離用の部分酸化膜31の下部にはチャネル形成領域と同じ導電型のウェル領域11,12(たとえば1017〜5×1018/cm3の不純物濃度、不純物濃度はチャネル形成領域と同じかそれ以上、濃度が高いほどパンチスルーが防止でき分離性能は良くなる)が設けられている。
The
また、ボディー領域10は、図2に示すように、隣接するウェル領域11と同じ導電型で1019〜1021/cm3の高濃度の不純物が導入される。
Further, as shown in FIG. 2, the
<MOSトランジスタの基本製造方法>
図4〜図9は部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の基本製造方法を示す断面図である。
<Basic manufacturing method of MOS transistor>
4 to 9 are sectional views showing a basic manufacturing method of a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure.
まず、図4に示すように、酸素イオン注入によって埋め込み酸化膜2を形成するSIMOX法などにより形成した、シリコン基板1、埋め込み酸化膜2及びSOI層3からなるSOI基板を出発材料とする。通常、SOI層3の膜厚は50〜200nm、埋め込み酸化膜2の膜厚は100〜400nmになる。
First, as shown in FIG. 4, an SOI substrate formed by a SIMOX method for forming a buried
そして、図5に示すように、SOI基板上に、20nm程度の酸化膜141と200nm程度の窒化膜142を順次堆積した後、パターニングしたレジスト143をマスクとして分離領域をパターニングし、窒化膜142、酸化膜141、SOI層3の3多層膜を、SOI層3の下層部が残存するようにエッチングして複数の部分トレンチ144を形成する。
Then, as shown in FIG. 5, an
次に、図6に示すように、500nm程度の酸化膜を堆積し、通常のトレンチ分離と同様の手法でCMP処理により窒化膜142の途中まで研磨し、その後、窒化膜142、酸化膜141の除去を行うことにより、部分酸化膜31及びその下のSOI層3(ウェル領域11,12)が形成された構造を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 6, an oxide film having a thickness of about 500 nm is deposited and polished halfway through the
その後、選択的に不純物を注入する等の既存のCMOSトランジスタ形成方法を用いて、SOI層3のNMOS形成領域をN型領域に、PMOS形成領域をP型領域にする。
Thereafter, the NMOS formation region of the
そして、図7に示すように、部分酸化膜31によってNMOS及びPMOS領域がそれぞれMOSトランジスタ単位に素子分離された各領域にゲート酸化膜8及びゲート電極9を選択的に形成する。
Then, as shown in FIG. 7, the
その後、図8に示すように、PMOSトランジスタ形成領域側のソース・ドレイン領域形成予定領域上及びNMOSトランジスタ側のボディー領域形成予定領域上にレジスト15を形成し、これらの領域をマスクした上でN型不純物イオン17を注入することにより、NMOS領域にドレイン領域5,ソース領域6、PMOS領域にボディー領域(図示せず)をそれぞれ同時に形成する。
After that, as shown in FIG. 8, a resist 15 is formed on the source / drain region formation scheduled region on the PMOS transistor formation region side and the body region formation scheduled region on the NMOS transistor side, and these regions are masked and N By implanting
そして、図9に示すように、レジスト15を除去した後、NMOSトランジスタ側のドレイン領域5,ソース領域6上及びPMOSトランジスタ側のボディー領域(図示せず)上にレジスト16を形成し、これらの領域をマスクした上でP型不純物イオン18を注入することにより、PMOS領域にドレイン領域5,ソース領域6、NMOS領域にボディー領域(図示せず)をそれぞれ同時に形成する。
Then, as shown in FIG. 9, after removing the resist 15, a resist 16 is formed on the
<実施の形態1>
図10はこの発明の実施の形態1である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 10 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body fixed SOI structure according to the first embodiment of the present invention.
同図に示すように、P+ブロック領域39は、従来同様、ドレイン領域5,ソース領域6の形成(予定)領域を確実に覆うべく必要最小限の大きさで形成されているに対し、N+ブロック領域41は、ボディー領域10の形成(予定)領域を確実に覆うとともに、ゲート電極9の長手方向(ゲート幅方向)延長線上にある一部領域をゲートコンタクト領域9cに向けて延長したゲート方向延長領域41aを有している。
As shown in the figure, the P + block region 39 is formed in the minimum size necessary to reliably cover the region where the
なお、P+ブロック領域39は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト形成領域を示し、N+ブロック領域41は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト形成領域を示している。
P + block region 39 indicates a resist formation region at the time of implantation of P-
図11は実施の形態1のブロックレジスト形成時における断面構造を示す断面図であり、図10のC−C断面に相当する。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure when the block resist is formed according to the first embodiment, and corresponds to a CC cross section of FIG.
同図に示すように、N+ブロックレジスト51は、従来のN+ブロック領域40よりもゲート電極9方向に延びたN+ブロック領域41上に形成されている。同様にして、P+ブロックレジスト59はP+ブロック領域39上に形成されている。
As shown in the figure, the N + block resist 51 is formed on an N + block region 41 extending in the direction of the
なお、図11では、N+ブロックレジスト51及びP+ブロックレジスト59を便宜上共に図示しているが、実際には、N+ブロックレジスト51及びP+ブロックレジスト59は同時に存在することはなく、図7〜図9で示した製造方法において、N+ブロックレジスト51は図8で示す工程時に設けられ、P+ブロックレジスト59は図9で示す工程時に設けられる。 In FIG. 11, both the N + block resist 51 and the P + block resist 59 are shown for convenience, but actually, the N + block resist 51 and the P + block resist 59 are not present at the same time. 7 to 9, the N + block resist 51 is provided during the step shown in FIG. 8, and the P + block resist 59 is provided during the step shown in FIG.
図11に示すように、N+ブロック領域41のゲート方向延長領域41aによって、ゲート電極9の長手方向延長線上においてN型及びP型の不純物が共に注入される恐れのあるウェル領域11である高抵抗形成領域が、従来の高抵抗形成領域A1から高抵抗形成領域A2に狭めることができる。
As shown in FIG. 11, the gate
このように、ゲート方向延長領域41a下のウェル領域11には、N型の不純物が注入されることはなくなる。すなわち、ゲート方向延長領域41a下のウェル領域11はN型不純物が混入しないP型不純物領域となるため、その分、ボディー抵抗の抵抗値を下げるとともにばらつきを抑制することができる。その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。
Thus, the N-type impurity is not implanted into the
加えて、N+ブロック領域41を従来のN+ブロック領域から変化させた実施の形態1の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, by performing the manufacturing method of the first embodiment in which the N + block region 41 is changed from the conventional N + block region, the number of manufacturing steps does not increase from the conventional one.
図12は一般的な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を示す断面図である。同図に示すように、SOI層3の膜厚が100nmの時、部分酸化膜31をトレンチエッチングで50nm掘り、SOI層3の表面から30nm突出する分離段差が設けられるように部分酸化膜31を形成する場合を仮定する。なお、図12の例ではゲート電極9の側面にサイドウォール13を形成した構造を示している。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a general semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure. As shown in the figure, when the thickness of the
CMP処理(図6の工程時)のばらつきを考慮すると、±30nm程度の分離段差は変動する。したがって、部分酸化膜31の膜厚は80±30nm、すなわち、50〜110nmで変化し、最悪の場合に50nmの膜厚となり、N型不純物が部分酸化膜31に注入されてしまいボディー抵抗が減少してしまう状況になる。しかしながら、実施の形態1の製造方法によれば、そのような場合でも、ゲート方向延長領域41a下のウェル領域11にはN型不純物は注入されないため、上記不具合を改善できる。
In consideration of variations in the CMP process (during the process of FIG. 6), the separation step of about ± 30 nm varies. Therefore, the thickness of the
図13は部分酸化膜の落ち込み現象を示す説明図である。一般に、部分酸化膜31内でN型及びP型の不純物が共に打ち込まれた領域はウェットエッチング処理時に他の領域より早く削れる性質を有するため、図13に示すように、膜厚が薄くなる落ち込み現象が生じる。なお、図13において酸化膜4a,シリコン窒化膜4bは層間絶縁膜4を形成する層であり、シリコン窒化膜13bはサイドウォール13を構成する層である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the phenomenon of partial oxide film dropping. In general, a region in which both N-type and P-type impurities are implanted in the
なお、ウェットエッチング処理としては、希フッ酸(HF)処理、アンモニア(NH4OH)、過酸化水素水(H2O2)、純水(H2O)の混合液を洗浄液として使用するAPM(Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture)洗浄等が挙げられ、例えば、希フッ酸(HF)処理はサイドウォール13を構成するTEOS酸化膜の除去時等に行われる。
As the wet etching process, an APM that uses a mixed solution of dilute hydrofluoric acid (HF), ammonia (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and pure water (H 2 O) as a cleaning solution. (Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture) cleaning and the like can be mentioned. For example, dilute hydrofluoric acid (HF) treatment is performed when the TEOS oxide film constituting the
その結果、空乏層の伸び37が発生する分、ウェル領域11の実効的膜厚が薄くなるため、ボディー抵抗が高くなってしまう問題がある。したがって、落ち込み現象は可能な限り抑制することが望まれる。
As a result, since the effective film thickness of the
図14は従来の製造方法で製造される部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の断面構造を示す断面図である。図14は図36のC−C断面に相当する。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure manufactured by a conventional manufacturing method. FIG. 14 corresponds to the CC cross section of FIG.
同図に示すように、サイドウォール13がTEOS酸化膜13a及びシリコン窒化膜13bによって形成され、層間絶縁膜4が酸化膜4a、シリコン窒化膜4b及び酸化膜4cによって形成される。
As shown in the figure, the
図14に示すように、N+ブロック領域40のみがN型不純物の注入からマスクされるため、部分酸化膜31の大部分においてN型不純物が注入されてしまい、領域A5〜A7で上述した落ち込み現象が発生してしまう。
As shown in FIG. 14, since only the N + block region 40 is masked from the implantation of the N-type impurity, the N-type impurity is implanted in the most part of the
図15は実施の形態1の製造方法で製造される部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の断面構造を示す断面図である。図15は図10のC−C断面に相当する。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure manufactured by the manufacturing method of the first embodiment. FIG. 15 corresponds to the CC cross section of FIG.
図15に示すように、N+ブロック領域40よりゲート方向延長領域41a分広いN+ブロック領域41がN型不純物の注入からマスクされるため、領域A5及びA7で従来同様、上述した落ち込み現象が発生してしまうが、領域A6はゲート方向延長領域41aによってN型不純物の注入からマスクされるため、落ち込み現象を回避させることができる。すなわち、N+ブロックレジスト51下の部分酸化膜31はN型不純物を含まないN型不純物未入領域となるため、領域A6には落ち込み現象は生じない。
As shown in FIG. 15, since the N + block region 41 wider than the N + block region 40 by the gate
このように、実施の形態1の製造方法は落ち込み現象を従来より抑制することができる分、ボディー抵抗の抵抗値の低減化を図ることができる。 As described above, the manufacturing method of the first embodiment can reduce the resistance value of the body resistance as much as the drop phenomenon can be suppressed as compared with the conventional method.
なお、図10では、NMOS領域におけるP+ブロック領域39及びN+ブロック領域41を示したが、同様にして、PMOS領域において、ボディー(形成予定)領域上にN+ブロック領域41と等価なP+ブロック領域を形成し、ソース・ドレイン(形成予定)領域上にP+ブロック領域39と等価なN+ブロック領域を形成すれば、同等の効果を得ることができる。 FIG. 10 shows the P + block region 39 and the N + block region 41 in the NMOS region. Similarly, in the PMOS region, a P equivalent to the N + block region 41 is formed on the body (to be formed) region. If a + block region is formed and an N + block region equivalent to the P + block region 39 is formed on the source / drain (to be formed) region, the same effect can be obtained.
<実施の形態2>
図16はこの発明の実施の形態2である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 16 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure according to the second embodiment of the present invention.
同図に示すように、N+ブロック領域42は、ボディー領域10の形成(予定)領域を確実に覆うとともに、ゲート電極9の長手方向延長線上ある一部領域をゲートコンタクト領域9cに向けて延長し、一部がゲートコンタクト領域9cと重複するゲート方向延長領域42aを有している。
As shown in the figure, the N + block region 42 reliably covers the formation (planned) region of the
なお、P+ブロック領域39は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト形成領域を示し、N+ブロック領域42は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト形成領域を示している。また、他の構成は図10で示した実施の形態1と同様である。
The P + block region 39 indicates a resist formation region at the time of implantation of the P-
図17は実施の形態2のブロックレジスト形成時における断面構造を示す断面図であり、図16のC−C断面に相当する。 FIG. 17 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure when the block resist of the second embodiment is formed, and corresponds to the CC cross section of FIG.
同図に示すように、N+ブロックレジスト52は、ゲート電極9に重なり領域A3で重複したN+ブロック領域42上に形成されている。また、P+ブロックレジスト59はP+ブロック領域39上に形成されている。
As shown in the figure, the N + block resist 52 is formed on the N + block region 42 that overlaps the
図17に示すように、ウェル領域11において、ゲート電極9の長手方向延長線上におけるボディー抵抗経路36では、N型及びP型の不純物が共に注入される恐れのある高抵抗形成領域が実質的に存在しなくなる。すなわち、ゲート電極9の長手方向延長線上において、ボディー領域10からトランジスタ形成領域を構成するチャネル形成領域7に至るウェル領域11がN型不純物が混入しないP型不純物領域となる。
As shown in FIG. 17, in the
なぜならば、ゲート電極9は通常、200nm程度の膜厚があり、50keVで注入されるAsや40keVで注入されるP等の不純物注入をゲート電極9によって確実にブロックすることができるため、ゲート電極9の長手方向延長線上におけるウェル領域11はN+ブロックレジスト52及びゲート電極9によってN型の不純物の注入から確実にブロックされる。
This is because the
したがって、ゲート電極9の長手方向延長線上におけるウェル領域11にはN型の不純物が注入されることは確実になくなるため、その分、ボディー抵抗の抵抗値の減少を図るとともにばらつきを抑制することができる。加えて、実施の形態2では、ボディー抵抗経路36に高抵抗形成領域が存在しなくなる分、ボディー抵抗の低減化効果を実施の形態1以上に得ることができる。
Therefore, the N-type impurity is certainly not implanted into the
その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure that can be accurately controlled without increasing the resistance value of the body resistance.
加えて、N+ブロック領域42を従来のN+ブロック領域から変化させて実施の形態2の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, by performing the manufacturing method according to the second embodiment while changing the N + block region 42 from the conventional N + block region, the number of manufacturing steps does not increase.
図18は実施の形態2の製造方法で製造される部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の断面構造を示す断面図である。図18は図16のC−C断面に相当する。 FIG. 18 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure manufactured by the manufacturing method of the second embodiment. 18 corresponds to the CC cross section of FIG.
図18に示すように、N+ブロック領域40よりゲート方向延長領域42a分広いN+ブロック領域42とゲート電極9下の領域がN型不純物の注入からマスクされるため、領域A5では落ち込み現象が発生してしまうが、領域A6及びA7はゲート方向延長領域42aによってN型不純物の注入からマスクされるため、落ち込み現象を回避させることができる。すなわち、N+ブロックレジスト52及びゲート電極9下であるボディー領域10上からチャネル形成領域7上に至る部分酸化膜31の領域がN型不純物未入領域となるため、領域A6及びA7に落ち込み現象は生じない。
As shown in FIG. 18, since the N + block region 42 wider than the N + block region 40 in the gate direction extension region 42a and the region under the
このように、実施の形態2の製造方法は落ち込み現象を実施の形態1より抑制することができる分、ボディー抵抗の抵抗値の低減化をさらに図ることができる。 As described above, the manufacturing method of the second embodiment can further reduce the resistance value of the body resistance since the depression phenomenon can be suppressed as compared with the first embodiment.
図19は実施の形態2の製造方法で製造される部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の断面構造を示す断面図である。図19は図16のD−D断面に相当する。 FIG. 19 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure manufactured by the manufacturing method of the second embodiment. FIG. 19 corresponds to the DD cross section of FIG.
同図に示すように、ゲート電極9及びサイドウォール13(13a,13b)によってマスクされていない部分酸化膜31の領域A4に落ち込み現象が発生する。
As shown in the figure, a drop phenomenon occurs in the region A4 of the
なお、図16では、NMOS領域におけるP+ブロック領域39及びN+ブロック領域42を示したが、実施の形態1と同様、PMOS領域に同等なブロック領域を形成すれば、同等の効果を得ることができる。 FIG. 16 shows the P + block region 39 and the N + block region 42 in the NMOS region. However, as in the first embodiment, the same effect can be obtained by forming an equivalent block region in the PMOS region. Can do.
<実施の形態3>
図20はこの発明の実施の形態3である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 20 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure according to the third embodiment of the present invention.
同図に示すように、N+ブロック領域43は、ボディー領域10の形成(予定)領域を確実に覆うとともに、ゲート電極9側の全領域をゲートコンタクト領域9cに向けて延長し、ゲートコンタクト領域9cと一部重複するように設けている。
As shown in the figure, the N + block region 43 reliably covers the formation (planned) region of the
なお、P+ブロック領域39は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト形成領域を示し、N+ブロック領域43は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト形成領域を示している。また、他の構成は図16で示した実施の形態2と同様である。
The P + block region 39 indicates a resist formation region at the time of implantation of the P-
実施の形態3の製造方法では、実施の形態2と同様、ウェル領域11におけるボディー抵抗経路にはN型の不純物が注入されることは確実になくなるため、その分、ボディー抵抗の抵抗値の減少を図るとともにばらつきを抑制することができ、ボディー抵抗の低減化効果を実施の形態1以上に得ることができる。
In the manufacturing method of the third embodiment, as in the second embodiment, since the N-type impurity is surely not implanted into the body resistance path in the
その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure that can be accurately controlled without increasing the resistance value of the body resistance.
加えて、N+ブロック領域43を従来のN+ブロック領域から変化させて実施の形態3の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, by performing the manufacturing method according to the third embodiment while changing the N + block region 43 from the conventional N + block region, the number of manufacturing steps does not increase.
さらに、実施の形態3の製造方法は、実施の形態2と同様の理由で、落ち込み現象を実施の形態1より抑制することができる分、ボディー抵抗の抵抗値の低減化をさらに図ることができる。 Furthermore, the manufacturing method of the third embodiment can further reduce the resistance value of the body resistance because the sagging phenomenon can be suppressed as compared with the first embodiment for the same reason as the second embodiment. .
なお、図20では、NMOS領域におけるP+ブロック領域39及びN+ブロック領域43を示したが、実施の形態1及び実施の形態2と同様、PMOS領域に同等なブロック領域を形成すれば、同等の効果を得ることができる。 In FIG. 20, the P + block region 39 and the N + block region 43 in the NMOS region are shown. However, as in the first embodiment and the second embodiment, if the equivalent block region is formed in the PMOS region, it is equivalent. The effect of can be obtained.
<実施の形態4>
図21はこの発明の実施の形態4である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 21 is a plan view showing a method for manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure according to the fourth embodiment of the present invention.
同図に示すように、N+ブロック領域44は、ボディー領域10の形成(予定)領域を確実に覆うとともに、ゲート電極9側の全領域をゲートエクステンション領域9dに向けて延長し、ゲートエクステンション領域9dと一部重複するように設けている。
As shown in the figure, the N + block region 44 reliably covers the formation (planned) region of the
なお、P+ブロック領域39は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト形成領域を示し、N+ブロック領域44は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト形成領域を示している。また、他の構成は図16で示した実施の形態2と同様である。
Note that the P + block region 39 indicates a resist formation region when the P-
実施の形態4の製造方法では、実施の形態2及び実施の形態3と同様、ウェル領域11におけるボディー抵抗経路にはN型の不純物が注入されることは確実になくなるため、その分、ボディー抵抗の抵抗値の減少を図るとともにばらつきを抑制することができ、ボディー抵抗の低減化効果を実施の形態1以上に得ることができる。
In the manufacturing method of the fourth embodiment, as in the second and third embodiments, the N-type impurity is surely not implanted into the body resistance path in the
その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure that can be accurately controlled without increasing the resistance value of the body resistance.
加えて、N+ブロック領域44を従来のN+ブロック領域から変化させて実施の形態4の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, by performing the manufacturing method according to the fourth embodiment while changing the N + block region 44 from the conventional N + block region, the number of manufacturing steps does not increase.
さらに、実施の形態4の製造方法は、実施の形態2と同様の理由で、落ち込み現象を実施の形態1より抑制することができる分、ボディー抵抗の抵抗値の低減化をさらに図ることができる。 Furthermore, the manufacturing method of the fourth embodiment can further reduce the resistance value of the body resistance because the sagging phenomenon can be suppressed as compared with the first embodiment for the same reason as the second embodiment. .
なお、図21では、NMOS領域におけるP+ブロック領域39及びN+ブロック領域44を示したが、実施の形態1〜実施の形態3と同様、PMOS領域に同等なブロック領域を形成すれば、同等の効果を得ることができる。 In FIG. 21, the P + block region 39 and the N + block region 44 in the NMOS region are shown. However, as in the first to third embodiments, if the equivalent block region is formed in the PMOS region, it is equivalent. The effect of can be obtained.
<実施の形態5>
図22はこの発明の実施の形態5である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 22 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure according to the fifth embodiment of the present invention.
同図に示すように、実施の形態5では実施の形態1〜実施の形態4で用いたゲート電極9に代えてゲート電極とゲート配線との機能を有するゲート配線部14を設けており、ゲート配線部14は、ドレイン領域5,ソース領域6間のチャネル形成領域7(図示せず)上からボディー領域10方向に延在し、途中で折れ曲がって形成されている。
As shown in the figure, in the fifth embodiment, a
N+ブロック領域45は、ボディー領域10の形成(予定)領域を確実に覆うとともに、P+ブロック領域39側の全領域をゲート配線部14に向けて延長し、ゲート配線部14と一部重複するように設けている。
The N + block region 45 reliably covers the formation (planned) region of the
なお、P+ブロック領域39は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト形成領域を示し、N+ブロック領域45は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト形成領域を示している。また、他の構成は図16で示した実施の形態2と同様である。
The P + block region 39 indicates a resist formation region when the P-
実施の形態5の製造方法では、実施の形態2〜実施の形態4と同様、ウェル領域11におけるボディー抵抗経路にはN型の不純物が注入されることは確実になくなるため、その分、ボディー抵抗の抵抗値の減少を図るとともにばらつきを抑制することができ、ボディー抵抗の低減化効果を実施の形態1以上に得ることができる。
In the manufacturing method of the fifth embodiment, as in the second to fourth embodiments, N-type impurities are not reliably implanted into the body resistance path in the
その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure that can be accurately controlled without increasing the resistance value of the body resistance.
加えて、N+ブロック領域45を従来のN+ブロック領域から変化させて実施の形態5の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, by performing the manufacturing method of the fifth embodiment while changing the N + block region 45 from the conventional N + block region, the number of manufacturing steps does not increase from the conventional one.
さらに、実施の形態5の製造方法は、実施の形態2と同様の理由で、落ち込み現象を実施の形態1より抑制することができる分、ボディー抵抗の抵抗値の低減化をさらに図ることができる。 Furthermore, the manufacturing method of the fifth embodiment can further reduce the resistance value of the body resistance because the sagging phenomenon can be suppressed as compared with the first embodiment for the same reason as the second embodiment. .
なお、図22では、NMOS領域におけるP+ブロック領域39及びN+ブロック領域45を示したが、実施の形態1〜実施の形態4と同様、PMOS領域に同等なブロック領域を形成すれば、同等の効果を得ることができる。 In FIG. 22, the P + block region 39 and the N + block region 45 in the NMOS region are shown. However, as in the first to fourth embodiments, if the equivalent block region is formed in the PMOS region, it is equivalent. The effect of can be obtained.
<実施の形態6>
図23はこの発明の実施の形態6である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 23 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body fixed SOI structure according to the sixth embodiment of the present invention.
同図に示すように、N+ブロック領域40は、ボディー領域10の形成(予定)領域を覆うべく必要最小限の大きさで形成されている。
As shown in the figure, the N + block region 40 is formed in a minimum size to cover the formation (planned) region of the
一方、ゲート電極9はボディー領域10方向に大きく延長して形成されるゲートエクステンション領域9eを有している。なお、他の構成は、図10で示した実施の形態1と同様である。
On the other hand, the
実施の形態6の製造方法では、実施の形態1と同様、ゲートエクステンション領域9e下のウェル領域11にはN型の不純物が注入されることは確実になくなるため、その分、ボディー抵抗の抵抗値の減少を図るとともにばらつきを抑制することができ、ボディー抵抗の低減化効果を実施の形態1と同様に得ることができる。
In the manufacturing method of the sixth embodiment, as in the first embodiment, the N-type impurity is certainly not implanted into the
その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure that can be accurately controlled without increasing the resistance value of the body resistance.
加えて、N+ブロック領域40を従来のN+ブロック領域から変化させることがないため、実施の形態6の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, since the N + block region 40 is not changed from the conventional N + block region, the number of manufacturing steps does not increase conventionally by performing the manufacturing method of the sixth embodiment.
さらに、実施の形態6の製造方法は、実施の形態1と同様、ゲートエクステンション領域9e下の部分酸化膜31が不純物未入領域となり、落ち込み現象を抑制することができる分、ボディー抵抗の抵抗値の低減化をさらに図ることができる。
Further, in the manufacturing method of the sixth embodiment, as in the first embodiment, the
また、図23の一点鎖線に示すように、ゲートエクステンション領域9fをN+ブロック領域40に一部重複するまで延長して形成することにより、実施の形態2〜実施の形態4と同様、ウェル領域11におけるボディー抵抗経路にはN型の不純物が注入されることは確実になくなるため、ボディー抵抗の低減化効果を実施の形態1以上に得ることができる。
Further, as shown by the one-dot chain line in FIG. 23, the
なお、図23では、NMOS領域におけるゲートエクステンション領域9e,9fを示したが、PMOS領域に同等なゲートエクステンション領域を有するゲート電極を形成すれば、同等の効果を得ることができる。
In FIG. 23, the
また、ゲートエクステンション領域9e,9fが存在することにより、ゲートエクステンション領域9e,9f下の部分酸化膜31がゲート電極9形成後のウェットエッチング処理で薄くなることがない分、ボディー抵抗経路36となるウェル領域がゲート電圧の影響を受けてボディー抵抗が変動する度合を軽減することができる。
In addition, since the
<実施の形態7>
実施の形態1〜実施の形態6では、不純物の注入を阻止することを目的にソース・ドレイン領域、ボディー領域上を主としたブロック領域上にレジストを形成するという、遮蔽優先マスクを採用している。
<
In the first to sixth embodiments, a shielding priority mask is used in which a resist is formed on a block region mainly including a source / drain region and a body region for the purpose of preventing impurity implantation. Yes.
遮蔽優先マスクは、レジスト形成面積を必要最小限に抑えて、不純物イオン注入時におけるゲート酸化膜等の静電破壊を防ぐことを主眼として今日まで一般的に使用されている。 The shielding priority mask has been generally used to date, mainly to minimize the resist formation area and prevent electrostatic breakdown of the gate oxide film or the like during impurity ion implantation.
遮蔽優先マスクの設計方法は下記の(1),(2)に分類される。 The shielding priority mask design method is classified into the following (1) and (2).
(1)不純物の注入を阻止すべき領域をCAD等で設計し、当該領域をそのままマスク上の遮光部としたマスク(正マスク)を用い、ポジ型レジストを露光する。 (1) A region where impurity implantation should be blocked is designed by CAD or the like, and a positive resist is exposed using a mask (positive mask) that uses the region as a light shielding portion on the mask as it is.
(2)不純物の注入を阻止すべき領域をCAD等で設計し、当該領域以外の領域を遮光部としたマスク(反マスク)を用い、ネガ型レジストを露光する。 (2) The region where impurity implantation should be blocked is designed by CAD or the like, and the negative resist is exposed using a mask (anti-mask) having a region other than the region as a light shielding portion.
しかしながら、近年、イオン注入技術が向上し、イオン注入時にチャージアップを補償すべくエレクトロンシャワー等の処理を行うことにより、上述した静電破壊が生じにくくなってきている。 However, in recent years, ion implantation techniques have improved, and the above-described electrostatic breakdown is less likely to occur by performing a process such as an electron shower to compensate for charge-up during ion implantation.
そこで、レジスト面積が大きくなるものの、不純物を注入したい領域を主として開口部を設ける開口優先マスクを採用したのが実施の形態7の製造方法である。 Therefore, although the resist area is large, the manufacturing method according to the seventh embodiment employs an opening priority mask in which openings are mainly provided in regions where impurities are to be implanted.
開口優先マスクの設計方法は下記の(3),(4)に分類される。 The design method of the aperture priority mask is classified into the following (3) and (4).
(3)不純物を注入すべき領域をCAD等で設計後、反マスクを作成してそれを用いポジ型レジストを露光する。 (3) After designing the region where the impurity is to be implanted by CAD or the like, an anti-mask is created and the positive resist is exposed using it.
(4)不純物を注入すべき領域をCAD等で設計後、正マスクを作成してそれを用いネガ型レジストを露光する。 (4) After designing the region where the impurity is to be implanted by CAD or the like, a positive mask is created and the negative resist is exposed using it.
図24はこの発明の実施の形態7である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。 FIG. 24 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure according to the seventh embodiment of the present invention.
同図に示すように、ソース・ドレイン領域5,6にN型の不純物を注入すべく必要最小限の領域にN+注入領域60を設け、ボディー領域10にP型の不純物を注入すべく必要最小限の領域にP+注入領域46を設けている。
As shown in the figure, an N + implantation region 60 is provided in the minimum necessary region for injecting N-type impurities into the source /
なお、P+注入領域46は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト開口領域を示し、N+注入領域60は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト開口領域を示している。
P + implantation region 46 indicates a resist opening region at the time of implantation of P-
図25は実施の形態7のP+注入レジスト形成時における断面構造を示す断面図であり、図24のE−E断面に相当する。 FIG. 25 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure when the P + implantation resist of the seventh embodiment is formed, and corresponds to the EE cross section of FIG.
同図に示すように、P+注入レジスト61は、P+注入領域46のみ開口されて形成される。 As shown in the figure, the P + implantation resist 61 is formed by opening only the P + implantation region 46.
図26は実施の形態7のN+注入レジスト形成時における断面構造を示す断面図であり、図24のE−E断面に相当する。 FIG. 26 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure during the formation of the N + implantation resist according to the seventh embodiment, and corresponds to the EE cross section of FIG.
同図に示すように、N+注入レジスト62は、N+注入領域60のみ開口されて形成される。 As shown in the figure, the N + implantation resist 62 is formed by opening only the N + implantation region 60.
なお、P+注入レジスト61は図9で示す工程時に設けられ、N+注入レジスト62は図8で示す工程時に設けられる。 The P + implantation resist 61 is provided during the step shown in FIG. 9, and the N + implantation resist 62 is provided during the step shown in FIG.
図25及び図26に示すように、P+注入レジスト61及びN+注入レジスト62によってマスクされることにより、ウェル領域11の大部分はP型及びN型の不純物が共に注入されることはなくなるため、ボディー抵抗の抵抗値を下げるとともにばらつきを抑制することができる。その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。
As shown in FIGS. 25 and 26, by masking with the P + implantation resist 61 and the N + implantation resist 62, most of the
加えて、遮蔽優先マスクを開口優先マスクに変更した実施の形態7の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, by performing the manufacturing method of the seventh embodiment in which the shielding priority mask is changed to the opening priority mask, the number of manufacturing steps does not increase from the conventional level.
さらに、部分酸化膜31の大部分(領域A12に対応する部分)にはN型及びP型の不純物が共に注入されないため、部分酸化膜31には落ち込み現象はほとんど生じない。
Further, since neither N-type nor P-type impurities are implanted into most of the partial oxide film 31 (the part corresponding to the region A12), the
したがって、実施の形態7の製造方法は落ち込み現象をより一層抑制することができ、ボディー抵抗の抵抗値の低減化を図ることができる。 Therefore, the manufacturing method of the seventh embodiment can further suppress the drop phenomenon, and can reduce the resistance value of the body resistance.
<実施の形態8>
図27はこの発明の実施の形態8である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<Eighth embodiment>
27 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure according to an eighth embodiment of the present invention.
同図に示すように、ボディー領域10にP型の不純物を注入すべく必要最小限の領域に加え、ゲート電極9の長手方向延長線上ある一部領域をゲートコンタクト領域9cに向けて延長してP+注入領域47を形成している。
As shown in the drawing, in addition to the minimum necessary region for injecting P-type impurities into the
なお、P+注入領域47は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト開口領域を示し、N+注入領域60は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト開口領域を示している。
Note that the P + implantation region 47 indicates a resist opening region when the P-
図28は実施の形態8のP+注入レジスト形成時における断面構造を示す断面図であり、図27のE−E断面に相当する。 FIG. 28 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure during the formation of the P + implantation resist of the eighth embodiment, and corresponds to the EE cross section of FIG.
同図に示すように、P+注入レジスト63は、P+注入領域47のみ開口されて形成される。なお、P+注入レジスト63は図9で示す工程時に設けられる。なお、N+注入レジスト形成時における断面構造は図26で示した実施の形態7と同様である。 As shown in the figure, the P + implantation resist 63 is formed by opening only the P + implantation region 47. The P + implantation resist 63 is provided during the process shown in FIG. The cross-sectional structure when forming the N + implantation resist is the same as that of the seventh embodiment shown in FIG.
図28に示すように、P+注入レジスト63によってマスクされることにより、ウェル領域11の大部分はN型の不純物が注入されることはなくなるため、ボディー抵抗の抵抗値を下げるとともにばらつきを抑制することができる。
As shown in FIG. 28, by masking with the P + implantation resist 63, most of the
さらに、図28に示すように、P型不純物イオン66を積極的に部分酸化膜31下のウェル領域11に注入することにより、ウェル領域11のP型不純物濃度を高め、ボディー抵抗の抵抗値の低減化を積極的に図ることができる。
Further, as shown in FIG. 28, P-type impurity ions 66 are positively implanted into the
その結果、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a semiconductor device having a partially separated body-fixed SOI structure that can be accurately controlled without increasing the resistance value of the body resistance.
加えて、遮蔽優先マスクを開口優先マスクに変更した実施の形態8の製造方法を行うことによって、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, by performing the manufacturing method according to the eighth embodiment in which the shielding priority mask is changed to the opening priority mask, the number of manufacturing steps does not increase from the conventional level.
さらに、部分酸化膜31の大部分はN+注入レジスト62によってN型の不純物が注入されない。一方、P型の不純物は部分酸化膜31の大部分に注入されるが、ウェル領域11にP型の不純物が注入されることによるボディー抵抗の抵抗値低減効果が大きいため、P型の不純物が部分酸化膜31の大部分に注入されることによる落ち込み現象を加味しても、ボディー抵抗の抵抗値の低減化を図ることができる。
Further, most of the
また、実施の形態8のP+注入領域47を実施の形態7のP+注入領域46より大きくする分、レジスト形成面積を実施の形態7より小さくできる。 Further, since the P + implantation region 47 of the eighth embodiment is made larger than the P + implantation region 46 of the seventh embodiment, the resist formation area can be made smaller than that of the seventh embodiment.
なお、図27の一点鎖線に示すように、ゲートコンタクト領域9cと一部重複するようにP+注入領域48を形成しても良い。この場合、ボディー抵抗の抵抗値の低減化をより一層図ることができる。
Note that, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 27, a P + implantation region 48 may be formed so as to partially overlap the
<実施の形態9>
図29はこの発明の実施の形態9である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 29 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body fixed SOI structure according to the ninth embodiment of the present invention.
同図に示すように、ボディー領域10にP型の不純物を注入すべく必要最小限の領域に加え、ゲート電極9の長手方向延長線上ある一部領域をゲートエクステンション領域9dに向けて延長し、ゲートエクステンション領域9dと一部重複するP+注入領域49を形成している。
As shown in the figure, in addition to the minimum necessary region for injecting P-type impurities into the
なお、P+注入領域49は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト開口領域を示し、N+注入領域60は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト開口領域を示している。
Note that the P + implantation region 49 indicates a resist opening region when the P-
実施の形態9の製造方法では、実施の形態8同様の効果によって、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 According to the manufacturing method of the ninth embodiment, a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure that can be controlled with high accuracy without increasing the resistance value of the body resistance can be obtained by the same effect as in the eighth embodiment.
加えて、実施の形態8の製造方法と同様、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, as in the manufacturing method of the eighth embodiment, the number of manufacturing steps does not increase from the past.
また、実施の形態9のP+注入領域49を実施の形態7のP+注入領域46より大きくする分、レジスト形成面積を実施の形態7より小さくできる。 Further, since the P + implantation region 49 of the ninth embodiment is made larger than the P + implantation region 46 of the seventh embodiment, the resist formation area can be made smaller than that of the seventh embodiment.
<実施の形態10>
図30はこの発明の実施の形態10である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
30 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure according to the tenth embodiment of the present invention.
同図に示すように、実施の形態10では、実施の形態5と同様、ゲート電極9に代えてゲート電極とゲート配線との機能を有するゲート配線部14を設けており、ゲート配線部14は、ドレイン領域5,ソース領域6間のチャネル形成領域7(図示せず)上からボディー領域10方向に延在し、途中で折れ曲がって形成されている。
As shown in the figure, in the tenth embodiment, similarly to the fifth embodiment, a
一方、ボディー領域10にP型の不純物を注入すべく必要最小限の領域に加え、N+注入領域60側の一部領域をゲート配線部14に向けて延長し、ゲート配線部14と一部重複するようにP+注入領域50設けている。
On the other hand, in addition to the minimum necessary region for injecting the P-type impurity into the
なお、P+注入領域50は図9のP型不純物イオン18の注入時におけるレジスト開口領域を示し、N+注入領域60は図8のN型不純物イオン17の注入時におけるレジスト開口領域を示している。
P + implantation region 50 indicates a resist opening region at the time of implantation of P-
実施の形態10の製造方法では、実施の形態8同様の効果によって、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 According to the manufacturing method of the tenth embodiment, a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure that can be controlled with high accuracy without increasing the resistance value of the body resistance can be obtained by the same effect as in the eighth embodiment.
加えて、実施の形態8の製造方法と同様、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, as in the manufacturing method of the eighth embodiment, the number of manufacturing steps does not increase from the past.
また、実施の形態10のP+注入領域50を実施の形態7のP+注入領域46より大きくする分、レジスト形成面積を実施の形態7より小さくできる。 Further, since the P + implantation region 50 of the tenth embodiment is made larger than the P + implantation region 46 of the seventh embodiment, the resist formation area can be made smaller than that of the seventh embodiment.
<実施の形態11>
図31はこの発明の実施の形態11である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 31 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body fixed SOI structure according to an eleventh embodiment of the present invention.
同図に示すように、ソース・ドレイン領域5,6にN型の不純物を注入すべく必要最小限の領域にN+注入領域60を設け、ボディー領域10にP型の不純物を注入すべく必要最小限の領域にP+注入領域46を設けている。
As shown in the figure, an N + implantation region 60 is provided in the minimum necessary region for injecting N-type impurities into the source /
一方、ゲート電極9はボディー領域10方向に大きく延長して形成されるゲートエクステンション領域9eを有している。なお、他の構成は、図24で示した実施の形態7と同様である。
On the other hand, the
実施の形態11の製造方法では、実施の形態7と同様の効果によって、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 According to the manufacturing method of the eleventh embodiment, a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure that can be controlled with high accuracy without increasing the resistance value of the body resistance can be obtained by the same effect as the seventh embodiment.
加えて、実施の形態7の製造方法と同様、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, as in the manufacturing method of the seventh embodiment, the number of manufacturing steps does not increase from the past.
また、図31の一点鎖線に示すように、ゲートエクステンション領域9fをP+注入領域46に一部重複するまで延長して形成しても良い。
Further, as shown by the one-dot chain line in FIG. 31, the
この方法により、ゲートエクステンション領域9fとP+注入領域46との重なり部分の部分酸化膜31の膜厚の減少をなくすことができ、ボディー抵抗を低く安定させることができる。
By this method, it is possible to eliminate the decrease in the thickness of the
また、ゲートエクステンション領域9eを形成した場合でも、ゲートエクステンション領域9e下の部分酸化膜31がゲート電極9形成後のウェットエッチング処理で薄くなることがない分、ボディー抵抗経路36となるウェル領域がゲート電圧の影響を受けてボディー抵抗が変動する度合を軽減することができる。
Even when the gate extension region 9e is formed, the
<実施の形態12>
図32はこの発明の実施の形態12である部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
<
FIG. 32 is a plan view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure according to the twelfth embodiment of the present invention.
同図に示すように、ソース・ドレイン領域5,6にN型の不純物を注入すべく必要最小限の領域にN+注入領域60を設け、ボディー領域10にP型の不純物を注入すべく必要最小限の領域に加え、ゲート電極9の長手方向延長線上ある一部領域をゲートコンタクト領域9cに向けて延長してP+注入領域47を形成している。
As shown in the figure, an N + implantation region 60 is provided in the minimum necessary region for injecting N-type impurities into the source /
さらに、P+ダミー領域73にN型の不純物を注入すべく必要最小限の領域にダミーN+注入領域71を設け、N+ダミー領域74にP型の不純物を注入すべく必要最小限の領域にダミーP+注入領域72を設けている。 Further, a dummy N + implantation region 71 is provided in a minimum necessary region for injecting an N type impurity into the P + dummy region 73, and a minimum necessary region for injecting a P type impurity into the N + dummy region 74. Are provided with a dummy P + implantation region 72.
なお、N+注入領域60及びダミーN+注入領域71は図8のN型不純物イオン17の注入時における第1のレジストの開口領域を示しP+注入領域47及びダミーP+注入領域72は図9のP型不純物イオン18の注入時における第2のレジストの開口領域を示している。
N + implantation region 60 and dummy N + implantation region 71 indicate the opening region of the first resist during implantation of N-
実施の形態12の製造方法では、実施の形態7と同様の効果によって、ボディー抵抗の抵抗値を上昇させることなく精度良く制御可能な部分分離ボディー固定SOI構造の半導体装置を得ることができる。 According to the manufacturing method of the twelfth embodiment, a semiconductor device having a partially isolated body-fixed SOI structure that can be controlled with high accuracy without increasing the resistance value of the body resistance can be obtained by the same effect as the seventh embodiment.
加えて、実施の形態7の製造方法と同様、製造工程数が従来から増えることはない。 In addition, as in the manufacturing method of the seventh embodiment, the number of manufacturing steps does not increase from the past.
さらに、ダミーN+注入領域71及びダミーP+注入領域72を設ける分、レジスト形成面積をより一層小さくすることができる。ゲート酸化膜8等がチャージアップによって静電破壊される危険性を実施の形態7〜実施の形態11以上に抑制することができる。
Further, since the dummy N + implantation region 71 and the dummy P + implantation region 72 are provided, the resist formation area can be further reduced. The risk of electrostatic breakdown of the
さらに、ダミーN+注入領域71及びダミーP+注入領域72は、P+ダミー領域73及びN+ダミー領域74(例えば、CMP用にパターン密度の均一化を図るべく形成される)の生成ルールと同様に矩形状に自動的に生成すれば良いため、比較的簡単に設計することができる。 Further, the dummy N + implantation region 71 and the dummy P + implantation region 72 are defined as generation rules for the P + dummy region 73 and the N + dummy region 74 (for example, formed for uniform pattern density for CMP). Similarly, since it is sufficient to automatically generate a rectangular shape, the design can be made relatively easily.
なお、図32で示した例では、ダミーN+注入領域71及びダミーP+注入領域72を第1及び第2のレジスト用に分けて設けたが、第1及び第2のレジスト間で同じ位置及び形状でダミー注入領域を設け、ダミーN+P+双方注入領域として共有するようにしても良い。 In the example shown in FIG. 32, the dummy N + implantation region 71 and the dummy P + implantation region 72 are provided separately for the first and second resists, but the same positions are provided between the first and second resists. Alternatively, a dummy implantation region may be provided in a shape and shared as a dummy N + P + both implantation region.
ただし、ダミー領域にN型及びP型の不純物を共に注入するとシリサイド領域の剥離等の不具合が生じる恐れがあるため、図32に示すように、ダミーN+注入領域71及びダミーP+注入領域72を重複することなく分けて設けることにより、ダミー領域にはN型及びP型の不純物のうち一方のみが注入される方が望ましい。 However, if both N-type and P-type impurities are implanted into the dummy region, there is a possibility that a defect such as separation of the silicide region may occur, so that a dummy N + implantation region 71 and a dummy P + implantation region 72 are provided as shown in FIG. It is desirable that only one of the N-type and P-type impurities is implanted into the dummy region by providing them separately without overlapping.
1 シリコン基板、2 埋め込み酸化膜、3 SOI層、4 層間絶縁膜、5 ドレイン領域、6 ソース領域、7 チャネル形成領域、8 ゲート酸化膜、9 ゲート電極、9c ゲートコンタクト領域、9e,9f ゲートエクステンション領域、10 ボディー領域、11 ウェル領域(P型)、12 ウェル領域(N型)、14 ゲート配線部、15,16 レジスト、31 部分酸化膜、41〜45 N+ブロック領域、46〜50 P+注入領域、51,52 N+ブロックレジスト、59 P+ブロックレジスト、61 P+注入レジスト、62 N+注入レジスト、71 ダミーN+注入領域、72 ダミーP+注入領域。 1 silicon substrate, 2 buried oxide film, 3 SOI layer, 4 interlayer insulation film, 5 drain region, 6 source region, 7 channel formation region, 8 gate oxide film, 9 gate electrode, 9c gate contact region, 9e, 9f gate extension Region, 10 body region, 11 well region (P type), 12 well region (N type), 14 gate wiring portion, 15, 16 resist, 31 partial oxide film, 41-45 N + block region, 46-50 P + Implant region, 51, 52 N + block resist, 59 P + block resist, 61 P + implant resist, 62 N + implant resist, 71 dummy N + implant region, 72 dummy P + implant region.
Claims (4)
(b) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層には達しない厚さの部分酸化膜を形成する工程とを備え、
前記工程(b) は、
(b-0) SOI基板上にトレンチを形成するための酸化膜と窒化膜を堆積する工程、
(b-1) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層に達しないトレンチを形成する工程、
(b-2) 前記トレンチを酸化膜で埋める工程、及び
(b-3) 前記酸化膜を研磨し部分酸化膜を形成する工程を有し、
(c) 前記トランジスタ形成領域において、前記シリコン層表面にゲート酸化膜を介し、前記部分分離形成領域の前記部分酸化膜上に延びるゲート電極を形成する工程と、
(d) 前記ボディー領域形成領域を覆い、前記トランジスタ形成領域を露出する第1マスク層を用い、前記トランジスタ形成領域の前記ゲート電極両端部に第2導電型の第1不純物を導入しソース及びドレイン領域を形成する工程と、
(e) 前記トランジスタ形成領域を覆い、前記ボディー領域形成領域を露出する第2マスク層を用い、ボディー領域形成領域に第1導電型の第2不純物を導入しボディー領域を形成する工程とをさらに備え、
前記第1マスク層は、前記ボディー領域形成領域及び前記部分分離形成領域、並びに前記部分分離形成領域における前記ゲート電極の一部を覆うことを特徴とする、
半導体装置の製造方法。 (a) An SOI substrate comprising a substrate, an insulating layer on the substrate, and a silicon layer on the insulating layer, the silicon layer having a first conductivity type in a transistor formation region , a partial isolation formation region , and a body region formation region The process of preparing
(b) forming a partial oxide film having a thickness that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ;
The step (b)
(b-0) depositing an oxide film and a nitride film for forming a trench on an SOI substrate;
(b-1) forming a trench that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ;
(b-2) filling the trench with an oxide film, and
(b-3) polishing the oxide film to form a partial oxide film,
(c) forming a gate electrode extending on the partial oxide film in the partial isolation formation region via a gate oxide film on the surface of the silicon layer in the transistor formation region ;
(d) covering said body region forming region, the transistor of the first mask layer used to expose the forming region, the gate electrode end portions the second conductivity type first impurity introducing the source and drain of the said transistor formation region Forming a region;
(e) the covering the transistor forming region, the body using a second mask layer to expose regions forming regions, further forming a introducing a second impurity of the first conductivity type in the body region forming region body region Prepared,
The first mask layer covers the body region formation region, the partial isolation formation region , and a part of the gate electrode in the partial isolation formation region ,
A method for manufacturing a semiconductor device.
(b) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層には達しない厚さの部分酸化膜を形成する工程とを備え、
前記工程(b) は、
(b-0) SOI基板上にトレンチを形成するための酸化膜と窒化膜を堆積する工程、
(b-1) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層に達しないトレンチを形成する工程、
(b-2) 前記トレンチを酸化膜で埋める工程、及び
(b-3) 前記酸化膜を研磨し部分酸化膜を形成する工程を有し、
(c) 前記トランジスタ形成領域において、前記シリコン層表面にゲート酸化膜を介し、前記部分分離形成領域の前記部分酸化膜上に延びるゲート電極を形成する工程と、
(d) 前記ボディー領域形成領域を覆い、前記トランジスタ形成領域を露出する第1マスク層を用い、前記トランジスタ形成領域の前記ゲート電極両端部に第2導電型の第1不純物を導入しソース及びドレイン領域を形成する工程と、
(e) 前記トランジスタ形成領域を覆い、前記ボディー領域形成領域を露出する第2マスク層を用い、ボディー領域形成領域に第1導電型の第2不純物を導入しボディー領域を形成する工程とをさらに備え、
前記第1マスク層は、前記ボディー領域形成領域から部分分離形成領域に延び、前記部分分離形成領域において、前記ゲート電極の一部を覆うことを特徴とする、
半導体装置の製造方法。 (a) An SOI substrate comprising a substrate, an insulating layer on the substrate, and a silicon layer on the insulating layer, the silicon layer having a first conductivity type in a transistor formation region , a partial isolation formation region , and a body region formation region The process of preparing
(b) forming a partial oxide film having a thickness that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ;
The step (b)
(b-0) depositing an oxide film and a nitride film for forming a trench on an SOI substrate;
(b-1) forming a trench that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ;
(b-2) filling the trench with an oxide film, and
(b-3) polishing the oxide film to form a partial oxide film,
(c) forming a gate electrode extending on the partial oxide film in the partial isolation formation region via a gate oxide film on the surface of the silicon layer in the transistor formation region ;
(d) covering said body region forming region, the transistor of the first mask layer used to expose the forming region, the gate electrode end portions the second conductivity type first impurity introducing the source and drain of the said transistor formation region Forming a region;
(e) the covering the transistor forming region, the body using a second mask layer to expose regions forming regions, further forming a introducing a second impurity of the first conductivity type in the body region forming region body region Prepared,
The first mask layer extends from the body region formation region to a partial isolation formation region , and covers a part of the gate electrode in the partial isolation formation region .
A method for manufacturing a semiconductor device.
(b) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層には達しない厚さの部分酸化膜を形成する工程とを備え、
前記工程(b) は、
(b-0) SOI基板上にトレンチを形成するための酸化膜と窒化膜を堆積する工程、
(b-1) 前記トランジスタ形成領域、ボディー領域形成領域の間の部分分離形成領域の前記シリコン層表面に、前記絶縁層に達しないトレンチを形成する工程、
(b-2) 前記トレンチを酸化膜で埋める工程、及び
(b-3) 前記酸化膜を研磨し部分酸化膜を形成する工程を有し、
(c) 前記トランジスタ形成領域において、前記シリコン層表面にゲート酸化膜を介し、前記部分分離形成領域の前記部分酸化膜上に延びるゲート電極を形成する工程と、
(d) 前記ボディー領域形成領域を覆い、前記トランジスタ形成領域を露出する第1マスク層を用い、前記トランジスタ形成領域の前記ゲート電極両端部に第2導電型の第1不純物を導入しソース及びドレイン領域を形成する工程と、
(e) 前記トランジスタ形成領域を覆い、前記ボディー領域形成領域を露出する第2マスク層を用い、ボディー領域形成領域に第1導電型の第2不純物を導入しボディー領域を形成する工程とをさらに備え、
前記第1マスク層は、前記部分分離形成領域において、前記部分酸化膜と、前記ゲート電極の一部を覆うことを特徴とする、
半導体装置の製造方法。 (a) An SOI substrate comprising a substrate, an insulating layer on the substrate, and a silicon layer on the insulating layer, the silicon layer having a first conductivity type in a transistor formation region , a partial isolation formation region , and a body region formation region The process of preparing
(b) forming a partial oxide film having a thickness that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ;
The step (b)
(b-0) depositing an oxide film and a nitride film for forming a trench on an SOI substrate;
(b-1) forming a trench that does not reach the insulating layer on the surface of the silicon layer in the partial isolation formation region between the transistor formation region and the body region formation region ;
(b-2) filling the trench with an oxide film, and
(b-3) polishing the oxide film to form a partial oxide film,
(c) forming a gate electrode extending on the partial oxide film in the partial isolation formation region via a gate oxide film on the surface of the silicon layer in the transistor formation region ;
(d) covering said body region forming region, the transistor of the first mask layer used to expose the forming region, the gate electrode end portions the second conductivity type first impurity introducing the source and drain of the said transistor formation region Forming a region;
(e) the covering the transistor forming region, the body using a second mask layer to expose regions forming regions, further forming a introducing a second impurity of the first conductivity type in the body region forming region body region Prepared,
The first mask layer covers the partial oxide film and a part of the gate electrode in the partial isolation formation region .
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記工程(d) では、前記第1マスク層は、前記第2のボディー領域形成領域を露出し、前記第1不純物は前記第2のボディー領域形成領域にも導入し、
前記工程(e) では、前記第2マスク層は、前記第2のボディー領域形成領域を覆うことを特徴とする、
半導体装置の製造方法。 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon layer has a second conductivity different from the transistor formation region , the partial isolation formation region , and the body region formation region. A second body region forming region of the mold;
In the step (d), the first mask layer exposes the second body region forming region, and the first impurity is also introduced into the second body region forming region ,
In the step (e), the second mask layer covers the second body region forming region .
A method for manufacturing a semiconductor device.
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