JPH05243573A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH05243573A
JPH05243573A JP4507492A JP4507492A JPH05243573A JP H05243573 A JPH05243573 A JP H05243573A JP 4507492 A JP4507492 A JP 4507492A JP 4507492 A JP4507492 A JP 4507492A JP H05243573 A JPH05243573 A JP H05243573A
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JP
Japan
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film
thickness
auxiliary film
gate
silicon layer
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JP4507492A
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English (en)
Inventor
Taku Warashina
卓 藁科
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダブルゲートSOI/MISトランジスタに
関し、その対をなすゲート電極の対向関係を精度良く作
ることが容易な半導体装置及びその製造方法の提供を目
的とする。 【構成】 半導体装置は、前記トランジスタの対をなす
ゲート電極15の対向方向がSOI基板と平行になるよ
うに構成し、製造方法は、SOI基板のシリコン層12
上に、シリコンと結合して絶縁体を形成する元素のイオ
ン注入に対する阻止能を有してパターニングされたマス
ク膜18と、マスク膜18の抜け領域を埋めて前記阻止
能がマスク膜18より小さな補助膜19とを形成する工
程と、該元素をイオン注入して、シリコン層11内にお
ける補助膜19の直下に補助膜19と接する絶縁膜1
3,14を形成する工程と、補助膜19の厚さを減少さ
せて更に前記イオン注入を行い、絶縁膜13,14の厚
さをSOI基板の絶縁層11に達するまで増加させる工
程とを有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその請求
項方法に係り、特に、ダブルゲートSOI/MISトラ
ンジスタに関する。
【0002】ダブルゲートSOI/MISトランジスタ
は、シングルゲートSOI/MISトランジスタに比べ
て相互コンダクタンスが2倍になり、短チャネル効果が
抑えられるため将来が有望視されている(参考文献:T.
Tanaka et al. P.683 IEDM91) 。
【0003】
【従来の技術】従来は、ダブルゲートSOI/MISト
ランジスタを作るのに図3の製造工程順側面図のように
していた。即ち、先ず図3(a)を参照して、SOI基
板の絶縁層1上の素子形成用シリコン層2を島状に加工
する。次いで図3(b)を参照して、島状にしたシリコ
ン層2のほぼ中心部の下にシリコン層2の両側を開口さ
せて絶縁層1の一部を除去した溝3を形成する。次いで
図3(c)を参照して、酸化またはデポジションにより
シリコン層2の露出表面にゲート絶縁膜となる絶縁膜4
を形成する。次いで図3(d)を参照して、溝3の埋め
込みを含んで半導体などによる導体膜5をデポジション
する。溝3を埋めた部分が下側のゲート電極5Aとな
る。次いで図3(e)を参照して、導体膜5をパターニ
ングして上側のゲート電極5Bを形成する。その後、ゲ
ート電極5Bの外側のシリコン層2に不純物を注入すれ
ば、シリコン層2の不純物注入部分がソース/ドレイン
領域となるダブルゲートSOI/MISトランジスタが
形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の製
造方法は、上下のゲート電極5A,5Bのパターニング
を別工程で行うため、両ゲート電極5A,5Bの間にゲ
ート長の相違や位置ずれが生じ易い。そのため、ソース
/ドレイン領域に重なった場合は容量が大きくなって周
波数特性が悪くなり、逆にチャネル領域を全部覆ってい
ない場合は電流駆動能力が悪くなる。
【0005】この問題を解消するためには、対をなすゲ
ート電極の対向関係を精度良く作ることが必要である。
そこで本発明は、ダブルゲートSOI/MISトランジ
スタに関し、その対をなすゲート電極の対向関係を精度
良く作ることが容易な半導体装置及びその製造方法の提
供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体装置は、ダブルゲートSOI/
MISトランジスタで、対をなすゲート電極の対向方向
がSOI基板に対して平行になっていることを特徴とと
している。
【0007】また、製造方法は、SOI基板の素子形成
用シリコン層上に、シリコンと結合して絶縁体を形成す
る元素のイオン注入に対する阻止能を有してパターニン
グされたマスク膜と、該マスク膜の抜け領域を埋めて前
記阻止能が該マスク膜より小さな補助膜とを形成する工
程と、該元素をイオン注入して、該シリコン層内におけ
る該補助膜の直下に該補助膜と接する絶縁膜を形成する
工程と、該補助膜の厚さを減少させて更に前記イオン注
入を行い、該絶縁膜の厚さを該SOI基板の絶縁層に達
するまで増加させる工程とを有することを特徴としてお
り、その際、前記補助膜の厚さを減少させるのは、前記
イオン注入の際に生ずるスパッタによることができる。
【0008】或いは、SOI基板の素子形成用シリコン
層上に、前記マスク膜と補助膜とを形成する工程と、前
記元素をイオン注入して、該シリコン層内における該補
助膜の直下に該SOI基板の絶縁層と接する絶縁膜を形
成する工程と、該補助膜の厚さを増加させて更に前記イ
オン注入を行い、該絶縁膜の厚さを該補助膜に達するま
で増加させる工程とを有することを特徴としている。
【0009】そして、前記元素は酸素または窒素であ
り、前記補助膜はシリコン酸化物またはシリコン窒化物
であることが良い。
【0010】
【作用】半導体装置においては、上記構成により、ゲー
ト電極形成用のマスクに上記対をなすゲート電極の両者
のパターンを設けることができるので、両ゲート電極の
対向関係を精度良く作ることが容易である。
【0011】また、製造方法においては、ゲート絶縁膜
を含んでゲート電極を画定する絶縁膜の領域に上記補助
膜を配置して上記イオン注入を行うことにより、所望の
ダブルゲートSOI/MISトランジスタを作ることが
でき、然も、その対をなすゲート電極の対向関係を精度
良くすることが容易である。ここで重要なことは、イオ
ン注入の途中で補助膜の厚さを減少または増加させるこ
とであり、それにより、形成する絶縁膜の幅(横方向の
厚さ)が上下方向で変化するのを防止して、ゲート絶縁
膜の厚さを補助膜の幅に合わせて均一にすることができ
る。
【0012】そして、イオン注入する元素を酸素または
窒素にし、補助膜をシリコン酸化物またはシリコン窒化
物にすれば、上記製造方法を的確に実施できる。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例について図1及び図2を
用いて説明する。図1は実施例の平面図と製造工程順側
面図、図2は他の実施例の平面図である。
【0014】図1において、図1(a)の平面図は、実
施例のダブルゲートSOI/MISトランジスタを示
す。このトランジスタは、SOI基板の素子形成用シリ
コン層12に形成されており、13が素子分離絶縁膜、
14がゲート画定絶縁膜、15がゲート電極、16がソ
ース/ドレイン領域、17がチャネル領域、である。ゲ
ート画定絶縁膜14はチャネル領域17と接する部分が
ゲート絶縁膜となり、二つのゲート電極15は、大きさ
が同じでありチャネル領域17の中心線に対し対称に配
置されて対をなし、その対向方向がSOI基板に対して
平行になっている。
【0015】そして図1(b)〜(f)の断面図は、図
1(a)のA−A断面であり上記トランジスタの製造工
程順を示す。先ず図1(b)を参照して、張り合わせ法
によりシリコン基板上の絶縁層11と厚さが1000Å
でP型のシリコン層12とを有するSOI基板を形成す
る。このSOI基板はSIMOXによって形成しても良
い。
【0016】次いで図1(c)を参照して、シリコン層
12上に厚さ500Åのタングステン膜をデポジション
し、素子分離絶縁膜13及びゲート画定絶縁膜14の領
域が抜け領域となるようにパターニングしてマスク膜1
8を形成する。
【0017】次いで図1(d)を参照して、表面を酸化
してまたはCVDなどにより上記抜け領域に厚さ470
Åのシリコン酸化物からなる補助膜19を形成する。次
いで図1(e)を参照して、45KeVの注入エネルギ
で酸素をイオン注入する。補助膜19があるのでシリコ
ン層12の上部に酸素が注入され、補助膜19の直下に
補助膜19と接して絶縁層11に達しない絶縁膜が形成
される。この絶縁膜は、素子分離絶縁膜13及びゲート
画定絶縁膜14それぞれの上側部分となる。
【0018】次いで図1(f)を参照して、上記イオン
注入では注入する酸素により補助膜19がスパッタされ
て薄くなる。そこで、補助膜19がすべてスパッタされ
るまで上記イオン注入を継続する。注入エネルギを変え
ないので、先に上側部分が形成された素子分離絶縁膜1
3及びゲート画定絶縁膜14は、上下方向の厚さが下側
に増加して絶縁膜11に達する。
【0019】このようにすることにより、注入する酸素
の横方向の散乱が上下方向で均一になり、素子分離絶縁
膜13及びゲート画定絶縁膜14の幅(横方向の厚さ)
を補助膜19の幅に合わせて均一にすることができる。
この点は、ゲート絶縁膜の厚さを均一にし、且つゲート
幅を上下方向で揃えるために重要である。
【0020】そして、上記イオン注入の後にマスク膜1
8を除去し、ゲート電極15及びソース/ドレイン領域
16にN型の不純物を注入してアニールすれば、Nチャ
ネル型にした所望のダブルゲートSOI/MISトラン
ジスタが形成される。いうまでもなく、各部の導電型を
逆にすることによりPチャネル型にすることもできる。
【0021】上述において、補助膜19の厚さはシリコ
ン層11の厚さを勘案して適宜に定めるのが良く、注入
する酸素のドーズ量の制約などにより補助膜19のスパ
ッタが不足する場合には、イオン注入の途中に中断を設
けて、補助膜をアルゴンでスパッタしたりまたはエッチ
ングしたりする工程を付加すれば良い。
【0022】また、上述では補助膜19の厚さを減少さ
せるようにしたが、補助膜19の形成時の厚さを薄くし
て、イオン注入の初期では素子分離絶縁膜13及びゲー
ト画定絶縁膜14が絶縁層11に接するようにし、途中
でCVDなどにより補助膜19の厚さを増加させて、素
子分離絶縁膜13及びゲート画定絶縁膜14の厚さを補
助膜19に達するまで増加させても良い。
【0023】更に、上述ではマスク膜18をタングステ
ンにし、補助膜19をシリコン酸化物にし、イオン注入
の元素を酸素にしたが、マスク膜18は白金などの金属
でも良く、補助膜19はシリコン窒化物でも良く、イオ
ン注入の元素は窒素でも良い。
【0024】次に図2において、この実施例のダブルゲ
ートSOI/MISトランジスタは、先の実施例とは素
子分離の形態が異なり、素子分離絶縁膜13によらない
でシリコン層11を島状にして素子分離してある。そし
て、このトランジスタの製造は、シリコン層11を島状
に加工した後、先の実施例と同様にして行うことができ
る。
【0025】なお、以上に述べた製造方法は、上記ダブ
ルゲートSOI/MISトランジスタの製造に限られ
ず、SOI基板の素子製形成用シリコン層に、その表面
から底まで達する絶縁膜を幅(横方向の厚さ)が上下方
向で均一になるように形成する方法として一般的に利用
できる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ダ
ブルゲートSOI/MISトランジスタに関し、その対
をなすゲート電極の対向関係を精度良く作ることが容易
な半導体装置及びその製造方法が提供されて、ダブルゲ
ートSOI/MISトランジスタの特性向上を可能にさ
せる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の平面図と製造工程順側面図
【図2】 他の実施例の平面図
【図3】 従来例の製造工程順側面図
【符号の説明】
1 絶縁層 2 シリコン層(素子形成用シリコン層) 3 溝 4 絶縁膜 5 導体膜 5A,5B ゲート電極 11 絶縁層 12 シリコン層(素子形成用シリコン層) 13 素子分離絶縁膜 14 ゲート画定絶縁膜(一部がゲート絶縁膜) 15 ゲート電極 16 ソース/ドレイン領域 17 チャネル領域 18 マスク膜 19 補助膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダブルゲートSOI/MISトランジス
    タで、対をなすゲート電極の対向方向がSOI基板に対
    して平行になっていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 SOI基板の素子形成用シリコン層上
    に、シリコンと結合して絶縁体を形成する元素のイオン
    注入に対する阻止能を有してパターニングされたマスク
    膜と、該マスク膜の抜け領域を埋めて前記阻止能が該マ
    スク膜より小さな補助膜とを形成する工程と、 該元素をイオン注入して、該シリコン層内における該補
    助膜の直下に該補助膜と接する絶縁膜を形成する工程
    と、 該補助膜の厚さを減少させて更に前記イオン注入を行
    い、該絶縁膜の厚さを該SOI基板の絶縁層に達するま
    で増加させる工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記補助膜の厚さを減少させるのは、前
    記イオン注入の際に生ずるスパッタによることを特徴と
    する請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 SOI基板の素子形成用シリコン層上
    に、請求項2記載のマスク膜と補助膜とを形成する工程
    と、 請求項2記載の元素をイオン注入して、該シリコン層内
    における該補助膜の直下に該SOI基板の絶縁層と接す
    る絶縁膜を形成する工程と、 該補助膜の厚さを増加させて更に前記イオン注入を行
    い、該絶縁膜の厚さを該補助膜に達するまで増加させる
    工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記元素は酸素または窒素であり、前記
    補助膜はシリコン酸化物またはシリコン窒化物であるこ
    とを特徴とする請求項2、3または4記載の半導体装置
    の製造方法。
JP4507492A 1992-03-03 1992-03-03 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH05243573A (ja)

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