JPH07302908A - 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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JPH07302908A
JPH07302908A JP9322194A JP9322194A JPH07302908A JP H07302908 A JPH07302908 A JP H07302908A JP 9322194 A JP9322194 A JP 9322194A JP 9322194 A JP9322194 A JP 9322194A JP H07302908 A JPH07302908 A JP H07302908A
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JP
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conductivity type
body contact
insulating film
source region
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JP9322194A
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Kunihiro Suzuki
邦広 鈴木
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置及びその製造方法に関し、ボディ
・コンタクト領域の構造に簡単な改変を加えることで、
キャリヤがボディ・コンタクト領域に至るまでの抵抗値
を減少させ、チャネル領域に在る不要なキャリヤの吸い
取りが良好に行われるようにする。 【構成】 支持側シリコン半導体基板21、絶縁膜2
2、活性層側p型シリコン半導体基板23などから構成
されるSOI基板に於ける埋め込みの絶縁膜22とn+
ソース領域33との間に介在し且つn+ ソース領域33
とは反対導電型であるp+ ボディ・コンタクト領域34
を備え、n+ ドレイン領域31のチャネル側pn接合近
傍で発生した正孔がp+ ボディ・コンタクト領域34に
達するまでの抵抗を小さくしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI(silico
n on insulator)基板を用いてMOSF
ET(metal oxide semiconduc
tor field effect transist
or)を形成した半導体装置及びそれを製造するのに好
適な方法に関する。
【0002】SOI基板を用いた半導体装置は、素子間
分離が良好であること、素子と基板との間の寄生容量を
低減できること、三次元構造の実現が容易であることな
どの理由から、多くの研究・開発が行われ、実用化の機
運となりつつあるが、特性面で未だ改良しなければなら
ない点が残っている。
【0003】
【従来の技術】一般に、SOI基板を用いた半導体装置
では、MOSFETが絶縁膜上に形成される為、通常の
バルクMOSFETの製造プロセスをそのまま適用した
場合、即ち、同様な構造にした場合には、チャネル領域
のポテンシャルはフローティング状態になってしまう。
【0004】従って、ドレイン近傍で発生したキャリ
ヤ、例えば正孔は基板から抜けることなく、チャネル領
域に蓄積されるので、チャネルのポテンシャルを変動さ
せることになり、その結果、SOI基板を用いたMOS
FETのソース・ドレイン間耐圧は、バルクMOSFE
Tに比較して低くなってしまう。そこで、この問題を解
消する為、ボディ・コンタクトと呼ばれる手段が採られ
ている。
【0005】図7はボディ・コンタクトをもつMOSF
ETからなる半導体装置を説明する為の要部平面説明図
である。図に於いて、Sはn+ ソース領域、Dはn+
レイン領域、Gはn+ 多結晶シリコン・ゲート電極、B
はp+ ボディ・コンタクト領域、Wはゲート幅、LG
ゲート長をそれぞれ示している。
【0006】図示はMOSFETでは、p+ ボディ・コ
ンタクト領域Bがゲート電極Gの下方に在るp型チャネ
ル領域(図示せず)と結ばれているので、n+ ドレイン
領域Dのチャネル側pn接合近傍で発生した正孔はp+
ボディ・コンタクト領域Bに吸い出されてしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図7に見られる半導体
装置では、n+ ドレイン領域Dのチャネル側pn接合近
傍で発生した正孔がp+ ボディ・コンタクト領域Bに達
するまでには、高い抵抗値をもつチャネル領域を通過す
ることが必要であり、特にp+ ボディ・コンタクト領域
Bから遠い箇所で発生した正孔は充分に吸い取ることが
できない旨の問題がある。
【0008】本発明では、ボディ・コンタクト領域の構
造に簡単な改変を加えることで、キャリヤがボディ・コ
ンタクト領域に至るまでの抵抗値を減少させ、チャネル
領域に在る不要なキャリヤの吸い取りが良好に行われる
ようにする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図1は本発明の原理を
説明する為の半導体装置を表す要部切断側面図である。
図に於いて、1は基板(図示せず)上に形成された絶縁
層、2はp型チャネル領域、3はゲート絶縁膜、4はn
+ ゲート電極、5はLDD(lightlydoped
drain)構造に於けるn- ソース領域、6はLD
D構造に於けるn- ドレイン領域、7は絶縁材料からな
るサイド・ウォール、8はp+ ボディ・コンタクト領
域、9はn+ ソース領域、10はn+ ドレイン領域、Δ
Lはゲート長方向のサイド・ウォールの長さ(厚さ)を
それぞれ示している。
【0010】ここで、チャネル下方に於けるp型チャネ
ル領域2のシート抵抗をRS とすると、図7について説
明した半導体装置に於いて、p+ ボディ・コンタクト領
域Bに至るまでの抵抗R1 は、
【0011】
【数1】
【0012】図1について説明した半導体装置に於い
て、p+ ボディ・コンタクト領域8に至るまでの抵抗R
2 は、
【0013】
【数2】
【0014】依って、その比は、
【0015】
【数3】
【0016】となる。
【0017】ここで、LG =0.2〔μm〕、ΔL=
0.05〔μm〕、W=5〔μm〕とすると、 R2 /R1 ≒2/1000 となるから、本発明に依った半導体装置に於けるp+
ディ・コンタクト領域8に至るまでの抵抗R2 が如何に
小さくなるか理解できよう。
【0018】前記したところから、本発明に依る半導体
装置及びその製造方法に於いては、 (1)SOI基板(支持側シリコン半導体基板21、S
iO2 絶縁膜22、活性層側p型シリコン半導体基板2
3:図1)に於ける埋め込み絶縁膜(絶縁膜22:図
1)と一導電型ソース領域(n+ ソース領域33:図
4)との間に介在し且つ前記一導電型ソース領域と反対
導電型である高不純物濃度ボディ・コンタクト領域(p
+ ボディ・コンタクト領域34:図4)を備えてなるこ
とを特徴とするか、或いは、
【0019】(2)前記(1)に於いて、一導電型ソー
ス領域(n+ ソース領域33:図4)を貫通して反対導
電型高不純物濃度ボディ・コンタクト領域(p+ ボディ
・コンタクト領域34:図4)内に達する電極コンタク
ト開口(電極コンタクト窓35A:図5)を埋めて両領
域を共通接続する電極(ソース電極36:図6)を備え
てなることを特徴とするか、或いは、
【0020】(3)MOSFETのゲート部分が形成さ
れたSOI基板(支持側シリコン半導体基板21、Si
2 絶縁膜22、活性層側p型シリコン半導体基板2
3:図1)に於けるドレイン部分(n+ ドレイン領域3
1及びその近傍:図3)にマスク(レジスト膜32:図
4)を形成してからソース領域形成予定部分にイオン注
入条件(例えば不純物、ドーズ量、イオン加速エネルギ
など)を変えて一導電型不純物(例えばAs)及び反対
導電型不純物(例えばB)の導入を行って表面側に一導
電型ソース領域(n+ ソース領域33:図4)を且つ埋
め込み絶縁膜側に反対導電型高不純物濃度ボディ・コン
タクト領域(p+ ボディ・コンタクト領域34:図4)
をそれぞれ形成する工程が含まれてなることを特徴とす
るか、或いは、
【0021】(4)前記(3)に於いて、MOSFET
のゲート部分(ゲート絶縁膜24、n+ シリコン・ゲー
ト電極25、絶縁膜26、サイド・ウォール29:図
2)及び一導電型ソース領域(n+ ソース領域33:図
4)及び反対導電型高不純物濃度ボディ・コンタクト領
域(p+ ボディ・コンタクト領域34:図4)及び一導
電型ドレイン領域(n+ ドレイン領域31:図3)が作
り込まれたSOI基板(支持側シリコン半導体基板2
1、SiO2 絶縁膜22、活性層側p型シリコン半導体
基板23:図1)の全面を覆う絶縁膜(絶縁膜35:図
5)を形成する工程と、前記絶縁膜の表面から前記一導
電型ソース領域を貫通して前記反対導電型高不純物濃度
ボディ・コンタクト領域内に達する電極コンタクト開口
(電極コンタクト窓35A:図5)を形成する工程と、
前記電極コンタクト開口を埋めて前記一導電型ソース領
域及び前記反対導電型高不純物濃度ボディ・コンタクト
領域を共通接続する電極(ソース電極36:図6)を形
成する工程とが含まれてなることを特徴とする。
【0022】
【作用】前記手段を採ることに依り、ボディ・コンタク
ト領域に至るまでの抵抗値を二桁以上も減少させること
ができるから、チャネル領域に生成される不要なキャリ
ヤの吸い取りは良好に行われ、チャネル領域にキャリヤ
が蓄積される虞は皆無になり、その結果、チャネルに於
けるポテンシャルの変動は抑制され、MOSFETのソ
ース・ドレイン間耐圧は充分に高く維持される。
【0023】
【実施例】図2乃至図6は本発明の一実施例について説
明する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断
側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明す
る。
【0024】図2参照 2−(1) 通常の技法を適用することに依って、支持側シリコン半
導体基板21、厚さ例えば4000〔Å〕のSiO2
縁膜22、厚さ例えば1000〔Å〕の活性層側p型シ
リコン半導体基板23からなるSOIウエハを形成す
る。
【0025】2−(2) Si3 4 膜などを耐酸化性マスク膜とする選択的酸化
(local oxidation of silic
on:LOCOS)法を適用することに依り、活性層側
p型シリコン半導体基板23に素子間分離絶縁膜(図示
せず)を形成する。
【0026】2−(3) 耐酸化性マスク膜を除去して活性層側p型シリコン半導
体基板23に於ける活性層を表出させてから、熱処理法
を適用することに依って、厚さ例えば80〔Å〕のゲー
ト絶縁膜24を形成する。
【0027】2−(4) 化学気相堆積(chemical vapor dep
osition:CVD)法を適用することに依り、厚
さ例えば1500〔Å〕のn+ 多結晶シリコン膜を形成
する。
【0028】2−(5) 熱酸化法を適用することに依り、厚さ例えば500
〔Å〕のSiO2 からなる絶縁膜26を形成する。 2−(6) 通常のリソグラフィ技術を適用することに依り、絶縁膜
26及び前記工程2−(4)で形成したn+ 多結晶シリ
コン膜のパターニングを行う。これに依って、n+ シリ
コン・ゲート電極25が形成される。
【0029】2−(7) イオン注入法を適用することに依って、ドーズ量を4×
1013〔cm-2〕、イオン加速エネルギを10〔keV〕
としてAsイオンの打ち込みを行ってLDD構造に於け
るn- ソース領域27及び同じくn- ドレイン領域28
を形成する。
【0030】2−(8) CVD法を適用することに依って、全面に厚さ例えば1
000〔Å〕のSiO2 からなる絶縁膜を形成する。 2−(9) エッチング・ガスをCHF3 とする反応性イオン・エッ
チング(reactive ion etching:
RIE)法を適用することに依り、前記工程2−(8)
で形成したSiO2 からなる絶縁膜及びゲート絶縁膜2
4の異方性エッチングを行ってサイド・ウォール29を
形成する。
【0031】図3参照 3−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ソース側を覆うレジスト膜30を形成す
る。
【0032】3−(2) イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を5×1
15〔cm-2〕、イオン加速エネルギを40〔keV〕と
してPイオンの打ち込みを行って、n+ ドレイン領域3
1を形成する。
【0033】図4参照 4−(1) レジスト剥離液中に浸漬し、前記工程3−(1)で形成
したレジスト膜30を除去してから、再びリソグラフィ
技術に於けるレジスト・プロセスを適用することに依
り、ドレイン側を覆うレジスト膜32を形成する。
【0034】4−(2) イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を2×1
15〔cm-2〕、イオン加速エネルギを20〔keV〕と
してAsイオンの打ち込みを行って、n+ソース領域3
3を形成し、次いで、ドーズ量を5×1015〔cm-2〕、
イオン加速エネルギを20〔keV〕としてBイオンの
打ち込みを行って、p+ ボディ・コンタクト領域34を
形成する。
【0035】図5参照 5−(1) レジスト剥離液中に浸漬し、前記工程4−(1)で形成
したレジスト膜32を除去する。
【0036】5−(2) CVD法を適用することに依り、厚さ例えば100〔n
m〕のSiO2 からなる絶縁膜35を形成してから温度
を850〔℃〕、時間を10〔分〕とする熱処理を行
う。
【0037】5−(3) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及びエ
ッチング・ガスをCHF3 (SiO2 用)とHBr(シ
リコン用)とするRIE法を適用することに依り、ソー
ス電極形成予定部分に於ける絶縁膜35、n+ ソース領
域33、p+ ボディ・コンタクト領域34の選択的エッ
チングを行って表面から絶縁膜22の表面に達する電極
コンタクト窓35Aを形成する。
【0038】図6参照 6−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、並びに
エッチング・ガスをCHF3 とするRIE法を適用する
ことに依り、ゲート電極形成予定部分及びドレイン電極
形成予定部分に於ける絶縁膜35の選択的エッチングを
行ってゲート電極コンタクト窓及びドレイン電極コンタ
クト窓を形成する。
【0039】6−(2) 真空蒸着法を適用し、全面にAl膜を形成してから、通
常のリソグラフィ技術を適用することに依ってパターニ
ングして、ソース電極36、ドレイン電極37、ゲート
電極38を形成する。
【0040】前記のようにして得られたMOSFETを
もつ半導体装置では、p+ ボディ・コンタクト領域34
がn+ ソース領域33の直下に存在する為、チャネル領
域に在るキャリヤ(この場合は電子)がp+ ボディ・コ
ンタクト領域34に達するまでの抵抗が低いことは云う
までもない。
【0041】
【発明の効果】本発明に依る半導体装置及びその製造方
法に於いては、SOI基板を構成する埋め込み絶縁膜と
活性層側のシリコン半導体基板に於ける一導電型ソース
領域との間に介在し且つ前記一導電型ソース領域とは反
対導電型をもつ高不純物濃度ボディ・コンタクト領域が
形成される。
【0042】前記構成を採ることに依り、ボディ・コン
タクト領域に至るまでの抵抗値を二桁以上も減少させる
ことができるから、チャネル領域に生成される不要なキ
ャリヤの吸い取りは良好に行われ、チャネル領域にキャ
リヤが蓄積される虞は皆無になり、その結果、チャネル
に於けるポテンシャルの変動は抑制され、MOSFET
のソース・ドレイン間耐圧は充分に高く維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明する為の半導体装置を表す
要部切断側面図である。
【図2】本発明の一実施例について説明する為の工程要
所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図3】本発明の一実施例について説明する為の工程要
所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図4】本発明の一実施例について説明する為の工程要
所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図5】本発明の一実施例について説明する為の工程要
所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図6】本発明の一実施例について説明する為の工程要
所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図である。
【図7】ボディ・コンタクトをもつMOSFETからな
る半導体装置を説明する為の要部平面説明図である。
【符号の説明】
1 絶縁層 2 p型チャネル領域 3 ゲート絶縁膜 4 n+ ゲート電極 5 n- ソース領域 6 n- ドレイン領域 7 サイド・ウォール 8 p+ ボディ・コンタクト領域 9 n+ ソース領域 10 n+ ドレイン領域 ΔL ゲート長方向のサイド・ウォールの長さ(厚さ) 21 支持側シリコン半導体基板 22 絶縁膜 23 シリコン半導体基板 24 ゲート絶縁膜 25 シリコン・ゲート電極 26 絶縁膜 27 ソース領域 28 ドレイン領域 29 サイド・ウォール 30 レジスト膜 31 ドレイン領域 32 レジスト膜 33 ソース領域 34 ボディ・コンタクト領域 35 絶縁膜 35A 電極コンタクト窓 36 ソース電極 37 ドレイン電極 38 ゲート電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】SOI基板に於ける埋め込み絶縁膜と一導
    電型ソース領域との間に介在し且つ前記一導電型ソース
    領域とは反対導電型である高不純物濃度ボディ・コンタ
    クト領域を備えてなることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】一導電型ソース領域を貫通して反対導電型
    高不純物濃度ボディ・コンタクト領域内に達する電極コ
    ンタクト開口を埋めて両領域を共通接続する電極を備え
    てなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】MOSFETのゲート部分が形成されたS
    OI基板に於けるドレイン部分にマスクを形成してから
    ソース領域形成予定部分にイオン注入条件を変えて一導
    電型不純物及び反対導電型不純物の導入を行って表面側
    に一導電型ソース領域を且つ埋め込み絶縁膜側に反対導
    電型高不純物濃度ボディ・コンタクト領域をそれぞれ形
    成する工程が含まれてなることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】MOSFETのゲート部分及び一導電型ソ
    ース領域及び反対導電型高不純物濃度ボディ・コンタク
    ト領域及び一導電型ドレイン領域が作り込まれたSOI
    基板の全面を覆う絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の表面から前記一導電型ソース領域を貫通し
    て前記反対導電型高不純物濃度ボディ・コンタクト領域
    内に達する電極コンタクト開口を形成する工程と、 前記電極コンタクト開口をうめて前記一導電型ソース領
    域及び前記反対導電型高不純物濃度ボディ・コンタクト
    領域を共通接続する電極を形成する工程とが含まれてな
    ることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方
    法。
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