JPH0837312A - Soi-type semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Soi-type semiconductor device and its manufacture

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JPH0837312A
JPH0837312A JP6192883A JP19288394A JPH0837312A JP H0837312 A JPH0837312 A JP H0837312A JP 6192883 A JP6192883 A JP 6192883A JP 19288394 A JP19288394 A JP 19288394A JP H0837312 A JPH0837312 A JP H0837312A
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JP
Japan
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transistor
insulating film
semiconductor device
soi
gate
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Application number
JP6192883A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Ikeda
直史 池田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To adjust the threshold voltage of an NMOS transistor, by making the thickness of the gate insulation film of the NMOS transistor different from that of a PMOS transistor. CONSTITUTION:After the formations of element separating regions 5, by the performing of a thermal oxidation, the oxide film to be changed into a gate insulation film 6 of a PMOS region is formed. Subsequently, after the formation of the silicon nitride film to be changed into a mask layer 7, by the performing of a patterning, only a PMOS forming region II is masked with a resist 9, etc., and the mask layer 7 of an NMOS forming region I is removed. Then, after removal of the resist 9, by the performing of a thermal oxidation, the oxide film to be changed into a gate insulation film 8 of the NMOS forming region I is formed. Thereby, the thickness of the gate insulation film 8 of the NMOS transistor can be larger than the one of the gate insulation film 6 of the PMOS transistor, and as a result, the threshold voltage of the NMOS transistor can be adjusted without its wrong effect on the threshold voltage of the PMOS transistor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、SOI型半導体装置及
びその製造方法に関する。特に、それぞれSOI型素子
から成るNMOSトランジスタとPMOSトランジスタ
とを備えたSOI型半導体装置の製造方法に関するもの
である。本明細書において、「SOI型」とは、一般に
半導体部分が薄膜状に形成されてこれが絶縁材料上に孤
立状(島状)に存在する構造の半導体装置を言う(必ず
しもシリコン系半導体装置に限られるものではない)。
また本明細書において、「MOS」とは、一般に導電材
−絶縁材−半導体から成る構造のトランジスタを言い、
メタル−オキサイド−半導体に限られるものではない。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SOI type semiconductor device and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing an SOI type semiconductor device including an NMOS transistor and a PMOS transistor, each of which is an SOI type element. In this specification, “SOI type” refers to a semiconductor device having a structure in which a semiconductor portion is generally formed in a thin film shape and exists in an isolated (island) shape on an insulating material (not necessarily limited to a silicon-based semiconductor device). It is not something that can be done).
In this specification, "MOS" generally means a transistor having a structure including a conductive material-insulating material-semiconductor,
It is not limited to metal-oxide-semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体部分が薄膜状に形成さ
れてこれが絶縁材料上に島状に存在する構造の半導体装
置が知られている。例えば、この種のものとして、絶縁
膜上に薄膜のシリコン層が形成されたSOI(Sili
con on Insulator)型半導体装置が知
られている。このような半導体装置は、バルクの半導体
装置に比較して、ラッチアップがない、耐放射線特
性が良い、接合容量が少なく回路の高速化が図れるな
どの利点を有し、また、完全空乏型SOI半導体装置で
は、部分空乏型SOI半導体装置と比較して、更に、
S値が小さい、基板バイアス効果が受けにくいなど多
くの利点を有する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a semiconductor device having a structure in which a semiconductor portion is formed in a thin film shape and exists in an island shape on an insulating material. For example, as this type, an SOI (Sili) in which a thin silicon layer is formed on an insulating film is used.
A con on insulator) type semiconductor device is known. Such a semiconductor device has advantages such as no latch-up, good radiation resistance, a small junction capacitance, and a high-speed circuit, as compared with a bulk semiconductor device, and also a fully depleted SOI device. In the semiconductor device, compared with the partially depleted SOI semiconductor device,
It has many advantages such as a small S value and a low substrate bias effect.

【0003】SOI型半導体装置を形成するためのSO
I基板の製造方法には、半導体基板と他の基板を少なく
とも絶縁膜を介して接着し、半導体基板を裏面から研磨
(一般に、研磨終点近くまでの研削と、最終的な精密な
研磨工程とから成る)することにより薄膜化することに
よって得られたSOI層に素子を形成するはり合わせ法
や、シリコン基板中に酸素のイオン注入を行い、熱処理
をして埋め込み酸化膜を形成する、いわゆるSIMOX
法など、様々な方法がある。ここではSIMOX法を用
いた場合のSOI型半導体装置の製造方法の従来例につ
いて、図10ないし図16に従って説明を行う。
SO for forming an SOI type semiconductor device
The manufacturing method of the I substrate is such that the semiconductor substrate and another substrate are bonded to each other via at least an insulating film, and the semiconductor substrate is polished from the back surface (generally, grinding up to near the polishing end point and a final precision polishing step). A bonding method for forming an element in the SOI layer obtained by thinning the structure, or a so-called SIMOX in which oxygen is ion-implanted into a silicon substrate and heat treatment is performed to form a buried oxide film.
There are various methods such as the law. Here, a conventional example of a method for manufacturing an SOI type semiconductor device using the SIMOX method will be described with reference to FIGS.

【0004】まず、図10に示すように、半導体基板2
1に酸素のイオンの注入(注入量は、例えば、1018
cm2 、注入深さは、100nm〜とする)を行う。符
号22で、酸素イオンの注入された部分(酸素イオン注
入層)を示す。
First, as shown in FIG.
1. Implantation of oxygen ion into 1 (implantation amount is, for example, 10 18 /
cm 2 , and implantation depth is 100 nm or more). Reference numeral 22 indicates a portion into which oxygen ions are implanted (oxygen ion implantation layer).

【0005】次に、熱処理(例えば1270〜1350
℃の熱処理)を施して、イオン注入された酸素とシリコ
ンとを反応させて、埋め込み酸化膜をなすシリコン酸化
膜23を形成する。図11はシリコン酸化膜が埋め込み
酸化膜23として形成された状態を示す。
Next, heat treatment (for example, 1270 to 1350) is performed.
Heat treatment) is performed to react the ion-implanted oxygen with silicon to form a silicon oxide film 23 that forms a buried oxide film. FIG. 11 shows a state in which a silicon oxide film is formed as the buried oxide film 23.

【0006】この方法は、一般に行われているSIMO
X法と同様であり、イオン注入と熱処理を交互に繰り返
すことにより、埋め込み酸化膜(シリコン酸化膜)23
の上のシリコン層24(SOI層となる)の結晶性を良
好に保つことができる。
This method is based on SIMO that is generally used.
Similar to the X method, the buried oxide film (silicon oxide film) 23 is formed by alternately repeating ion implantation and heat treatment.
The crystallinity of the silicon layer 24 (which becomes the SOI layer) on the top can be kept good.

【0007】次に、素子分離領域25を形成する(図1
2)。ここでは一般的なLOCOS法による素子分離を
図示したが、素子分離方法には様々な方法があり、例え
ばトレンチ分離などを用いてもよく、LOCOS素子分
離に限るわけではない。符号I,IIは、素子分離され
たそれぞれNMOS形成領域、PMOS形成領域を示
す。
Next, an element isolation region 25 is formed (see FIG. 1).
2). Although the element isolation by the general LOCOS method is illustrated here, there are various element isolation methods, and for example, trench isolation or the like may be used, and the element isolation method is not limited to the LOCOS element isolation. Reference numerals I and II indicate an NMOS formation region and a PMOS formation region, respectively, which are element-isolated.

【0008】次に、熱酸化(例えば、温度850℃の熱
酸化)でゲート絶縁膜とするゲート酸化膜26を形成す
る(図13)。
Next, a gate oxide film 26 to be a gate insulating film is formed by thermal oxidation (for example, thermal oxidation at a temperature of 850 ° C.) (FIG. 13).

【0009】続いて、ゲート材料として多結晶シリコン
30をCVD法により50〜150nm堆積する。この
とき、堆積プロセス中で(いわゆるin−situで)
リンをドーピングするか、あるいは後にプレデポジショ
ンによりリンをドーピングしてn+ 型にするのが普通で
ある。更に、シリサイド31、例えば、WSiを堆積す
ることにより、ゲートの配線抵抗を下げることが可能で
ある(図14)。
Subsequently, polycrystalline silicon 30 is deposited as a gate material by CVD to a thickness of 50 to 150 nm. At this time, during the deposition process (so-called in-situ)
It is common practice to dope with phosphorus, or later by predeposition to dope with n + type. Furthermore, the wiring resistance of the gate can be reduced by depositing the silicide 31, for example, WSi (FIG. 14).

【0010】次いで、ゲートをパターニングして異方性
エッチングし、ゲート電極32を形成する(図15)。
Next, the gate is patterned and anisotropically etched to form a gate electrode 32 (FIG. 15).

【0011】更に、LDD33形成用イオン注入、LD
Dサイドウォール34の形成、ソース/ドレイン領域3
5a,35b,36a,36b形成のためのイオン注入
などの過程を経て、図16に示すように、NMOS部分
IとPMOS部分IIとを備えたトランジスタを形成す
る。
Further, ion implantation for forming LDD33, LD
Formation of D sidewall 34, source / drain region 3
Through processes such as ion implantation for forming 5a, 35b, 36a and 36b, a transistor having an NMOS portion I and a PMOS portion II is formed as shown in FIG.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上に示し
た従来方法により製造されたSOI型トランジスタで
は、NMOSトランジスタにn+ 型のゲートを用いた場
合、しきい値電圧が仕事関数の影響でほぼ0となるた
め、チャネルに多量のドーピングが必要となる。ところ
が、完全空乏型SOIにするためには、チャネルドーピ
ング量に限界があり、所望のしきい値電圧まで上げるこ
とが非常に困難である。
In the SOI type transistor manufactured by the conventional method described above, when the n + type gate is used as the NMOS transistor, the threshold voltage is almost affected by the work function. Since it becomes 0, a large amount of doping is required for the channel. However, in order to obtain a fully depleted SOI, the channel doping amount is limited, and it is very difficult to raise it to a desired threshold voltage.

【0013】また、今後更に素子の微細化が進みSOI
層が薄膜化されると、チャネル部の不純物の絶対量が少
なくなり、バラツキが大きくなるため、いずれはチャネ
ル部の不純物でのしきい値制御は不可能となる。
In addition, further miniaturization of devices will progress in the future, and SOI
When the layer is thinned, the absolute amount of impurities in the channel portion decreases and the variation increases, so that it becomes impossible to control the threshold with the impurities in the channel portion.

【0014】そこで、しきい値電圧の制御を、ゲート電
極の仕事関数を利用して行う方法も考えられている。N
MOSトランジスタにp+ ゲート、PMOSトランジス
タにn+ ゲートを用いるいわゆるデュアルゲートプロセ
スによりしきい値電圧を調節する方法では、p+ ゲート
を用いたNMOSトランジスタにおいて、p+ ゲートか
らチャネルへのボロンの突き抜けの問題、WSi中への
ボロンの吸い上げの問題、n+ ゲートとp+ ゲートを用
いることにおいて、相互拡散の問題などが残っており、
即ち未だ確立されたプロセスではないため、様々な問題
を抱えている。
Therefore, a method of controlling the threshold voltage by utilizing the work function of the gate electrode has been considered. N
P + gate MOS transistor, the method of adjusting the threshold voltage by a so-called dual gate process using n + gate PMOS transistor, the NMOS transistor using the p + gate, penetration from p + gate of boron into the channel , The problem of sucking up boron into WSi, and the problem of mutual diffusion in using n + gate and p + gate,
That is, since it is not an established process yet, it has various problems.

【0015】しきい値電圧を上げる方法にはゲート酸化
膜厚を厚くする方法もあるが、ただ単に厚くしただけで
は、PMOSトランジスタのしきい値電圧も同時に上昇
してしまうという問題がある。
There is a method of increasing the gate oxide film thickness as a method of increasing the threshold voltage, but there is a problem that the threshold voltage of the PMOS transistor is also increased at the same time by simply increasing the thickness.

【0016】本発明は、このような従来の問題点に着目
してこれらを解決すべく創案されたものであって、不都
合をもたらすことなくしきい値電圧の制御を可能とした
技術を提供せんとするもので、例えば完全空乏型SOI
についてこれを保ったまま、また、PMOSトランジス
タのしきい値電圧に影響を及ぼすことなくNMOSトラ
ンジスタのしきい値電圧を調節することを可能にするS
OI半導体装置及びその製造方法を得んとするものであ
る。
The present invention was devised to solve these conventional problems and solves them, and provides a technique capable of controlling the threshold voltage without causing any inconvenience. For example, fully depleted SOI
With this maintained, it is possible to adjust the threshold voltage of the NMOS transistor without affecting the threshold voltage of the PMOS transistor S.
The object is to obtain an OI semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本出願の請求項1の発明
は、絶縁膜上に薄膜の半導体部分が形成されたSOI型
素子からそれぞれ成るNMOSトランジスタとPMOS
トランジスタとを備えたSOI型半導体装置において、
該NMOSトランジスタとPMOSトランジスタとのゲ
ート絶縁膜の厚さを互いに異ならしめて形成したことを
特徴とするSOI型半導体装置であって、これにより上
記目的を達成するものである。
According to the invention of claim 1 of the present application, an NMOS transistor and a PMOS are respectively formed of an SOI type element in which a thin semiconductor portion is formed on an insulating film.
In an SOI type semiconductor device including a transistor,
The SOI type semiconductor device is characterized in that the gate insulating films of the NMOS transistor and the PMOS transistor are formed to have different thicknesses from each other, thereby achieving the above object.

【0018】本出願の請求項2の発明は、前記NMOS
のゲート絶縁膜の厚さをPMOSのゲート絶縁膜よりも
厚くして形成したことを特徴とする請求項1に記載のS
OI型半導体装置であって、これにより上記目的を達成
するものである。
According to a second aspect of the present invention, the NMOS is provided.
2. The S according to claim 1, wherein the gate insulating film is formed thicker than the gate insulating film of the PMOS.
An OI type semiconductor device, which achieves the above object.

【0019】本出願の請求項3の発明は、半導体基板に
酸素のイオン注入を行うことにより埋め込み絶縁膜とな
る酸化膜を形成し、素子分離領域の形成後、薄い絶縁膜
を形成し、次に素子分離された一方のトランジスタ形成
部をマスクして他方のトランジスタ形成部に更に絶縁膜
を形成し、更に各トランジスタ計西部にゲート電極を形
成することによって、絶縁膜上に薄膜の半導体部分が形
成されたSOI型素子からそれぞれ成るNMOSトラン
ジスタとPMOSトランジスタとを備え、該NMOSト
ランジスタとPMOSトランジスタとのゲート酸化膜の
厚さを互いに異ならしめたSOI型半導体装置を得るこ
とを特徴とするSOI型半導体装置の製造方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
According to the invention of claim 3 of the present application, an oxide film to be a buried insulating film is formed by implanting oxygen ions into a semiconductor substrate, and after forming an element isolation region, a thin insulating film is formed. By masking one transistor formation part separated in the element, an insulating film is further formed on the other transistor formation part, and a gate electrode is further formed on the west part of each transistor, so that a thin semiconductor part is formed on the insulation film. An SOI type semiconductor device comprising an NMOS transistor and a PMOS transistor, each of which is formed of an SOI type element, wherein the gate oxide films of the NMOS transistor and the PMOS transistor are different in thickness from each other. A method of manufacturing a semiconductor device, which achieves the above object.

【0020】本出願の請求項4の発明は、前記NMOS
トランジスタのゲート絶縁膜の厚さをPMOSトランジ
スタのゲート絶縁膜よりも厚くして形成したことを特徴
とする請求項3に記載のSOI型半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the NMOS is provided.
4. The method of manufacturing an SOI semiconductor device according to claim 3, wherein the gate insulating film of the transistor is formed thicker than the gate insulating film of the PMOS transistor. To do.

【0021】[0021]

【作用】本発明によれば、絶縁膜上に薄膜のシリコン層
等の半導体部分が形成されたSOI素子を有し、これら
によりNMOSトランジスタとPMOSトランジスタと
からなる相補的な素子が形成され、このNMOSトラン
ジスタのゲート絶縁膜の厚さをPMOSトランジスタの
それと異ならせることにより、しきい値電圧の調整を可
能とし、特に、NMOSトランジスタのゲート酸化膜を
PMOSトランジスタのそれよりも厚くすることによ
り、完全空乏型SOI構造を保ったまま、かつ、PMO
Sトランジスタのしきい値電圧に影響を及ぼすことな
く、NMOSトランジスタのしきい値電圧を調節するこ
とができる。
According to the present invention, there is provided an SOI element having a semiconductor portion such as a thin silicon layer formed on an insulating film, and these elements form a complementary element consisting of an NMOS transistor and a PMOS transistor. It is possible to adjust the threshold voltage by making the thickness of the gate insulating film of the NMOS transistor different from that of the PMOS transistor, and in particular, by making the gate oxide film of the NMOS transistor thicker than that of the PMOS transistor, PMO while maintaining the depletion type SOI structure
The threshold voltage of the NMOS transistor can be adjusted without affecting the threshold voltage of the S transistor.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明に係るSOI型半導体装置及び
その製造方法の詳細を、図面に示す実施例に基づいて説
明する。但し当然のことではあるが、本発明は図示の実
施例により限定を受けるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of an SOI type semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the illustrated embodiments.

【0023】実施例1 本実施例のSOI型半導体装置は、図1に示すように、
絶縁膜3(ここではSiO2 )上に薄膜の半導体部分4
(ここではシリコン層)が形成されたSOI型素子から
それぞれ成るNMOSトランジスタIとPMOSトラン
ジスタIIとを備えたSOI型半導体装置であって、該
NMOSトランジスタのゲート絶縁膜8とPMOSトラ
ンジスタとのゲート絶縁膜6の厚さを互いに異ならしめ
て形成したものである。
Example 1 The SOI type semiconductor device of this example is as shown in FIG.
A thin film semiconductor portion 4 is formed on the insulating film 3 (here, SiO 2 ).
An SOI type semiconductor device comprising an NMOS transistor I and a PMOS transistor II, each of which is composed of an SOI type element in which (a silicon layer in this case) is formed, the gate insulation film 8 of the NMOS transistor and the gate insulation of the PMOS transistor. The films 6 are formed with different thicknesses.

【0024】特に本実施例のSOI型半導体装置は、N
MOSトランジスタIのゲート絶縁膜8の厚さをPMO
SトランジスタIIのゲート絶縁膜6よりも厚くして形
成した。
In particular, the SOI type semiconductor device of this embodiment has N
The thickness of the gate insulating film 8 of the MOS transistor I is set to PMO.
It was formed to be thicker than the gate insulating film 6 of the S transistor II.

【0025】本実施例のSOI型半導体装置は、次のよ
うにして製造した。図2ないし図9及び図1を参照す
る。
The SOI type semiconductor device of this example was manufactured as follows. Please refer to FIG. 2 to FIG. 9 and FIG.

【0026】本実施例においては、半導体基板1(ここ
ではSi基板)に酸素のイオン注入を行う(図2)こと
により埋め込み絶縁膜3となる酸化膜を形成し(図
3)、素子分離領域5の形成(図4)後、薄い絶縁膜6
を形成し、次に素子分離された一方のトランジスタ形成
部IIをマスクして(図5及び図6参照。マスクである
シリコン窒化膜を符号7で示す)他方のトランジスタ形
成部Iに更に絶縁膜を形成し、これによって厚いゲート
絶縁膜8を得(図5ないし図7)、更に各トランジスタ
形成部I,IIにゲート電極12を形成する(図8及び
図9)ことによって、図1に示したような絶縁膜3上に
薄膜の半導体部分4(SOI層)が形成されたSOI型
素子からそれぞれ成るNMOSトランジスタIとPMO
SトランジスタIIとを備え、該NMOSトランジスタ
のゲート絶縁膜8とPMOSトランジスタのゲート絶縁
膜6の厚さを互いに異ならしめたSOI型半導体装置を
得るものである。
In this embodiment, an oxide film to be the buried insulating film 3 is formed by implanting oxygen ions into the semiconductor substrate 1 (here, the Si substrate) (FIG. 2) (FIG. 3), and the element isolation region is formed. After forming 5 (FIG. 4), a thin insulating film 6 is formed.
Then, one of the transistor formation portions II separated from each other is masked (see FIGS. 5 and 6; the silicon nitride film serving as the mask is shown by reference numeral 7). 1 is formed by forming a thick gate insulating film 8 (FIGS. 5 to 7) and further forming a gate electrode 12 in each transistor formation portion I and II (FIGS. 8 and 9). NMOS transistors I and PMO, each of which is composed of an SOI type element in which a thin semiconductor portion 4 (SOI layer) is formed on the insulating film 3 as described above.
An SOI type semiconductor device including an S-transistor II, in which the gate insulating film 8 of the NMOS transistor and the gate insulating film 6 of the PMOS transistor are made different in thickness from each other.

【0027】ここでは、NMOSトランジスタIのゲー
ト絶縁膜8の厚さを、PMOSトランジスタIIのゲー
ト絶縁膜6よりも厚くして形成した。
Here, the gate insulating film 8 of the NMOS transistor I is formed thicker than the gate insulating film 6 of the PMOS transistor II.

【0028】更に詳しくは、本実施例では、以下の工程
を用いた。まず、図2に示すように、半導体基板1に酸
素イオンの注入(注入量は、例えば、1018/cm2
注入深さは、100nm〜とする)を行う。図2中、符
号2で酸素イオンの注入された部分(酸素イオン注入
層)を示す。
More specifically, the following steps were used in this example. First, as shown in FIG. 2, implantation of oxygen ions into the semiconductor substrate 1 (implantation amount is, for example, 10 18 / cm 2 ,
The implantation depth is 100 nm or more). In FIG. 2, reference numeral 2 indicates a portion into which oxygen ions are implanted (oxygen ion implantation layer).

【0029】次に、熱処理(例えば、1270〜135
0℃)を施して、イオン注入された酸素とシリコンを反
応させて、埋め込み絶縁膜3となるシリコン酸化膜を形
成する。図3はこの埋め込み絶縁膜3(シリコン酸化
膜)が形成された状態を示す。この埋め込み絶縁膜3よ
り上層の部分が、SOI層をなす半導体部分4である。
Next, heat treatment (for example, 1270 to 135) is performed.
(0 ° C.) to react the ion-implanted oxygen with silicon to form a silicon oxide film to be the buried insulating film 3. FIG. 3 shows a state in which the buried insulating film 3 (silicon oxide film) is formed. A portion above the embedded insulating film 3 is a semiconductor portion 4 forming an SOI layer.

【0030】上記方法は、一般に行われているSIMO
X法と同様であり、イオン注入と熱処理を交互に繰り返
すことにより、埋め込み絶縁膜3(シリコン酸化膜)の
上の半導体部分4(SOI層であるシリコン層)の結晶
性を良好に保つことができる。
The above method is a commonly used SIMO.
Similar to the X method, by repeating ion implantation and heat treatment alternately, the crystallinity of the semiconductor portion 4 (silicon layer which is the SOI layer) on the embedded insulating film 3 (silicon oxide film) can be kept good. it can.

【0031】次に、素子分離領域5を形成する(図
4)。ここでは一般的なLOCOS法による素子分離を
略示して示したが、素子分離手段には様々な方法があ
り、いずれを用いてもよい。例えばトレンチ分離などを
用いてもかまわず、LOCOS法に限るわけではない。
Next, the element isolation region 5 is formed (FIG. 4). Here, the element isolation by the general LOCOS method is schematically shown, but there are various methods for the element isolation means, and any method may be used. For example, trench isolation may be used, and the method is not limited to the LOCOS method.

【0032】次に、10nm程度熱酸化(例えば温度は
850℃)の熱酸化を行って、PMOS領域のゲート絶
縁膜6となる酸化膜を形成する。続いて、マスク層7と
なるシリコン窒化膜をCVD法により堆積する。ここで
は厚さは10〜30nm程度とした。次に行う酸化のマ
スクになれば更に薄くてもよい(図5)。
Next, thermal oxidation of about 10 nm (for example, the temperature is 850 ° C.) is performed to form an oxide film to be the gate insulating film 6 in the PMOS region. Then, a silicon nitride film to be the mask layer 7 is deposited by the CVD method. Here, the thickness is about 10 to 30 nm. It may be thinner if it serves as a mask for the next oxidation (FIG. 5).

【0033】次に、パターニングして、PMOS形成の
領域IIのみをレジスト9等でマスクし、NMOS形成
の領域Iのマスク層7(シリコン窒化膜)を、例えばリ
ン酸で除去する(図6)。
Next, by patterning, only the region II where the PMOS is formed is masked with the resist 9 or the like, and the mask layer 7 (silicon nitride film) in the region I where the NMOS is formed is removed by, for example, phosphoric acid (FIG. 6). .

【0034】続いて、レジスト9除去後、更に熱酸化し
て、NMOS形成領域Iのゲート絶縁膜8となる酸化膜
を形成する(図7)。これにより、NMOSトランジス
タのゲート絶縁膜8を、PMOSトランジスタのゲート
絶縁膜6よりも厚くするものである。
Subsequently, after the resist 9 is removed, thermal oxidation is further performed to form an oxide film to be the gate insulating film 8 in the NMOS formation region I (FIG. 7). As a result, the gate insulating film 8 of the NMOS transistor is made thicker than the gate insulating film 6 of the PMOS transistor.

【0035】マスク層7として用いてシリコン窒化膜を
除去後、ゲート材である多結晶シリコン10をCVD法
により50〜150nm堆積する(図8)。このとき、
プロセス中同時に、いわゆるin−situで、リンを
ドーピングするか、あるいは後にプレデポジションによ
りリンをドーピングして、n+ 型にする。更に、シリサ
イド11、例えば、WSiを堆積することにより、ゲー
トの配線抵抗を下げるようにし、図8の構造とした。
After removing the silicon nitride film by using it as the mask layer 7, polycrystalline silicon 10 which is a gate material is deposited to a thickness of 50 to 150 nm by the CVD method (FIG. 8). At this time,
At the same time during the process, the so-called in-situ is doped with phosphorus or later by pre-deposition to be doped with n + -type. Further, the silicide 11 such as WSi is deposited to reduce the wiring resistance of the gate, and the structure shown in FIG. 8 is obtained.

【0036】その後ゲートをパターニングして異方性エ
ッチングし、ゲート電極12を形成する(図9)。
Thereafter, the gate is patterned and anisotropically etched to form the gate electrode 12 (FIG. 9).

【0037】更に、LDD13形成用イオン注入、LD
Dサイドウォール14の形成、ソース/ドレイン領域1
5a,15b,16a,16b形成のためのイオン注入
などの過程を経て、図1に示すトランジスタを形成す
る。
Further, ion implantation for LDD 13 formation, LD
Formation of D sidewall 14, source / drain region 1
The transistor shown in FIG. 1 is formed through processes such as ion implantation for forming 5a, 15b, 16a and 16b.

【0038】以上に説明したように、本実施例では、絶
縁膜3上に薄膜のシリコン層4が形成されたSOI素子
を有し、更に、NMOSトランジスタIと、PMOSト
ランジスタIIとからなる相補的な素子を有する半導体
装置において、NMOS部のゲート絶縁膜8(酸化膜)
の厚さをPMOS部のゲート絶縁膜6(酸化膜)よりも
厚くすることにより、PMOSトランジスタのしきい値
電圧に影響を及ぼすことなく、NMOSのしきい値電圧
を調節することができる。
As described above, in the present embodiment, the SOI element having the thin silicon layer 4 formed on the insulating film 3 is provided, and the complementary element including the NMOS transistor I and the PMOS transistor II is further provided. In a semiconductor device having various elements, a gate insulating film 8 (oxide film) in the NMOS section
By making the thickness of the gate thicker than the gate insulating film 6 (oxide film) of the PMOS portion, the threshold voltage of the NMOS can be adjusted without affecting the threshold voltage of the PMOS transistor.

【0039】これにより、NMOS、PMOSの両トラ
ンジスタ共に完全空乏型を保つことができるため、完全
空乏型SOIの利点が失われることがない。更に、既存
のn+ ゲートを用いたプロセスで、オフ電流が小さく、
NMOSとPMOSのバランスのとれた素子の形成が可
能となる。
As a result, both the NMOS and PMOS transistors can be kept fully depleted, so that the advantages of the fully depleted SOI are not lost. Furthermore, in the process using the existing n + gate, the off current is small,
It is possible to form a well-balanced element of NMOS and PMOS.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明のSOI型半導体装置及びその製
造方法によれば、不都合なく所望のしきい値電圧の制御
が可能で、例えば完全空乏型SOIについてこれを保っ
たまま、また、PMOSトランジスタのしきい値電圧に
影響を及ぼすことなくNMOSトランジスタのしきい値
電圧を調節することが可能ならしめられた。
According to the SOI type semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, it is possible to control a desired threshold voltage without any inconvenience. It has been made possible to adjust the threshold voltage of NMOS transistors without affecting the threshold voltage of the.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1のSOI型半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an SOI semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(1)
2A to 2C are sectional views showing steps of Example 1 in order. (1)

【図3】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(2)
3A to 3C are sectional views showing steps of Example 1 in order. (2)

【図4】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(3)
FIG. 4 is a sectional view showing the steps of Example 1 in order. (3)

【図5】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(4)
5A to 5C are cross-sectional views showing steps of Example 1 in order. (4)

【図6】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(5)
6A to 6C are cross-sectional views showing the steps of Example 1 in order. (5)

【図7】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(6)
7A to 7C are sectional views showing steps of Example 1 in order. (6)

【図8】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(7)
FIG. 8 is a sectional view showing the steps of the first embodiment in order. (7)

【図9】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。(8)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the steps of Example 1 in order. (8)

【図10】従来法によるSOI型半導体装置の製造方法
の工程を順に断面図で示すものである。(1)
10A to 10D are sectional views sequentially showing steps of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to a conventional method. (1)

【図11】従来法によるSOI型半導体装置の製造方法
の工程を順に断面図で示すものである。(2)
FIG. 11 is a sectional view sequentially showing steps of a method for manufacturing an SOI type semiconductor device by a conventional method. (2)

【図12】従来法によるSOI型半導体装置の製造方法
の工程を順に断面図で示すものである。(3)
FIG. 12 is a sectional view sequentially showing steps of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to a conventional method. (3)

【図13】従来法によるSOI型半導体装置の製造方法
の工程を順に断面図で示すものである。(4)
13A to 13C are sectional views sequentially showing steps of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to a conventional method. (4)

【図14】従来法によるSOI型半導体装置の製造方法
の工程を順に断面図で示すものである。(5)
FIG. 14 is a sectional view sequentially showing steps of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to a conventional method. (5)

【図15】従来法によるSOI型半導体装置の製造方法
の工程を順に断面図で示すものである。(6)
FIG. 15 is a sectional view sequentially showing steps of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to a conventional method. (6)

【図16】従来法によるSOI型半導体装置の製造方法
の工程を順に断面図で示すものである。(7)
FIG. 16 is a sectional view sequentially showing steps of a method for manufacturing an SOI semiconductor device according to a conventional method. (7)

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(Si基板) 2 酸素イオン注入層 3 埋め込み絶縁膜(酸化膜) 4 半導体部分(SOI層) 5 素子分離領域 6 薄いゲート絶縁膜(PMOSのゲート絶縁膜とな
る酸化膜) 7 マスク層(シリコン窒化膜) 8 厚いゲート絶縁膜(NMOSのゲート絶縁膜とな
る酸化膜) 9 レジスト 10 ゲート材(多結晶シリコン) 11 ゲート材(シリサイド) 12 ゲート電極
1 Semiconductor Substrate (Si Substrate) 2 Oxygen Ion Implanted Layer 3 Buried Insulation Film (Oxide Film) 4 Semiconductor Part (SOI Layer) 5 Element Isolation Area 6 Thin Gate Insulation Film (Oxide Film to Become PMOS Gate Insulation Film) 7 Mask Layer (Silicon nitride film) 8 Thick gate insulating film (oxide film to be the gate insulating film of NMOS) 9 Resist 10 Gate material (polycrystalline silicon) 11 Gate material (silicide) 12 Gate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/092 27/08 331 E 21/336 H01L 27/08 321 C 9056−4M 29/78 617 S ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 27/092 27/08 331 E 21/336 H01L 27/08 321 C 9056-4M 29/78 617 S

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁膜上に薄膜の半導体部分が形成された
SOI型素子からそれぞれ成るNMOSトランジスタと
PMOSトランジスタとを備えたSOI型半導体装置に
おいて、 該NMOSトランジスタとPMOSトランジスタとのゲ
ート絶縁膜の厚さを互いに異ならしめて形成したことを
特徴とするSOI型半導体装置。
1. An SOI type semiconductor device comprising an NMOS transistor and a PMOS transistor, each of which is composed of an SOI type element in which a thin semiconductor portion is formed on an insulating film, and a gate insulating film of the NMOS transistor and the PMOS transistor is provided. An SOI type semiconductor device characterized by being formed with different thicknesses.
【請求項2】前記NMOSトランジスタのゲート絶縁膜
の厚さをPMOSトランジスタのゲート絶縁膜よりも厚
くして形成したことを特徴とする請求項1に記載のSO
I型半導体装置。
2. The SO according to claim 1, wherein the gate insulating film of the NMOS transistor is formed thicker than the gate insulating film of the PMOS transistor.
I-type semiconductor device.
【請求項3】半導体基板に酸素のイオン注入を行うこと
により埋め込み絶縁膜となる酸化膜を形成し、素子分離
領域の形成後、薄い絶縁膜を形成し、次に素子分離され
た一方のトランジスタ形成部をマスクして他方のトラン
ジスタ形成部に更に絶縁膜を形成し、更に各トランジス
タ形成部にゲート電極を形成することによって、 絶縁膜上に薄膜の半導体部分が形成されたSOI型素子
からそれぞれ成るNMOSトランジスタとPMOSトラ
ンジスタとを備え、該NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタとのゲート酸化膜の厚さを互いに異ならし
めたSOI型半導体装置を得ることを特徴とするSOI
型半導体装置の製造方法。
3. A semiconductor substrate is formed with an oxide film to serve as a buried insulating film by implanting oxygen ions, and after forming an element isolation region, a thin insulating film is formed, and then one of the transistor elements is isolated. By masking the formation part and further forming an insulating film on the other transistor formation part, and further forming a gate electrode on each transistor formation part, from the SOI type element in which the thin film semiconductor part is formed on the insulation film, respectively. Comprising an NMOS transistor and a PMOS transistor, and the NMOS transistor and the PMOS transistor
An SOI type semiconductor device having a transistor and a gate oxide film having different thicknesses from each other is obtained.
Type semiconductor device manufacturing method.
【請求項4】前記NMOSトランジスタのゲート絶縁膜
の厚さをPMOSトランジスタのゲート絶縁膜よりも厚
くして形成したことを特徴とする請求項3に記載のSO
I型半導体装置の製造方法。
4. The SO according to claim 3, wherein the gate insulating film of the NMOS transistor is formed thicker than the gate insulating film of the PMOS transistor.
I-type semiconductor device manufacturing method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222234B1 (en) 1998-04-15 2001-04-24 Nec Corporation Semiconductor device having partially and fully depleted SOI elements on a common substrate
JP2003069024A (en) * 2001-08-22 2003-03-07 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006179635A (en) * 2004-12-22 2006-07-06 Nec Electronics Corp Cmos semiconductor device

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