JPH1041512A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH1041512A
JPH1041512A JP8193225A JP19322596A JPH1041512A JP H1041512 A JPH1041512 A JP H1041512A JP 8193225 A JP8193225 A JP 8193225A JP 19322596 A JP19322596 A JP 19322596A JP H1041512 A JPH1041512 A JP H1041512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
power supply
mosfet
wiring
mosfets
Prior art date
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Pending
Application number
JP8193225A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiro Onoda
邦広 小野田
Jun Sakakibara
純 榊原
Keimei Himi
啓明 氷見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP8193225A priority Critical patent/JPH1041512A/en
Publication of JPH1041512A publication Critical patent/JPH1041512A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can suppress decreasing of operating speed due to a voltage drop by a resistance element of wiring by means of a new constitution. SOLUTION: A single crystal silicon layers 8, 9 and 10 are formed on a silicon substrate 5 via a silicon oxide film 7. MOSFETs 13, 14 and 15 are constituted of the single crystal silicon layers 8, 9 and 10 and an impurity doped polisilicon layer (back gate electrode) 16 which is electrically insulated from other parts is provided at the position which faces a channel region of the MOSFETs at least. Each MOSFET is divided at 5 regions a to c according to lengths of power source wirings and threshold voltage of a MOSFET at the region of which wiring length is the longer is made the lower by varying film thicknesses t1, t2 and t3 of the silicon oxide films 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、基板に形成され
た複数のMOSFETに対し電源配線により電源電圧が
供給される半導体装置に関し、特に、ゲートアレイ方式
による大面積の回路で構成される携帯機器用等のDS
P、CPU等の半導体装置に有効な技術である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which a power supply voltage is supplied to a plurality of MOSFETs formed on a substrate by power supply wiring, and more particularly, to a portable device constituted by a large-area circuit by a gate array system. DS for use etc.
This technology is effective for semiconductor devices such as P and CPU.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報通信機器用ICにおいては、高速・
低消費電力動作が必須の技術であり、絶縁膜上のシリコ
ン薄膜にMOSFETを形成した薄膜SOIMOSFE
Tはエッチングにより素子領域を完全に分離可能であ
り、また、下地絶縁膜による短チャネル効果の抑制、ソ
ース/ドレインの接合容量の低減、垂直方向の電界緩和
による移動度の向上等の効果によりこの用途に最適なデ
バイスである。特にSOI構造の基板としてウエハ直接
接合を用いた貼り合わせ基板は酸素イオン注入を用いた
SIMOX(Separation by Implanted Oxygen )
に比較してシリコン層の結晶性が優れていることから上
記特性においても優れた特性を示すため、情報通信機器
用ICにより適した基板である。貼り合わせ基板にはS
OI膜厚のばらつきが大きく、この基板上に形成したM
OSFETはしきい値電圧のばらつきが大きいという問
題点があったが、絶縁膜中に少なくともMOSFETの
チャネル領域に対向する領域に第2のゲート電極(バッ
クゲート電極)を設け、ここに電圧を印加する、もしく
は電荷を注入しこれを保持することにより対向するMO
SFETのしきい値電圧を調整することが可能となって
いる(特開平2−294076号公報、特開平6−22
4433号公報等)。
2. Description of the Related Art In information communication device ICs, high speed
A low power consumption operation is an essential technology, and a thin film SOIMOSFE in which a MOSFET is formed on a silicon thin film on an insulating film.
T can completely separate the element region by etching, and has an effect of suppressing the short channel effect by the base insulating film, reducing the junction capacitance of the source / drain, and improving the mobility by relaxing the electric field in the vertical direction. It is the best device for the application. In particular, a bonded substrate using wafer direct bonding as an SOI structure substrate is SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) using oxygen ion implantation.
Since the crystallinity of the silicon layer is superior to that of the above, the substrate also exhibits excellent characteristics in the above characteristics, and thus is a substrate more suitable for ICs for information communication equipment. S on the bonded substrate
The variation in OI film thickness is large.
The OSFET has a problem that the variation in threshold voltage is large, but a second gate electrode (back gate electrode) is provided at least in a region facing the channel region of the MOSFET in the insulating film, and a voltage is applied thereto. Or by injecting a charge and holding it,
It is possible to adjust the threshold voltage of the SFET (JP-A-2-294076, JP-A-6-22).
No. 4433).

【0003】又、高度な処理性能が要求されるに伴い回
路規模が大きくなるが、一方で激化する市場競争の要求
から短納期を実現するゲートアレイ方式が有効である。
ゲートアレイを用いた大規模の集積回路においてはチッ
プ面積が増大するため、各素子に電源電圧を供給する電
源配線の長さが増大する。例えば、lcm□のチップに
おいて、電源端子からの配線長が5mm程度の長さとな
るチップ内のある領域の素子に電源電圧を供給する際、
配線材料としてρs =60mΩ/□のAl(アルミ)を
用い、配線幅=10μmとした場合、配線抵抗は300
mΩとなるため、この素子の動作時の消費電流が20m
Aとすると、0.6Vの電圧降下が生じる。即ち、配線
の抵抗成分による電圧降下のため同一のチップ内におい
てもチップ中央付近の素子は実効的には低電源電圧下で
の駆動となる。インバータの遅延時間TはT∝1/(V
DD−Vth2 で表され、しきい値電圧Vthが一定の場合
には電源電圧VDDの低下に伴い遅延時間Tが増大するた
め、回路としての動作速度はこの領域での遅延時間が律
速となり、回路全体の正味の動作速度が遅くなる。
Further, the circuit scale increases with the demand for high processing performance, but on the other hand, a gate array system which realizes a short delivery time is effective due to intensifying market competition.
In a large-scale integrated circuit using a gate array, the chip area increases, so that the length of a power supply wiring for supplying a power supply voltage to each element increases. For example, in a 1 cm square chip, when a power supply voltage is supplied to an element in a certain region in the chip where the wiring length from the power supply terminal is about 5 mm,
When the wiring material is Al (aluminum) with ρ s = 60 mΩ / □ and the wiring width is 10 μm, the wiring resistance is 300
mΩ, the current consumption during operation of this element is 20 m
In the case of A, a voltage drop of 0.6 V occurs. That is, even in the same chip, elements near the center of the chip are effectively driven under a low power supply voltage due to a voltage drop due to the resistance component of the wiring. The delay time T of the inverter is T∝1 / (V
DD -V th) is represented by 2, since the delay time T with decreasing power supply voltage V DD when the threshold voltage V th is constant is increased, the operation speed of the circuit delay time in this region Is rate-limiting, and the net operating speed of the entire circuit is reduced.

【0004】そこで、動作速度の低下を防ぐためには、
電圧降下を抑制する手法が有効である。そのために、回
路全体を十分に幅が広く抵抗成分が無視できる配線で囲
み、各MOSFETに電源電圧を供給する通常の配線
(支線)はその太い配線を幹線として1層もしくは2層
の配線を用いて回路全体をそれぞれ適当な間隔でそれぞ
れ縞状もしくは網目状に配置し、回路を構成する各MO
SFETは最寄りの支線と接続して実質的な配線距離を
最小限に抑えることによって電圧降下を抑えることがで
きる。又、回路内部にも太い配線を配置し、これも幹線
として使用することによってさらに電圧降下を抑えるこ
とが可能である。
In order to prevent the operation speed from decreasing,
A technique for suppressing the voltage drop is effective. For this purpose, the entire circuit is surrounded by wiring having a sufficiently wide width and negligible resistance components, and a normal wiring (branch line) for supplying a power supply voltage to each MOSFET uses one or two layers of wiring with the thick wiring as a main line. The entire circuit is arranged in stripes or meshes at appropriate intervals, and each MO constituting the circuit is arranged.
The SFET can be connected to the nearest branch line to minimize the substantial wiring distance and thereby reduce the voltage drop. Further, by arranging a thick wiring inside the circuit and using this as a main line, it is possible to further suppress the voltage drop.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電圧降
下を抑えるべく1層配線による縞状の電源配線を用いた
場合には、その電源配線の延設方向に平行な方向にしか
電圧降下の抑制ができない。又、2層配線による網目状
の電源配線を用いた場合は、1層配線の場合よりは良好
であるもののチップ中央付近で電圧降下の抑制の効果が
やはり小さく、さらに電源配線が密に交差するため回路
レイアウトの自由度が小さくなる。さらに、回路内部に
も太い電源配線(幹線)を配置する場合には電圧降下抑
制の効果は大きいが、電源配線の領域はMOSFETを
形成することができないため、回路レイアウトの自由度
が小さくなる。このように回路レイアウトの自由度が小
さいと、例えばゲートアレイにおいてはゲートの使用効
率が小さくなり、マスタスライスとしてより多数のMO
SFETを準備する必要があるためチップ面積が増大す
るという問題がある。
However, when a striped power supply wiring of one layer wiring is used to suppress the voltage drop, the voltage drop can be suppressed only in a direction parallel to the extending direction of the power supply wiring. Can not. Also, when a mesh-like power supply wiring with two-layer wiring is used, the effect of suppressing the voltage drop near the center of the chip is still small, although better than the case of single-layer wiring, and the power supply wirings intersect closely. Therefore, the degree of freedom in circuit layout is reduced. Further, when a thick power supply wiring (main line) is arranged inside the circuit, the effect of suppressing the voltage drop is great, but since the power supply wiring region cannot be formed with a MOSFET, the degree of freedom in circuit layout is reduced. When the degree of freedom in circuit layout is small as described above, for example, in a gate array, the use efficiency of gates is reduced, and a larger number of MOs are used as a master slice.
There is a problem that the chip area increases because it is necessary to prepare an SFET.

【0006】そこで、この発明の目的は、新規な構成に
て配線の抵抗成分による電圧降下に起因する動作速度の
低下を抑制することができる半導体装置を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing a reduction in operation speed due to a voltage drop due to a resistance component of a wiring with a novel configuration.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、SOI構造が採用されるとともにバックゲート電極
が配置された半導体装置において、各MOSFETを電
源配線の長さに応じて複数の領域に区画し、MOSFE
Tのチャネル領域とバックゲート電極との間の絶縁膜の
厚さを領域毎に異ならせて、配線が長い領域でのMOS
FETほどしきい値電圧を低くしたことを特徴としてい
る。よって、電源配線が長い領域でのMOSFETほど
実効的な電源電圧の降下を招くが、しきい値電圧が低く
なっているので、電源電圧の降下に伴う動作速度の低下
が防止される。このように、配線の抵抗成分による電圧
降下に起因する動作速度の低下を抑制することができ
る。
According to a first aspect of the present invention, in a semiconductor device having an SOI structure and having a back gate electrode, each MOSFET is formed in a plurality of regions according to the length of a power supply wiring. Divided into MOSFE
The thickness of the insulating film between the channel region of T and the back gate electrode is varied for each region, so that MOS
The feature is that the threshold voltage is lower for FETs. Therefore, the MOSFET in the region where the power supply wiring is longer has a more effective drop in the power supply voltage, but since the threshold voltage is lower, the decrease in the operation speed due to the drop in the power supply voltage is prevented. Thus, it is possible to suppress a decrease in operation speed due to a voltage drop due to a resistance component of the wiring.

【0008】請求項2に記載の発明は、SOI構造が採
用されるとともにバックゲート電極が配置された半導体
装置において、各MOSFETを前記電源配線の長さに
応じて複数の領域に区画し、領域毎にバックゲート電極
を独立に設けるとともにバックゲート電極への印加電圧
または注入電荷量を領域毎に異ならせて、配線が長い領
域でのMOSFETほどしきい値電圧を低くしたことを
特徴としている。よって、電源配線が長い領域でのMO
SFETほど実効的な電源電圧の降下を招くが、しきい
値電圧が低くなっているので、電源電圧の降下に伴う動
作速度の低下が防止される。このように、配線の抵抗成
分による電圧降下に起因する動作速度の低下を抑制する
ことができる。
According to a second aspect of the present invention, in a semiconductor device employing an SOI structure and having a back gate electrode, each MOSFET is divided into a plurality of regions according to the length of the power supply wiring. A back gate electrode is provided independently for each region, and a voltage applied to the back gate electrode or an amount of injected charge is made different for each region, so that a MOSFET in a region having a longer wiring has a lower threshold voltage. Therefore, the MO in the region where the power supply wiring is long is
An SFET causes a more effective drop in power supply voltage, but the threshold voltage is lower, so that a decrease in operating speed due to a drop in power supply voltage is prevented. Thus, it is possible to suppress a decrease in operation speed due to a voltage drop due to a resistance component of the wiring.

【0009】請求項3に記載の発明は、各MOSFET
を電源配線の長さに応じて複数の領域に区画し、MOS
FETにおけるチャネル領域の不純物濃度または不純物
の種類を領域毎に異ならせて、配線が長い領域でのMO
SFETほどしきい値電圧を低くしたことを特徴として
いる。よって、電源配線が長い領域でのMOSFETほ
ど実効的な電源電圧の降下を招くが、しきい値電圧が低
くなっているので、電源電圧の降下に伴う動作速度の低
下が防止される。このように、配線の抵抗成分による電
圧降下に起因する動作速度の低下を抑制することができ
る。
According to a third aspect of the present invention, each MOSFET
Is divided into a plurality of areas according to the length of the power supply wiring, and the MOS
By changing the impurity concentration or the type of impurity in the channel region of the FET for each region, MO
The feature is that the threshold voltage is lower for SFETs. Therefore, the MOSFET in the region where the power supply wiring is longer has a more effective drop in the power supply voltage, but since the threshold voltage is lower, the decrease in the operation speed due to the drop in the power supply voltage is prevented. Thus, it is possible to suppress a decrease in operation speed due to a voltage drop due to a resistance component of the wiring.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)以下、この発明の第1の実施の形
態を図面に従って説明する。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1にはチップ(半導体基板)1の平面図
を示す。チップ1は縦横の寸法がlcm×lcm程度で
あり、本実施の形態の半導体装置は比較的大きなチップ
面積を有するCMOSゲートアレイを構成している。
FIG. 1 is a plan view of a chip (semiconductor substrate) 1. The chip 1 has a vertical and horizontal dimension of about 1 cm × 1 cm, and the semiconductor device of the present embodiment constitutes a CMOS gate array having a relatively large chip area.

【0012】チップ1における周辺部には四角環状の電
源配線2が配置され、この電源配線2はチップ1の周辺
部に配置した電源パッド3(電源端子)と接続されてい
る。又、電源配線2は抵抗成分が無視できるほど十分に
幅が広く、幹線となっている。電源配線2に囲まれた回
路形成領域において、電源配線(幹線)2よりも幅が狭
い電源配線(支線)4が平行に、かつ等間隔に複数延設
され、これら支線4は幹線2と接続されている。つま
り、配線4が縞状に配置されている。ここで、各MOS
FETの稼働率が等しく支線に流れる電流量が等しいと
した場合、図1に示すように、支線4の電位勾配(実効
的電源電圧)は中央部が最も低く、両端で高くその間は
直線的な勾配となる。
A power supply wiring 2 having a rectangular ring shape is arranged in a peripheral portion of the chip 1, and the power supply wiring 2 is connected to a power supply pad 3 (power supply terminal) arranged in a peripheral portion of the chip 1. Further, the power supply wiring 2 is wide enough so that the resistance component can be ignored and is a trunk line. In a circuit formation region surrounded by the power supply wiring 2, a plurality of power supply wirings (branch lines) 4 having a width smaller than that of the power supply wiring (main line) 2 are extended in parallel and at equal intervals, and these branch lines 4 are connected to the main line 2. Have been. That is, the wirings 4 are arranged in stripes. Here, each MOS
Assuming that the operation rates of the FETs are equal and the amount of current flowing through the branch line is equal, as shown in FIG. 1, the potential gradient (effective power supply voltage) of the branch line 4 is lowest at the center, high at both ends, and linear between the ends. It becomes a gradient.

【0013】個々のMOSFETは最寄りの電源配線
(支線)4から電源電圧VDDが供給されるようになって
いる。即ち、回路を構成する各MOSFETのソース
(あるいはドレイン)に印加される電圧はこの配線2,
4によって供給される。この電源配線(支線)4は本数
が多く間隔が各MOSFET間の距離程度まで狭いほど
電圧降下は小さい。
Each of the MOSFETs is supplied with a power supply voltage V DD from a nearest power supply wiring (branch line) 4. That is, the voltage applied to the source (or drain) of each MOSFET constituting a circuit
4 supplied. The number of the power supply lines (branch lines) 4 is large, and the voltage drop is small as the interval is as narrow as the distance between the MOSFETs.

【0014】尚、支線4は図1において横方向に配置し
たが、縦方向に縞状に配置してもよい。ここで電源配線
の抵抗成分による電圧降下について述べると、電源パッ
ド3(電源端子)からの配線長が5mmで、配線材料と
してρs =60mΩ/□のAl(アルミ)を用い、配線
幅=10μmとした場合、配線抵抗は300mΩとな
る。そのため、素子の動作時の消費電流が20mAとす
ると、0.6Vの電圧降下が生じる。このとき、電源電
圧VDDが3Vとすると、図1に示すように、回路端の素
子は電源電圧3V、中央部の素子は電源電圧2.4Vで
ある。この際、各MOSFETが電源配線の長さに応じ
て5つの領域a〜eに区画されている。つまり、回路が
支線4の延設方向に5等分され各領域a,b,c,d,
eに分割されている(図中では、左から順にa,b,
c,d,e領域)。領域a,b,c,d,eでの実効的
な電源電圧は平均的には2.9V,2.7V,2.5
V,2.7V,2.9Vであり、各領域の電位差は0.
2Vとなる。
Although the branch lines 4 are arranged in the horizontal direction in FIG. 1, they may be arranged in stripes in the vertical direction. Here, the voltage drop due to the resistance component of the power supply wiring will be described. The wiring length from the power supply pad 3 (power supply terminal) is 5 mm, Al (aluminum) with ρ s = 60 mΩ / □ is used as the wiring material, and the wiring width is 10 μm. In this case, the wiring resistance is 300 mΩ. Therefore, if the current consumption during the operation of the device is 20 mA, a voltage drop of 0.6 V occurs. At this time, assuming that the power supply voltage V DD is 3 V, as shown in FIG. 1, the element at the circuit end has the power supply voltage of 3 V, and the element at the center has the power supply voltage of 2.4 V. At this time, each MOSFET is divided into five regions a to e according to the length of the power supply wiring. That is, the circuit is divided into five equal parts in the direction in which the branch line 4 extends, and the respective areas a, b, c, d,
e (in the figure, a, b, and
c, d, e areas). The effective power supply voltage in the regions a, b, c, d, and e is 2.9 V, 2.7 V, 2.5
V, 2.7 V, and 2.9 V, and the potential difference in each region is 0.
2V.

【0015】図1のA部における縦断面図を、図2に示
す。図2において、単結晶シリコン基板5の上には貼合
用ポリシリコン膜6を介して絶縁体層としてのシリコン
酸化膜7が形成されている。このシリコン酸化膜7の表
面に、単結晶半導体層としての薄膜の単結晶シリコン層
(以下、薄膜SOI層という)8,9,10が形成され
ている。このように本実施の形態では半導体基板として
SOI基板30を用いている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the portion A in FIG. 2, a silicon oxide film 7 as an insulator layer is formed on a single-crystal silicon substrate 5 with a bonding polysilicon film 6 interposed therebetween. On the surface of the silicon oxide film 7, thin single-crystal silicon layers (hereinafter, referred to as thin-film SOI layers) 8, 9, and 10 as single-crystal semiconductor layers are formed. As described above, in this embodiment, the SOI substrate 30 is used as a semiconductor substrate.

【0016】各薄膜SOI層8〜10にはゲート酸化膜
11を介してポリシリコンゲート電極12が配置されて
いる。又、ポリシリコンゲート電極12の下方における
薄膜SOI層8〜10にはチャネル領域(不純物拡散領
域)が形成されるとともに、ポリシリコンゲート電極1
2を挟む領域にはソース・ドレイン領域となる不純物拡
散領域が形成されている。このように、薄膜SOI層8
〜10を用いてMOSFET13,14,15が形成さ
れている。各MOSFET13〜15はチャネル領域の
最大空乏層幅よりもSOI層8〜10の厚さが薄くチャ
ネル形成時にSOI層8〜10が完全に空乏化するよう
になっている。
A polysilicon gate electrode 12 is arranged on each of the thin film SOI layers 8 to 10 with a gate oxide film 11 interposed therebetween. A channel region (impurity diffusion region) is formed in the thin film SOI layers 8 to 10 below the polysilicon gate electrode 12, and the polysilicon gate electrode 1
2 are formed with impurity diffusion regions serving as source / drain regions. Thus, the thin SOI layer 8
The MOSFETs 13, 14, 15 are formed by using. In each of the MOSFETs 13 to 15, the thickness of the SOI layers 8 to 10 is smaller than the maximum depletion layer width of the channel region, so that the SOI layers 8 to 10 are completely depleted during channel formation.

【0017】尚、図2ではMOSFET13,14,1
5しか示さなかったが、SOI基板30には各FET1
3,14,15とは異なるチャネル型のMOSFETが
それぞれ形成されており、それぞれC−MOS回路を構
成している。
In FIG. 2, the MOSFETs 13, 14, 1
5 is shown, the SOI substrate 30 has each FET 1
Channel-type MOSFETs different from 3, 14, and 15 are respectively formed, and each constitutes a C-MOS circuit.

【0018】又、ポリシリコン膜6の配置領域における
表層部には、バックゲート電極16が埋設されている。
このバックゲート電極16は不純物がドープされた不純
物ドープトポリシリコン層が用いられ、不純物ドープト
ポリシリコン層にて電荷蓄積用導電体層が構成されてい
る。バックゲート電極(電荷蓄積用不純物ドープトポリ
シリコン層)16の表面は、シリコン酸化膜17にて覆
われている。バックゲート電極16はMOSFETを構
成する各薄膜SOI層8〜10の下方において延設され
ている。
A back gate electrode 16 is buried in a surface layer portion in a region where the polysilicon film 6 is arranged.
The back gate electrode 16 uses an impurity-doped polysilicon layer doped with an impurity, and a charge storage conductor layer is formed by the impurity-doped polysilicon layer. The surface of the back gate electrode (charge storage impurity doped polysilicon layer) 16 is covered with a silicon oxide film 17. The back gate electrode 16 extends below the thin film SOI layers 8 to 10 constituting the MOSFET.

【0019】このように、MOSFET13〜15のチ
ャネル領域に対向する位置に他の部分から電気的に絶縁
されたバックゲート電極16が配置されている。領域
a,e(図1参照)におけるMOSFET15(薄膜S
OI層10)の下のシリコン酸化膜7は、その膜厚がt
1となっている。又、領域b,dにおけるMOSFET
14(薄膜SOI層9)の下のシリコン酸化膜7は、そ
の膜厚がt2(<t1)となっている。さらに、領域c
におけるMOSFET13(薄膜SOI層8)の下のシ
リコン酸化膜7は、その膜厚がt3(<t2)となって
いる。つまり、電源配線(幹線)2に遠いMOSFET
ほどシリコン酸化膜7の膜厚は薄くなっており、しきい
値電圧が低くなっている。具体的には、t1は約250
nm、t2は約150nm、t3は約50nmである。
As described above, the back gate electrode 16 which is electrically insulated from other portions is arranged at a position facing the channel region of the MOSFETs 13 to 15. MOSFET 15 (thin film S) in regions a and e (see FIG. 1)
The silicon oxide film 7 under the OI layer 10) has a thickness t.
It is 1. MOSFETs in regions b and d
The thickness of the silicon oxide film 7 under 14 (thin film SOI layer 9) is t2 (<t1). Further, the area c
The thickness of the silicon oxide film 7 under the MOSFET 13 (thin film SOI layer 8) is t3 (<t2). That is, the MOSFET far from the power supply wiring (main line) 2
As the thickness of the silicon oxide film 7 decreases, the threshold voltage decreases. Specifically, t1 is about 250
nm and t2 are about 150 nm, and t3 is about 50 nm.

【0020】又、シリコン酸化膜7の表面に、薄膜の単
結晶シリコン層(薄膜SOI層)18が形成されてい
る。薄膜SOI層18の上面には酸化膜19を介して不
純物ドープトポリシリコン膜20が配置されている。
On the surface of the silicon oxide film 7, a thin single crystal silicon layer (thin film SOI layer) 18 is formed. An impurity-doped polysilicon film 20 is disposed on the upper surface of the thin-film SOI layer 18 via an oxide film 19.

【0021】薄膜SOI層8〜10,18の上を含めた
シリコン酸化膜7の上には、層間絶縁膜としてのシリコ
ン酸化膜21が配置されている。バックゲート電極16
は、アルミ22、薄膜SOI層18、トンネル酸化膜1
9、不純物ドープトポリシリコン膜20を介してアルミ
よりなる電荷注入線(電荷注入端子)23と接続されて
いる。この電荷注入線23にてバックゲート電極(電荷
蓄積用不純物ドープトポリシリコン層)16に所定量の
電荷が注入されている。
A silicon oxide film 21 as an interlayer insulating film is disposed on the silicon oxide film 7 including the thin SOI layers 8 to 10 and 18. Back gate electrode 16
Are aluminum 22, the thin SOI layer 18, the tunnel oxide film 1
9. Connected to a charge injection line (charge injection terminal) 23 made of aluminum via an impurity-doped polysilicon film 20. A predetermined amount of charge is injected into the back gate electrode (impurity-doped polysilicon layer for charge storage) 16 at the charge injection line 23.

【0022】又、各MOSFET13,14,15のソ
ース・ドレイン領域には金属配線28が延設されてい
る。そして、図1の領域a,b,c,d,eにおけるM
OSFET13,14,15のソース(あるいはドレイ
ン)は、電源配線(支線)4と接続されている。尚、M
OSFET13,14,15の他の端子(ドレイン(あ
るいはソース))は、アースされる。
Further, metal wirings 28 extend in the source / drain regions of the MOSFETs 13, 14, and 15, respectively. Then, M in the regions a, b, c, d, and e in FIG.
The sources (or drains) of the OSFETs 13, 14, and 15 are connected to a power supply wiring (branch line) 4. Note that M
Other terminals (drain (or source)) of the OSFETs 13, 14, 15 are grounded.

【0023】又、SOI基板30(シリコン酸化膜2
1)の表面は、表面保護膜としてのBPSG膜24で覆
われている。ただし、電荷注入線23の一部領域は電荷
注入用窓として露出している。
The SOI substrate 30 (silicon oxide film 2)
The surface of 1) is covered with a BPSG film 24 as a surface protection film. However, a part of the charge injection line 23 is exposed as a charge injection window.

【0024】次に、この装置の製造方法を、図3〜図1
4を用いて説明する。まず、図3に示すように、高抵抗
単結晶シリコン基板25を用意し、後でSOI層となる
部分に膜厚100nm程度の酸化膜26を形成し、これ
をマスクとしてシリコン基板25を例えば反応性イオン
エッチング法によって深さ約150nm程度エッチング
する。
Next, a method of manufacturing this device will be described with reference to FIGS.
4 will be described. First, as shown in FIG. 3, a high-resistance single-crystal silicon substrate 25 is prepared, and an oxide film 26 having a thickness of about 100 nm is formed on a portion to be an SOI layer later. Etching is performed to a depth of about 150 nm by a reactive ion etching method.

【0025】そして、マスクとした酸化膜26を除去し
た後、図4に示すように、熱酸化法あるいはCVD法に
よってシリコン基板25の表面に例えば厚さ約400n
mの酸化膜(Si02 )7を形成する。この酸化膜7の
最も薄い場所での膜厚は図2のt1に相当する。
Then, after removing the oxide film 26 used as a mask, as shown in FIG. 4, the surface of the silicon substrate 25 is, for example, about 400 nm thick by a thermal oxidation method or a CVD method.
An oxide film (SiO 2 ) 7 of m is formed. The thickness of the oxide film 7 at the thinnest place corresponds to t1 in FIG.

【0026】尚、酸化膜7を形成する前に図3に示す工
程のエッチングによるシリコン基板25のダメージ除去
する処理を行ってもよい。引き続き、図5に示すよう
に、酸化膜7の所望の領域を残し例えば約100nm程
度エッチングする。この酸化膜7をエッチングした箇所
において最も薄い場所での膜厚は図2のt2に相当す
る。
Before the oxide film 7 is formed, a process for removing damage to the silicon substrate 25 by the etching shown in FIG. 3 may be performed. Subsequently, as shown in FIG. 5, etching is performed, for example, by about 100 nm while leaving a desired region of the oxide film 7. The film thickness at the thinnest place where the oxide film 7 is etched corresponds to t2 in FIG.

【0027】さらに、図6に示すように、酸化膜7の所
望の領域を残して再び例えば約100nm程度エッチン
グする。この酸化膜7をエッチングした箇所において最
も薄い場所での膜厚は図2のt3に相当する。
Further, as shown in FIG. 6, the oxide film 7 is again etched, for example, by about 100 nm while leaving a desired region. The film thickness at the thinnest place where the oxide film 7 is etched corresponds to t3 in FIG.

【0028】そして、図7に示すように、酸化膜7上に
ポリシリコン膜16を例えば減圧CVD法によって膜厚
20nm程度堆積し、さらにこのポリシリコン膜16に
例えば熱拡散法によりn型不純物であるリンを導入して
不純物ドープトポリシリコン膜(バックゲート電極)1
6とする。
Then, as shown in FIG. 7, a polysilicon film 16 is deposited on the oxide film 7 to a thickness of about 20 nm by, for example, a low pressure CVD method, and the polysilicon film 16 is further doped with n-type impurities by, for example, a thermal diffusion method. Impurity doped polysilicon film (back gate electrode) 1 by introducing certain phosphorus
6 is assumed.

【0029】さらに、不純物ドープトポリシリコン膜1
6に対し所望の領域をエッチングした後、図8に示すよ
うに、ポリシリコン膜16の表面に熱酸化法あるいはC
VD法により例えば膜厚200nm程度の酸化膜17を
形成する。
Further, the impurity-doped polysilicon film 1
After etching a desired region of the polysilicon film 6, as shown in FIG.
An oxide film 17 having a thickness of, for example, about 200 nm is formed by the VD method.

【0030】引き続き、図9に示すように、酸化膜7,
17上に第1層目のポリシリコン膜を例えば減圧CVD
法で膜厚30nm程度堆積し、さらにこのポリシリコン
膜の上に第2層目のポリシリコン膜に例えばCVD法で
膜厚5μm程度堆積してポリシリコン膜6とする。
Subsequently, as shown in FIG.
17, a first polysilicon film is formed, for example, under reduced pressure CVD.
A polysilicon film 6 is formed by depositing a film having a thickness of about 30 nm by a method, and further depositing a polysilicon film of a second layer on the polysilicon film by a CVD method, for example, to a thickness of about 5 μm.

【0031】その後、図10に示すように、ポリシリコ
ン膜6の表面を鏡面研磨して平坦化する。そして、図1
1に示すように、鏡面研磨したシリコン基板5を用意
し、その鏡面と高抵抗シリコン基板25の平坦化したポ
リシリコン鏡面とを直接接合法によって貼り合わせ、2
枚の基板を一体化した基板を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 10, the surface of the polysilicon film 6 is flattened by mirror polishing. And FIG.
As shown in FIG. 1, a mirror-polished silicon substrate 5 is prepared, and the mirror surface and the flattened polysilicon mirror surface of the high-resistance silicon substrate 25 are bonded by a direct bonding method.
A substrate in which the two substrates are integrated is formed.

【0032】さらに、基板25側を選択研磨し、図12
に示すように、SOI層になる部分以外の領域の酸化膜
7を表面に露出させる。これにより膜厚150nm程度
のSOI層8,9,10,18が形成され、基板内には
フローティング状態のn+ ポリシリコン層16が形成さ
れる。
Further, the substrate 25 side is selectively polished to obtain a structure shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the oxide film 7 in a region other than the portion to be the SOI layer is exposed on the surface. As a result, SOI layers 8, 9, 10, and 18 having a thickness of about 150 nm are formed, and a floating n + polysilicon layer 16 is formed in the substrate.

【0033】その後、図13に示すように、SOI層
8,9,10,18の上に例えば膜厚10nm程度の酸
化膜11,19と不純物ドープトポリシリコン層12,
20を形成し、更に図14に示すようにSOI層18の
一部にポリシリコン層16に達する貫通孔27を例えば
反応性イオンエッチング法により形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 13, oxide films 11 and 19 having a thickness of, for example, about 10 nm and impurity-doped polysilicon layer 12 are formed on SOI layers 8, 9, 10, and 18, respectively.
Then, as shown in FIG. 14, a through hole 27 reaching the polysilicon layer 16 is formed in a part of the SOI layer 18 by, for example, a reactive ion etching method.

【0034】最後に、図2に示すように、MOSFET
のソース・ドレイン領域、層間絶縁膜21、金属配線2
2,23,28、BPSG膜24を通常のMOS−IC
プロセスと同様に随時形成する。このようにして半導体
装置は完成する。
Finally, as shown in FIG.
Source / drain regions, interlayer insulating film 21, metal wiring 2
2, 23, 28 and BPSG film 24 are replaced with a normal MOS-IC
It is formed at any time as in the process. Thus, the semiconductor device is completed.

【0035】以上説明したように、本製造方法によれば
製造工程の増加は、図5と図6に示した酸化膜エッチン
グの2工程のみである。次に、図2に示す半導体装置の
作用・効果を説明する。
As described above, according to the present manufacturing method, the number of manufacturing steps is increased only in the two steps of oxide film etching shown in FIGS. Next, the operation and effect of the semiconductor device shown in FIG. 2 will be described.

【0036】一般的に、薄膜SOIMOSFETにおい
てはSOI層の少なくともチャネル領域に対向する領域
にシリコン酸化膜(絶縁膜)7を介して不純物ドープト
ポリシリコン層(バックゲート電極)16を配置し、そ
の不純物ドープトポリシリコン層16に電荷を注入する
ことによってしきい値電圧の制御が可能である(電圧を
印加することでも可能)。この、しきい値制御用のバッ
クゲート電極16を備えた薄膜SOIMOSFETにお
いて、MOSFETを構成するSOI層8,9,10と
バックゲート電極16との間の距離によってバックゲー
ト電極16に注入された電荷に対するMOSFETに及
ぼす影響が異なる。これを利用してシリコン酸化膜7の
膜厚(距離)t1,t2,t3を異ならせることにより
しきい値電圧を各領域毎に異ならせている。即ち、MO
SFETを形成するSOI層とバックゲート間の距離を
各領域毎に変えることによって各領域のしきい値電圧を
配線距離が長くなるほど0.2Vずつ低くしている。
In general, in a thin-film SOI MOSFET, an impurity-doped polysilicon layer (back gate electrode) 16 is arranged at least in a region of the SOI layer facing a channel region via a silicon oxide film (insulating film) 7. The threshold voltage can be controlled by injecting charges into the impurity-doped polysilicon layer 16 (also by applying a voltage). In the thin-film SOI MOSFET provided with the back gate electrode 16 for controlling the threshold value, the electric charge injected into the back gate electrode 16 depends on the distance between the SOI layers 8, 9, 10 constituting the MOSFET and the back gate electrode 16. Have different effects on the MOSFET. By utilizing this, the thickness (distance) t1, t2, t3 of the silicon oxide film 7 is made different, so that the threshold voltage is made different for each region. That is, MO
By changing the distance between the SOI layer forming the SFET and the back gate for each region, the threshold voltage of each region is reduced by 0.2 V as the wiring distance becomes longer.

【0037】つまり、図2に示すように、シリコン酸化
膜(絶縁膜)7の形状を階段状とすることにより各領域
毎にSOI層とバックゲート間の距離t1,t2,t3
を変えてa,e領域、b,d領域、c領域のしきい値電
圧を任意な値に設定している。
That is, as shown in FIG. 2, the silicon oxide film (insulating film) 7 has a step-like shape, so that the distances t1, t2, and t3 between the SOI layer and the back gate for each region.
Are changed to set the threshold voltages of the a, e, b, d, and c regions to arbitrary values.

【0038】例えば、電源電圧VDDとしきい値電圧Vth
の差を2Vと設定したい場合には、各領域のしきい値電
圧をそれぞれ0.9V、0.7V、0.5V、0.7
V、0.9Vとすると、各領域における電源電圧VDD
しきい値電圧Vthの差の設定値とのズレは最大でも±
0.1Vと小さく、しかも等しくすることが可能となる
ため、実効的な電源電圧の低下による動作速度の低下を
抑制することが可能となる。このとき、領域の分割数は
多いほど各領域内の電源電圧VDDとしきい値電圧V th
差の設定値とのズレが小さくなり、動作速度の低下抑制
の効果は大きくなる。
For example, the power supply voltage VDDAnd threshold voltage Vth
If you want to set the difference between
The pressure was 0.9V, 0.7V, 0.5V, 0.7V respectively.
V, 0.9V, the power supply voltage V in each regionDDWhen
Threshold voltage VthDeviation from the set value of the
It can be as small as 0.1 V and equal
As a result, the operating speed decreases due to the effective power supply voltage drop.
It becomes possible to suppress. At this time, the number of areas divided is
The power supply voltage V in each areaDDAnd threshold voltage V thof
The deviation from the set value of the difference is reduced, and the reduction in operating speed is suppressed.
The effect becomes larger.

【0039】このように、回路全体の動作速度を低下さ
せないために、配線の抵抗による電圧降下によって実効
的な電源電圧VDDが低下した領域においてもその領域の
電圧降下分に対応した量だけしきい値電圧Vthを低く設
定しており、この手法は簡便なものである。
As described above, even in a region where the effective power supply voltage V DD is reduced by the voltage drop due to the resistance of the wiring, only an amount corresponding to the voltage drop in that region is used so as not to lower the operation speed of the entire circuit. The threshold voltage V th is set low, and this method is simple.

【0040】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 (イ)SOI構造が採用されるとともに不純物ドープト
ポリシリコン層(バックゲート電極)16が配置された
半導体装置において、各MOSFET13,14,15
を電源配線の長さに応じて複数の領域a〜eに区画し、
配線が長い領域でのMOSFETほどしきい値電圧を低
くした。つまり、MOSFET13,14,15のチャ
ネル領域と不純物ドープトポリシリコン層(バックゲー
ト電極)16との間のシリコン酸化膜(絶縁膜)7の厚
さt1,t2,t3を領域毎に異ならせることにより、
領域毎のMOSFET13,14,15のしきい値電圧
を異ならせた。
As described above, this embodiment has the following features. (A) In a semiconductor device employing an SOI structure and having an impurity-doped polysilicon layer (back gate electrode) 16 disposed therein, each of the MOSFETs 13, 14, 15
Is divided into a plurality of areas a to e according to the length of the power supply wiring,
The threshold voltage of the MOSFET in the region where the wiring is long was lowered. That is, the thicknesses t1, t2, and t3 of the silicon oxide film (insulating film) 7 between the channel regions of the MOSFETs 13, 14, and 15 and the impurity-doped polysilicon layer (back gate electrode) 16 are made different for each region. By
The threshold voltages of the MOSFETs 13, 14, and 15 for each region are made different.

【0041】よって、電源配線が長い領域でのMOSF
ETほど実効的な電源電圧の降下を招くが、しきい値電
圧が低くなっているので、電源電圧の降下に伴う動作速
度の低下が防止される。つまり、配線の抵抗による電圧
降下によって実効的な電源電圧が低下した領域において
もその領域の電圧降下分に対応した量だけしきい値電圧
を低く設定して回路全体の動作速度を低下させない。こ
のように、配線の抵抗成分による電圧降下に起因する動
作速度の低下の抑制を回路レイアウト的に大きな不利益
を発生せずに達成することができることとなる。又、比
較的簡便な方法によってその構造が実現できる。
Therefore, in the region where the power supply wiring is long,
Although the ET causes a more effective drop in the power supply voltage, the threshold voltage is lowered, so that a decrease in the operation speed due to the drop in the power supply voltage is prevented. That is, even in a region where the effective power supply voltage is reduced due to the voltage drop due to the resistance of the wiring, the threshold voltage is set low by an amount corresponding to the voltage drop in the region, and the operation speed of the entire circuit is not reduced. As described above, it is possible to suppress the reduction in the operation speed due to the voltage drop due to the resistance component of the wiring without causing a great disadvantage in circuit layout. Further, the structure can be realized by a relatively simple method.

【0042】尚、支線となる配線(電源配線)4は2層
の金属配線を用いて網目状にしてもよく、このとき、分
割した領域の形状は正方形となる。さらに、回路内の個
々のゲートの駆動率とゲート使用率を考慮し、正確なシ
ミュレーション等から回路内の各MOSFETの電圧降
下量を求め、それに対応した領域に分割する方が前述の
動作速度の低下抑制の効果は大きくなることは言うまで
もない。 (第2の実施の形態)次に、この発明の第2の実施の形
態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
Note that the wiring (power supply wiring) 4 serving as a branch line may be formed in a mesh shape using two layers of metal wiring. At this time, the shape of the divided area is a square. Further, considering the driving rate and the gate usage rate of each gate in the circuit, the voltage drop amount of each MOSFET in the circuit is obtained from an accurate simulation or the like and divided into regions corresponding to the MOSFETs. Needless to say, the effect of suppressing the decrease is increased. (Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described, focusing on differences from the first embodiment.

【0043】図15には、図2に代わるチップ1の断面
図を示す。本形態では、分割した領域毎にバックゲート
電極を独立した電極40,41,42としている。この
とき、各バックゲート電極毎に電荷注入(又は電圧印
加)を行い、各領域毎に注入電荷量(又は印加電圧)を
制御することにより領域毎に所望のしきい値電圧を得て
いる。
FIG. 15 shows a cross-sectional view of the chip 1 instead of FIG. In this embodiment, the back gate electrode is an independent electrode 40, 41, 42 for each of the divided areas. At this time, charge injection (or voltage application) is performed for each back gate electrode, and a desired threshold voltage is obtained for each region by controlling the amount of injected charge (or applied voltage) for each region.

【0044】このように本形態においては、バックゲー
ト電極40,41,42を領域毎に独立に設け、バック
ゲート電極40,41,42への注入電荷量または印加
電圧を領域毎に異ならせることにより、領域毎のMOS
FETのしきい値電圧を異ならせることができる。
As described above, in the present embodiment, the back gate electrodes 40, 41, 42 are provided independently for each region, and the amount of charge injected or the voltage applied to the back gate electrodes 40, 41, 42 is made different for each region. MOS for each area
The threshold voltages of the FETs can be different.

【0045】尚、第2の実施の形態は、第1の実施の形
態に比べ、バックゲート電極毎に電圧印加又は電荷注入
用の端子が必要となるが、バックゲート電極とSOI層
間の距離は一定(図2のt1=t2=t3)でよいた
め、製造工程は簡略となる。 (第3の実施の形態)次に、この発明の第3の実施の形
態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
Note that the second embodiment requires a terminal for voltage application or charge injection for each back gate electrode as compared with the first embodiment, but the distance between the back gate electrode and the SOI layer is small. Since it may be constant (t1 = t2 = t3 in FIG. 2), the manufacturing process is simplified. (Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described, focusing on differences from the first embodiment.

【0046】図16には、図2に代わるチップ1の断面
図を示す。本形態では、分割した領域毎にしきい値電圧
を決定するチャネル領域の不純物濃度(又はイオン種)
を変えることによって、領域毎に所望のしきい値電圧を
得ている。つまり、図3に示す単結晶シリコン基板25
における各領域となる箇所毎に不純物濃度(又はイオン
種)を変え、チャネル領域の不純物濃度(又はイオン
種)を異ならせる。具体的には、配線が長い領域ほどチ
ャネル領域の不純物濃度を濃くする。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the chip 1 replacing FIG. In this embodiment, the impurity concentration (or ion type) of the channel region that determines the threshold voltage for each divided region
, A desired threshold voltage is obtained for each region. That is, the single crystal silicon substrate 25 shown in FIG.
, The impurity concentration (or ion type) is changed for each region where the region becomes, and the impurity concentration (or ion type) of the channel region is made different. Specifically, the impurity concentration of the channel region is increased as the region of the wiring is longer.

【0047】このように本形態においては、各MOSF
ETを電源配線の長さに応じて複数の領域a〜eに区画
し、MOSFET13,14,15におけるチャネル領
域の不純物濃度または不純物の種類を領域毎に異ならせ
て、配線が長い領域でのMOSFETほどしきい値電圧
を低くすることができる。
As described above, in this embodiment, each MOSF
The ET is divided into a plurality of regions a to e according to the length of the power supply wiring, and the impurity concentration or the type of the impurity in the channel region in each of the MOSFETs 13, 14, 15 is made different for each region. The lower the threshold voltage, the lower the threshold voltage.

【0048】ここで、前記第1の実施の形態と第3の実
施の形態とを比較した場合、イオン注入量を領域毎に打
ち分ける第3の実施の形態を用いた場合には、4工程の
増加があるのに対し、第1の実施の形態では2工程増え
るだけであるのでこの観点からみれば第1の実施の形態
の方が簡便な手法であるといえる。
Here, when comparing the first embodiment with the third embodiment, when the third embodiment in which the ion implantation amount is divided for each region is used, four steps are performed. However, in the first embodiment, the number of steps is increased by two, and from this point of view, the first embodiment is a simpler method.

【0049】この第3の実施の形態に関する手法(チャ
ネル領域の不純物濃度または不純物の種類を異ならせる
手法)は、薄膜SOI構造を用いずバックゲート電極も
無い半導体装置においても有用な技術である。
The method according to the third embodiment (a method of changing the impurity concentration or the type of the impurity in the channel region) is a useful technique even in a semiconductor device that does not use a thin-film SOI structure and has no back gate electrode.

【0050】これまでの説明においては、C−MOS構
造を用いた場合について述べたが、C−MOS構造では
なく単独のMOSFETを基板内に複数形成した半導体
装置に適用できる。
In the above description, the case where the C-MOS structure is used has been described. However, the present invention can be applied to a semiconductor device having a single MOSFET formed in a substrate instead of the C-MOS structure.

【0051】又、これまでの説明においては、各MOS
FETを電源配線の長さに応じて複数の領域に区画する
際に、各領域には1つのC−MOSが配置されていた
が、各領域のMOSFETの数は適宜の数とすることが
できる。
In the above description, each MOS
When dividing the FET into a plurality of regions according to the length of the power supply wiring, one C-MOS is arranged in each region, but the number of MOSFETs in each region can be set to an appropriate number. .

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

【図1】第1の実施の形態におけるウェハの平面図。FIG. 1 is a plan view of a wafer according to a first embodiment.

【図2】図1のA部における縦断面図。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a portion A in FIG.

【図3】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device.

【図4】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device.

【図5】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device.

【図6】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device.

【図7】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device.

【図8】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device.

【図9】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device.

【図10】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device.

【図11】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device.

【図12】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device.

【図13】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device.

【図14】半導体装置の製造工程を説明するための断面
図。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device.

【図15】第2の実施の形態における半導体装置の断面
図。
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment;

【図16】第3の実施の形態における半導体装置の断面
図。
FIG. 16 is a sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4…電源配線、7…絶縁体層としてのシリコン酸化膜、
8,9,10…単結晶半導体層としての薄膜SOI層、
13,14,15…MOSFET、16…バックゲート
電極、30…半導体基板としてのSOI基板、40,4
1,42…バックゲート電極。
4 ... power supply wiring, 7 ... silicon oxide film as insulator layer,
8, 9, 10 ... a thin-film SOI layer as a single-crystal semiconductor layer;
13, 14, 15 MOSFET, 16 back gate electrode, 30 SOI substrate as semiconductor substrate, 40, 4
1, 42: Back gate electrode.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 SOI基板に複数のMOSFETが形成
されるとともに、MOSFETの少なくともチャネル領
域に対向する位置にバックゲート電極が配置され、さら
に、前記SOI基板上に延設された電源配線により前記
各MOSFETに電源電圧が供給される半導体装置にお
いて、 前記各MOSFETを前記電源配線の長さに応じて複数
の領域に区画し、前記MOSFETのチャネル領域とバ
ックゲート電極との間の絶縁膜の厚さを領域毎に異なら
せて、配線が長い領域でのMOSFETほどしきい値電
圧を低くしたことを特徴とする半導体装置。
1. A plurality of MOSFETs are formed on an SOI substrate, a back gate electrode is arranged at least at a position facing a channel region of the MOSFET, and each of the MOSFETs is provided by a power supply wiring extending on the SOI substrate. In a semiconductor device in which a power supply voltage is supplied to a MOSFET, each of the MOSFETs is divided into a plurality of regions in accordance with a length of the power supply wiring, and a thickness of an insulating film between a channel region of the MOSFET and a back gate electrode. The semiconductor device is characterized in that the threshold voltage is lower for a MOSFET in a region having a longer wiring by varying the threshold voltage for each region.
【請求項2】 SOI基板に複数のMOSFETが形成
されるとともに、MOSFETの少なくともチャネル領
域に対向する位置にバックゲート電極が配置され、さら
に、前記SOI基板上に延設された電源配線により前記
各MOSFETに電源電圧が供給される半導体装置にお
いて、 前記各MOSFETを前記電源配線の長さに応じて複数
の領域に区画し、領域毎に前記バックゲート電極を独立
に設けるとともにバックゲート電極への印加電圧または
注入電荷量を領域毎に異ならせて、配線が長い領域での
MOSFETほどしきい値電圧を低くしたことを特徴と
する半導体装置。
2. A plurality of MOSFETs are formed on an SOI substrate, a back gate electrode is disposed at least at a position facing a channel region of the MOSFET, and each of the MOSFETs is provided by a power supply wiring extending on the SOI substrate. In a semiconductor device in which a power supply voltage is supplied to a MOSFET, each of the MOSFETs is divided into a plurality of regions according to the length of the power supply wiring, and the back gate electrode is independently provided for each region and applied to the back gate electrode. A semiconductor device characterized in that the voltage or the amount of injected charge is different for each region, and the threshold voltage is lower in a MOSFET in a region having a longer wiring.
【請求項3】 半導体基板に複数のMOSFETが形成
され、前記半導体基板上に延設された電源配線により前
記各MOSFETに電源電圧が供給される半導体装置に
おいて、 前記各MOSFETを前記電源配線の長さに応じて複数
の領域に区画し、MOSFETにおけるチャネル領域の
不純物濃度または不純物の種類を領域毎に異ならせて、
配線が長い領域でのMOSFETほどしきい値電圧を低
くしたことを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor device in which a plurality of MOSFETs are formed on a semiconductor substrate, and a power supply voltage is supplied to each of the MOSFETs by a power supply wiring extending on the semiconductor substrate. According to this, the region is divided into a plurality of regions, and the impurity concentration or the type of the impurity in the channel region in the MOSFET is changed for each region,
A semiconductor device in which a MOSFET in a region having a longer wiring has a lower threshold voltage.
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