JPH1041517A - 半導体デバイス及びその製造方法 - Google Patents

半導体デバイス及びその製造方法

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JPH1041517A JP8357092A JP35709296A JPH1041517A JP H1041517 A JPH1041517 A JP H1041517A JP 8357092 A JP8357092 A JP 8357092A JP 35709296 A JP35709296 A JP 35709296A JP H1041517 A JPH1041517 A JP H1041517A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SOI基板に形成されるモストランジスタの
接合領域の抵抗を減少させ得る半導体デバイス及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 素子領域間を分離する素子分離膜が備え
られたシリコン基板と、絶縁層及びシリコン層が積層さ
れたSOIウェーハを提供する工程と、前記SOIウェ
ーハのシリコン層と素子分離膜の上部に一定距離程離れ
るように伝導層を形成する工程と、伝導層間のシリコン
層上部にゲート酸化膜とゲート電極を形成する工程と、
ゲート電極の両側のシリコン層に低濃度不純物領域を形
成する工程と、前記ゲート電極と伝導層との間及び素子
分離膜上部の伝導層の一側壁にスペーサを形成する工程
と、前記伝導層及び低濃度層と隣接する伝導層下部のシ
リコン層に高濃度不純物領域を形成する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス及びそ
の製造方法に関し、特に、SOI基板に形成されるMO
Sストランジスターとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、SOI(silicon on insulator)
基板にMOSストランジスターを形成するものは、バル
ク単結晶シリコン基板にMOSトランジスターを形成す
るのよりも、接合容量が減少するので、素子分離膜の内
圧が向上され、寄生サイリスタのターンオン、即ち、ラ
ックアップが防止されるという長所を有するため、回路
動作の速度、集積度のソフトエラーに堪える面で優秀で
ある。
【0003】このような、SOI基板にMOSトランジ
スターを形成する従来の方法は、図6に示すように、シ
リコン基板11上に絶縁膜12及び薄膜のシリコン層1
3が形成されたSOIウェーハ100が準備される。こ
こで、絶縁膜12が形成されるシリコン基板11が、シ
リコン基板に合着された後、薄いシリコン層を形成する
ように、デバイス基板の接着されない面が研磨されて、
SOIウェーハ100が得られる。また、シリコン層1
3を薄膜で形成するのは、チャンネル領域でのゲート電
界域を向上させて、パンチスルーを制御して、デバイス
を微細に形成するためであって、シリコン層13は、好
ましくは、500〜1500オグストロームの厚さにな
るように形成する。その後、素子間を分離するためのフ
ィールド酸化膜14は、シリコン層13の予定された部
分に形成され、ゲート酸化膜15とポリシリコン膜16
が順次、シリコン層13上に蒸着される。
【0004】図7においては、ゲート電極16Aが、ポ
リシリコン膜16およびゲート酸化膜15のパターニン
グによって形成される。LDD構造の接合領域を形成す
るために、低濃度不純物領域17は、低濃度を有する不
純物イオンを、露出されたシリコン層13に注入するこ
とで形成される。スペーサ用絶縁膜は、その結果、形成
されたものの上に蒸着され、そして、ゲート電極16A
の両側壁に残されるように、異方性ブランキング・エッ
チングで、形成される。高濃度不純物領域19は、ゲー
ト電極16Aおよびスペーサ18をマスクにして、露出
されたシリコン層13に高濃度不純物イオンを注入し
て、形成される。従って、LDD構造を有る接合領域2
0が形成される。
【0005】しかし、上記のようにシリコン層を薄膜に
形成すると、MOSトランジスターの接合領域の深さ
が、シリコン層13の厚さに関して、薄く形成されなけ
ればならないので、接合領域の抵抗が増大される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このため、本発明は、
SOI基板に形成されるMOSトランジスターの接合領
域の抵抗を減少させ得る半導体デバイス及びその製造方
法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目
的は、SOI基板に形成されるMOSトランジスターの
動作速度を改善できる半導体デバイス及びその製造方法
を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体デバイスでは、シリコン基板、絶
縁膜、およびシリコン基板に形成されたシリコン層を含
むSOIウェーハと、素子を分離するために前記シリコ
ン層の所定部分に形成された素子分離膜と、前記シリコ
ン層上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極と離
れて前記シリコン層と素子分離膜上に形成された伝導層
と、前記ゲート電極と伝導層との間で、前記素子分離膜
上の伝導層の一側に形成される側壁スペーサと、前記ゲ
ート電極と伝導層との間に形成された前記側壁スペーサ
下のシリコン層に形成される低濃度不純物領域と前記低
濃度不純物領域と隣接して伝導層下でシリコン層に形成
される高濃度不純物領域とを含むことを特徴とする。ま
た、本発明の半導体デバイスの製造方法では、シリコン
基板と、絶縁膜、および、素子領域間を分離する素子分
離膜が備えられたシリコン層とを含むSOIウェーハを
提供する工程と、前記SOIウェーハのシリコン層と素
子分離膜の上に、互いに一定距離程離れるように伝導層
を形成する工程と、前記伝導層の間でシリコン層上にゲ
ート酸化膜とゲート電極を形成する工程と、ゲート電極
の両側のシリコン層に低濃度不純物領域を形成する工程
と、前記ゲート電極および伝導層の間で、素子分離膜上
部の伝導層の一側にて側壁スペーサを形成する工程と、
前記伝導層、および、低濃度層にそれぞれ隣接する伝導
層下のシリコン層に、高濃度不純物領域を形成する工程
とを含むことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しながらより詳しく説明する。図
1において、SOIウェーハ200は、シリコン支持基
板21と、その上に形成された絶縁層22およびシリコ
ン層23とを具備している。デバイス間を分離するため
のフィールド酸化膜24は、公知の選択的酸化方式によ
って、予定された位置に形成され、接合領域を形成する
ための第1ポリシリコン層25は、化学気相蒸着法(C
VD)によって、2000〜5000オグストロームの
厚さで、SOIウェーハ200上に形成される。
【0009】図2に示すように、第1ポリシリコン層2
5は、高濃度不純物領域が形成されるシリコン層23の
部分と、その部分と隣接するフィールド酸化膜24のみ
の上に残されるようにパターニングされ、これによっ
て、ポリシリコンパターン25Aが形成される。ここ
で、ポリシリコンパターン25Aは、以後に形成される
接合の厚さを充分に確保するために形成される。ゲート
酸化膜26は、ポリシリコンパターン25Aの間の露出
されたシリコン層23、ポリシリコンパターン25A自
体、および、フィールド酸化膜24上に、50〜200
オグストロームの厚さで、均一に蒸着される。ゲート電
極を形成するための第2ポリシリコン層27は、ゲート
酸化膜26上に2000〜5000オグストロームの厚
さで蒸着される。
【0010】その後、図3に示すように、第2ポリシリ
コン膜27は、ポリシリコンパターン25A間に位置し
てゲート電極27Aが形成されるようにパターニングさ
れる。続けて、低濃度不純物イオン、例えば、燐(P)
原子を、ゲート電極27Aとポリシリコンパターン25
Aと間のシリコン層23に、50〜100KeVの注入
エネルギーで、1×1011〜1×1017原子/cm3 の
濃度で注入して、低濃度不純物領域28が形成される。
【0011】図4においては、スペーサ形成用絶縁膜、
例えば、TEOS酸化膜が1000〜2000オグスト
ロームの厚さで、全体構造上に均一に蒸着された後、異
方性エッチングされて、ゲート電極27Aとポリシリコ
ンパータン25Aの両側壁にスペーサ29を形成する。
その後、高濃度不純物イオン、例えば、Asイオンは8
0〜150KeVの注入エネルギーと1×1013〜1×
1019原子/cm 3の濃度でポリシリコンパターン25A
及びその下端のシリコン層23にイオン注入されて、高
濃度不純物層30が形成される。これによって、LDD
構造を有する接合領域が形成される。ここで、シリコン
層23に形成された低濃度不純物層28と、高濃度不純
物30及び高濃度不純物がイオン注入されたポリシリコ
ンパターン25Aが接合領域31になる。
【0012】その後、高濃度不純物がイオン注入された
ポリシリコンパターン27Aとゲート電極25Aの伝導
特性を増大させるための金属シリサイド膜32は、図5
に示すように、選択的蒸着方式によって、ゲート電極2
7Aと、ポリシリコンパターン25A上部のみに蒸着さ
れる。ここで、金属シリサイド32はチタニウムシリサ
イド、タングステンシリサイド、タンタリュームシリサ
イドまたはモリブタンシリサイドの中、選択される1つ
のシリサイドで形成される。SOIウェーハに形成され
るMOSトランジスタにおける、シリコン層23と実際
に接合される厚さは少ないながら、高濃度の不純物がイ
オン注入されたポリシリコンパターンが備えられ、モス
トランジスタの接合厚さは増大される。従って、接合領
域の面積が増大されて、接合抵抗が減少される。上記に
おいて、本発明の特定の実施例について説明したが、本
明細書に記載した特許請求の範囲を逸脱することなく、
当業者は種々の変更を加え得ることは勿論である。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、接合領域の面積を充分
に確保するために、接合領域上に接合領域として作用す
るポリシリコンパータンを形成して接合領域の面積が増
大される。従って、接合抵抗が減少されて、モストラン
ジスタの動作速度を改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるSOI基板にモストラン
ジスタを製造方法を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例によるSOI基板にモストラン
ジスタを製造方法を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例によるSOI基板にモストラン
ジスタを製造方法を示す断面図である。
【図4】本発明の実施例によるSOI基板にモストラン
ジスタを製造方法を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例によるSOI基板にモストラン
ジスタを製造方法を示す断面図である。
【図6】従来のSOI基板にモストランジスタを製造す
る方法を示した断面図である。
【図7】従来のSOI基板にモストランジスタを製造す
る方法を示した断面図である。
【符号の説明】
21 シリコン支持基板 22 絶縁層 23 シリコン層 24 フィールド酸化膜 25A ポリシリコンパターン 26 ゲート酸化膜26 27A ゲート電極 28 低濃度不純物領域 29 スペーサ 30 高濃度不純物領域 200 SOIウェーハ
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/78 621 626C

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板、絶縁膜、およびシリコン
    基板に形成されたシリコン層を含むSOIウェーハと、 素子を分離するために前記シリコン層の所定部分に形成
    された素子分離膜と、 前記シリコン層上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極と離れて前記シリコン層と素子分離膜上
    に形成された伝導層と、 前記ゲート電極と伝導層との間で、前記素子分離膜上の
    伝導層の一側に形成される側壁スペーサと、 前記ゲート電極と伝導層との間に形成された前記側壁ス
    ペーサ下のシリコン層に形成される低濃度不純物領域と
    前記低濃度不純物領域と隣接して伝導層下でシリコン層
    に形成される高濃度不純物領域とを含むことを特徴とす
    る半導体デバイス。
  2. 【請求項2】 前記ゲート電極および伝導層上には金属
    シリサイドが形成されていることを付加的に含む請求項
    1に記載の半導体デバイス。
  3. 【請求項3】 前記金属シリサイドは、チタニウムシリ
    サイド、タングステンシリサイド、タンタリュームシリ
    サイド、または、モリブタンシリサイドの中、選択され
    る1つのシリサイドであることを特徴とする請求項2に
    記載の半導体デバイス。
  4. 【請求項4】 前記伝導層は高濃度でドーピングされた
    ポリシリコン層であることを特徴とする請求項1に記載
    の半導体デバイス。
  5. 【請求項5】 前記高濃度でドーピングされたポリシリ
    コン層は2000〜5000オグストロームの厚さを有
    することを特徴とする請求項4に記載の半導体デバイ
    ス。
  6. 【請求項6】 前記高濃度でドーピングされたポリシリ
    コン層は、前記高濃度不純物領域と同一の濃度を有する
    ことを特徴とする請求項4に記載の半導体デバイス。
  7. 【請求項7】 前記高濃度でドーピングされたポリシリ
    コン層は、高濃度不純物領域の役目をすることを特徴と
    する請求項4に記載の半導体デバイス。
  8. 【請求項8】 前記側壁スペーサはTEOS酸化膜であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
  9. 【請求項9】 前記ゲート電極の厚さは2000〜50
    00オグストロームであることを特徴とする請求項1に
    記載の半導体デバイス。
  10. 【請求項10】 シリコン基板と、絶縁膜、および、素
    子領域間を分離する素子分離膜が備えられたシリコン層
    とを含むSOIウェーハを提供する工程と、 前記SOIウェーハのシリコン層と素子分離膜の上に、
    互いに一定距離程離れるように伝導層を形成する工程
    と、 前記伝導層の間でシリコン層上にゲート酸化膜とゲート
    電極を形成する工程と、 ゲート電極の両側のシリコン層に低濃度不純物領域を形
    成する工程と、 前記ゲート電極および伝導層の間で、素子分離膜上部の
    伝導層の一側にて側壁スペーサを形成する工程と、 前記伝導層、および、低濃度層にそれぞれ隣接する伝導
    層下のシリコン層に、高濃度不純物領域を形成する工程
    とを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
  11. 【請求項11】 前記伝導層を形成する工程は、 SOIウェーハ上部にポリシリコン層を蒸着する工程
    と、前記シリコン層の所定部分と素子分離膜上に形成す
    るように、前記ポリシリコン層をパターニングする工程
    とを含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体デ
    バイスの製造方法。
  12. 【請求項12】 前記ポリシリコン膜は2000〜50
    00オグストロームの厚さで形成することを特徴とする
    請求項11に記載の半導体デバイスの製造方法。
  13. 【請求項13】 前記ゲート酸化膜は50〜200オグ
    ストロームの厚さ範囲で形成することを特徴とする請求
    項10に記載の半導体デバイスの製造方法。
  14. 【請求項14】 前記ゲート電極は2000〜5000
    オグストロームの厚さで形成することを特徴とする請求
    項10に記載の半導体デバイスの製造方法。
  15. 【請求項15】 低濃度不純物を形成する工程は、1×
    1011〜1×1017原子/cm3 の濃度を有するイオン
    を50〜100KeV範囲でイオン注入して形成するこ
    とを特徴とする請求項10に記載の半導体デバイスの製
    造方法。
  16. 【請求項16】 前記スペーサを形成する工程は、 酸化膜を所定厚さでSOIウェーハ上に蒸着する工程
    と、 前記酸化膜を、ゲート電極及びポリシリコンパターンの
    表面が露出されるように異等方性エッチングする工程と
    を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体デバ
    イスの製造方法。
  17. 【請求項17】 前記酸化膜はTEOS酸化膜で形成す
    ることを特徴とする請求項16に記載の半導体デバイス
    の製造方法。
  18. 【請求項18】 前記酸化膜は1000〜2000オグ
    ストロームの厚さで形成することを特徴とする請求項1
    6に記載の半導体デバイスの製造方法。
  19. 【請求項19】 高濃度不純物領域を形成する工程は、
    1×1013〜1×1019原子/cm3 の濃度を有するA
    sイオンを80〜150KeV範囲でイオン注入して形
    成することを特徴とする請求項10に記載の半導体デバ
    イスの製造方法。
  20. 【請求項20】 前記高濃度不純物領域を形成する工程
    の後に、ゲート電極と高濃度不純物領域が形成される伝
    導層上に、金属シリサイドを形成する工程を付加的に含
    むことを特徴とする請求項10に記載の半導体デバイス
    の製造方法。
  21. 【請求項21】 前記金属シリサイド膜は、選択的蒸着
    方式によって形成することを特徴とする請求項20に記
    載の半導体デバイスの製造方法。
  22. 【請求項22】 前記金属シリサイド膜は、チタニウム
    シリサイド、タングステンシリサイド、タンタリューム
    シリサイドまたはモリブタンシリサイドの中、選択され
    る1つのシリサイドで形成されることを特徴とする請求
    項20に記載の半導体デバイスの製造方法。
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