JPH1065182A - Semiconductor device, manufacturing methods of semiconductor integrated device and semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device, manufacturing methods of semiconductor integrated device and semiconductor device

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JPH1065182A
JPH1065182A JP9133052A JP13305297A JPH1065182A JP H1065182 A JPH1065182 A JP H1065182A JP 9133052 A JP9133052 A JP 9133052A JP 13305297 A JP13305297 A JP 13305297A JP H1065182 A JPH1065182 A JP H1065182A
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semiconductor
gate
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Takashi Nakabayashi
隆 中林
Chiaki Kudo
千秋 工藤
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a MOS-type transistor of SOI structure without using an SOI substrate. SOLUTION: An element active region 13, composed of a channel forming region 13a which is constricted in the widthwise direction of a gate, a source region 13b and a drain region 13c which extend in the lengthwise direction of a gate respectively and surrounded with an element isolating region 12 of insulating oxide film, is formed on a P-type silicon semiconductor substrate 11. A gate electrode 15 is formed on the element isolating region 12 and the channel forming region 13a of the element active region 13 on the P-type silicon semiconductor substrate 11, through the intermediary of a gate insulating oxide film 14. A lower insulating layer 12a formed of the same insulating oxide film is the element isolating region 12 is formed only in a region of the semiconductor substrate 11 under the channel forming region 13, located under the gate electrode 15.

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】本発明は、SOI構造を有す
るMOS型トランジスタ及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a MOS transistor having an SOI structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化により、50
0万個以上のトランジスタを集積した大規模集積回路
(=LSI)が開発されている。この高集積化は、並列
演算処理等の高速化技術に不可欠であると共に、LSI
の機能増加に伴ってますます加速の度合いを増してい
る。しかしながら、素子数の増大に伴い消費電力も増大
するため、低消費電力化が強く要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, 50
Large-scale integrated circuits (= LSI) in which more than 100,000 transistors are integrated have been developed. This high integration is indispensable for high-speed technologies such as parallel arithmetic processing and the like.
The degree of acceleration has been increasing with the increase in the functions of. However, power consumption increases as the number of elements increases, so that low power consumption is strongly demanded.

【0003】LSIの低消費電力化に対して最も有効な
技術は低リーク電流を図るために電源電圧を低圧化する
ことである。デザインルールが0.35μmから0.5
μmまでの世代においては、従来の5Vから3Vまでの
電源電圧が採用されてきたが、さらに低圧化が進むこと
が予測されている。しかし、この電源電圧の低圧化はト
ランジスタの駆動能力を低下させるため、それを補い且
つ従来の高速化トレンドを維持するために、トランジス
タのスケーリングをも併せて行なわなければならない。
The most effective technique for reducing the power consumption of an LSI is to lower the power supply voltage in order to achieve a low leakage current. Design rule from 0.35μm to 0.5
In the generation up to μm, the conventional power supply voltage of 5 V to 3 V has been adopted, but it is predicted that the voltage will be further reduced. However, since the reduction in the power supply voltage lowers the driving capability of the transistor, the scaling of the transistor must be performed in order to compensate for the reduction and to maintain the conventional high-speed trend.

【0004】このトランジスタのスケーリングにおい
て、以前からゲート長を縮小することが高速化のための
最重要パラメータであったが、電源電圧の低圧化によっ
て、しきい値電圧のスケーリングも大きな課題となって
くる。従来からシリコン系MOS型トランジスタのしき
い値電圧は0.6V程度に設定されてきた。この値は、
電源電圧に比べて比較的小さいため、各世代においてほ
とんど変わっていない。しかしながら、例えば乾電池1
本分に、すなわち1.5V程度に電源電圧が低圧化され
た場合には、電源電圧に対するしきい値電圧の比率は非
常に大きくなる。トランジスタの飽和電流値は、電源電
圧としきい値電圧との差の2乗に比例することからも、
しきい値電圧のスケーリングは必須である。
In the scaling of the transistor, the reduction of the gate length has long been the most important parameter for speeding up. However, the scaling of the threshold voltage has become a major issue due to the reduction of the power supply voltage. come. Conventionally, the threshold voltage of a silicon-based MOS transistor has been set to about 0.6V. This value is
Since it is relatively small compared to the power supply voltage, it hardly changes in each generation. However, for example, dry cell 1
When the power supply voltage is reduced to the proper level, that is, about 1.5 V, the ratio of the threshold voltage to the power supply voltage becomes very large. Since the saturation current value of the transistor is proportional to the square of the difference between the power supply voltage and the threshold voltage,
Threshold voltage scaling is essential.

【0005】しきい値電圧はMOS型トランジスタのサ
ブスレッショルド特性を表わす重要なパラメータであっ
て、オフリーク電流と強い相関関係を有しており、図1
3に示すように、しきい値電圧を小さくするに連れてオ
フリーク電流が激増することが分かる。このことは、携
帯機器においては致命傷であり、単純にしきい値電圧を
下げることができないことを意味している。これによ
り、高速化のためにしきい値電圧を下げたとしてもオフ
リーク電流が増大しない技術が要望されている。
The threshold voltage is an important parameter representing the sub-threshold characteristic of a MOS transistor, and has a strong correlation with the off-leak current.
As shown in FIG. 3, it can be seen that the off-leak current increases drastically as the threshold voltage decreases. This is a fatal injury in portable equipment and means that the threshold voltage cannot be simply reduced. Thus, there is a demand for a technique in which the off-leak current does not increase even if the threshold voltage is lowered for speeding up.

【0006】この問題を解決する技術として有望視され
ているのがSOI(=Silicon on Insu
lator)である。
A promising technique for solving this problem is SOI (= Silicon on Insu).
later).

【0007】SOIは、シリコン基板中に酸化膜よりな
る埋め込み層を形成することによって、ドレイン拡散層
からの空乏層の広がりを抑制することができるという特
徴を有している。そのため、半導体基板におけるゲート
電極直下のチャネル領域の不純物濃度を小さくすること
ができるので、結果として、サブスレッショルド特性の
傾きを大きくすることができる。例えば、通常のMOS
型トランジスタでは、サブスレッショルド特性の逆数で
あるサブスレッショルド係数が80mV/dec〜90
mV/decであるのに対して、SOI型トランジスタ
では65mV/dec程度に小さくなるため、オフリー
ク電流を増加させることなく、しきい値電圧を下げるこ
とができる。
[0007] SOI has a feature that by forming a buried layer made of an oxide film in a silicon substrate, the spread of a depletion layer from a drain diffusion layer can be suppressed. Therefore, the impurity concentration of the channel region immediately below the gate electrode in the semiconductor substrate can be reduced, and as a result, the slope of the sub-threshold characteristic can be increased. For example, normal MOS
In the type transistor, the subthreshold coefficient which is the reciprocal of the subthreshold characteristic is 80 mV / dec to 90 mV / dec.
In contrast to mV / dec, the SOI transistor is reduced to about 65 mV / dec, so that the threshold voltage can be reduced without increasing off-leakage current.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記従来のSOI基板
の製造方法には、酸素を基板に注入して、埋め込み酸化
膜を基板中に直接形成するSIMOX法や、シリコン基
板と酸化膜基板とを貼り合わせて形成するウエーハ接合
法等が用いられている。
The conventional SOI substrate manufacturing method includes a SIMOX method in which oxygen is injected into the substrate to directly form a buried oxide film in the substrate, and a method using a silicon substrate and an oxide film substrate. A wafer bonding method or the like formed by bonding is used.

【0009】しかしながら、SIMOX法は、上部シリ
コン層(SOI)内に注入された酸素が残留したり、注
入された酸素により結晶に格子欠陥等のダメージが生じ
るという問題を有しており、一方、ウエーハ接合法は、
SOIの膜厚制御が困難であるという問題を有してい
る。また、SIMOX法及びウエーハ接合法はともに、
埋め込み酸化膜とSOIとの界面に生じる界面準位によ
ってソース・ドレイン間にリーク電流が発生しトランジ
スタの電気的特性が劣化するという問題を有している。
However, the SIMOX method has a problem that oxygen implanted remains in the upper silicon layer (SOI) or damage such as lattice defects occurs in the crystal due to the implanted oxygen. The wafer bonding method
There is a problem that it is difficult to control the thickness of the SOI film. In addition, both the SIMOX method and the wafer bonding method
There is a problem that a leak current occurs between the source and the drain due to an interface state generated at the interface between the buried oxide film and the SOI, and the electrical characteristics of the transistor deteriorate.

【0010】また、SOI基板を用いたトランジスタ
は、注入される正孔によりソース拡散層とチャネル領域
との間で電位降伏が発生し、キンク現象が生じ易いとい
う問題を有している。さらに、SOI基板は基板自体が
非常に高価でもある。
Further, a transistor using an SOI substrate has a problem that a potential breakdown occurs between a source diffusion layer and a channel region due to injected holes, and a kink phenomenon easily occurs. Further, the SOI substrate itself is very expensive.

【0011】このように、SOI基板を用いてLSIを
実現することは多くの問題を抱えていることが分かる。
Thus, it can be seen that realizing an LSI using an SOI substrate has many problems.

【0012】本発明は前記の問題に鑑み、その目的は、
SOI基板を用いることなく、SOI構造を有するMO
S型トランジスタを実現できるようにすることにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object
MO having SOI structure without using SOI substrate
An object is to realize an S-type transistor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板におけるチャネル領域の下方
の領域にのみ埋め込み酸化膜となるチャネル下絶縁層を
形成するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is to form an under-channel insulating layer serving as a buried oxide film only in a region below a channel region in a semiconductor substrate.

【0014】本発明に係る半導体装置は、互いに間隔を
おいて形成されたソース領域及びドレイン領域を有する
半導体基板と、半導体基板の上におけるソース領域とド
レイン領域との間に形成されたゲート電極と、ゲート電
極の下に生成されるチャネル領域の下方に形成されたチ
ャネル下絶縁層とを備え、チャネル下絶縁層は、ゲート
長方向の両側に位置する素子分離領域との間に間隔をお
くように形成されている。
A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate having a source region and a drain region formed at an interval from each other, and a gate electrode formed between the source region and the drain region on the semiconductor substrate. A lower channel insulating layer formed below a channel region formed below the gate electrode, wherein the lower channel insulating layer is spaced apart from element isolation regions located on both sides in the gate length direction. Is formed.

【0015】本発明の半導体装置によると、ゲート電極
の下に生成されるチャネル領域の下方に形成されたチャ
ネル下絶縁層が、ゲート長方向の両側に位置する素子分
離領域との間に間隔をおくように形成されているため、
ゲートバイアスが印加された場合に、チャネル領域に発
生するドレイン領域側からの空乏層の広がりが抑制され
るので、該チャネル領域にチャネルが形成される時間が
短縮される。
[0015] According to the semiconductor device of the present invention, the under-channel insulating layer formed below the channel region formed below the gate electrode is spaced apart from the element isolation regions located on both sides in the gate length direction. Because it is formed to put
When a gate bias is applied, the expansion of the depletion layer in the channel region from the drain region side is suppressed, so that the time for forming a channel in the channel region is reduced.

【0016】本発明の半導体装置において、チャネル下
絶縁層は、チャネル領域と、半導体基板におけるチャネ
ル下絶縁層の下側の領域とが接続するように形成されて
いることが好ましい。
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the lower channel insulating layer is formed so as to connect the channel region to a region below the lower channel insulating layer in the semiconductor substrate.

【0017】このようにすると、チャネル下絶縁層が、
チャネル領域と、半導体基板におけるチャネル下絶縁層
の下側の領域とが接続するように形成されているため、
半導体基板を構成する半導体層とチャネル下絶縁層との
界面に界面準位が形成されたとしてもソース・ドレイン
間にリーク電流が流れなくなる。また、注入された正孔
が半導体基板の下部に流れることができるので、ソース
領域又はドレイン領域とチャネル領域との間で電位降伏
が発生しにくくなる。
In this case, the insulating layer below the channel is
Since the channel region is formed so as to connect to a region below the channel lower insulating layer in the semiconductor substrate,
Even if an interface state is formed at the interface between the semiconductor layer forming the semiconductor substrate and the insulating layer below the channel, no leak current flows between the source and the drain. Further, since the injected holes can flow to the lower part of the semiconductor substrate, a potential breakdown is less likely to occur between the source or drain region and the channel region.

【0018】本発明に係る半導体集積装置は、一の半導
体基板上に形成された第1の半導体装置と第2の半導体
装置とを備え、第1の半導体装置は、一の半導体基板の
上に形成された第1のゲート電極と、一の半導体基板に
形成されており、第1のゲート電極の下で且つゲート幅
方向にくびれてなる第1のチャネル形成領域並びにゲー
ト長方向にそれぞれ延びる第1のソース領域及び第1の
ドレイン領域からなる第1の素子活性領域と、第1のチ
ャネル形成領域の下方の領域に、ゲート長方向の両側に
位置する素子分離領域との間に間隔をおくように形成さ
れたチャネル下絶縁層とを有し、第2の半導体装置は、
一の半導体基板の上に形成された第2のゲート電極と、
一の半導体基板に形成されており、第2のゲート電極の
下で且つゲート幅方向の長さが第1のチャネル形成領域
よりも大きい第2のチャネル形成領域並びにゲート長方
向にそれぞれ延びる第2のソース領域及び第2のドレイ
ン領域からなる第2の素子活性領域を有している。
A semiconductor integrated device according to the present invention includes a first semiconductor device and a second semiconductor device formed on one semiconductor substrate, and the first semiconductor device is mounted on one semiconductor substrate. A first gate electrode formed on a semiconductor substrate, and a first channel formation region formed under the first gate electrode and narrowed in a gate width direction, and a first channel electrode extending in a gate length direction. An interval is provided between a first element active region including one source region and a first drain region and element isolation regions located on both sides in the gate length direction in a region below the first channel formation region. And a lower semiconductor layer formed as described above.
A second gate electrode formed on one semiconductor substrate;
A second channel forming region formed on one semiconductor substrate and extending in the gate length direction below the second gate electrode and having a length in the gate width direction larger than the first channel forming region; And a second element active region composed of a source region and a second drain region.

【0019】本発明の半導体集積装置によると、第1の
半導体装置は、第1のチャネル形成領域の下方の領域
に、ゲート長方向の両側に位置する素子分離領域との間
に間隔をおくように形成されたチャネル下絶縁層を有し
ているため、チャネル領域にチャネルが形成される時間
が短縮される。一方、第2の半導体装置は、ゲート幅方
向の長さが第1のチャネル形成領域よりも大きい第2の
チャネル形成領域を有しているため、第1の半導体装置
よりも電流の駆動能力が大きくなる。
According to the semiconductor integrated device of the present invention, in the first semiconductor device, an interval is provided between the element isolation regions located on both sides in the gate length direction in a region below the first channel formation region. In this case, the time required for forming a channel in the channel region is reduced. On the other hand, the second semiconductor device has a second channel formation region whose length in the gate width direction is larger than the first channel formation region, so that the current driving capability is higher than that of the first semiconductor device. growing.

【0020】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に、ゲート幅方向にくびれてなるチャネル形
成領域並びにゲート長方向にそれぞれ延びるソース領域
及びドレイン領域からなる素子活性領域をマスクするマ
スクパターンを形成する工程と、マスクパターンを用い
て半導体基板に対して該半導体基板下部に向かうに連れ
て大きく除去されるようにエッチングを行なうことによ
り、半導体基板におけるチャネル形成領域の下方の領域
に、ゲート幅方向に開口する開口部を形成する工程と、
半導体基板における開口部に絶縁膜を充填してチャネル
下絶縁層を形成すると共に、素子活性領域の周辺部に絶
縁膜よりなる素子分離領域を形成する工程と、半導体基
板の上におけるチャネル形成領域にゲート電極を形成す
る工程とを備えている。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a mask for masking, on a semiconductor substrate, a channel forming region constricted in a gate width direction and an element active region including a source region and a drain region extending in a gate length direction, respectively. Forming a pattern, and performing etching so that the semiconductor substrate is largely removed toward the lower portion of the semiconductor substrate using the mask pattern, so that a region below the channel formation region in the semiconductor substrate is formed. Forming an opening that opens in the gate width direction;
Forming an insulating film below the channel by filling the opening in the semiconductor substrate with an insulating film, and forming an element isolation region made of an insulating film around the element active region; Forming a gate electrode.

【0021】本発明の半導体装置の製造方法によると、
半導体基板の内部におけるゲート電極の下のチャネル形
成領域の下方の領域にエッチングにより形成された開口
部に絶縁膜を充填してチャネル下絶縁層を設けるため、
ゲートバイアスが印加された場合に、該チャネル下絶縁
層がチャネル領域に発生するドレイン領域側からの空乏
層の広がりを抑制するので、チャネル領域にチャネルが
形成される時間が短縮される。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
In order to provide an under-channel insulating layer by filling an insulating film in an opening formed by etching in a region below a channel forming region below a gate electrode inside a semiconductor substrate,
When a gate bias is applied, the insulating layer below the channel suppresses the spread of the depletion layer from the drain region side generated in the channel region, so that the time for forming a channel in the channel region is reduced.

【0022】本発明の半導体装置の製造方法において、
半導体基板の面方位は(100)であり、エッチングは
ウエットエッチングであることが好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
Preferably, the plane orientation of the semiconductor substrate is (100), and the etching is wet etching.

【0023】[0023]

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

(第1の実施形態)本発明の第1の実施形態について図
面を参照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の第1の実施形態に係る半導
体装置のNチャネルMOS型トランジスタの斜視図を示
し、P型シリコンよりなる半導体基板11の上には、周
囲を絶縁酸化膜よりなる素子分離領域12に囲まれてな
り、ゲート幅方向にくびれてなるチャネル形成領域13
a並びにゲート長方向の各領域にそれぞれ延びるソース
領域13b及びドレイン領域13cからなる素子活性領
域13が形成されている。半導体基板11の上における
素子分離領域12及び素子活性領域13のチャネル形成
領域13aの上にはゲート絶縁酸化膜14を介したゲー
ト電極15が形成されている。
FIG. 1 is a perspective view of an N-channel MOS transistor of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. On a semiconductor substrate 11 made of P-type silicon, the periphery is made of an insulating oxide film. A channel forming region 13 surrounded by the element isolation region 12 and narrowed in the gate width direction.
a and an element active region 13 including a source region 13b and a drain region 13c extending in respective regions in the gate length direction. A gate electrode 15 is formed on the element isolation region 12 and the channel formation region 13 a of the element active region 13 on the semiconductor substrate 11 via a gate insulating oxide film 14.

【0025】図2(a)は本実施形態に係る半導体装置
のマスクパターンを示し、50はゲート幅方向にくびれ
てなるチャネル形成領域部50aとソース領域部50b
とドレイン領域部50cとからなる素子活性領域用マス
クパターンであり、51はゲート電極用マスクパターン
である。
FIG. 2A shows a mask pattern of the semiconductor device according to this embodiment. Reference numeral 50 denotes a channel forming region 50a and a source region 50b which are narrowed in the gate width direction.
And a drain region 50c, and a mask pattern 51 for a gate electrode.

【0026】図3(a)〜(c)は本実施形態に係る半
導体装置の断面構成を示し、(a)は図1のI−I線に
おける断面構成、すなわち、ゲート長方向の断面構成を
表わし、(b)は図1のII−II線における断面構成、す
なわち、ソース領域13bのゲート幅方向の断面構成を
表わし、(c)は図1のIII −III 線における断面構
成、すなわち、ゲート電極15の下のチャネル形成領域
13aのゲート幅方向の断面構成を表わしている。ここ
で、図3(a)〜(c)において、図1に示す部材と同
一の部材には同一の符号を付すことにより説明を省略す
る。
FIGS. 3A to 3C show a cross-sectional structure of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 3A shows a cross-sectional structure taken along line II of FIG. 1, that is, a cross-sectional structure in the gate length direction. 1B shows the cross-sectional configuration along the line II-II in FIG. 1, that is, the cross-sectional configuration of the source region 13b in the gate width direction, and FIG. 3C shows the cross-sectional configuration along the line III-III in FIG. 4 shows a cross-sectional configuration in a gate width direction of a channel forming region 13a below an electrode 15. Here, in FIGS. 3A to 3C, the same members as those shown in FIG.

【0027】図3(a)に示すように、半導体基板11
の素子活性領域13は、半導体基板11の下部側が狭く
なるいわゆる逆テーパー状に形成されており、ゲート電
極15の下に位置するチャネル形成領域13aの下方の
領域には、ゲート長方向の両側に位置する素子分離領域
12との間に間隔をおいて形成され、該素子分離領域1
2と同一素材の絶縁酸化膜よりなるチャネル下絶縁層1
2aが形成されている。一方、図3(b)に示すよう
に、素子活性領域13におけるソース領域13bには、
ゲート幅方向側の両端部にそれぞれ素子分離領域12が
一体に形成され、ソース領域13bの下方にはチャネル
下絶縁層は形成されていない。また、図3((c)に示
すように、素子活性領域13におけるチャネル形成領域
13aのゲート幅方向の断面形状は、半導体基板11の
下部側に頂部を持つ逆三角形状を有しており、半導体基
板11とチャネル形成領域13aの逆三角形状の頂部と
の間にはチャネル下絶縁層12aが充填されている。
As shown in FIG. 3A, the semiconductor substrate 11
The element active region 13 is formed in a so-called reverse tapered shape in which the lower side of the semiconductor substrate 11 is narrowed, and the region below the channel forming region 13a located below the gate electrode 15 is formed on both sides in the gate length direction. The element isolation region 1 is formed with a space between the element isolation region 12 and the element isolation region 1.
Insulating layer under channel 1 made of insulating oxide film of the same material as 2
2a is formed. On the other hand, as shown in FIG. 3B, the source region 13b in the element active region 13 has
Element isolation regions 12 are integrally formed at both ends on the gate width direction side, and a channel lower insulating layer is not formed below the source region 13b. Further, as shown in FIG. 3C, the cross-sectional shape of the channel forming region 13a in the element active region 13 in the gate width direction has an inverted triangular shape having an apex on the lower side of the semiconductor substrate 11, The lower channel insulating layer 12a is filled between the semiconductor substrate 11 and the inverted triangular top of the channel forming region 13a.

【0028】ここでは、図2(a)に示す素子活性領域
用マスクパターン50におけるチャネル形成領域部50
aのゲート長方向の長さが、図3(a)に示す素子分離
領域12におけるチャネル下絶縁層12aのゲート長方
向の長さに反映されることになる。
Here, the channel forming region 50 in the element active region mask pattern 50 shown in FIG.
The length a in the gate length direction is reflected in the length in the gate length direction of the insulating layer 12a below the channel in the element isolation region 12 shown in FIG.

【0029】また、本願では、MOS型トランジスタに
おける、ゲート電極15と素子活性領域13(本実施形
態においては13a)とが互いに重なり合ってなる領域
をチャネル領域と呼ぶことにする。
In the present application, a region in the MOS transistor in which the gate electrode 15 and the element active region 13 (13a in this embodiment) overlap each other is referred to as a channel region.

【0030】このように、本実施形態によると、半導体
基板11の素子活性領域13におけるゲート電極15の
下に位置するチャネル形成領域13aの下方の領域にの
み、絶縁酸化膜よりなるチャネル下絶縁層12aが形成
されているため、ゲートバイアスが印加された場合に、
チャネル領域に発生する空乏層の広がりが抑制されるた
め、該チャネル領域にチャネルが形成される時間が短縮
されるので、チャネル領域の不純物濃度を小さく設定す
ることが可能となる。従って、チャネル領域の不純物濃
度を小さく設定すると、空乏層容量が低減し、サブスレ
ッショルド特性の傾きを大きくすることができるため、
オフリーク電流を増加させずにしきい値電圧を低減する
ことができるので、SOI基板を用いることなく低電圧
駆動を実現でき、低消費電力化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, only the region under the channel formation region 13a located under the gate electrode 15 in the element active region 13 of the semiconductor substrate 11 has a channel-under-insulation layer made of an insulation oxide film. Since the gate 12a is formed, when a gate bias is applied,
Since the spread of the depletion layer generated in the channel region is suppressed, the time for forming a channel in the channel region is shortened, so that the impurity concentration in the channel region can be set to be low. Therefore, when the impurity concentration of the channel region is set low, the capacitance of the depletion layer is reduced, and the slope of the subthreshold characteristic can be increased.
Since the threshold voltage can be reduced without increasing the off-leakage current, low-voltage driving can be realized without using an SOI substrate, and low power consumption can be achieved.

【0031】以下、前記のように構成された半導体装置
の製造方法について図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device configured as described above will be described with reference to the drawings.

【0032】図4、図5及び図6は本発明の第1の実施
形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成で
あって、図4(a)〜(d)は図1のI−I線における
製造方法の工程順の断面構成を示し、図5(a)〜
(d)は図1のII−II線における製造方法の工程順の断
面構成を示し、図6(a)〜(d)は図1のIII −III
線における製造方法の工程順の断面構成を示している。
FIGS. 4, 5 and 6 are cross-sectional views in the order of steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIGS. FIGS. 5A to 5C show cross-sectional configurations in the order of steps of the manufacturing method along the line II.
FIG. 6D is a sectional view of the manufacturing method taken along the line II-II of FIG. 1 in the order of steps, and FIGS. 6A to 6D are sectional views of FIG.
3 shows a cross-sectional configuration in the order of steps of a manufacturing method for a line.

【0033】まず、図4(a)、図5(a)及び図6
(a)に示すように、面方位(100)を有し、P型シ
リコンよりなる半導体基板11の上に、例えば膜厚が1
00nmのシリコン酸化膜16を形成した後、フォトリ
ソグラフィーを用いて該シリコン酸化膜16に対してエ
ッチングを行なって、図2(a)に示す素子活性領域用
マスクパターン50となるパターニングを行なう。その
後、パターニングされたシリコン酸化膜16をマスクと
して、水酸化カリウム水溶液又はエチレンジアミンを用
いて半導体基板11に対してウエットエッチングを行な
う。このシリコンよりなる半導体基板11に対するエッ
チングは、結晶方位面(111)に対して選択的に行な
われるため、図6(a)に示すように、チャネル形成領
域13aのゲート幅方向の断面形状が、半導体基板11
の下部側に向かうに連れて狭くなる逆テーパー状となる
ので、やがてはゲート幅方向にくびれてなるチャネル形
成領域13aの一方の側部側からのエッチング面と他方
の側部側からのエッチング面とが交差することになる。
さらにこのウエットエッチングを続け、半導体基板11
の下部とチャネル形成領域13aとの間にゲート幅方向
に開口する開口部11aが形成されて半導体基板11と
チャネル形成領域13aとが分離されるまで該ウエット
エッチングを行なう。ここで、図5(a)に示すよう
に、素子活性領域13におけるソース領域13bはゲー
ト幅方向の長さがチャネル形成領域13aよりも大きい
ため、ソース領域13b下部は半導体基板11の下部と
接続されたままである。図示されていないがドレイン領
域13cの下部も同様に半導体基板11の下部と接続さ
れている。なお、半導体基板11に対するエッチングは
ドライエッチ法を用いて行なってもよい。
First, FIG. 4A, FIG. 5A and FIG.
As shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate 11 having a plane orientation of (100) and made of P-type silicon has a thickness of, for example, 1 μm.
After forming the silicon oxide film 16 having a thickness of 00 nm, the silicon oxide film 16 is etched using photolithography to perform patterning to become the device active region mask pattern 50 shown in FIG. After that, using the patterned silicon oxide film 16 as a mask, wet etching is performed on the semiconductor substrate 11 using an aqueous solution of potassium hydroxide or ethylenediamine. Since the etching of the semiconductor substrate 11 made of silicon is performed selectively with respect to the crystal orientation plane (111), the cross-sectional shape of the channel forming region 13a in the gate width direction is changed as shown in FIG. Semiconductor substrate 11
Of the channel forming region 13a, which is narrowed in the gate width direction, and the etching surface from one side and the etching surface from the other side. And will intersect.
This wet etching is further continued, and the semiconductor substrate 11
The wet etching is performed until an opening 11a opening in the gate width direction is formed between the lower portion of the semiconductor substrate 11 and the channel forming region 13a, and the semiconductor substrate 11 and the channel forming region 13a are separated. Here, as shown in FIG. 5A, since the length of the source region 13b in the element active region 13 in the gate width direction is larger than the channel formation region 13a, the lower part of the source region 13b is connected to the lower part of the semiconductor substrate 11. It has been done. Although not shown, the lower part of the drain region 13c is similarly connected to the lower part of the semiconductor substrate 11. The etching of the semiconductor substrate 11 may be performed by using a dry etching method.

【0034】次に、図4(b)、図5(b)及び図6
(b)に示すように、シリコン酸化膜16を除去した
後、半導体基板11の上に全面にわたって絶縁酸化膜を
堆積し、半導体基板11の上面に対してCMP法又はエ
ッチバック法を用いて平坦化を行なうことにより、半導
体基板11の下部と素子活性領域13のチャネル形成領
域13aとの間に形成された開口部11a及び該開口部
11aの周辺部を充填してチャネル下絶縁層12aを形
成すると共に、素子活性領域13の周辺部を囲む素子分
離領域12を形成する。なお、絶縁酸化膜を堆積する前
に熱酸化を行なってもよい。
Next, FIG. 4B, FIG. 5B and FIG.
As shown in (b), after removing the silicon oxide film 16, an insulating oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11, and the upper surface of the semiconductor substrate 11 is flattened by the CMP method or the etch back method. The opening 11a formed between the lower portion of the semiconductor substrate 11 and the channel forming region 13a of the element active region 13 and the periphery of the opening 11a are filled to form the insulating layer 12a under the channel. At the same time, the element isolation region 12 surrounding the periphery of the element active region 13 is formed. Note that thermal oxidation may be performed before depositing the insulating oxide film.

【0035】次に、図4(c)、図5(c)及び図6
(c)に示すように、半導体基板11に対して、注入エ
ネルギーが10keVでドーズ量が1×1012cm-2
しきい値電圧制御用のボロンイオンを注入した後、半導
体基板11の上に全面にわたって厚さが6nmの絶縁酸
化膜と、厚さが200nmのN型多結晶シリコンよりな
る導体膜を順次堆積する。その後、図2(a)に示した
ゲート電極用マスクパターン51を用いて絶縁酸化膜及
び導体膜に対してエッチングを行なって、ゲート絶縁酸
化膜14及びゲート電極15を形成する。
Next, FIG. 4 (c), FIG. 5 (c) and FIG.
As shown in (c), after boron ions for controlling the threshold voltage having an implantation energy of 10 keV and a dose of 1 × 10 12 cm −2 are implanted into the semiconductor substrate 11, An insulating oxide film having a thickness of 6 nm and a conductor film made of N-type polycrystalline silicon having a thickness of 200 nm are sequentially deposited over the entire surface. After that, the insulating oxide film and the conductor film are etched using the gate electrode mask pattern 51 shown in FIG. 2A to form the gate insulating oxide film 14 and the gate electrode 15.

【0036】次に、図4(d)、図5(d)及び図6
(d)に示すように、ゲート電極15をマスクとして、
注入エネルギーが10keVでドーズ量が3×1015
-2のヒ素イオンを注入した後、温度が850℃で30
分間の熱処理を行なって、ソース領域13b、ドレイン
領域13cを形成する。
Next, FIG. 4D, FIG. 5D and FIG.
As shown in (d), using the gate electrode 15 as a mask,
The implantation energy is 10 keV and the dose is 3 × 10 15 c
After implanting arsenic ions of m −2 , the temperature was 850 ° C. and 30
The heat treatment is performed for a minute to form the source region 13b and the drain region 13c.

【0037】以上のようにして製造された半導体装置
は、図4(d)に示すように、半導体基板11における
素子活性領域13のチャネル形成領域13aの下方に、
ゲート長方向の両側の素子分離領域12との間に間隔を
おき、該素子分離領域12と同一素材よりなるチャネル
下絶縁層12aを備えているため、半導体基板11にお
けるチャネル形成領域13aの下方の領域にのみ埋め込
み酸化膜が形成されたSOI構造となる。従って、前述
したように、SOI基板を用いることなく、ドレイン領
域13cからの空乏層の拡がりを抑えられるため、チャ
ネル形成領域13aの不純物濃度を小さくできると共
に、ゲート電極15直下のゲート空乏層容量を低減する
ことができる。これにより、サブスレッショルド特性の
傾きが大きくなるので、オフリーク電流を増加させるこ
となくしきい値電圧を低減できる。
As shown in FIG. 4D, the semiconductor device manufactured as described above is formed below the channel formation region 13a of the element active region 13 in the semiconductor substrate 11.
Since a lower insulating layer 12a made of the same material as the element isolation region 12 is provided at intervals between the element isolation regions 12 on both sides in the gate length direction, the semiconductor substrate 11 has a lower portion below the channel formation region 13a. The SOI structure has a buried oxide film formed only in the region. Therefore, as described above, since the expansion of the depletion layer from the drain region 13c can be suppressed without using the SOI substrate, the impurity concentration of the channel formation region 13a can be reduced, and the gate depletion layer capacitance immediately below the gate electrode 15 can be reduced. Can be reduced. As a result, the slope of the sub-threshold characteristic increases, so that the threshold voltage can be reduced without increasing the off-leak current.

【0038】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0039】図7(a)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体装置のNチャネルMOS型トランジスタの斜視
図を示し、図7(b)は(a)のIV−IV線における断面
構成を示している。本実施形態に係る半導体装置は、第
1の実施形態と同様の工程を経て形成されており、図7
(a)において、図1に示す部材と同一の部材には同一
の符号を付すことにより説明を省略する。図7(a)に
示すように、半導体基板11における素子活性領域23
は、ゲート幅方向にくびれてなるチャネル形成領域23
a並びにゲート長方向にそれぞれ延びるソース領域23
b及びドレイン領域23cからなり、該素子活性領域2
3は、図2(b)に示すゲート幅方向にくびれてなるチ
ャネル形成領域部60aとソース領域部60bとドレイ
ン領域部60cとからなる素子活性領域用マスクパター
ン60を用いて形成されている。
FIG. 7A is a perspective view of an N-channel MOS transistor of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. Is shown. The semiconductor device according to the present embodiment is formed through the same steps as in the first embodiment, and FIG.
In FIG. 7A, the same members as those shown in FIG. As shown in FIG. 7A, the element active region 23 in the semiconductor substrate 11
Represents a channel forming region 23 which is narrowed in the gate width direction.
a and source regions 23 extending in the gate length direction, respectively.
b and the drain region 23c.
3 is formed using a device active region mask pattern 60 composed of a channel forming region 60a, a source region 60b, and a drain region 60c which is narrowed in the gate width direction shown in FIG. 2B.

【0040】また、本実施形態の特徴として、図2
(b)に示すように、素子活性領域用マスクパターン6
0のソース領域部60bとゲート電極用マスクパターン
61とが互いに重なるように形成されているため、素子
活性領域用マスクパターン60とゲート電極用マスクパ
ターン61とが互いに重なってなる領域にチャネル領域
が形成されるので、該チャネル領域はソース領域部60
b側の端部でチャネル幅が大きくなる。従って、図7
(b)に示すように、半導体基板11における素子活性
領域23のチャネル形成領域23aの下方に素子分離領
域12と同時に形成されたチャネル下絶縁層12aのソ
ース領域23b側の端部が途切れるため、半導体基板1
1におけるチャネル形成領域23aとチャネル下絶縁層
12aの下側の領域とがチャネル形成領域接続部11b
において接続されることになる。
As a feature of this embodiment, FIG.
As shown in (b), the device active region mask pattern 6
Since the source region 60b and the gate electrode mask pattern 61 overlap each other, a channel region is formed in a region where the element active region mask pattern 60 and the gate electrode mask pattern 61 overlap each other. The channel region is formed as the source region 60
The channel width increases at the end on the b side. Therefore, FIG.
As shown in (b), the end of the lower channel insulating layer 12a formed at the same time as the element isolation region 12 on the source region 23b side under the channel formation region 23a of the element active region 23 in the semiconductor substrate 11 is interrupted. Semiconductor substrate 1
1 and the region below the lower channel insulating layer 12a are the channel forming region connecting portions 11b.
Will be connected.

【0041】一般に、MOS型トランジスタにおいて
は、ゲート電極とチャネル領域との界面にチャネルが形
成され、電子がソース領域からドレイン領域に流れると
共に、正孔がチャネル領域のゲート電極下に注入され
る。さらに、この注入された正孔によってチャネル領域
の電位が上昇し、ソース領域とチャネル領域との間で電
位降伏が発生して、その結果、キンク現象等が生じるこ
とになる。
Generally, in a MOS transistor, a channel is formed at the interface between the gate electrode and the channel region, electrons flow from the source region to the drain region, and holes are injected below the gate electrode in the channel region. Further, the potential of the channel region rises due to the injected holes, and a potential breakdown occurs between the source region and the channel region. As a result, a kink phenomenon or the like occurs.

【0042】しかしながら、本実施形態によると、素子
活性領域23におけるチャネル形成領域23aに注入さ
れる正孔は、半導体基板11のチャネル形成領域接続部
11bを通って半導体基板11の下部に流れるため、チ
ャネル形成領域23aの電位が上昇しないので、ソース
領域23bとチャネル領域との界面で電位降伏が発生し
にくくなる。これにより、第1の実施形態と同様の効果
を得られる上に、動作が安定したMOS型トランジスタ
を実現することができる。
However, according to the present embodiment, the holes injected into the channel forming region 23a in the element active region 23 flow to the lower portion of the semiconductor substrate 11 through the channel forming region connecting portion 11b of the semiconductor substrate 11, Since the potential of the channel formation region 23a does not rise, potential breakdown does not easily occur at the interface between the source region 23b and the channel region. As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and a MOS transistor with stable operation can be realized.

【0043】以下、本発明の第2の実施形態の一変形例
について図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, a modified example of the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0044】図8(a)は第2の実施形態の一変形例に
係る半導体装置のMOS型トランジスタの斜視図を示
し、図8(b)は(a)のV−V線における断面構成を
示している。本変形例に係る半導体装置は、第1の実施
形態で説明した製造方法と同様の工程を経て形成されて
おり、図8(a)において、図1に示す部材と同一の部
材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図
8(a)に示すように、半導体基板11における素子活
性領域33は、ゲート幅方向にくびれてなるチャネル形
成領域33a並びにゲート長方向にそれぞれ延びるソー
ス領域33b及びドレイン領域33cからなり、該素子
活性領域33は、図2(c)に示すゲート幅方向にくび
れてなるチャネル形成領域部70aとソース領域部70
bとドレイン領域部70cとからなる素子活性領域用マ
スクパターン70を用いて形成されている。
FIG. 8A is a perspective view of a MOS transistor of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment, and FIG. 8B is a sectional view taken along line V-V of FIG. Is shown. The semiconductor device according to this modification is formed through the same steps as the manufacturing method described in the first embodiment. In FIG. 8A, the same members as those shown in FIG. The description is omitted by attaching the reference numerals. As shown in FIG. 8A, the element active region 33 in the semiconductor substrate 11 includes a channel forming region 33a narrowed in the gate width direction, and a source region 33b and a drain region 33c extending in the gate length direction, respectively. The active region 33 includes a channel forming region 70a and a source region 70 that are narrowed in the gate width direction shown in FIG.
It is formed by using a device active region mask pattern 70 composed of b and the drain region 70c.

【0045】本変形例の特徴として、図2(c)に示す
ように、素子活性領域用マスクパターン70のソース領
域部70b及びドレイン領域部70cとゲート電極用マ
スクパターン71とが共に、互いに重なるように形成さ
れているため、素子活性領域用マスクパターン70とゲ
ート電極用マスクパターン71とが互いに重なってなる
領域にチャネル領域が形成されるので、該チャネル領域
はソース領域部70b側及びドレイン領域70c側の両
端部でチャネル幅が大きくなる。従って、図8(b)に
示すように、半導体基板11における素子活性領域33
のチャネル形成領域33aの下方に素子分離領域12と
同時に形成されたチャネル下絶縁層12aのソース領域
33b側及びドレイン領域33c側の両端部が途切れて
いるため、半導体基板11におけるチャネル形成領域3
3aとチャネル下絶縁層12aの下側の領域とが第1の
チャネル形成領域接続部11b及び第2のチャネル形成
領域接続部11cにおいて接続されている。
As a feature of this modification, as shown in FIG. 2C, the source region 70b and the drain region 70c of the element active region mask pattern 70 and the gate electrode mask pattern 71 overlap each other. As a result, the channel region is formed in a region where the element active region mask pattern 70 and the gate electrode mask pattern 71 overlap with each other, so that the channel region is formed on the side of the source region 70b and the drain region. The channel width increases at both ends on the 70c side. Therefore, as shown in FIG. 8B, the element active region 33 in the semiconductor substrate 11 is formed.
The lower end of the channel lower insulating layer 12a formed at the same time as the element isolation region 12 below the channel forming region 33a is interrupted at both ends on the source region 33b side and the drain region 33c side.
3a and a region below the lower channel insulating layer 12a are connected at a first channel forming region connecting portion 11b and a second channel forming region connecting portion 11c.

【0046】このように、本変形例においても、素子活
性領域33におけるチャネル形成領域33aに注入され
る正孔は、半導体基板11の第1のチャネル形成領域接
続部11b又は第2のチャネル形成領域接続部11cを
通って半導体基板11の下部に流れるため、チャネル形
成領域33aの電位が上昇しないので、ソース領域とチ
ャネル領域との間で電位降伏が発生しなくなる。従っ
て、第1の実施形態と同様の効果を得られる上に、動作
が安定したMOS型トランジスタを確実に実現すること
ができる。
As described above, also in the present modification, the holes injected into the channel formation region 33 a in the element active region 33 are connected to the first channel formation region connection portion 11 b of the semiconductor substrate 11 or the second channel formation region. Since the current flows to the lower portion of the semiconductor substrate 11 through the connection portion 11c, the potential of the channel formation region 33a does not increase, so that the potential breakdown does not occur between the source region and the channel region. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the MOS transistor with stable operation can be reliably realized.

【0047】なお、第1のチャネル形成領域接続部11
b及び第2のチャネル形成領域接続部11cのうちいず
れか1つを設ける場合には、NチャネルMOS型トラン
ジスタでは正孔がドレインバイアスによりソース領域3
3b側へ引かれるため、第1のチャネル形成領域接続部
11bを設けるのがより有効となる。
The first channel forming region connecting portion 11
In the case where any one of b and the second channel formation region connection portion 11c is provided, in the case of an N-channel MOS transistor, holes are generated in the source region 3 by a drain bias.
Since the first channel formation region connecting portion 11b is provided to the side 3b, it is more effective to provide the first channel forming region connection portion 11b.

【0048】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0049】図9は本発明の第3の実施形態に係る半導
体集積装置を示し、(a)は素子活性領域用マスクパタ
ーン80及びゲート電極用マスクパターン81を示し、
(b)は(a)に示す各マスクパターンを用いて形成さ
れた半導体集積装置であって、(a)のVI−VI線におけ
る断面構成を示している。図9(a)に示すように、素
子活性領域用マスクパターン80は、中央部に開口部を
有し且つゲート幅方向にそれぞれくびれてなり、チャネ
ル幅がW1の第1のチャネル形成領域部80a及び該チ
ャネル幅W1よりも大きなチャネル幅W2を有する第2
のチャネル形成領域部80b、並びに第1のチャネル形
成領域部80a及び第2のチャネル形成領域部80bを
互いに挟むように形成された共通ソース領域部80c及
び共通ドレイン領域部80dとからなる。
FIG. 9 shows a semiconductor integrated device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9A shows a mask pattern 80 for an element active region and a mask pattern 81 for a gate electrode.
(B) is a semiconductor integrated device formed using each of the mask patterns shown in (a), and shows a cross-sectional configuration taken along line VI-VI of (a). As shown in FIG. 9A, the element active region mask pattern 80 has an opening in the center and is narrowed in the gate width direction, and has a channel width of W1. And a second channel having a channel width W2 larger than the channel width W1.
And a common source region 80c and a common drain region 80d formed so as to sandwich the first channel formation region 80a and the second channel formation region 80b.

【0050】図9(b)に示す半導体集積装置は、P型
シリコンよりなる半導体基板41の上に、周囲を絶縁酸
化膜よりなる素子分離領域42に囲まれてなり、ゲート
幅方向にそれぞれくびれ且つ中央部に素子分離領域42
が挟まれてなり、第1の半導体装置用の第1のチャネル
形成領域43a及び第2の半導体装置用の第2のチャネ
ル形成領域43b、並びにゲート長方向にそれぞれ延び
る共通ソース領域(図示せず)及び共通ドレイン領域
(図示せず)からなる素子活性領域(図示せず)が形成
されている。半導体基板41の上における、素子分離領
域42並びに素子活性領域の第1のチャネル形成領域4
3a及び第2のチャネル形成領域43bの上にはゲート
絶縁酸化膜44を介した共通ゲート電極45が形成され
ている。
In the semiconductor integrated device shown in FIG. 9B, a semiconductor substrate 41 made of P-type silicon is surrounded by an isolation region 42 made of an insulating oxide film, and is narrowed in the gate width direction. And an element isolation region 42 at the center.
Are sandwiched, a first channel formation region 43a for the first semiconductor device, a second channel formation region 43b for the second semiconductor device, and a common source region (not shown) extending in the gate length direction. ) And a common drain region (not shown), an element active region (not shown) is formed. First channel formation region 4 of device isolation region and device active region on semiconductor substrate 41
A common gate electrode 45 is formed on 3a and the second channel formation region 43b via a gate insulating oxide film 44.

【0051】本実施形態に係る半導体集積装置は前述の
第1の実施形態と同様の製造方法を用いて製造されてお
り、従って、図9(b)に示すように、第1のチャネル
形成領域43aのチャネル幅W1は第2のチャネル形成
領域43bのチャネル幅W2よりも小さいため、第1の
チャネル形成領域43aの基板面に対する垂直方向の膜
厚L1は第2のチャネル形成領域43bの基板面に対す
る垂直方向の膜厚L2よりも小さくなる。
The semiconductor integrated device according to the present embodiment is manufactured by using the same manufacturing method as that of the above-described first embodiment, and therefore, as shown in FIG. Since the channel width W1 of the first channel formation region 43a is smaller than the channel width W2 of the second channel formation region 43b, the film thickness L1 in the direction perpendicular to the substrate surface of the first channel formation region 43a is smaller than the substrate surface of the second channel formation region 43b. Is smaller than the film thickness L2 in the vertical direction with respect to.

【0052】図10はMOS型トランジスタにおけるチ
ャネル形成領域の膜厚と各膜厚ごとのドレイン電流に対
するゲート電圧の関係、すなわち、SOI膜厚ごとのM
OS型トランジスタのサブスレッショルド特性を示して
いる。図10に示すように、SOI膜厚が小さくなるに
つれてドレイン電流が増大することから、しきい値電圧
が小さくなっていることが分かる。これにより、本実施
形態に係る第1のチャネル形成領域43a側の第1の半
導体装置と第2のチャネル形成領域43b側の第2の半
導体装置とのしきい値電圧は、チャネル形成領域の膜厚
が互いに異なるため、それぞれ異なる値に設定されるこ
とになる。
FIG. 10 shows the relationship between the thickness of the channel formation region and the gate voltage with respect to the drain current for each thickness in the MOS transistor, that is, M
10 illustrates a sub-threshold characteristic of an OS transistor. As shown in FIG. 10, since the drain current increases as the SOI film thickness decreases, it can be seen that the threshold voltage decreases. Accordingly, the threshold voltages of the first semiconductor device on the first channel formation region 43a side and the second semiconductor device on the second channel formation region 43b side according to the present embodiment are different from those of the channel formation region. Since the thicknesses are different from each other, they are set to different values.

【0053】このように、本実施形態によると、素子活
性領域用マスクパターン80における第1のチャネル形
成領域部80aのチャネル幅W1及び第2のチャネル形
成領域部80bのチャネル幅W2がそれぞれ異なるよう
に形成されているため、各チャネル形成領域の膜厚L
1,L2がそれぞれ異なって形成される。これにより、
素子活性領域用マスクパターン80における第1のチャ
ネル形成領域部80a及び第2のチャネル形成領域80
bのチャネル幅を互いに異なるように形成すれば、しき
い値電圧が互いに異なるトランジスタを同時に形成する
ことができる。
As described above, according to this embodiment, the channel width W1 of the first channel formation region 80a and the channel width W2 of the second channel formation region 80b in the element active region mask pattern 80 are different from each other. , The film thickness L of each channel formation region
1 and L2 are formed differently. This allows
First channel formation region 80a and second channel formation region 80 in element active region mask pattern 80
If the channel widths of b are formed to be different from each other, transistors having different threshold voltages can be formed simultaneously.

【0054】なお、第2の実施形態と同様に、ソース領
域又はドレイン領域のゲート電極45側の端部が該ゲー
ト電極45と互いに重なり合えば、半導体基板41にお
け各チャネル形成領域43a,43bの下方の領域と半
導体基板41とが接続されるため、チャネル領域におい
て電位降伏が発生しにくくなる。
As in the second embodiment, if the end of the source region or the drain region on the side of the gate electrode 45 overlaps with the gate electrode 45, the channel formation regions 43a and 43b in the semiconductor substrate 41 are formed. Is connected to the semiconductor substrate 41, the potential breakdown is less likely to occur in the channel region.

【0055】以下、本発明の第3の実施形態の一変形例
について図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, a modified example of the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0056】図11は本発明の第3の実施形態の一変形
例に係る半導体集積装置を示し、((a)はその上面を
示し、(b)は(a)のVII−VII線における断面構成
を示し、(c)はサブスレッショルド特性を示してい
る。図11(a)及び(b)に示すように、P型シリコ
ンよりなる半導体基板41の上に、周囲を絶縁酸化膜よ
りなる素子分離領域42に囲まれ、ゲート幅方向にくび
れた第1のチャネル形成領域43aを有する第1の半導
体装置用の第1の素子活性領域43Aと、第2のチャネ
ル形成領域43bを有し、従来と同様の方形状であり第
2の半導体装置用の第2の素子活性領域43Bとが形成
されている。半導体基板41の上における素子分離領域
42並びに第1の素子活性領域43Aの第1のチャネル
形成領域43a及び第2の素子活性領域43Bの第2の
チャネル形成領域43bの上にはゲート絶縁酸化膜44
を介した第1のゲート電極及び第2のゲート電極として
の共通ゲート電極45が形成されている。
FIG. 11 shows a semiconductor integrated device according to a modification of the third embodiment of the present invention. ((A) shows an upper surface thereof, and (b) shows a cross section taken along line VII-VII of (a). 11C shows a sub-threshold characteristic, and as shown in FIGS. 11A and 11B, an element made of an insulating oxide film on a semiconductor substrate 41 made of P-type silicon. A conventional semiconductor device includes a first element active region 43A for a first semiconductor device having a first channel formation region 43a surrounded by an isolation region 42 and narrowed in a gate width direction, and a second channel formation region 43b. A second element active region 43B for the second semiconductor device is formed in the same rectangular shape as that of the first element active region 43A. The channel forming region 43a and the A gate insulating oxide film 44 is formed on the second channel formation region 43b of the second element active region 43B.
, A common gate electrode 45 as a first gate electrode and a second gate electrode is formed.

【0057】本変形例に係る半導体集積装置は第3の実
施形態と同様の製造方法を用いて製造されている。さら
に、図11(b)に示すように、第1の素子活性領域4
3Aにおける第1のチャネル形成領域43aは、該第1
のチャネル形成領域43aの下側が素子分離領域42で
囲まれるようにチャネル幅W1が設定されたSOI型ト
ランジスタとなり、一方、第2の素子活性領域43Bに
おける第2のチャネル形成領域43bは、該第2のチャ
ネル形成領域43bの下側が半導体基板41の下部と接
続されるようにチャネル幅W2が設定されたバルク型ト
ランジスタとなる。
The semiconductor integrated device according to this modification is manufactured by using the same manufacturing method as that of the third embodiment. Further, as shown in FIG. 11B, the first element active region 4
The first channel formation region 43a in FIG.
Is an SOI transistor in which the channel width W1 is set so that the lower side of the channel formation region 43a is surrounded by the element isolation region 42. On the other hand, the second channel formation region 43b in the second element active region 43B is The bulk transistor has a channel width W2 set such that the lower side of the second channel formation region 43b is connected to the lower portion of the semiconductor substrate 41.

【0058】従って、図11(c)のサブスレッショル
ド特性に示すように、第1の素子活性領域43Aを有す
るSOI型トランジスタの特性曲線1は、第2の素子活
性領域43Bを有するバルク型トランジスタの特性曲線
2に比べて立ち上がり特性が向上しているため、リーク
電流を増加させることなく、しきい値電圧を小さくする
ことができるので、低電圧化を実現できる。反面、SO
I型トランジスタのチャネル幅W1はバルク型トランジ
スタのチャネル幅W2よりも小さいため、SOI型トラ
ンジスタの駆動電流はバルク型トランジスタに比べて小
さくなる。
Therefore, as shown in the sub-threshold characteristic of FIG. 11C, the characteristic curve 1 of the SOI transistor having the first element active region 43A is the characteristic curve 1 of the bulk transistor having the second element active region 43B. Since the rising characteristic is improved as compared with the characteristic curve 2, the threshold voltage can be reduced without increasing the leakage current, and thus a lower voltage can be realized. On the other hand, SO
Since the channel width W1 of the I-type transistor is smaller than the channel width W2 of the bulk-type transistor, the driving current of the SOI-type transistor is smaller than that of the bulk-type transistor.

【0059】図12は本変形例に係る半導体集積装置を
用いて構成された回路を示す。ゲート電極が入力端子に
接続され、ドレイン電極が電源電圧Vddに接続されたN
チャネルSOI型トランジスタ3と、ゲート電極が入力
端子に接続され、ドレイン電極がNチャネルSOI型ト
ランジスタ3のソース電極に接続され、ソース電極が出
力端子に接続されたNチャネルバルク型トランジスタ4
と、ゲート電極が入力端子に接続され、ソース電極が出
力端子に接続され、ドレイン電極が接地されたPチャネ
ルバルク型トランジスタ5とから構成されている。
FIG. 12 shows a circuit configured using a semiconductor integrated device according to the present modification. The gate electrode is connected to the input terminal, and the drain electrode is connected to the power supply voltage Vdd.
A channel SOI transistor 3 and an N-channel bulk transistor 4 having a gate electrode connected to the input terminal, a drain electrode connected to the source electrode of the N-channel SOI transistor 3 and a source electrode connected to the output terminal
And a P-channel bulk transistor 5 whose gate electrode is connected to the input terminal, whose source electrode is connected to the output terminal, and whose drain electrode is grounded.

【0060】このように、オフリーク電流が小さく且つ
低しきい値電圧のSOI型トランジスタ3を負荷用トラ
ンジスタとし、電流の高駆動能力を備えたバルク型トラ
ンジスタ4,5を駆動用トランジスタとして互いに組み
合わせることにより、SOI型トランジスタ3とバルク
型トランジスタ4,5との利点のみを併せ持つ回路を容
易に実現することができる。
As described above, the SOI transistor 3 having a small off-leakage current and a low threshold voltage is used as a load transistor, and the bulk type transistors 4 and 5 having a high current driving capability are combined as a driving transistor. Thus, a circuit having only the advantages of the SOI transistor 3 and the bulk transistors 4 and 5 can be easily realized.

【0061】なお、前記第2の実施形態と同様に、SO
I型トランジスタ3において、ソース領域又はドレイン
領域のゲート電極45側の端部が該ゲート電極45と互
いに重なり合うように形成すれば、第1の半導体装置に
おける第1のチャネル形成領域43aの下方の領域と半
導体基板41とが接続されるため、チャネル領域におい
て電位降伏が発生しにくくなる。
As in the second embodiment, the SO
In the I-type transistor 3, if the end of the source region or the drain region on the gate electrode 45 side is formed so as to overlap with the gate electrode 45, the region below the first channel formation region 43a in the first semiconductor device is formed. And the semiconductor substrate 41 are connected to each other, so that potential breakdown does not easily occur in the channel region.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明に係る半導体装置によると、ゲー
ト電極の下に生成されるチャネル領域の下方に形成され
たチャネル下絶縁層が、ゲート長方向の両側に位置する
素子分離領域との間に間隔をおくように形成されている
ため、ゲートバイアスが印加された場合に、チャネル領
域に発生する空乏層の広がりが抑制されるので、該チャ
ネル領域にチャネルが形成される時間が短縮される。こ
れにより、チャネル領域の不純物濃度を小さくできるた
め、空乏層容量が低減し、サブスレッショルド特性の傾
きを大きくすることができるので、オフリーク電流を増
加させずにしきい値電圧を低減することができる。その
結果、SOI基板を用いることなく低電圧駆動を実現で
きるようになり、低消費電力化を図ることができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the under-channel insulating layer formed below the channel region formed below the gate electrode is located between the element isolation regions located on both sides in the gate length direction. , The spread of the depletion layer generated in the channel region when a gate bias is applied is suppressed, and the time for forming a channel in the channel region is reduced. . Accordingly, the impurity concentration in the channel region can be reduced, the capacity of the depletion layer can be reduced, and the slope of the subthreshold characteristic can be increased. Therefore, the threshold voltage can be reduced without increasing off-leak current. As a result, low-voltage driving can be realized without using an SOI substrate, and low power consumption can be achieved.

【0063】本発明の半導体装置において、チャネル下
絶縁層が、チャネル領域と、半導体基板におけるチャネ
ル下絶縁層の下側の領域とが接続するように形成されて
いると、半導体基板を構成する半導体層とチャネル下絶
縁層との界面に界面準位が形成されたとしてもソース・
ドレイン間にリーク電流が流れなくなる。また、注入さ
れた正孔が半導体基板の下部側に流れることができるの
で、ソース領域又はドレイン領域とチャネル領域との間
で電位降伏が発生しにくくなる。その結果、キンク現象
等が生じにくくなるので、電気的特性を向上させること
ができる。
In the semiconductor device according to the present invention, if the channel lower insulating layer is formed so as to connect the channel region to a region below the channel lower insulating layer in the semiconductor substrate, the semiconductor constituting the semiconductor substrate is formed. Even if an interface state is formed at the interface between the layer and the insulating layer below the channel, the source
No leak current flows between the drains. Further, since the injected holes can flow to the lower side of the semiconductor substrate, a potential breakdown is less likely to occur between the source or drain region and the channel region. As a result, a kink phenomenon or the like is less likely to occur, so that electrical characteristics can be improved.

【0064】本発明に係る半導体集積装置によると、第
1の半導体装置は、第1のチャネル形成領域の下方の領
域に、ゲート長方向の両側に位置する素子分離領域との
間に間隔をおくように形成されたチャネル下絶縁層を有
しているため、チャネル領域にチャネルが形成される時
間が短縮される。これにより、第1のチャネル形成領域
の不純物濃度を小さくできるため、空乏層容量が低減
し、サブスレッショルド特性の傾きを大きくすることが
できるので、オフリーク電流を増加させずにしきい値電
圧を低減することができる。このため、SOI基板を用
いることなく低電圧駆動を実現できる。一方、第1の半
導体装置と同一の半導体基板に形成され、第2の素子活
性領域を有する第2の半導体装置は、第1の半導体装置
に比べてゲート幅が大きいため駆動電流が大きくなる。
また、第1の半導体装置と同様に、第2のチャネル形成
領域がゲート幅方向にくびれてなり、該第2のチャネル
形成領域の下方の領域にもチャネル下絶縁層が形成され
ている場合には、第2の半導体装置は、第1の半導体装
置と比べてゲート幅が異なるため、各チャネル形成領域
の厚さが異なり、その結果、第1及び第2の半導体装置
の各しきい値電圧に差が生じることになる。
According to the semiconductor integrated device of the present invention, the first semiconductor device has a space between the element isolation regions located on both sides in the gate length direction in a region below the first channel formation region. Since the channel lower insulating layer is formed as described above, the time for forming the channel in the channel region is reduced. Accordingly, the impurity concentration in the first channel formation region can be reduced, so that the capacitance of the depletion layer can be reduced and the slope of the subthreshold characteristic can be increased. Therefore, the threshold voltage can be reduced without increasing the off-leak current. be able to. Therefore, low-voltage driving can be realized without using an SOI substrate. On the other hand, the second semiconductor device formed on the same semiconductor substrate as the first semiconductor device and having the second element active region has a larger gate width than the first semiconductor device, and thus has a higher drive current.
Further, similarly to the first semiconductor device, when the second channel formation region is narrowed in the gate width direction, and a lower channel insulating layer is also formed in a region below the second channel formation region, Is that the second semiconductor device has a different gate width than the first semiconductor device, so that the thickness of each channel formation region is different. As a result, each threshold voltage of the first and second semiconductor devices is different. Will be different.

【0065】従って、一の半導体基板上に、しきい値電
圧が互いに異なる第1及び第2の半導体装置を組み合わ
せたり、また、低電圧駆動が可能な第1の半導体装置と
駆動電流の大きな第2の半導体装置を適当に組み合わせ
たりすることによって、第1及び第2の半導体装置の利
点を有効に引き出すことができる。
Therefore, the first and second semiconductor devices having different threshold voltages from each other can be combined on one semiconductor substrate, or the first and second semiconductor devices capable of low-voltage driving can be combined with the first and second semiconductor devices having large driving currents. By appropriately combining the two semiconductor devices, the advantages of the first and second semiconductor devices can be effectively obtained.

【0066】本発明に係る半導体装置の製造方法による
と、半導体基板の内部におけるゲート電極の下のチャネ
ル形成領域の下方の領域にエッチングにより形成された
開口部に絶縁膜を充填してチャネル下絶縁層を設けるた
め、ゲートバイアスが印加された場合に、該チャネル下
絶縁層がチャネル領域に発生する空乏層の広がりを抑制
するので、チャネル領域にチャネルが形成される時間が
短縮される。これにより、チャネル形成領域の不純物濃
度を小さくできるため、空乏層容量が低減し、サブスレ
ッショルド特性の傾きを大きくすることができるので、
オフリーク電流を増加させずにしきい値電圧を低減する
ことができる。その結果、SOI基板を用いることなく
低電圧駆動を実現できるようになり、低消費電力化を実
現することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an insulating film is filled in an opening formed by etching in a region below a channel formation region below a gate electrode inside a semiconductor substrate to fill an insulating film under a channel. Since the layer is provided, when a gate bias is applied, the insulating layer below the channel suppresses the spread of a depletion layer generated in the channel region, so that the time for forming a channel in the channel region is reduced. As a result, the impurity concentration in the channel formation region can be reduced, so that the capacitance of the depletion layer can be reduced and the slope of the subthreshold characteristic can be increased.
The threshold voltage can be reduced without increasing the off-leak current. As a result, low-voltage driving can be realized without using an SOI substrate, and low power consumption can be realized.

【0067】本発明の半導体装置の製造方法において、
半導体基板の面方位が(100)であり、エッチングが
ウエットエッチングであると、半導体基板におけるゲー
ト幅方向にくびれてなるチャネル形成領域の下方の領域
にのみ、ゲート幅方向に開口する開口部を確実に形成で
きるため、チャネル形成領域の下方の領域にのみ確実に
チャネル下絶縁層を設けることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When the plane orientation of the semiconductor substrate is (100) and the etching is wet etching, the opening that opens in the gate width direction is reliably formed only in the region below the channel formation region in the semiconductor substrate that is narrowed in the gate width direction. Therefore, the under-channel insulating layer can be reliably provided only in a region below the channel formation region.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示
す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は本発明の第1の実施形態に係る半導体
装置のマスクパターンを示す平面図である。(b)は本
発明の第2の実施形態に係る半導体装置のマスクパター
ンを示す平面図である。(c)は本発明の第2の実施形
態の一変形例に係る半導体装置のマスクパターンを示す
平面図である。
FIG. 2A is a plan view illustrating a mask pattern of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. (B) is a plan view showing a mask pattern of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. (C) is a plan view showing a mask pattern of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の断
面構成を示し、(a)は図1のI−I線における断面構
成図であり、(b)は図1のII−II線における断面構成
図であり、(c)は図1のIII −III 線における断面構
成図である。
3A and 3B show a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a cross-sectional configuration view taken along line II of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram taken along a line, and FIG. 3C is a cross-sectional configuration diagram taken along a line III-III in FIG. 1.

【図4】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における図1のI−I線の工程順断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention along the line II of FIG. 1 in the order of steps;

【図5】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における図1のII−II線の工程順断面図である。
FIG. 5 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1 in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における図1のIII −III 線の工程順断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, taken along line III-III of FIG.

【図7】(a)は本発明の第2の実施形態に係る半導体
装置を示す斜視図である。(b)は(a)のIV−IV線に
おける断面構成図である。
FIG. 7A is a perspective view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 4B is a cross-sectional configuration view taken along line IV-IV in FIG.

【図8】(a)は本発明の第2の実施形態の一変形例に
係る半導体装置を示す斜視図である。(b)は(a)の
V−V線における断面構成図である。
FIG. 8A is a perspective view showing a semiconductor device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 5B is a cross-sectional configuration view taken along line VV in FIG.

【図9】本発明の第3の実施形態に係る半導体集積装置
を示し、(a)は素子活性領域用マスクパターン及びゲ
ート電極用マスクパターンを示す図であり、(b)は
((a)のVI−VI線における断面構成図である。
9A and 9B show a semiconductor integrated device according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 9A shows a mask pattern for an active region and a mask pattern for a gate electrode, and FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG.

【図10】本発明の第3の実施形態に係る半導体集積装
置におけるSOI膜厚ごとのMOS型トランジスタのサ
ブスレッショルド特性を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a subthreshold characteristic of a MOS transistor for each SOI film thickness in a semiconductor integrated device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施形態の一変形例に係る半
導体集積装置を示し、(a)は平面図であり、(b)は
(a)のVII−VII線における断面構成図であり、
(c)はサブスレッショルド特性を示す図である。
11A and 11B show a semiconductor integrated device according to a modified example of the third embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a plan view, and FIG. 11B is a cross-sectional configuration view taken along line VII-VII of FIG. Yes,
(C) is a diagram showing a sub-threshold characteristic.

【図12】本発明の第3の実施形態の一変形例に係る半
導体集積装置を用いて構成された回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram configured using a semiconductor integrated device according to a modification of the third embodiment of the present invention.

【図13】MOS型トランジスタにおけるオフリーク電
流に対するしきい値電圧の関係を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a relationship between a threshold voltage and an off-leak current in a MOS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SOI型トランジスタの特性曲線 2 Nチャネルバルク型トランジスタの特性曲線 3 SOI型トランジスタ 4 Nチャネルバルク型トランジスタ 5 Pチャネルバルク型トランジスタ 11 半導体基板 11b チャネル形成領域接続部 11b 第1のチャネル形成領域接続部 11c 第2のチャネル形成領域接続部 12 素子分離領域 12a チャネル下絶縁層 13 素子活性領域 13a チャネル形成領域 13b ソース領域 13c ドレイン領域 14 ゲート絶縁酸化膜 15 ゲート電極 16 シリコン酸化膜 23 素子活性領域 23a チャネル形成領域 23b ソース領域 23c ドレイン領域 33 素子活性領域 33a チャネル形成領域 33b ソース領域 33c ドレイン領域 41 半導体基板 42 素子分離領域 43a 第1のチャネル形成領域 43b 第2のチャネル形成領域 44 ゲート絶縁酸化膜 45 共通ゲート電極 50 素子活性領域用マスクパターン 50a チャネル形成領域部 50b ソース領域部 50c ドレイン領域部 51 ゲート電極用マスクパターン 60 素子活性領域用マスクパターン 60a チャネル形成領域部 60b ソース領域部 60c ドレイン領域部 61 ゲート電極用マスクパターン 70 素子活性領域用マスクパターン 70a チャネル形成領域部 70b ソース領域部 70c ドレイン領域部 71 ゲート電極用マスクパターン 80 素子活性領域用マスクパターン 80a 第1のチャネル形成領域部 80b 第2のチャネル形成領域部 80c 共通ソース領域部 80d 共通ドレイン領域部 81 ゲート電極用マスクパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Characteristic curve of SOI type transistor 2 Characteristic curve of N channel bulk type transistor 3 SOI type transistor 4 N channel bulk type transistor 5 P channel bulk type transistor 11 Semiconductor substrate 11b Channel formation region connection part 11b First channel formation region connection part 11c Second channel formation region connection part 12 Element isolation region 12a Insulating layer under channel 13 Element active region 13a Channel formation region 13b Source region 13c Drain region 14 Gate insulating oxide film 15 Gate electrode 16 Silicon oxide film 23 Element active region 23a Channel Formation region 23b source region 23c drain region 33 device active region 33a channel formation region 33b source region 33c drain region 41 semiconductor substrate 42 device isolation region 43a first channel type Region 43b Second channel formation region 44 Gate insulating oxide film 45 Common gate electrode 50 Element active region mask pattern 50a Channel formation region 50b Source region 50c Drain region 51 Gate electrode mask pattern 60 Element active region mask pattern Reference Signs List 60a Channel formation region 60b Source region 60c Drain region 61 Gate electrode mask pattern 70 Element active region mask pattern 70a Channel formation region 70b Source region 70c Drain region 71 Gate electrode mask pattern 80 Element active region Mask pattern 80a First channel forming region 80b Second channel forming region 80c Common source region 80d Common drain region 81 Mask pattern for 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 29/78 626B Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication H01L 29/78 626B

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに間隔をおいて形成されたソース領
域及びドレイン領域を有する半導体基板と、 前記半導体基板の上における前記ソース領域と前記ドレ
イン領域との間に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極の下に生成されるチャネル領域の下方に
形成されたチャネル下絶縁層とを備えた半導体装置であ
って、 前記チャネル下絶縁層は、ゲート長方向の両側に位置す
る素子分離領域との間に間隔をおくように形成されてい
ることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate having a source region and a drain region formed at intervals from each other; a gate electrode formed between the source region and the drain region on the semiconductor substrate; A lower channel insulating layer formed below a channel region formed below the electrode, wherein the lower channel insulating layer is between an element isolation region located on both sides in a gate length direction. A semiconductor device characterized by being formed so as to be spaced apart from each other.
【請求項2】 前記チャネル下絶縁層は、 前記チャネル領域と、前記半導体基板における前記チャ
ネル下絶縁層の下側の領域とが接続するように形成され
ていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower channel insulating layer is formed such that the channel region is connected to a region of the semiconductor substrate below the lower channel insulating layer. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 一の半導体基板上に形成された第1の半
導体装置と第2の半導体装置とを備えた半導体集積装置
であって、 前記第1の半導体装置は、 前記一の半導体基板の上に形成された第1のゲート電極
と、 前記一の半導体基板において、素子分離領域に囲まれて
なり、前記第1のゲート電極の下で且つゲート幅方向に
くびれてなる第1のチャネル形成領域並びにゲート長方
向にそれぞれ延びる第1のソース領域及び第1のドレイ
ン領域からなる第1の素子活性領域と、 前記第1のチャネル形成領域の下方の領域に、ゲート長
方向の両側に位置する前記素子分離領域との間に間隔を
おくように形成されたチャネル下絶縁層とを有し、 前記第2の半導体装置は、 前記一の半導体基板の上に形成された第2のゲート電極
と、 前記一の半導体基板に形成されており、前記第2のゲー
ト電極の下で且つゲート幅方向の長さが前記第1のチャ
ネル形成領域よりも大きい第2のチャネル形成領域並び
にゲート長方向にそれぞれ延びる第2のソース領域及び
第2のドレイン領域からなる第2の素子活性領域を有し
ていることを特徴とする半導体集積装置。
3. A semiconductor integrated device comprising a first semiconductor device and a second semiconductor device formed on one semiconductor substrate, wherein the first semiconductor device is a semiconductor integrated device. A first gate electrode formed thereon, and a first channel formation surrounded by the element isolation region in the one semiconductor substrate, and formed under the first gate electrode and narrowed in a gate width direction. A first element active region consisting of a first source region and a first drain region extending in the region and the gate length direction, and a region below the first channel formation region, located on both sides in the gate length direction. A second gate electrode formed on the one semiconductor substrate, comprising: a channel lower insulating layer formed so as to be spaced from the element isolation region; The one semiconductor A second channel forming region formed under the second gate electrode and having a length in the gate width direction larger than the first channel forming region and a second channel extending in the gate length direction. A semiconductor integrated device having a second element active region including a source region and a second drain region.
【請求項4】 半導体基板上に、ゲート幅方向にくびれ
てなるチャネル形成領域並びにゲート長方向にそれぞれ
延びるソース領域及びドレイン領域からなる素子活性領
域をマスクするマスクパターンを形成する工程と、 前記マスクパターンを用いて前記半導体基板に対して該
半導体基板下部に向かうに連れて大きく除去されるよう
にエッチングを行なうことにより、前記半導体基板にお
ける前記チャネル形成領域の下方の領域に、ゲート幅方
向に開口する開口部を形成する工程と、 前記半導体基板における前記開口部に絶縁膜を充填して
チャネル下絶縁層を形成すると共に、前記素子活性領域
の周辺部に絶縁膜よりなる素子分離領域を形成する工程
と、 前記半導体基板の上における前記チャネル形成領域にゲ
ート電極を形成する工程とを備えていることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
4. A step of forming, on a semiconductor substrate, a mask pattern for masking a channel formation region constricted in a gate width direction and an element active region including a source region and a drain region extending in a gate length direction, respectively; The semiconductor substrate is etched using a pattern so that the semiconductor substrate is largely removed toward the lower part of the semiconductor substrate, so that an opening is formed in a region below the channel formation region in the semiconductor substrate in a gate width direction. Forming an opening to be formed, filling the opening in the semiconductor substrate with an insulating film to form an under-channel insulating layer, and forming an element isolation region made of an insulating film around the element active region. And forming a gate electrode in the channel formation region on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 前記半導体基板の面方位は(100)で
あり、 前記エッチングはウエットエッチングであることを特徴
とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein a plane orientation of the semiconductor substrate is (100), and the etching is wet etching.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011159720A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Toshiba Corp Semiconductor device

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