JPH11112000A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH11112000A
JPH11112000A JP9272928A JP27292897A JPH11112000A JP H11112000 A JPH11112000 A JP H11112000A JP 9272928 A JP9272928 A JP 9272928A JP 27292897 A JP27292897 A JP 27292897A JP H11112000 A JPH11112000 A JP H11112000A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mos transistor
gate electrode
insulating film
voltage mos
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9272928A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiro Onoda
邦広 小野田
Hisazumi Oshima
大島  久純
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP9272928A priority Critical patent/JPH11112000A/en
Publication of JPH11112000A publication Critical patent/JPH11112000A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, wherein, without increasing the number of processes, two kinds of low withstand voltage system and high withstand voltage system transistors are manufactured. SOLUTION: On a silicon substrate 1, a low-voltage MOS transistor Q1 and a high-voltage MOS transistor Q2 are formed via an insulating film. In the low-voltage MOS transistor Q1, a polysilicon gate electrode 6 is provided on a single-crystal silicon layer 3 comprising a source/drain channel region via a first gate insulating film 5. In the high-voltage MOS transistor Q2, a polysilicon gate electrode 17 is provided under a single-crystal silicon layer 4 comprising a source/drain channel region via a second gate insulating film 2a of a thickness different from that of the first gate insulating film 5. A channel length L1 of the low-voltage MOS transistor Q1 is differs from a channel length L2 of the high-voltage MOS transistor Q2.

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】この発明は半導体装置に関
し、特に、SOI構造を採用し、かつ、低い電圧で使用
される携帯機器用等のDSP、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, and more particularly to a technology effective for a semiconductor device such as a DSP or CPU for a portable device which employs an SOI structure and is used at a low voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば1.5ボルト程度の低電圧
で駆動するロジックLSIの他に高電圧で駆動するアナ
ログ系のLSIや、センサ等からの入力または各種アク
チュエータへの出力素子を1枚のウエハ上に混載する場
合、低電圧駆動用の素子と、高電圧駆動用の素子を個別
に形成する必要があった。この場合、特に高電圧駆動用
素子の耐圧確保が重要であり、例えばMOSFETの製
造においては少なくとも2度の熱酸化工程と一度のフォ
トリソ工程によって2種類の厚さのゲート酸化膜を作り
分け、高電圧駆動用のLSIの耐圧を高くしてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in addition to a logic LSI driven at a low voltage of, for example, about 1.5 volts, an analog LSI driven at a high voltage, one input element from a sensor or the like, or one output element to various actuators. In this case, it is necessary to separately form a low-voltage driving element and a high-voltage driving element. In this case, it is particularly important to ensure the withstand voltage of the high-voltage driving element. For example, in the manufacture of MOSFETs, two types of gate oxide films are separately formed by at least two thermal oxidation steps and one photolithography step. The withstand voltage of the voltage driving LSI has been increased.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では工程数の増大による、製造コストの増大が問題で
あった。
However, this method has a problem that the manufacturing cost is increased due to an increase in the number of steps.

【0004】そこで、この発明の目的は、工程数の増大
なしに、低耐圧系と高耐圧系の2種類のトランジスタを
製造することができる半導体装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of manufacturing two types of transistors, a low breakdown voltage system and a high breakdown voltage system, without increasing the number of steps.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、第1のMOSトランジスタにおいてソース・ドレイ
ン・チャネル領域を有する第1の半導体層の上に第1の
ゲート絶縁膜を介して第1のゲート電極を配置するとと
もに、第2のMOSトランジスタにおいてソース・ドレ
イン・チャネル領域を有する第2の半導体層の下に前記
第1のゲート絶縁膜と異なる厚さの第2のゲート絶縁膜
を介して第2のゲート電極を配置したことを特徴として
いる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first MOS transistor having a source / drain / channel region on a first semiconductor layer via a first gate insulating film; A second gate insulating film having a thickness different from that of the first gate insulating film under a second semiconductor layer having source / drain / channel regions in the second MOS transistor; The second gate electrode is disposed via the first gate electrode.

【0006】よって、低電圧用と高電圧用のトランジス
タを同一基板上に形成する際において、厚さが異なる第
1と第2のゲート絶縁膜を形成するときに、大幅な工程
増加なしに行うことができる。
Therefore, when forming the low-voltage transistor and the high-voltage transistor on the same substrate, the first and second gate insulating films having different thicknesses are formed without greatly increasing the number of steps. be able to.

【0007】ここで、請求項2に記載のように、前記第
1のMOSトランジスタのチャネル長と第2のMOSト
ランジスタのチャネル長とを異ならせると、実用上好ま
しいものとなる。
Here, if the channel length of the first MOS transistor is made different from the channel length of the second MOS transistor, it is practically preferable.

【0008】また、請求項3に記載のように、前記第1
のMOSトランジスタにおいて前記第2のゲート電極と
同じ工程において形成された第3のゲート電極を有し、
第2のMOSトランジスタにおいて前記第1のゲート電
極と同じ工程において形成された第4のゲート電極を有
し、第3のゲート電極と第4のゲート電極とを所定電位
に保持すると、実用上好ましいものになる。
[0008] According to a third aspect of the present invention, the first type is provided.
MOS transistor having a third gate electrode formed in the same step as the second gate electrode,
It is practically preferable that the second MOS transistor has a fourth gate electrode formed in the same step as the first gate electrode, and holds the third gate electrode and the fourth gate electrode at a predetermined potential. Become something.

【0009】[0009]

【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、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。
(First Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1には、低電圧用MOSトランジスタ
(第1のMOSトランジスタ)Q1と高電圧用MOSト
ランジスタ(第2のMOSトランジスタ)Q2の両者を
混載した半導体装置の概略断面図を示す。図2には、同
じく低電圧用と高電圧用MOSトランジスタQ1,Q2
を混載した半導体装置の概略平面図を示す。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor device in which both a low-voltage MOS transistor (first MOS transistor) Q1 and a high-voltage MOS transistor (second MOS transistor) Q2 are mounted. FIG. 2 also shows low-voltage and high-voltage MOS transistors Q1, Q2.
FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor device on which a semiconductor device is mounted.

【0011】半導体基板としてのシリコン基板1の上に
は絶縁膜2が形成され、絶縁膜2の上には第1の半導体
層としての単結晶シリコン層(SOI層)3および第2
の半導体層としての単結晶シリコン層(SOI層)4が
形成されている。絶縁膜2にはシリコン酸化膜が用いら
れている。単結晶シリコン層3の上には絶縁膜5を介し
てポリシリコン層6が形成されている。また、単結晶シ
リコン層4の上には絶縁膜7を介してポリシリコン層8
が形成されている。絶縁膜5,7にはシリコン酸化膜が
用いられている。
An insulating film 2 is formed on a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate, and a single-crystal silicon layer (SOI layer) 3 as a first semiconductor layer and a second
A single crystal silicon layer (SOI layer) 4 as a semiconductor layer is formed. As the insulating film 2, a silicon oxide film is used. Polysilicon layer 6 is formed on single crystal silicon layer 3 with insulating film 5 interposed. Further, a polysilicon layer 8 is formed on the single crystal silicon layer 4 with an insulating film 7 interposed therebetween.
Are formed. A silicon oxide film is used for the insulating films 5 and 7.

【0012】低電圧用MOSトランジスタQ1を構成す
る単結晶シリコン層3において、ソース領域9とドレイ
ン領域10とチャネル領域11とが形成されている。ま
た、単結晶シリコン層3の下の絶縁膜2にはポリシリコ
ン層12が埋設されている。
A source region 9, a drain region 10 and a channel region 11 are formed in the single crystal silicon layer 3 constituting the low voltage MOS transistor Q1. In addition, a polysilicon layer 12 is embedded in the insulating film 2 below the single crystal silicon layer 3.

【0013】高電圧用MOSトランジスタQ2を構成す
る単結晶シリコン層4において、ソース領域13とドレ
イン領域14とチャネル領域15が形成されている。チ
ャネル領域15において、ドレイン側端部には電界緩和
領域16が形成されている。また、単結晶シリコン層4
の下の絶縁膜2にはポリシリコン層17が埋設されてい
る。つまり、単結晶シリコン層4の下に絶縁膜2aを介
してポリシリコン層17が配置されている。
In the single crystal silicon layer 4 constituting the high voltage MOS transistor Q2, a source region 13, a drain region 14, and a channel region 15 are formed. In the channel region 15, an electric field relaxation region 16 is formed at the end on the drain side. In addition, the single crystal silicon layer 4
A polysilicon layer 17 is buried in the insulating film 2 below the polysilicon film. That is, the polysilicon layer 17 is arranged below the single-crystal silicon layer 4 via the insulating film 2a.

【0014】このように本実施形態においては、単結晶
シリコン層(SOI層)3,4の下部の絶縁膜(酸化
膜)2中にポリシリコン層12,17が形成され、ポリ
シリコン層12,17をバックゲート電極として電圧を
印加することができるようになっている。
As described above, in the present embodiment, the polysilicon layers 12 and 17 are formed in the insulating film (oxide film) 2 below the single-crystal silicon layers (SOI layers) 3 and 4, and the polysilicon layers 12 and 17 are formed. A voltage can be applied by using a back gate electrode 17.

【0015】電気的接続構造として、図2に示すよう
に、低電圧用MOSトランジスタQ1のソース領域9と
ポリシリコン層12、および高電圧用MOSトランジス
タQ2のポリシリコン層8とソース領域13がグランド
線(GND線)に結線されている。また、低電圧用MO
SトランジスタQ1のドレイン領域10がドレイン線に
結線されるとともに、ポリシリコン層6が低電圧電源線
に結線されている。さらに、高電圧用MOSトランジス
タQ2のドレイン領域14がドレイン線に結線されると
ともに、ポリシリコン層17が高電圧電源線に結線され
ている。
As an electrical connection structure, as shown in FIG. 2, the source region 9 and the polysilicon layer 12 of the low-voltage MOS transistor Q1 and the polysilicon layer 8 and the source region 13 of the high-voltage MOS transistor Q2 are grounded. Line (GND line). In addition, MO for low voltage
The drain region 10 of the S transistor Q1 is connected to a drain line, and the polysilicon layer 6 is connected to a low voltage power supply line. Further, the drain region 14 of the high voltage MOS transistor Q2 is connected to a drain line, and the polysilicon layer 17 is connected to a high voltage power supply line.

【0016】このように、低電圧用MOSトランジスタ
Q1において単結晶シリコン層3の上に第1のゲート絶
縁膜5を介して第1のゲート電極としてのポリシリコン
層6が配置されている。また、高電圧用MOSトランジ
スタQ2において単結晶シリコン層4の下に第1のゲー
ト絶縁膜5と異なる厚さの第2のゲート絶縁膜2aを介
して第2のゲート電極としてのポリシリコン層17が配
置されている。
As described above, the polysilicon layer 6 as the first gate electrode is arranged on the single crystal silicon layer 3 with the first gate insulating film 5 interposed therebetween in the low voltage MOS transistor Q1. In the high-voltage MOS transistor Q2, a polysilicon layer 17 as a second gate electrode is provided below the single-crystal silicon layer 4 via a second gate insulating film 2a having a thickness different from that of the first gate insulating film 5. Is arranged.

【0017】つまり、高電圧用MOSトランジスタQ2
において、ポリシリコン層(バックゲート)17をゲー
ト電極とし、上部SOI領域(4)にソース領域13及
びドレイン領域14が形成され、ソース〜ドレイン間を
チャネル領域15としている。また、SOI層4とポリ
シリコン層(バックゲート)17との間の酸化膜をゲー
ト絶縁膜2aとして高耐圧を確保している。
That is, the high voltage MOS transistor Q2
, A polysilicon layer (back gate) 17 is used as a gate electrode, a source region 13 and a drain region 14 are formed in the upper SOI region (4), and a region between the source and the drain is a channel region 15. Also, an oxide film between the SOI layer 4 and the polysilicon layer (back gate) 17 is used as a gate insulating film 2a to ensure a high breakdown voltage.

【0018】図2に示すように、低電圧用MOSトラン
ジスタQ1のチャネル長(ソース・ドレイン間距離)を
L1で示し、高電圧用MOSトランジスタQ2のチャネ
ル長をL2で示す。高電圧用MOSトランジスタQ2に
おいては電界緩和領域16が設けられ、この電界緩和領
域16の存在により高電圧用MOSトランジスタQ2の
チャネル長L2が低電圧用MOSトランジスタQ1のチ
ャネル長L1より長くなっている。
As shown in FIG. 2, the channel length (source-drain distance) of the low-voltage MOS transistor Q1 is indicated by L1, and the channel length of the high-voltage MOS transistor Q2 is indicated by L2. In the high voltage MOS transistor Q2, an electric field relaxation region 16 is provided, and the presence of the electric field relaxation region 16 makes the channel length L2 of the high voltage MOS transistor Q2 longer than the channel length L1 of the low voltage MOS transistor Q1. .

【0019】高電圧用MOSトランジスタQ2のソース
・ドレイン領域13,14は低電圧用MOSトランジス
タQ1のソース・ドレイン領域9,10と同時にイオン
注入したものであれば、工程は更に簡略化できる。
The process can be further simplified if the source / drain regions 13 and 14 of the high voltage MOS transistor Q2 are implanted simultaneously with the source / drain regions 9 and 10 of the low voltage MOS transistor Q1.

【0020】その場合、高電圧用MOSトランジスタQ
2の閾値は、以下のようにして制御する。 (i)ゲート酸化膜厚による場合;SOI層4とポリシリ
コン層(バックゲート電極)17との間の酸化膜厚t1
は低電圧用MOSトランジスタQ1の仕様を満足する範
囲で任意に選択することが可能である。この膜厚t1に
よって閾値制御が可能な場合には、工程の増加はない。 (ii)ゲート長による場合;高電圧用MOSトランジス
タQ2は一般的にその目的から高速応答性や高集積化は
不要であり、微細なゲート長は必要ないため、大きなゲ
ート長を用いることが可能である。このようにゲート長
によってショートチャネル効果を利用した閾値制御が可
能な場合にも工程の増加はない。
In this case, the high voltage MOS transistor Q
The threshold value of 2 is controlled as follows. (I) In the case of gate oxide film thickness; oxide film thickness t1 between SOI layer 4 and polysilicon layer (back gate electrode) 17
Can be arbitrarily selected within a range satisfying the specifications of the low-voltage MOS transistor Q1. If the threshold value can be controlled by the film thickness t1, the number of steps does not increase. (Ii) In the case of the gate length: In general, the high-voltage MOS transistor Q2 does not require high-speed response and high integration for its purpose, and does not need a fine gate length, so that a large gate length can be used. It is. As described above, even when the threshold control using the short channel effect can be performed by the gate length, the number of steps does not increase.

【0021】また、低電圧用MOSトランジスタQ1に
おいてポリシリコン層12が第3のゲート電極となると
ともに、高電圧用MOSトランジスタQ2においてポリ
シリコン層8が第4のゲート電極となり、ポリシリコン
層(第3のゲート電極)12とポリシリコン層(第4の
ゲート電極)8とはグランド電位に保持されている。
In the low-voltage MOS transistor Q1, the polysilicon layer 12 serves as a third gate electrode, and in the high-voltage MOS transistor Q2, the polysilicon layer 8 serves as a fourth gate electrode. The third gate electrode 12 and the polysilicon layer (fourth gate electrode) 8 are held at the ground potential.

【0022】つまり、高電圧用MOSトランジスタQ2
の上部にも低電圧用MOSトランジスタQ1のゲート電
極として用いられるポリシリコン層(8)が残されてお
り、このポリシリコン層8を所定電位とすることによっ
て高電圧用MOSトランジスタQ2の閾値を制御するこ
とができる。さらに、高電圧用MOSトランジスタQ2
のソース/ドレイン間耐圧はゲート長を大きくするこ
と、またはドレイン端に電界緩和領域16を形成するこ
とによって確保できる。この電界緩和領域16の形成に
は、高電圧用MOSトランジスタQ2の上部にも低電圧
用MOSトランジスタQ1のゲート電極として用いられ
るポリシリコン層(8)を残し、これを用いてセルフア
ラインでイオン注入している。
That is, the high voltage MOS transistor Q2
A polysilicon layer (8) used as a gate electrode of the low-voltage MOS transistor Q1 is also left on the upper part of the gate. By setting the polysilicon layer 8 to a predetermined potential, the threshold value of the high-voltage MOS transistor Q2 is controlled. can do. Furthermore, the high voltage MOS transistor Q2
Can be ensured by increasing the gate length or forming the electric field relaxation region 16 at the drain end. In forming the electric field relaxation region 16, a polysilicon layer (8) used as a gate electrode of the low-voltage MOS transistor Q1 is left above the high-voltage MOS transistor Q2, and ion implantation is performed by self-alignment using this. doing.

【0023】なお、図1,2におけるポリシリコン層8
を無くしてもよい。この場合においては、上述の(i),
(ii)の手法によっても閾値制御が不能な場合はチャネ
ル領域15にイオン注入によって不純物を導入するが、
高電圧用MOSトランジスタQ2の上には低電圧用MO
SトランジスタQ1のゲート電極として用いられるポリ
シリコン層(8)がないため、ゲートポリシリコンのパ
ターニング後に全面イオン注入して該領域にのみ不純物
導入が可能であり、この場合にはイオン注入工程は増加
するが、フォトリソ工程は増加しない。
The polysilicon layer 8 shown in FIGS.
May be eliminated. In this case, the above (i),
If the threshold cannot be controlled by the method (ii), impurities are introduced into the channel region 15 by ion implantation.
On the high voltage MOS transistor Q2, a low voltage MO
Since there is no polysilicon layer (8) used as the gate electrode of the S transistor Q1, it is possible to implant impurities only in the region by patterning the gate polysilicon and implanting ions over the entire surface. In this case, the number of ion implantation steps is increased. However, the photolithography process does not increase.

【0024】図1に示す半導体装置の概略図を、より具
体化したものを図3に示す。図3において、シリコン基
板1の上に貼合用ポリシリコン膜20が形成され、その
上に絶縁膜21が配置されている。ポリシリコン膜20
と絶縁膜21との間において酸化膜22a,22bにて
覆われたポリシリコン層12,17が配置されている。
ポリシリコン層12の上方には単結晶シリコン層3が形
成されるとともに、ポリシリコン層17の上方には単結
晶シリコン層4が形成されている。単結晶シリコン層
3,4の上にはシリコン酸化膜23が形成されている。
FIG. 3 shows a more specific example of the schematic diagram of the semiconductor device shown in FIG. In FIG. 3, a bonding polysilicon film 20 is formed on a silicon substrate 1, and an insulating film 21 is disposed thereon. Polysilicon film 20
Polysilicon layers 12 and 17 covered with oxide films 22a and 22b are arranged between the gate electrode and the insulating film 21.
The single crystal silicon layer 3 is formed above the polysilicon layer 12, and the single crystal silicon layer 4 is formed above the polysilicon layer 17. A silicon oxide film 23 is formed on single crystal silicon layers 3 and 4.

【0025】低電圧用MOSトランジスタQ1において
ソース領域9と電気的接続をするための金属配線24が
形成され、ドレイン領域10と電気的接続をするための
金属配線25が形成されている。高電圧用MOSトラン
ジスタQ2においてソース領域13と電気的接続をする
ための金属配線26が形成され、ドレイン領域14と電
気的接続をするための金属配線27が形成されている。
さらに、ポリシリコン層20と電気的接続をするための
金属配線30が形成されている。シリコン酸化膜23お
よび金属配線24〜27,30の表面は保護膜31にて
覆われている。
In the low voltage MOS transistor Q1, a metal wire 24 for electrical connection with the source region 9 is formed, and a metal wire 25 for electrical connection with the drain region 10 is formed. In the high voltage MOS transistor Q2, a metal wiring 26 for electrical connection with the source region 13 is formed, and a metal wiring 27 for electrical connection with the drain region 14 is formed.
Further, a metal wiring 30 for electrical connection with the polysilicon layer 20 is formed. The surfaces of the silicon oxide film 23 and the metal wirings 24 to 27 and 30 are covered with a protective film 31.

【0026】次に、図3に示す半導体装置の製造方法に
ついて説明する。図4〜図13には、半導体装置の工程
概略を示す。まず、図4に示すように、シリコン基板4
0をSOI領域となる部分を残して例えば0.15μm
程度エッチングする。そして、図5に示すように、熱酸
化、もしくはCVDによって例えば100nm程度の絶
縁膜(酸化膜)21を堆積する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 3 will be described. 4 to 13 show a schematic process of the semiconductor device. First, as shown in FIG.
0 is set to, for example, 0.15 μm except for a portion to be an SOI region
Etch to the extent. Then, as shown in FIG. 5, an insulating film (oxide film) 21 of, for example, about 100 nm is deposited by thermal oxidation or CVD.

【0027】さらに、図6に示すように、CVDによっ
て例えば0.4μm程度のポリシリコン層41を堆積
し、リンデポ、イオン注入等の手法で低抵抗化する。そ
の後、図7に示すように、ポリシリコン層41をパター
ニングしてバックゲート電極となるポリシリコン層1
2,17とする。このように低電圧用MOSトランジス
タQ1のポリシリコン層12と高電圧用MOSトランジ
スタQ2のポリシリコン層17とは同じ工程にて形成さ
れる。
Further, as shown in FIG. 6, a polysilicon layer 41 of, eg, about 0.4 μm is deposited by CVD, and the resistance is reduced by a technique such as phosphorus deposition or ion implantation. Thereafter, as shown in FIG. 7, the polysilicon layer 41 is patterned to form a polysilicon layer 1 serving as a back gate electrode.
2, 17. Thus, the polysilicon layer 12 of the low-voltage MOS transistor Q1 and the polysilicon layer 17 of the high-voltage MOS transistor Q2 are formed in the same step.

【0028】さらに、CVDによって酸化膜22a,2
2bを例えば100nm堆積する。引き続き、図8に示
すように、CVDによって例えば5〜10μmのポリシ
リコン膜20を堆積する。そして、図9に示すように、
このポリシリコン膜20を研磨によって平坦化し、図1
0に示すように、ウエハ直接接合技術によってシリコン
基板(第2のシリコンウエハ)1と貼り合わせる。
Further, oxide films 22a, 22a are formed by CVD.
2b is deposited, for example, to a thickness of 100 nm. Subsequently, as shown in FIG. 8, a polysilicon film 20 of, eg, 5 to 10 μm is deposited by CVD. And, as shown in FIG.
This polysilicon film 20 is flattened by polishing, and FIG.
As shown in FIG. 0, the wafer is bonded to a silicon substrate (second silicon wafer) 1 by a wafer direct bonding technique.

【0029】さらに、図11に示すように、シリコン基
板(第1のシリコンウエハ)40を研削し、絶縁膜(酸
化膜)21の表面が露出するまで例えば選択研磨によっ
て研磨する。
Further, as shown in FIG. 11, the silicon substrate (first silicon wafer) 40 is ground and polished by, for example, selective polishing until the surface of the insulating film (oxide film) 21 is exposed.

【0030】そして、図12に示すように、通常のLS
I工程に従い絶縁膜5,7及びポリシリコン層6,8を
形成する。このように低電圧用MOSトランジスタQ1
のポリシリコン層6と高電圧用MOSトランジスタQ2
のポリシリコン層8とは同じ工程にて形成される。
Then, as shown in FIG.
The insulating films 5, 7 and the polysilicon layers 6, 8 are formed according to the I step. Thus, the low-voltage MOS transistor Q1
Polysilicon layer 6 and high voltage MOS transistor Q2
Is formed in the same step.

【0031】次に、図13に示すように、ポリシリコン
層20へのコンタクト用の貫通孔42をドライエッチン
グによって開口する。最後に、図3に示すように、一般
的な配線技術によってポリシリコン層20への配線30
を形成する。
Next, as shown in FIG. 13, a through hole 42 for contacting the polysilicon layer 20 is opened by dry etching. Finally, as shown in FIG. 3, a wiring 30 to the polysilicon layer 20 is formed by a general wiring technique.
To form

【0032】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 (イ)低電圧用MOSトランジスタQ1においてソース
・ドレイン・チャネル領域を有する単結晶シリコン層
(第1の半導体層)3の上に第1のゲート絶縁膜5を介
して第1のゲート電極6を配置するとともに、高電圧用
MOSトランジスタQ2においてソース・ドレイン・チ
ャネル領域を有する単結晶シリコン層(第2の半導体
層)4の下に第1のゲート絶縁膜5と異なる厚さの第2
のゲート絶縁膜2aを介して第2のゲート電極17を配
置した。
As described above, this embodiment has the following features. (A) In the low-voltage MOS transistor Q1, a first gate electrode 6 is formed on a single-crystal silicon layer (first semiconductor layer) 3 having a source / drain / channel region via a first gate insulating film 5. And a second gate insulating film 5 having a thickness different from that of the first gate insulating film 5 under the single-crystal silicon layer (second semiconductor layer) 4 having source / drain / channel regions in the high-voltage MOS transistor Q2.
The second gate electrode 17 is arranged via the gate insulating film 2a.

【0033】よって、低電圧用と高電圧用のMOSトラ
ンジスタQ1,Q2を同一基板上に形成する際におい
て、厚さが異なる第1と第2のゲート絶縁膜を形成する
ときに、大幅な工程増加なしに行うことができる。 (ロ)低電圧用MOSトランジスタQ1のチャネル長L
1と高電圧用MOSトランジスタQ2のチャネル長L2
とを異ならせているので、実用上好ましいものとなる。 (ハ)低電圧用MOSトランジスタQ1において第2の
ゲート電極17と同じ工程において形成された第3のゲ
ート電極12を有し、高電圧用MOSトランジスタQ2
において第1のゲート電極6と同じ工程において形成さ
れた第4のゲート電極8を有し、第3のゲート電極12
と第4のゲート電極8とを所定電位に保持したので、実
用上好ましいものとなる。 (第2の実施の形態)次に、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。
Therefore, when forming the low-voltage and high-voltage MOS transistors Q1 and Q2 on the same substrate, a significant step is required when forming the first and second gate insulating films having different thicknesses. Can be done without increase. (B) Channel length L of low voltage MOS transistor Q1
1 and the channel length L2 of the high-voltage MOS transistor Q2.
Are made different from each other, which is practically preferable. (C) The low-voltage MOS transistor Q1 has the third gate electrode 12 formed in the same step as the second gate electrode 17, and the high-voltage MOS transistor Q2
Has a fourth gate electrode 8 formed in the same step as the first gate electrode 6, and has a third gate electrode 12
And the fourth gate electrode 8 are maintained at a predetermined potential, which is practically preferable. (Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0034】本実施形態では、第1の実施形態における
バックゲートの代わりに支持基板をゲート電極にしてい
る。図14にその概略図を示す。この場合には、素子分
離のためにシリコン基板(支持基板)1中に不純物を導
入している。例えば、ゲートとして利用する領域のみを
NまたはPのいずれか一方の導電型となるべく、不純物
を導入し、その他の領域にはこの不純物拡散領域50,
51と反対の導電型となる不純物を導入することによっ
てゲート領域を分離する。
In this embodiment, a support substrate is used as a gate electrode instead of the back gate in the first embodiment. FIG. 14 shows a schematic diagram thereof. In this case, impurities are introduced into the silicon substrate (support substrate) 1 for element isolation. For example, an impurity is introduced so that only the region used as the gate has one of N or P conductivity type, and the impurity diffusion region 50,
The gate region is separated by introducing an impurity having a conductivity type opposite to that of 51.

【0035】なお、基板1の導電型がゲート領域(不純
物拡散領域50,51)と予め反対の場合には、この不
純物導入は必要ない。この不純物導入は貼り合わせ基板
を用いる場合には、接合する第2のシリコン基板上に予
めイオン注入もしくはリンデポ等の不純物導入手段によ
って行うことが可能である。または、貼り合わせ、選択
研磨によるSOI領域形成後に、SOI層を通過するべ
く大きな加速電圧でイオン注入を行ってもよい。この手
法は基板にSIMOX基板等のように、支持基板中に予
め不純物の導入が不可能な基板に対しても有効である。 (第3の実施の形態)次に、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。
In the case where the conductivity type of the substrate 1 is opposite to that of the gate region (impurity diffusion regions 50 and 51) in advance, this impurity do not need to be introduced. In the case where a bonded substrate is used, this impurity introduction can be performed in advance by ion implantation or impurity introduction means such as phosphorus deposition on the second silicon substrate to be bonded. Alternatively, after the SOI region is formed by bonding and selective polishing, ion implantation may be performed at a high acceleration voltage so as to pass through the SOI layer. This method is also effective for a substrate in which impurities cannot be introduced into the supporting substrate in advance, such as a SIMOX substrate. (Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0036】本実施形態を、図15の模式図に示す。本
例では、ポリシリコン層(バックゲート)17の大きさ
を、MOSFETを形成するSOI層4の全体の面積以
上の面積としている。
This embodiment is shown in the schematic diagram of FIG. In this example, the size of the polysilicon layer (back gate) 17 is set to be equal to or larger than the entire area of the SOI layer 4 forming the MOSFET.

【0037】つまり、第1の実施形態の半導体装置にお
いて、ゲート電極となるバックゲートに対してセルフア
ラインでソース及びドレインのイオン注入ができないこ
とに起因する素子の特性ばらつきを低減するために、ポ
リシリコン層(バックゲート)17の大きさをMOSF
ETを形成するSOI層4の全体の面積以上の面積とす
ることによって、ソース、ドレインのイオン注入位置の
多少のズレによっても安定した特性が得られる。
That is, in the semiconductor device according to the first embodiment, in order to reduce the characteristic variation of the element due to the inability of self-aligned ion implantation of the source and drain to the back gate serving as the gate electrode, The size of the silicon layer (back gate) 17 is MOSF
By setting the area to be equal to or larger than the entire area of the SOI layer 4 forming the ET, stable characteristics can be obtained even if the ion implantation positions of the source and the drain are slightly shifted.

【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半導体装置の概略
断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】 同じく半導体装置の概略平面図。FIG. 2 is a schematic plan view of the same semiconductor device.

【図3】 半導体装置をより具体化した断面図。FIG. 3 is a more specific cross-sectional view of the semiconductor device.

【図4】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図5】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図6】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図7】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図8】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図9】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図10】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 10 is a sectional view for explaining a manufacturing process.

【図11】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 11 is a sectional view for explaining a manufacturing process.

【図12】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図13】 製造工程を説明するための断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.

【図14】 第2の実施の形態における半導体装置の概
略断面図。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図15】 第3の実施の形態における半導体装置の概
略断面図。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…絶縁膜、2a…絶縁膜、3…単
結晶シリコン層、4…単結晶シリコン層、5…絶縁膜、
6…ポリシリコン層、8…ポリシリコン層、9…ソース
領域、10…ドレイン領域、11…チャネル領域、12
…ポリシリコン層、13…ソース領域、14…ドレイン
領域、15…チャネル領域、17…ポリシリコン層、Q
1…低電圧用MOSトランジスタ、Q2…高電圧用MO
Sトランジスタ、L1…チャネル長、L2…チャネル
長。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Insulating film, 2a ... Insulating film, 3 ... Single crystal silicon layer, 4 ... Single crystal silicon layer, 5 ... Insulating film,
6 polysilicon layer, 8 polysilicon layer, 9 source region, 10 drain region, 11 channel region, 12
... polysilicon layer, 13 ... source region, 14 ... drain region, 15 ... channel region, 17 ... polysilicon layer, Q
1: MOS transistor for low voltage, Q2: MO for high voltage
S transistor, L1 ... channel length, L2 ... channel length.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 626C 627D 627A Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 29/78 626C 627D 627A

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の上に絶縁膜を介して第1お
よび第2のMOSトランジスタが形成された半導体装置
であって、 第1のMOSトランジスタにおいてソース・ドレイン・
チャネル領域を有する第1の半導体層の上に第1のゲー
ト絶縁膜を介して第1のゲート電極を配置するととも
に、第2のMOSトランジスタにおいてソース・ドレイ
ン・チャネル領域を有する第2の半導体層の下に前記第
1のゲート絶縁膜と異なる厚さの第2のゲート絶縁膜を
介して第2のゲート電極を配置したことを特徴とする半
導体装置。
1. A semiconductor device in which first and second MOS transistors are formed on a semiconductor substrate via an insulating film, wherein the first MOS transistor has a source, a drain,
A first gate electrode is disposed on a first semiconductor layer having a channel region via a first gate insulating film, and a second semiconductor layer having a source, drain, and channel region in a second MOS transistor A second gate electrode disposed under the first gate insulating film via a second gate insulating film having a thickness different from that of the first gate insulating film.
【請求項2】 前記第1のMOSトランジスタのチャネ
ル長と第2のMOSトランジスタのチャネル長とが異な
っ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 a channel length of said first MOS transistor is different from a channel length of said second MOS transistor.
【請求項3】 前記第1のMOSトランジスタにおいて
前記第2のゲート電極と同じ工程において形成された第
3のゲート電極を有し、 第2のMOSトランジスタにおいて前記第1のゲート電
極と同じ工程において形成された第4のゲート電極を有
し、 第3のゲート電極と第4のゲート電極とは所定電位に保
持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。
3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a third gate electrode formed in the same step as the second gate electrode in the first MOS transistor, wherein the third gate electrode is formed in the same step as the first gate electrode in the second MOS transistor. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a fourth gate electrode formed, wherein the third gate electrode and the fourth gate electrode are kept at a predetermined potential.
JP9272928A 1997-10-06 1997-10-06 Semiconductor device Pending JPH11112000A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9272928A JPH11112000A (en) 1997-10-06 1997-10-06 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9272928A JPH11112000A (en) 1997-10-06 1997-10-06 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11112000A true JPH11112000A (en) 1999-04-23

Family

ID=17520720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9272928A Pending JPH11112000A (en) 1997-10-06 1997-10-06 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11112000A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6979866B2 (en) 2002-09-04 2005-12-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device with SOI region and bulk region and method of manufacture thereof
JP2007049113A (en) * 2005-07-15 2007-02-22 Sony Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100711000B1 (en) 2005-11-28 2007-04-24 동부일렉트로닉스 주식회사 Mos transistor equipped with double gate and the manufacturing method thereof
JP2007173385A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Renesas Technology Corp Semiconductor integrated circuit device
JP2010232362A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Oki Semiconductor Co Ltd Semiconductor element and method of manufacturing the same
JP2011049529A (en) * 2009-07-29 2011-03-10 Nec Lcd Technologies Ltd Transistor circuit
WO2011039907A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 シャープ株式会社 Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2015181194A (en) * 2009-07-29 2015-10-15 Nltテクノロジー株式会社 transistor circuit
JP2022500869A (en) * 2018-09-14 2022-01-04 ソイテックSoitec Process for manufacturing improved substrates for hybrid integration

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6979866B2 (en) 2002-09-04 2005-12-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device with SOI region and bulk region and method of manufacture thereof
JP2007049113A (en) * 2005-07-15 2007-02-22 Sony Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4696964B2 (en) * 2005-07-15 2011-06-08 ソニー株式会社 Semiconductor device for memory
KR100711000B1 (en) 2005-11-28 2007-04-24 동부일렉트로닉스 주식회사 Mos transistor equipped with double gate and the manufacturing method thereof
JP2007173385A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Renesas Technology Corp Semiconductor integrated circuit device
JP2010232362A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Oki Semiconductor Co Ltd Semiconductor element and method of manufacturing the same
JP2011049529A (en) * 2009-07-29 2011-03-10 Nec Lcd Technologies Ltd Transistor circuit
JP2015181194A (en) * 2009-07-29 2015-10-15 Nltテクノロジー株式会社 transistor circuit
WO2011039907A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 シャープ株式会社 Semiconductor device and manufacturing method therefor
US8569147B2 (en) 2009-10-02 2013-10-29 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2022500869A (en) * 2018-09-14 2022-01-04 ソイテックSoitec Process for manufacturing improved substrates for hybrid integration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4649627A (en) Method of fabricating silicon-on-insulator transistors with a shared element
US6372593B1 (en) Method of manufacturing SOI substrate and semiconductor device
US5214295A (en) Thin film field effect transistor, CMOS inverter, and methods of forming thin film field effect transistors and CMOS inverters
JPH08255846A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH07312424A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH11112000A (en) Semiconductor device
JPH0548632B2 (en)
JPH09148587A (en) Semiconductor device
JPH06334155A (en) Semiconductor memory device and manufacture thereof
JP3244037B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH11340454A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH10163338A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPS6050063B2 (en) Complementary MOS semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH1041512A (en) Semiconductor device
JP2996694B2 (en) Method for manufacturing semiconductor stacked CMOS device
Hisamoto et al. Ultra-thin SOI CMOS with selective CVD tungsten for low-resistance source and drain
JPH11330452A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH10135348A (en) Field effect semiconductor device
JP3038857B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH06181312A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3419143B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
KR960009991B1 (en) Field effect transistor manufacturing process
JPH06120431A (en) Bipolar transistor and method of manufacturing semiconductor device
JPH01238066A (en) High withstand voltage transistor
JPH05267661A (en) Semiconductor device and its manufacture