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JP2002118260A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number
JP2002118260A
JP2002118260A JP2000306135A JP2000306135A JP2002118260A JP 2002118260 A JP2002118260 A JP 2002118260A JP 2000306135 A JP2000306135 A JP 2000306135A JP 2000306135 A JP2000306135 A JP 2000306135A JP 2002118260 A JP2002118260 A JP 2002118260A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
crystal
forming
trench
oxide film
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000306135A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Takizawa
順 瀧澤
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2000306135A priority Critical patent/JP2002118260A/en
Publication of JP2002118260A publication Critical patent/JP2002118260A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 SOIデバイスにおけるインパクトイオン化
に伴う基板浮遊効果を十分に抑制しつつ、トランジスタ
性能を阻害することのない半導体装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】 本発明に係る半導体装置の製造方法は、
SOI基板1を準備する工程と、単結晶Si層4にトレ
ンチ4a,4bを形成する工程と、トレンチ内の側壁か
ら単結晶Si層の底部にArイオン9を注入することに
より、単結晶Si層4の底部にダメージ層11を形成す
る工程と、トレンチ内にシリコン酸化膜を埋め込む工程
と、単結晶Si層の表面にゲート酸化膜を形成する工程
と、ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程と、ゲ
ート電極をマスクとして単結晶Si層に不純物イオンを
注入する工程と、単結晶Si層にアニールを施すことに
より、単結晶Si層にソース/ドレイン領域の拡散層を
形成する工程と、を具備する。
(57) Abstract: Provided is a method of manufacturing a semiconductor device which does not hinder transistor performance while sufficiently suppressing a substrate floating effect accompanying impact ionization in an SOI device. A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
A step of preparing the SOI substrate 1, a step of forming trenches 4a and 4b in the single-crystal Si layer 4, and a step of implanting Ar ions 9 from the side walls in the trench to the bottom of the single-crystal Si layer to form a single-crystal Si layer 4, a step of forming a damaged layer 11 at the bottom, a step of embedding a silicon oxide film in a trench, a step of forming a gate oxide film on the surface of a single-crystal Si layer, and forming a gate electrode on the gate oxide film. A step of implanting impurity ions into the single-crystal Si layer using the gate electrode as a mask, and a step of forming a source / drain region diffusion layer in the single-crystal Si layer by annealing the single-crystal Si layer; Is provided.

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
る半導体装置の製造方法に関する。特には、基板浮遊効
果を十分に抑制できる半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having an SOI structure. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of sufficiently suppressing a substrate floating effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁膜上の単結晶半導体層にトランジス
タを構成する手法はSOI(Silicon On Insulator)構造
として公知である。以下、SOI基板に形成されたMO
Sトランジスタの製造方法について説明する。
2. Description of the Related Art A method of forming a transistor in a single crystal semiconductor layer on an insulating film is known as an SOI (Silicon On Insulator) structure. Hereinafter, the MO formed on the SOI substrate will be described.
A method for manufacturing the S transistor will be described.

【0003】図4(a),(b)は、従来の半導体装置
の製造方法を示す断面図である。まず、SOI基板10
1を準備する。このSOI基板101は、単結晶シリコ
ンからなる支持基板102と、この支持基板102上に
形成された絶縁膜103と、この絶縁膜103上に形成
された単結晶Si層104と、から構成されている。な
お、SOI基板101は、種々の製造方法により製造す
ることが可能であり、例えば、張り合わせ法、SIMO
X(separation by Implanted oxygen)などにより製造す
ることも可能である。張り合わせ法とは、表面に絶縁膜
を有するシリコン基板を2つ準備し、これらのシリコン
基板の絶縁膜を互いに張り合わせることによりSOI基
板を製造する方法である。SIMOXとは、単結晶シリ
コン基板中に酸素を高濃度にイオン注入してシリコン基
板内部に酸化膜を形成することによりSOI基板を製造
する方法である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device. First, the SOI substrate 10
Prepare 1 The SOI substrate 101 includes a support substrate 102 made of single crystal silicon, an insulating film 103 formed on the support substrate 102, and a single crystal Si layer 104 formed on the insulating film 103. I have. The SOI substrate 101 can be manufactured by various manufacturing methods.
It can also be manufactured by X (separation by Implanted oxygen) or the like. The bonding method is a method for preparing an SOI substrate by preparing two silicon substrates each having an insulating film on the surface and bonding the insulating films of the silicon substrates to each other. SIMOX is a method for manufacturing an SOI substrate by implanting oxygen at a high concentration into a single crystal silicon substrate to form an oxide film inside the silicon substrate.

【0004】次に、図4(a)に示すように、単結晶S
i層104にトレンチを形成し、このトレンチ内にシリ
コン酸化膜を埋め込む。これにより、絶縁膜103上の
素子分離領域にはシリコン酸化膜からなる素子分離膜1
05が形成される。次に、単結晶Si層104にP型不
純物をイオン注入する。
[0004] Next, as shown in FIG.
A trench is formed in the i-layer 104, and a silicon oxide film is embedded in the trench. Thus, the element isolation film 1 made of a silicon oxide film is formed in the element isolation region on the insulating film 103.
05 is formed. Next, a P-type impurity is ion-implanted into the single-crystal Si layer 104.

【0005】この後、単結晶Si層104の表面に熱酸
化法によりゲート酸化膜106を形成する。次に、この
ゲート酸化膜106を含む全面上にポリシリコン膜を堆
積し、このポリシリコン膜をパターニングすることによ
り、ゲート酸化膜上にゲート電極107が形成される。
Thereafter, a gate oxide film 106 is formed on the surface of the single crystal Si layer 104 by a thermal oxidation method. Next, a polysilicon film is deposited on the entire surface including the gate oxide film 106, and the polysilicon film is patterned to form a gate electrode 107 on the gate oxide film.

【0006】次に、SOI基板101を回転させなが
ら、単結晶Si層104の底部で濃度が最大となるよう
な条件で高エネルギーのArイオン109を斜めにイオ
ン注入する。これにより、ゲート電極の下方に位置する
単結晶Si層104の底部に結晶欠陥からなるダメージ
層111が形成される。このダメージ層111は、SO
Iデバイスにおけるインパクトイオン化に伴う基板浮遊
効果を抑制するためのものである。つまり、ダメージ層
が無い場合は、単結晶Si層104が支持基板102か
ら絶縁されているので、ドレイン強電界等により発生し
た少数キャリア(正孔)が単結晶Si層内に過渡的に蓄
積され、これにより閾値電圧が変動するが、ダメージ層
111がある場合は、単結晶Si層内に発生した正孔の
再結合を促し、正孔のライフタイムを短くすることによ
り、単結晶Si層内に正孔が蓄積されるのを抑制するこ
とができ、基板浮遊効果を抑制することができる。
Next, while rotating the SOI substrate 101, high-energy Ar ions 109 are obliquely implanted under the condition that the concentration becomes maximum at the bottom of the single-crystal Si layer 104. As a result, a damage layer 111 including a crystal defect is formed at the bottom of the single crystal Si layer 104 located below the gate electrode. This damage layer 111 is made of SO
This is for suppressing the substrate floating effect due to impact ionization in the I device. In other words, when there is no damage layer, the single-crystal Si layer 104 is insulated from the support substrate 102, so that minority carriers (holes) generated by a strong drain electric field or the like are transiently accumulated in the single-crystal Si layer. Although the threshold voltage fluctuates as a result, when the damage layer 111 is present, the recombination of holes generated in the single crystal Si layer is promoted, and the lifetime of the holes is shortened. The accumulation of holes in the substrate can be suppressed, and the floating effect of the substrate can be suppressed.

【0007】この後、図4(b)に示すように、ゲート
電極107をマスクとして低濃度のN型不純物イオンを
イオン注入する。次に、ゲート電極107を含む全面上
にCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりシリ
コン酸化膜を堆積し、このシリコン酸化膜を全面エッチ
ングすることにより、ゲート電極107の側壁にはシリ
コン酸化膜からなるサイドウォール113が形成され
る。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, low concentration N-type impurity ions are implanted using the gate electrode 107 as a mask. Next, a silicon oxide film is deposited on the entire surface including the gate electrode 107 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the silicon oxide film is etched on the entire surface. A wall 113 is formed.

【0008】次に、サイドウォール113及びゲート電
極107をマスクとしてN型不純物イオンをイオン注入
する。この後、SOI基板101にアニールを施すこと
により、単結晶Si層104には低濃度のN型拡散層1
15及びソース/ドレイン領域のN型拡散層116,1
17が形成される。
Next, N-type impurity ions are implanted using the side wall 113 and the gate electrode 107 as a mask. Thereafter, the SOI substrate 101 is annealed, so that the single-crystal Si layer 104 has a low-concentration N-type diffusion layer 1.
15 and N-type diffusion layers 116, 1 of source / drain regions
17 are formed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体装置の製造方法では、Arイオン109をイオン
注入する際、単結晶Si層104の底部で濃度が最大と
なるような条件とすることにより、単結晶Si層の底部
に結晶欠陥からなるダメージ層111が形成されるよう
にしている。このため、結晶欠陥の濃度は単結晶Si層
の底部が最も高くなる。しかし、この結晶欠陥は、単結
晶Si層の底部より濃度は低いが、結晶欠陥が形成され
て欲しくない場所であるソース/ドレイン領域の拡散層
116,117にも形成されてしまう。これにより、例
えばNチャンネルMOSトランジスタの場合、多数キャ
リア(電子)がソース/ドレイン領域の結晶欠陥(ダメ
ージ部分)にトラップされてしまい、所望のトランジス
タ性能を発揮することができなくなる。
By the way, in the conventional method of manufacturing a semiconductor device, when the Ar ions 109 are implanted, the conditions are such that the concentration is maximized at the bottom of the single crystal Si layer 104. In addition, a damage layer 111 including a crystal defect is formed at the bottom of the single crystal Si layer. Therefore, the concentration of crystal defects is highest at the bottom of the single crystal Si layer. However, although this crystal defect has a lower concentration than the bottom of the single-crystal Si layer, it is also formed in the diffusion layers 116 and 117 in the source / drain regions where the crystal defect is not desired to be formed. As a result, in the case of, for example, an N-channel MOS transistor, majority carriers (electrons) are trapped by crystal defects (damaged portions) in the source / drain regions, and desired transistor performance cannot be exhibited.

【0010】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、SOIデバイスにおける
インパクトイオン化に伴う基板浮遊効果を十分に抑制し
つつ、トランジスタ性能を阻害することのない半導体装
置の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to sufficiently suppress the substrate floating effect associated with impact ionization in an SOI device and not to hinder transistor performance. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板、
その上に形成された第1絶縁膜及びその上に形成された
単結晶Si層を有するSOI基板を準備する工程と、単
結晶Si層にトレンチを形成する工程と、このトレンチ
内の側壁から単結晶Si層の底部に欠陥形成用イオンを
注入することにより、単結晶Si層の底部に結晶欠陥か
らなるダメージ層を形成する工程と、トレンチ内に第2
絶縁膜を埋め込む工程と、単結晶Si層の表面にゲート
絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にゲート
電極を形成する工程と、ゲート電極をマスクとして単結
晶Si層に不純物イオンを注入する工程と、単結晶Si
層にアニールを施すことにより、単結晶Si層にソース
/ドレイン領域の拡散層を形成する工程と、を具備する
ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a supporting substrate,
A step of preparing an SOI substrate having a first insulating film formed thereon and a single-crystal Si layer formed thereon; a step of forming a trench in the single-crystal Si layer; Implanting defects forming ions into the bottom of the crystalline Si layer to form a damaged layer comprising crystal defects at the bottom of the single-crystal Si layer;
A step of embedding an insulating film, a step of forming a gate insulating film on the surface of the single crystal Si layer, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and a step of implanting impurity ions into the single crystal Si layer using the gate electrode as a mask. Injecting step and single crystal Si
Forming a diffusion layer of a source / drain region in the single-crystal Si layer by annealing the layer.

【0012】上記半導体装置の製造方法によれば、単結
晶Si層にトレンチを形成し、このトレンチ内の側壁か
ら単結晶Si層の底部に欠陥形成用イオンを注入するこ
とにより、トレンチ近傍に位置する単結晶Si層の底部
に結晶欠陥からなるダメージ層を形成している。このよ
うにトレンチ内の側壁から欠陥形成用イオンを注入する
ため、該欠陥形成用イオンがソース/ドレイン領域を通
過するのを抑制して単結晶Si層の底部に直接注入する
ことができる。従って、結晶欠陥が形成されて欲しくな
い場所には形成されないので、トランジスタ性能を阻害
することなく、SOIデバイスにおけるインパクトイオ
ン化に伴う基板浮遊効果を十分に抑制することもでき
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device, a trench is formed in the single-crystal Si layer, and ions for forming a defect are implanted into the bottom of the single-crystal Si layer from a side wall in the trench, so as to be located near the trench. A damaged layer made of crystal defects is formed at the bottom of the single crystal Si layer. Since the defect forming ions are implanted from the side walls in the trench in this manner, the defect forming ions can be directly implanted into the bottom of the single crystal Si layer while suppressing the passage of the defect forming ions through the source / drain regions. Therefore, since the crystal defects are not formed where they are not desired, the floating effect of the substrate due to the impact ionization in the SOI device can be sufficiently suppressed without impairing the transistor performance.

【0013】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
において、上記ダメージ層を形成する工程では、トレン
チ内の側壁から単結晶Si層の底部に欠陥形成用イオン
を注入する際に、SOI基板を回転させながら該欠陥形
成用イオンを斜めに注入することが好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming the damaged layer, when implanting ions for forming defects from the side wall in the trench into the bottom of the single-crystal Si layer, the SOI substrate is removed. It is preferable to implant the defect forming ions obliquely while rotating.

【0014】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
において、上記ダメージ層は、ソース/ドレイン領域の
拡散層の下に位置することが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the damaged layer is located below a diffusion layer in a source / drain region.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1〜図3は、本発明の実
施の形態による半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0016】まず、SOI基板1を準備する。このSO
I基板1は、単結晶シリコンからなる支持基板2と、こ
の支持基板2上に形成された絶縁膜3と、この絶縁膜3
上に形成された単結晶Si層4と、から構成されてい
る。なお、SOI基板1は、種々の製造方法により製造
することが可能であり、例えば、張り合わせ法、SIM
OXなどにより製造することも可能である。
First, an SOI substrate 1 is prepared. This SO
The I substrate 1 includes a support substrate 2 made of single crystal silicon, an insulating film 3 formed on the support substrate 2,
And a single-crystal Si layer 4 formed thereon. The SOI substrate 1 can be manufactured by various manufacturing methods.
It can also be manufactured by OX or the like.

【0017】次に、図1に示すように、単結晶Si層4
の表面に熱酸化法によりパッド酸化膜(図示せず)を形
成し、このパッド酸化膜上にCVD法によりシリコン窒
化膜8を堆積する。この後、シリコン窒化膜8上にレジ
スト膜(図示せず)を設け、このレジスト膜をマスクと
してシリコン窒化膜8をエッチングすることにより、シ
リコン窒化膜8には素子分離領域上に位置する開口部8
a,8bが形成される。次に、このシリコン窒化膜8を
マスクとして単結晶Si層4をエッチングすることによ
り、単結晶Si層4にトレンチ4a,4bを形成する。
Next, as shown in FIG.
A pad oxide film (not shown) is formed on the surface of the substrate by a thermal oxidation method, and a silicon nitride film 8 is deposited on the pad oxide film by a CVD method. Thereafter, a resist film (not shown) is provided on the silicon nitride film 8, and the silicon nitride film 8 is etched using the resist film as a mask. 8
a, 8b are formed. Next, trenches 4a and 4b are formed in single crystal Si layer 4 by etching single crystal Si layer 4 using silicon nitride film 8 as a mask.

【0018】この後、SOI基板1を回転させながら、
シリコン窒化膜8をマスクとして高エネルギーのArイ
オン9を斜めにイオン注入する。これにより、Arイオ
ンがトレンチ4a,4b内の側壁から単結晶Si層4の
底部に注入され、トレンチ近傍に位置する単結晶Si層
4の底部に結晶欠陥からなるダメージ層11が形成され
る。このダメージ層11は、SOIデバイスにおけるイ
ンパクトイオン化に伴う基板浮遊効果を抑制するための
ものである。つまり、ダメージ層が無い場合は、単結晶
Si層4が支持基板2から絶縁されているので、ドレイ
ン強電界等により発生した少数キャリア(正孔)が単結
晶Si層内に過渡的に蓄積され、これにより閾値電圧が
変動するが、ダメージ層11がある場合は、単結晶Si
層内に発生した正孔の再結合を促し、正孔のライフタイ
ムを短くすることにより、単結晶Si層内に正孔が蓄積
されるのを抑制することができ、基板浮遊効果を抑制す
ることができる。
Thereafter, while rotating the SOI substrate 1,
Using the silicon nitride film 8 as a mask, high-energy Ar ions 9 are obliquely implanted. As a result, Ar ions are implanted into the bottom of the single-crystal Si layer 4 from the sidewalls in the trenches 4a and 4b, and a damaged layer 11 composed of crystal defects is formed at the bottom of the single-crystal Si layer 4 located near the trench. The damage layer 11 is for suppressing a substrate floating effect due to impact ionization in an SOI device. In other words, when there is no damage layer, the single-crystal Si layer 4 is insulated from the support substrate 2, so that minority carriers (holes) generated by a strong drain electric field or the like are transiently accumulated in the single-crystal Si layer. As a result, the threshold voltage fluctuates.
By accelerating the recombination of holes generated in the layer and shortening the lifetime of the holes, the accumulation of holes in the single crystal Si layer can be suppressed, and the substrate floating effect can be suppressed. be able to.

【0019】次に、図2に示すように、シリコン窒化膜
8を剥離した後、トレンチ4a,4b内を含む全面上に
CVD法によりシリコン酸化膜を堆積する。この後、単
結晶Si層4の上に存在するシリコン酸化膜をエッチバ
ック又はCMP(Chemical Mechanical Polishing)研
磨により除去する。これにより、トレンチ内にシリコン
酸化膜が埋め込まれ、絶縁膜3上の素子分離領域にはシ
リコン酸化膜からなる素子分離膜5が形成される。次
に、単結晶Si層4にP型不純物をイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 2, after the silicon nitride film 8 is peeled off, a silicon oxide film is deposited on the entire surface including the insides of the trenches 4a and 4b by the CVD method. Thereafter, the silicon oxide film existing on the single crystal Si layer 4 is removed by etch back or CMP (Chemical Mechanical Polishing) polishing. As a result, a silicon oxide film is buried in the trench, and an element isolation film 5 made of a silicon oxide film is formed in an element isolation region on the insulating film 3. Next, a P-type impurity is ion-implanted into the single-crystal Si layer 4.

【0020】この後、単結晶Si層4の表面に熱酸化法
によりゲート酸化膜6を形成する。次に、このゲート酸
化膜6を含む全面上にCVD法によりポリシリコン膜を
堆積し、このポリシリコン膜をパターニングすることに
より、ゲート酸化膜上にゲート電極7が形成される。
Thereafter, a gate oxide film 6 is formed on the surface of the single crystal Si layer 4 by a thermal oxidation method. Next, a polysilicon film is deposited on the entire surface including the gate oxide film 6 by a CVD method, and the polysilicon film is patterned to form a gate electrode 7 on the gate oxide film.

【0021】次に、ゲート電極7をマスクとして低濃度
のN型不純物イオンをイオン注入する。次に、ゲート電
極7を含む全面上にCVD法によりシリコン酸化膜を堆
積し、このシリコン酸化膜を全面エッチングすることに
より、ゲート電極7の側壁にはシリコン酸化膜からなる
サイドウォール13が形成される。
Next, low concentration N-type impurity ions are implanted using the gate electrode 7 as a mask. Next, a silicon oxide film is deposited on the entire surface including the gate electrode 7 by the CVD method, and the silicon oxide film is etched over the entire surface, so that a sidewall 13 made of the silicon oxide film is formed on the side wall of the gate electrode 7. You.

【0022】この後、サイドウォール13及びゲート電
極7をマスクとしてN型不純物イオンをイオン注入し、
SOI基板1にアニールを施す。これにより、単結晶S
i層4には低濃度のN型拡散層15及びソース/ドレイ
ン領域のN型拡散層16,17が形成される。
Thereafter, N-type impurity ions are implanted using the side wall 13 and the gate electrode 7 as a mask.
The SOI substrate 1 is annealed. Thereby, the single crystal S
In the i-layer 4, a low-concentration N-type diffusion layer 15 and N-type diffusion layers 16 and 17 of source / drain regions are formed.

【0023】次に、図3に示すように、ゲート電極7を
含む全面上にシリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜23
を堆積する。この後、層間絶縁膜23をエッチングする
ことにより、ソース/ドレイン領域のN型拡散層16,
17それぞれの上に位置するコンタクトホール23a,
23bが形成される。次に、コンタクトホール内及び層
間絶縁膜上に配線層25を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, an interlayer insulating film 23 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface including the gate electrode 7.
Is deposited. Thereafter, by etching the interlayer insulating film 23, the N-type diffusion layers 16 in the source / drain regions are removed.
17 contact holes 23a,
23b is formed. Next, a wiring layer 25 is formed in the contact hole and on the interlayer insulating film.

【0024】上記実施の形態によれば、単結晶Si層4
にトレンチ4a,4bを形成し、このトレンチ内の側壁
から単結晶Si層の底部にArイオンを注入することに
より、トレンチ近傍に位置する単結晶Si層4の底部に
ダメージ層11を形成している。このため、従来の半導
体装置のように結晶欠陥が形成されて欲しくない場所で
あるソース/ドレイン領域の拡散層に結晶欠陥が形成さ
れることがない。つまり、トレンチ内の側壁からArイ
オンを注入することにより、Arイオンがソース/ドレ
イン領域を通過するのを抑制して単結晶Si層の底部に
直接注入することができる。従って、結晶欠陥が形成さ
れて欲しくない場所には形成されないので、トランジス
タ性能を阻害することがない。
According to the above embodiment, single-crystal Si layer 4
Trenches 4a and 4b are formed in the trench, and Ar ions are implanted into the bottom of the single-crystal Si layer from the side walls in the trench to form a damage layer 11 on the bottom of the single-crystal Si layer 4 located near the trench. I have. Therefore, unlike the conventional semiconductor device, crystal defects are not formed in the diffusion layers of the source / drain regions, which are places where crystal defects are not desired to be formed. That is, by implanting Ar ions from the side walls in the trench, Ar ions can be suppressed from passing through the source / drain regions and directly implanted into the bottom of the single-crystal Si layer. Therefore, since the crystal defects are not formed in places where they are not desired, the transistor performance is not hindered.

【0025】また、本実施の形態では、ソース/ドレイ
ン領域のN型拡散層16,17の下部に再結合中心があ
るダメージ層(欠陥層)を形成している。このため、ド
レイン強電界等により単結晶Si層4内に発生した少数
キャリア(正孔)の再結合を促し、正孔のライフタイム
を短くすることにより、基板浮遊効果を抑制することが
できる。
In the present embodiment, a damaged layer (defective layer) having a recombination center is formed below the N-type diffusion layers 16 and 17 in the source / drain regions. For this reason, the recombination of the minority carriers (holes) generated in the single-crystal Si layer 4 due to the strong electric field of the drain is promoted, and the lifetime of the holes is shortened, so that the substrate floating effect can be suppressed.

【0026】尚、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。例えば、
Arイオン9を斜め方向にイオン注入する際の具体的な
方向については、ゲート電極のサイズや単結晶Si層の
厚さ等の条件により種々適切なものを選択して実施する
ことが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented with various modifications. For example,
As for the specific direction when the Ar ions 9 are implanted obliquely, it is possible to select and execute various appropriate ones depending on conditions such as the size of the gate electrode and the thickness of the single crystal Si layer. .

【0027】また、上記実施の形態では、ダメージ層を
形成するためにArイオンをイオン注入しているが、イ
オン種はArに限られるものではなく、Ne等の希ガス
元素、F、Cl等のハロゲン元素、及びSi、C、Ge
等の14族元素を用いることも可能である。
In the above embodiment, Ar ions are implanted to form the damaged layer. However, the ion species is not limited to Ar, but a rare gas element such as Ne, F, Cl or the like. Halogen element, and Si, C, Ge
It is also possible to use Group 14 elements.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
レンチ内の側壁から単結晶Si層の底部に欠陥形成用イ
オンを注入することにより、単結晶Si層の底部に結晶
欠陥からなるダメージ層を形成している。したがって、
SOIデバイスにおけるインパクトイオン化に伴う基板
浮遊効果を十分に抑制しつつ、トランジスタ性能を阻害
することのない半導体装置の製造方法を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention, by implanting defect-forming ions from the sidewalls in the trench into the bottom of the single-crystal Si layer, damage due to crystal defects is formed in the bottom of the single-crystal Si layer. Forming a layer. Therefore,
It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device which does not hinder transistor performance while sufficiently suppressing a substrate floating effect due to impact ionization in an SOI device.

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

【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を示すものであり、図1の次の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, showing a step subsequent to FIG. 1;

【図3】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を示すものであり、図2の次の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, showing a step subsequent to FIG. 2;

【図4】(a),(b)は、従来の半導体装置の製造方
法を示す断面図である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 SOI基板 2,102 支持基板 3,103 絶縁膜 4,104 単結晶Si層 4a,4b トレンチ 5,105 素子分離膜 6,106 ゲート酸化膜 7,107 ゲート電極 8 シリコン窒化膜 8a,8b 開口部 9,109 Arイオン 11,111 ダメージ層 13,113 サイドウォール 15,115 低濃度のN型拡散層 16,116 ソース拡散層 17,117 ドレイン拡散層 23 層間絶縁膜 23a,23b コンタクトホール 25 配線層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 SOI substrate 2, 102 Support substrate 3, 103 Insulating film 4, 104 Single crystal Si layer 4a, 4b Trench 5, 105 Element isolation film 6, 106 Gate oxide film 7, 107 Gate electrode 8 Silicon nitride film 8a, 8b Opening 9,109 Ar ion 11,111 Damage layer 13,113 Side wall 15,115 Low concentration N-type diffusion layer 16,116 Source diffusion layer 17,117 Drain diffusion layer 23 Interlayer insulating film 23a, 23b Contact hole 25 Wiring layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持基板、その上に形成された第1絶縁
膜及びその上に形成された単結晶Si層を有するSOI
基板を準備する工程と、 単結晶Si層にトレンチを形成する工程と、 このトレンチ内の側壁から単結晶Si層の底部に欠陥形
成用イオンを注入することにより、単結晶Si層の底部
に結晶欠陥からなるダメージ層を形成する工程と、 トレンチ内に第2絶縁膜を埋め込む工程と、 単結晶Si層の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、 このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 ゲート電極をマスクとして単結晶Si層に不純物イオン
を注入する工程と、 単結晶Si層にアニールを施すことにより、単結晶Si
層にソース/ドレイン領域の拡散層を形成する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
An SOI having a support substrate, a first insulating film formed thereon, and a single-crystal Si layer formed thereon
A step of preparing a substrate; a step of forming a trench in the single-crystal Si layer; and implanting a defect-forming ion from the side wall in the trench into the bottom of the single-crystal Si layer to form a crystal at the bottom of the single-crystal Si layer. A step of forming a damaged layer composed of defects; a step of embedding a second insulating film in the trench; a step of forming a gate insulating film on the surface of the single-crystal Si layer; and forming a gate electrode on the gate insulating film A step of implanting impurity ions into the single-crystal Si layer using the gate electrode as a mask; and annealing the single-crystal Si layer to form the single-crystal Si layer.
Forming a diffusion layer of a source / drain region in a layer.
【請求項2】 上記ダメージ層を形成する工程におい
て、トレンチ内の側壁から単結晶Si層の底部に欠陥形
成用イオンを注入する際に、SOI基板を回転させなが
ら該欠陥形成用イオンを斜めに注入することを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. In the step of forming a damaged layer, when ion for forming a defect is implanted from a side wall in a trench to a bottom of a single crystal Si layer, the ion for forming a defect is tilted while rotating an SOI substrate. The method according to claim 1, wherein the implantation is performed.
【請求項3】 上記ダメージ層は、ソース/ドレイン領
域の拡散層の下に位置することを特徴とする請求項1又
は2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the damaged layer is located below the diffusion layer in the source / drain region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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