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JP2003031799A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2003031799A
JP2003031799A JP2001212591A JP2001212591A JP2003031799A JP 2003031799 A JP2003031799 A JP 2003031799A JP 2001212591 A JP2001212591 A JP 2001212591A JP 2001212591 A JP2001212591 A JP 2001212591A JP 2003031799 A JP2003031799 A JP 2003031799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
silicon substrate
substrate
oxide film
polysilicon
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
JP2001212591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Arai
英明 新居
Tsutomu Sato
力 佐藤
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001212591A priority Critical patent/JP2003031799A/en
Publication of JP2003031799A publication Critical patent/JP2003031799A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/113Isolations within a component, i.e. internal isolations
    • H10D62/115Dielectric isolations, e.g. air gaps
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/113Isolations within a component, i.e. internal isolations
    • H10D62/115Dielectric isolations, e.g. air gaps
    • H10D62/116Dielectric isolations, e.g. air gaps adjoining the input or output regions of field-effect devices, e.g. adjoining source or drain regions

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】SOI基板を用いないで製造コストの上昇を抑
制しながら、SOI基板を用いた場合と同様にMISF
ETの寄生容量の低下や基板浮遊効果による電流駆動力
の向上を実現でき、セルフヒーティングによるMISF
ETの電流駆動力の低下を抑制でき、必要に応じて容易
にMISFETの基板電位を確保する。 【解決手段】シリコン基板101と、シリコン基板10
1中の一部に埋め込み形成され、外周部が薄い酸化膜1
09に覆われたポリシリコン110領域と、シリコン基
板の表層部にチャネル領域およびドレイン・ソース拡散
層が形成され、チャネル領域およびそれに隣接するドレ
イン・ソース拡散層の一部が酸化膜109上に接してい
るMISFETとを具備し、MISFETの基板領域
は、ドレイン・ソース拡散層とのPN接合および酸化膜
によりシリコン基板に対して電気的に分離されている。
[PROBLEMS] To prevent an increase in manufacturing cost without using an SOI substrate and to perform MISF similarly to the case using an SOI substrate.
The ET parasitic capacitance can be reduced and the current driving force can be improved due to the substrate floating effect.
A reduction in the current driving force of the ET can be suppressed, and the substrate potential of the MISFET can be easily secured as necessary. A silicon substrate and a silicon substrate are provided.
1. An oxide film 1 which is embedded in a part of
A channel region and a drain / source diffusion layer are formed in a region of the polysilicon 110 covered with the silicon substrate 09 and a surface layer of the silicon substrate, and the channel region and a part of the drain / source diffusion layer adjacent thereto are in contact with the oxide film 109. And a substrate region of the MISFET is electrically separated from the silicon substrate by a PN junction with a drain / source diffusion layer and an oxide film.

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、半導体装置および
その製造方法に係り、特にMIS型電界効果トランジス
タの基板構造およびその形成方法に関するもので、例え
ばMIS型集積回路に適用されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a substrate structure of a MIS field effect transistor and a method of forming the same, and is applied to, for example, a MIS integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン基板上に形成したMIS型電界
効果トランジスタ(FET)を有するMIS型集積回路
に対して、近年、高速化の要求はますます強くなってい
るが、それを実現するための手段として、SOI基板上
にMISFETを形成する技術の開発が進められてい
る。
2. Description of the Related Art For MIS type integrated circuits having MIS type field effect transistors (FETs) formed on a silicon substrate, the demand for higher speed has become stronger in recent years. As a means, a technique for forming a MISFET on an SOI substrate is being developed.

【0003】SOI基板を使うことにより、MISFE
Tの寄生容量の低下や基板浮遊効果による電流駆動力の
向上によってMIS型集積回路の高速化を実現できる
が、反面、コスト上昇やセルフヒーティング、基板電位
を確保するために特別なトランジスタを形成しなければ
ならない等のデメリットもあった。
By using the SOI substrate, MISFE
Although the speed of the MIS type integrated circuit can be increased by reducing the parasitic capacitance of T and improving the current driving force due to the substrate floating effect, on the other hand, a special transistor is formed to increase the cost, self-heating, and secure the substrate potential. There were some disadvantages such as having to do it.

【0004】以下、図13(a)乃至(d)および図1
4(a)乃至(d)を参照しながら、従来技術を用いて
SOI基板上に形成されたMIS型集積回路の製造方法
を説明する。
Hereinafter, FIGS. 13A to 13D and FIG.
A method of manufacturing a MIS type integrated circuit formed on an SOI substrate by using a conventional technique will be described with reference to 4 (a) to 4 (d).

【0005】まず、図13(a)に示すように、P型シ
リコン基板1、埋め込み酸化膜2、シリコン単結晶層3
からなるSOI基板上に、熱酸化により10nm程度の
酸化膜4を形成し、さらに、LPCVD(Low-Pressure
-Chemical-Vapor-Deposition)法によりシリコン窒化膜
5および酸化膜6を順次堆積させる。
First, as shown in FIG. 13A, a P-type silicon substrate 1, a buried oxide film 2, and a silicon single crystal layer 3 are formed.
An oxide film 4 with a thickness of about 10 nm is formed on the SOI substrate made of SiO 2 by thermal oxidation, and further LPCVD (Low-Pressure
A silicon nitride film 5 and an oxide film 6 are sequentially deposited by the -Chemical-Vapor-Deposition method.

【0006】次に、図13(b)に示すように、リソグ
ラフィを用いて、素子領域7となるべき領域上にレジス
トパターン20を形成し、このレジストパターン20を
マスクとするRIE(Reactive-Ion-Etching)等のドラ
イエッチングを用いて、表面の酸化膜6を所定の形状に
加工する。
Next, as shown in FIG. 13B, a resist pattern 20 is formed on a region to be the element region 7 by using lithography, and the RIE (Reactive-Ion) using the resist pattern 20 as a mask. -Etching) or the like is used to process the surface oxide film 6 into a predetermined shape.

【0007】続いて、図13(c)に示すように、前記
レジストパターン20を剥離した後、酸化膜6をマスク
材として、RIE法を用いて窒化膜5、酸化膜4、およ
びシリコン単結晶層3を所定の形状に加工する。
Subsequently, as shown in FIG. 13C, after the resist pattern 20 is peeled off, the nitride film 5, the oxide film 4, and the silicon single crystal are formed by RIE using the oxide film 6 as a mask material. The layer 3 is processed into a predetermined shape.

【0008】次に、図13(d)に示すように、CVD
法を用いて酸化膜8を埋め込んだ後、CMP(Chemical
-Mechanical-Polishing )を用いて素子領域7上のシリ
コン窒化膜5が露出するまで酸化膜8を研磨する。
Next, as shown in FIG. 13D, CVD
After the oxide film 8 is embedded by using the chemical method, CMP (Chemical
-Mechanical-Polishing) is used to polish the oxide film 8 until the silicon nitride film 5 on the element region 7 is exposed.

【0009】次に、前記研磨により露出されたシリコン
窒化膜5を熱燐酸により除去し、図14(a)に示すよ
うに、イオン注入を用いてシリコン単結晶層3にP型不
純物領域9を形成する。
Next, the silicon nitride film 5 exposed by the polishing is removed by hot phosphoric acid, and a P-type impurity region 9 is formed in the silicon single crystal layer 3 by ion implantation, as shown in FIG. Form.

【0010】続いて、表面の酸化膜4をHF系の溶液で
剥離した後、図14(b)に示すように、熱酸化により
ゲート絶縁膜10を形成する。さらに、LPCVD法を
用いてポリシリコンを堆積した後、リソグラフィによる
レジストパターニングおよびRIEを用いてMISFE
Tのゲート電極11を形成する。そして、ゲート電極1
1をマスクとしたイオン注入を行うことにより、MIS
FETのLDD構造のドレイン・ソース領域となる低濃
度拡散層12を形成する。
Subsequently, the oxide film 4 on the surface is stripped with an HF-based solution, and then the gate insulating film 10 is formed by thermal oxidation, as shown in FIG. Further, after depositing polysilicon using LPCVD, resist patterning by lithography and MISFE using RIE are performed.
The gate electrode 11 of T is formed. And the gate electrode 1
By performing ion implantation using 1 as a mask, MIS
A low-concentration diffusion layer 12 to be the drain / source region of the LDD structure of the FET is formed.

【0011】次に、図14(c)に示すように、LPC
VD法により窒化膜を堆積させてRIE法でエッチバッ
クすることにより、ゲート電極11外周に側壁13を形
成する。さらに、ゲート電極11と側壁13をマスク材
としたイオン注入を行うことにより、MISFETのド
レイン・ソース領域となる高濃度拡散層14を形成す
る。
Next, as shown in FIG.
A side wall 13 is formed on the outer periphery of the gate electrode 11 by depositing a nitride film by the VD method and etching back by the RIE method. Further, by performing ion implantation using the gate electrode 11 and the side wall 13 as a mask material, a high concentration diffusion layer 14 to be the drain / source region of the MISFET is formed.

【0012】その後、図14(d)に示すように、表面
にTi,Co,Ni等の高融点金属を堆積させて熱工程
を施すことにより、シリコン単結晶層3、ゲート電極1
1上に選択的に金属シリサイド15を形成する。さら
に、通常用いられる配線形成技術を用いて、層間絶縁膜
16、コンタクトプラグ17、金属配線18を形成す
る。
Thereafter, as shown in FIG. 14 (d), a refractory metal such as Ti, Co, or Ni is deposited on the surface and subjected to a heat step, whereby the silicon single crystal layer 3 and the gate electrode 1
A metal silicide layer 15 is selectively formed on the metal layer 1. Further, the interlayer insulating film 16, the contact plug 17, and the metal wiring 18 are formed by using a wiring forming technique which is usually used.

【0013】しかし、上記した従来の製造方法は、現在
は高単価のSOI基板を用いるので、製造コストが大幅
に上昇する。また、MISFETの下部に埋め込み酸化
膜2が存在するので、発生した熱が逃げにくく、素子の
温度が上昇し、移動度を劣化させ、MISFETの電流
駆動力を低下させてしまう。
However, the above conventional manufacturing method uses a high-priced SOI substrate at present, so that the manufacturing cost is significantly increased. Further, since the buried oxide film 2 exists below the MISFET, the generated heat is difficult to escape, the temperature of the element rises, the mobility deteriorates, and the current driving force of the MISFET decreases.

【0014】また、MISFETのゲート電極直下の基
板電位が変動するとMISFETの閾値電圧が変動する
が、回路動作上の都合によりMISFETの閾値電圧の
変動を避けたい場合に、MISFETのゲート電極直下
の基板電位を確保(固定)させるためにボディコンタク
トをとり、MISFETのチャネル領域に固定電位を供
給するようにすると、ボディコンタクトをとるために特
別なパターンを形成する必要がある。
Further, the threshold voltage of the MISFET fluctuates when the substrate potential directly below the gate electrode of the MISFET fluctuates. However, when it is desired to avoid the fluctuation of the threshold voltage of the MISFET due to circuit operation, the substrate directly below the gate electrode of the MISFET. When a body contact is formed to secure (fix) the potential and a fixed potential is supplied to the channel region of the MISFET, it is necessary to form a special pattern to form the body contact.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
SOI基板上にMISFETを形成した半導体装置は、
製造コストが上昇する、セルフヒーティングによりMI
SFETの電流駆動力が低下する、MISFETのゲー
ト電極直下の基板電位を固定させる場合に特別なパター
ンを形成しなければならない等の問題があった。
As described above, the semiconductor device in which the MISFET is formed on the conventional SOI substrate is as follows.
MI due to self-heating, which increases manufacturing costs
There are problems that the current driving force of the SFET decreases and that a special pattern has to be formed when the substrate potential immediately below the gate electrode of the MISFET is fixed.

【0016】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、製造コストの上昇を抑制しながら、SOI基
板を用いた場合と同様にMISFETの寄生容量の低下
や基板浮遊効果による電流駆動力の向上を実現でき、セ
ルフヒーティングによるMISFETの電流駆動力の低
下を抑制でき、必要に応じて容易にMISFETの基板
電位を確保することが可能になる半導体装置およびその
製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and while suppressing an increase in manufacturing cost, the parasitic capacitance of the MISFET is reduced and the current is driven by the substrate floating effect as in the case of using the SOI substrate. To provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can improve the power, can suppress the decrease in the current driving force of the MISFET due to self-heating, and can easily secure the substrate potential of the MISFET as necessary. With the goal.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板と、前記半導体基板中の一部に埋め込み形成
され、外周部に絶縁膜が形成された埋め込み領域と、前
記半導体基板の表層部にチャネル領域およびドレイン・
ソース拡散層が形成され、前記チャネル領域およびそれ
に隣接するドレイン・ソース拡散層の少なくとも一部が
前記絶縁膜上に接しているMIS電界効果トランジスタ
とを具備したことを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention comprises:
A semiconductor substrate, a buried region which is embedded in a part of the semiconductor substrate and has an insulating film formed on the outer periphery thereof, and a channel region and a drain region formed on the surface layer of the semiconductor substrate.
A source diffusion layer is formed, and the channel region and at least a part of the drain / source diffusion layer adjacent to the channel region are in contact with the insulating film, and a MIS field effect transistor is provided.

【0018】本発明の半導体装置の製造方法は、シリコ
ン基板中に空孔を形成する工程と、前記シリコン基板中
の空孔の外周部に連なるように前記シリコン基板に埋め
込み素子分離領域形成用の溝を形成し、前記空孔の外周
部を前記溝に露出させる工程と、前記露出された空孔内
を熱酸化した後にポリシリコンを充填させることによ
り、酸化膜で覆われたポリシリコン領域を前記シリコン
基板中の一部に埋め込み形成する工程と、前記シリコン
基板の表層部における前記酸化膜で覆われたポリシリコ
ン領域上にチャネル領域およびソース・ドレイン拡散層
の少なくともいずれかを有するMIS型電界効果トラン
ジスタを形成する工程とを具備することを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming holes in a silicon substrate and a step of forming a buried element isolation region in the silicon substrate so as to be continuous with the outer periphery of the holes in the silicon substrate. A step of forming a groove and exposing the outer peripheral portion of the hole to the groove, and a step of thermally oxidizing the exposed hole and then filling the area with polysilicon to form a polysilicon region covered with an oxide film. A step of embedding in a part of the silicon substrate, and a MIS electric field having at least one of a channel region and a source / drain diffusion layer on a polysilicon region covered with the oxide film in a surface layer portion of the silicon substrate. And a step of forming an effect transistor.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0020】<第1の実施形態>図1乃至図12は、本
発明の第1の実施形態に係るMIS型集積回路における
MISFETの製造工程を示している。
<First Embodiment> FIGS. 1 to 12 show steps of manufacturing a MISFET in a MIS type integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.

【0021】まず、図1に示すように、P型シリコン基
板101上に、100nm程度の熱酸化膜(SiO
2 膜)102を形成し、その上にレジストパターン13
0を形成する。
First, as shown in FIG. 1, a thermal oxide film (SiO 2) of about 100 nm is formed on a P-type silicon substrate 101.
2 film) 102 is formed, and a resist pattern 13 is formed thereon.
Form 0.

【0022】次に、前記レジストパターン130をマス
クとしたRIEにより、図2に示すように熱酸化膜10
2を所定のパターン形状に加工し、さらに、前記レジス
トパターン130を剥離した後、酸化膜102のパター
ンをマスクとしたRIEによりP型シリコン基板101
に溝103を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, the thermal oxide film 10 is formed by RIE using the resist pattern 130 as a mask.
2 is processed into a predetermined pattern shape, the resist pattern 130 is removed, and then the P-type silicon substrate 101 is formed by RIE using the pattern of the oxide film 102 as a mask.
A groove 103 is formed in the groove.

【0023】次に、HF系の溶液を用いて表面の酸化膜
102を除去した後、水素雰囲気中でアニールを行うこ
とにより、図3に示すように、P型シリコン基板101
中に空孔104を形成する。ここで、水素雰囲気中でア
ニールを行うことによりシリコン基板中に空孔を形成す
る技術は、例えば T.Sato et al., " A New Substrate
Engineering for the Formation of Empty Space in Si
licon (ESS) Inducedby Silicon Surface Migration ",
IEDM 1999-517に開示されている。
Next, after removing the oxide film 102 on the surface using an HF-based solution, annealing is performed in a hydrogen atmosphere, so that a P-type silicon substrate 101 is formed as shown in FIG.
A hole 104 is formed therein. Here, the technique of forming vacancies in a silicon substrate by annealing in a hydrogen atmosphere is described in, for example, T. Sato et al., "A New Substrate.
Engineering for the Formation of Empty Space in Si
licon (ESS) Induced by Silicon Surface Migration ",
It is disclosed in IEDM 1999-517.

【0024】次に、図4に示すように、熱酸化によりシ
リコン酸化膜105を形成した後、LPCVD法により
シリコン窒化膜106およびシリコン酸化膜107を順
次堆積させる。さらに、リソグラフィを用いて、素子領
域108となるべき領域上にレジストパターン131を
形成し、このレジストパターン131をマスクとしてR
IE等のドライエッチングを行うことにより、前記シリ
コン酸化膜107を素子領域108上にのみ残す。
Next, as shown in FIG. 4, a silicon oxide film 105 is formed by thermal oxidation, and then a silicon nitride film 106 and a silicon oxide film 107 are sequentially deposited by the LPCVD method. Further, lithography is used to form a resist pattern 131 on a region to be the element region 108, and the resist pattern 131 is used as a mask to form an R pattern.
The silicon oxide film 107 is left only on the element region 108 by performing dry etching such as IE.

【0025】次に、図5(a)、(b)に示すように、
前記レジストパターン131を剥離した後、表面のシリ
コン酸化膜107をマスクとしてRIEを行うことによ
り、前記シリコン窒化膜106およびシリコン酸化膜1
05を素子領域108上にのみ残すように除去し、さら
に、シリコン基板101を所定の深さまでエッチングし
て溝132を形成する。
Next, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b),
After removing the resist pattern 131, RIE is performed using the silicon oxide film 107 on the surface as a mask, whereby the silicon nitride film 106 and the silicon oxide film 1 are formed.
05 is removed so as to remain only on the element region 108, and the silicon substrate 101 is further etched to a predetermined depth to form a groove 132.

【0026】この場合、図5(a)、(b)は、この段
階において素子領域108に形成しようとするMISF
ETのゲート長方向およびそれに直交するゲート幅方向
に沿う断面を対応して示している。ここで、ゲート幅方
向に沿う断面において、空孔104は素子領域108を
貫通し、その両端部が前記シリコン基板101の溝13
2に連なっていることに注意されたい。
In this case, FIGS. 5A and 5B show the MISF to be formed in the element region 108 at this stage.
The cross section along the gate length direction of ET and the gate width direction orthogonal thereto is also shown correspondingly. Here, in the cross section along the gate width direction, the holes 104 penetrate the element region 108, and both ends thereof are the grooves 13 of the silicon substrate 101.
Please note that the numbers are two.

【0027】次に、図6に示すゲート幅方向に沿う断面
のように、熱酸化を行うことにより、前記シリコン基板
101のシリコンが露出した領域(空孔104の内壁を
含む)に薄いシリコン酸化膜109を形成した後、LP
CVD法を用いてポリシリコン110を堆積させるとと
もに空孔104内部をポリシリコン110で充填する。
Next, as shown in the cross section along the gate width direction shown in FIG. 6, thermal oxidation is performed to thin silicon oxide in the silicon exposed region of the silicon substrate 101 (including the inner wall of the hole 104). After forming the film 109, LP
The polysilicon 110 is deposited by using the CVD method, and the inside of the hole 104 is filled with the polysilicon 110.

【0028】次に、図7(a)に示すゲート幅方向に沿
う断面および図7(b)に示すゲート長方向に沿う断面
のように、前記ポリシリコン110に対して、RIEに
よるエッチバックおよび等方性ドライエッチングを行う
ことにより、空孔104内部にのみポリシリコン110
が残された状態にする。この状態で、空孔104内部は
薄いシリコン酸化膜109で上下が覆われた(ノンドー
プ)ポリシリコン110が充填されている。
Next, as shown in the cross section along the gate width direction shown in FIG. 7A and the cross section along the gate length direction shown in FIG. 7B, the polysilicon 110 is etched back by RIE and By performing the isotropic dry etching, the polysilicon 110 is formed only inside the holes 104.
Is left in place. In this state, the inside of the hole 104 is filled with (non-doped) polysilicon 110 whose upper and lower sides are covered with a thin silicon oxide film 109.

【0029】次に、図8(a)に示すゲート幅方向に沿
う断面および図8(b)に示すゲート長方向に沿う断面
のように、CVD法を用いてシリコン酸化膜111を埋
め込んだ後、CMPを用いて素子領域108上のシリコ
ン窒化膜106が露出するまで酸化膜111を研磨す
る。
Next, as shown in the cross section along the gate width direction shown in FIG. 8A and the cross section along the gate length direction shown in FIG. , CMP is performed to polish the oxide film 111 until the silicon nitride film 106 on the element region 108 is exposed.

【0030】次に、前記研磨により露出されたシリコン
窒化膜106を熱燐酸により除去し、図9に示すゲート
長方向に沿う断面のように、イオン注入を用いてシリコ
ン基板101にP型不純物領域112を形成する。
Next, the silicon nitride film 106 exposed by the polishing is removed by hot phosphoric acid, and a P-type impurity region is formed in the silicon substrate 101 by ion implantation as shown in the cross section along the gate length direction shown in FIG. 112 is formed.

【0031】その後、表面のシリコン酸化膜105をH
F系の溶液で剥離した後、図10に示すゲート長方向に
沿う断面のように、熱酸化によりゲート絶縁膜113を
形成する。さらに、LPCVD法を用いてポリシリコン
を堆積した後、リソグラフィによるレジストパターニン
グおよびRIEを用いてMISFETのゲート電極11
4を形成する。そして、ゲート電極114をマスクとし
たイオン注入を行うことにより、MISFETのLDD
構造のドレイン・ソース領域となる低濃度拡散層115
を形成する。
Thereafter, the silicon oxide film 105 on the surface is replaced with H
After peeling with an F-based solution, the gate insulating film 113 is formed by thermal oxidation as in the cross section along the gate length direction shown in FIG. Further, after depositing polysilicon using LPCVD, resist patterning by lithography and RIE are used to form the gate electrode 11 of the MISFET.
4 is formed. Then, by performing ion implantation using the gate electrode 114 as a mask, the LDD of the MISFET is
Low-concentration diffusion layer 115 serving as the drain / source region of the structure
To form.

【0032】次に、図11に示すゲート長方向に沿う断
面のように、LPCVD法により窒化膜を堆積させてR
IE法でエッチバックすることにより、ゲート電極11
4外周に側壁116を形成する。さらに、ゲート電極1
14と側壁116をマスク材としたイオン注入を行うこ
とにより、MISFETのドレイン・ソース領域となる
高濃度拡散層117を形成する。
Next, as shown in the cross section along the gate length direction shown in FIG. 11, a nitride film is deposited by LPCVD to form R.
By etching back by the IE method, the gate electrode 11
The side wall 116 is formed on the outer circumference. Furthermore, the gate electrode 1
Ion implantation is performed using 14 and the side wall 116 as a mask material to form a high-concentration diffusion layer 117 to be the drain / source region of the MISFET.

【0033】その後、図12(a)に示すゲート長方向
に沿う断面および図12(b)に示すゲート幅方向に沿
う断面のように、表面にTi,Co,Ni等の高融点金
属を堆積させて熱工程を施すことにより、高濃度拡散層
117上およびゲート電極114上に選択的に金属シリ
サイド118を形成する。さらに、通常用いられる配線
形成技術を用いて、層間絶縁膜119、コンタクトプラ
グ120、金属配線121を形成する。
After that, a refractory metal such as Ti, Co, or Ni is deposited on the surface as in the cross section along the gate length direction shown in FIG. 12A and the cross section along the gate width direction shown in FIG. 12B. By performing the heat treatment, the metal silicide 118 is selectively formed on the high-concentration diffusion layer 117 and the gate electrode 114. Further, the interlayer insulating film 119, the contact plug 120, and the metal wiring 121 are formed by using a wiring forming technique which is usually used.

【0034】上記したMISFETの製造方法は、シリ
コン基板101中に空孔を形成し、その内部に薄い酸化
膜109を介してポリシリコン110を埋め込み、この
薄い酸化膜で覆われたポリシリコン領域上にソース・ド
レイン・チャネル領域の少なくとも一部(本例では、チ
ャネル領域と、ソース・ドレイン領域の一部)が存在す
るようにMISFETを形成することを特徴とするもの
である。
In the method of manufacturing the MISFET described above, a hole is formed in the silicon substrate 101, polysilicon 110 is buried in the hole through a thin oxide film 109, and a polysilicon region covered with this thin oxide film is formed. It is characterized in that the MISFET is formed so that at least a part of the source / drain / channel region (in this example, the channel region and part of the source / drain region) exist.

【0035】このように形成されたMISFETによれ
ば、シリコン基板101中に形成された薄い絶縁膜で覆
われた埋め込み領域(本例では酸化膜109で覆われた
ポリシリコン110領域)上にMISFETのチャネル
領域とソース・ドレイン領域の一部が存在する。
According to the MISFET thus formed, the MISFET is formed on the embedded region (polysilicon 110 region covered with the oxide film 109 in this example) covered with the thin insulating film formed in the silicon substrate 101. The channel region and a part of the source / drain region exist.

【0036】これにより、従来例のSOI基板上に形成
されたMISFETと同様に、拡散層容量の低減、チャ
ネル領域の基板浮遊効果による電流駆動力の向上などの
利点が得られる。しかも、現在高価なSOI基板を用い
ないので製造コストの上昇を抑制することができる。
As a result, similar to the MISFET formed on the SOI substrate of the conventional example, advantages such as reduction in diffusion layer capacitance and improvement in current driving force due to the substrate floating effect in the channel region can be obtained. Moreover, since an expensive SOI substrate is not used at present, an increase in manufacturing cost can be suppressed.

【0037】しかも、薄い酸化膜109で覆われたポリ
シリコン110領域の熱伝導性が良いので、MISFE
Tの基板領域のセルフヒーティングを招くことを防止す
ることができる。また、薄い酸化膜109で覆われたポ
リシリコン110は、シリコン基板101と熱膨脹率の
差が少ないので、熱応力による影響が少なくて済む。
Moreover, since the polysilicon 110 region covered with the thin oxide film 109 has good thermal conductivity, MISFE
It is possible to prevent self-heating of the T substrate region. Further, since the polysilicon 110 covered with the thin oxide film 109 has a small difference in coefficient of thermal expansion from the silicon substrate 101, the influence of thermal stress can be small.

【0038】また、MIS型集積回路内の一部のMIS
FETは上記したような構造となるように形成し、他の
MISFETについては、MISFETの下方に空孔お
よび薄い酸化膜109で覆われたポリシリコン110領
域を形成しないで通常の構造となるように形成してチャ
ネル電位を確保することも可能である。したがって、基
板浮遊効果を発生させたいMISFETと基板浮遊効果
を発生させたくないMISFETとをMIS型集積回路
内に容易に共存させることができる。
Further, a part of MIS in the MIS type integrated circuit
The FET is formed so as to have the above-mentioned structure, and other MISFETs are formed so as to have the normal structure without forming the polysilicon 110 region covered with the holes and the thin oxide film 109 below the MISFET. It is also possible to secure the channel potential by forming it. Therefore, the MISFET in which the substrate floating effect is desired to be generated and the MISFET in which the substrate floating effect is not desired to be generated can easily coexist in the MIS type integrated circuit.

【0039】<第2の実施形態>前記第1の実施形態で
は、シリコン基板101中の薄い酸化膜109で覆われ
たポリシリコン110領域をMISFETのチャネル領
域とその近傍のソース・ドレイン領域の一部分の直下に
対応する広さで形成した例を示した。
<Second Embodiment> In the first embodiment, the polysilicon 110 region covered with the thin oxide film 109 in the silicon substrate 101 is defined as a channel region of the MISFET and a part of the source / drain regions in the vicinity thereof. An example is shown in which the area corresponding to the area immediately below is formed.

【0040】第2の実施形態では、薄い酸化膜109で
覆われたポリシリコン110領域を、さらに、ソース・
ドレイン領域の大部分の直下に対応する領域まで広く形
成する(図示せず)ことにより、第1の実施形態と基本
的に同様の効果が得られるが、拡散層容量をさらに低減
することができる。
In the second embodiment, the polysilicon 110 region covered with the thin oxide film 109 is further added to the source / source region.
By forming a wide region (not shown) right under most of the drain region, the same effect as the first embodiment can be basically obtained, but the diffusion layer capacitance can be further reduced. .

【0041】また、シリコン基板101中の薄い酸化膜
109で覆われたポリシリコン110領域を、チャネル
領域の直下には形成しないで、ソース・ドレイン領域の
直下に対応する領域にのみ形成するようにしても、拡散
層容量の低減効果が得られる。この場合、ソース・ドレ
イン領域の直下に対応する領域に酸化膜のみを介してシ
リコン基板が存在する構造(例えば特公平6−2422
9号公報)と比べて、薄い酸化膜109で覆われたポリ
シリコン110領域による熱伝導性が良いので、セルフ
ヒーティングの抑制効果を期待することができる。
Further, the polysilicon 110 region covered with the thin oxide film 109 in the silicon substrate 101 is not formed directly under the channel region, but is formed only in the region corresponding directly under the source / drain regions. However, the effect of reducing the diffusion layer capacitance can be obtained. In this case, the structure in which the silicon substrate exists in the region corresponding to the region directly below the source / drain region only through the oxide film (for example, Japanese Patent Publication No. 6-2422).
9), the polysilicon 110 region covered with the thin oxide film 109 has better thermal conductivity, so that the effect of suppressing self-heating can be expected.

【0042】[0042]

【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置およ
びその製造方法によれば、製造コストの上昇を抑制しな
がら、SOI基板を用いた場合と同様にMISFETの
寄生容量の低下や基板浮遊効果による電流駆動力の向上
を実現でき、セルフヒーティングによるMISFETの
電流駆動力の低下を抑制でき、必要に応じて容易にMI
SFETの基板電位を確保することができる。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, the parasitic capacitance of the MISFET and the substrate floating effect are reduced as in the case of using the SOI substrate while suppressing the increase of the manufacturing cost. It is possible to improve the current driving force due to, and to suppress the decrease in the current driving force of the MISFET due to self-heating.
The substrate potential of the SFET can be secured.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係るMIS型集積回
路におけるMISFETの製造工程の一部を示す断面
図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a MISFET in a MIS type integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の工程に続く工程を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図3】図2の工程に続く工程を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図4】図3の工程に続く工程を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図5】図4の工程に続く工程を示す断面図。5 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図6】図5の工程に続く工程を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図7】図6の工程に続く工程を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図8】図7の工程に続く工程を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図9】図8の工程に続く工程を示す断面図。9 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図10】図9の工程に続く工程を示す断面図。10 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図11】図10の工程に続く工程を示す断面図。11 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図12】図11の工程に続く工程を示す断面図。12 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図13】従来のSOI基板を用いたMIS型集積回路
におけるMISFETの製造工程の一部を示す断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the MISFET in the MIS type integrated circuit using the conventional SOI substrate.

【図14】図13の工程に続く工程を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…P型シリコン基板、 102…酸化膜、 103…溝、 104…空孔、 105…シリコン酸化膜、 106…シリコン窒化膜、 107…シリコン酸化膜、 108…素子領域、 109…シリコン酸化膜、 110…ポリシリコン、 111…シリコン酸化膜、 112…P型不純物領域、 113…ゲート絶縁膜、 114…ゲート電極、 115…低濃度拡散層、 116…側壁、 117…高濃度拡散層、 118…金属シリサイド、 119…層間絶縁膜、 120…コンタクト孔、 121…金属配線。 101 ... P-type silicon substrate, 102 ... oxide film, 103 ... groove, 104 ... hole, 105 ... Silicon oxide film, 106 ... Silicon nitride film, 107 ... Silicon oxide film, 108 ... Element area, 109 ... Silicon oxide film, 110 ... polysilicon, 111 ... Silicon oxide film, 112 ... P-type impurity region, 113 ... Gate insulating film, 114 ... Gate electrode, 115 ... Low-concentration diffusion layer, 116 ... Side wall, 117 ... High-concentration diffusion layer, 118 ... Metal silicide, 119 ... Interlayer insulating film, 120 ... contact hole, 121 ... Metal wiring.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/786 Fターム(参考) 5F048 AC01 AC04 BA09 BA16 BB05 BB08 BC01 BC06 BC11 BC12 BC16 BD01 BF06 BG05 5F110 AA02 AA15 CC02 DD05 DD13 DD25 EE05 EE09 EE14 EE32 EE45 FF02 FF23 GG02 GG12 GG39 HJ13 HK05 HK32 HK40 HM15 HM17 NN02 QQ11 5F140 AA12 AB01 AC36 BA01 BE07 BF04 BF11 BF18 BG08 BG14 BG27 BG28 BG34 BG38 BG52 BG53 BH15 BH40 BH45 BJ08 BJ27 BK02 BK13 BK29 BK34 CB04 CE07 CF04 Front page continued (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/786 F-term (reference) 5F048 AC01 AC04 BA09 BA16 BB05 BB08 BC01 BC06 BC11 BC12 BC16 BD01 BF06 BG05 5F110 AA02 AA15 CC02 DD05 DD13 DD25 EE05 EE09 EE14 EE32 EE45 FF02 FF23 GG02 GG12 GG39 HJ13 HK05 HK32.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板中の一部に埋め込み形成され、外周部に
絶縁膜が形成された埋め込み領域と、 前記半導体基板の表層部にチャネル領域およびドレイン
・ソース拡散層が形成され、前記チャネル領域およびそ
れに隣接するドレイン・ソース拡散層の少なくとも一部
が前記絶縁膜上に接しているMIS電界効果トランジス
タとを具備したことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate, a buried region that is embedded in a part of the semiconductor substrate and has an insulating film formed on an outer periphery thereof, and a channel region and a drain / source diffusion layer in a surface layer of the semiconductor substrate. A semiconductor device comprising: a MIS field effect transistor which is formed and has at least a part of the drain / source diffusion layer adjacent to the channel region in contact with the insulating film.
【請求項2】 前記外周部に絶縁膜が形成された埋め込
み領域は、外周部が酸化膜で覆われたポリシリコン領域
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buried region in which the insulating film is formed on the outer peripheral portion is a polysilicon region whose outer peripheral portion is covered with an oxide film.
【請求項3】 前記半導体基板の表層部のうちで前記外
周部に絶縁膜が形成された絶縁体領域上以外の領域に形
成された別のMIS電界効果トランジスタをさらに具備
することを特徴とする請求項1または2記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device further comprises another MIS field effect transistor formed in a region of the surface layer portion of the semiconductor substrate other than an insulator region in which an insulating film is formed on the outer peripheral portion. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 シリコン基板中に空孔を形成する工程
と、 前記シリコン基板中の空孔の外周部に連なるように前記
シリコン基板に埋め込み素子分離領域形成用の溝を形成
し、前記空孔の外周部を前記溝に露出させる工程と、 前記露出された空孔内を熱酸化した後にポリシリコンを
充填させることにより、酸化膜で覆われたポリシリコン
領域を前記シリコン基板中の一部に埋め込み形成する工
程と、 前記シリコン基板の表層部における前記酸化膜で覆われ
たポリシリコン領域上にチャネル領域およびソース・ド
レイン拡散層の少なくともいずれかを有するMIS型電
界効果トランジスタ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。
4. A step of forming a hole in a silicon substrate, wherein a groove for forming a buried element isolation region is formed in the silicon substrate so as to be continuous with an outer peripheral portion of the hole in the silicon substrate, and the hole is formed. A step of exposing the outer peripheral portion of the groove to the groove, and filling polysilicon with polysilicon after thermally oxidizing the inside of the exposed hole, so that the polysilicon region covered with an oxide film is partially formed in the silicon substrate. And a step of forming a MIS field effect transistor having at least one of a channel region and a source / drain diffusion layer on the polysilicon region covered with the oxide film in the surface layer portion of the silicon substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 前記シリコン基板中に空孔を形成する工
程は、 前記シリコン基板に対して溝を形成した後、前記シリコ
ン基板を水素雰囲気中で加熱することにより前記溝から
シリコン基板中へ空孔を形成させることを特徴とする請
求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The step of forming a hole in the silicon substrate comprises forming a groove in the silicon substrate, and then heating the silicon substrate in a hydrogen atmosphere to form a hole in the silicon substrate from the groove. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a hole is formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7372086B2 (en) 2003-05-07 2008-05-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device including MOSFET and isolation region for isolating the MOSFET

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