JPH0575124A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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- JPH0575124A JPH0575124A JP23751791A JP23751791A JPH0575124A JP H0575124 A JPH0575124 A JP H0575124A JP 23751791 A JP23751791 A JP 23751791A JP 23751791 A JP23751791 A JP 23751791A JP H0575124 A JPH0575124 A JP H0575124A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜SOI構造のMOS型電界効果トランジ
スタに関し,寄生バイポーラ動作の発生を抑制すると共
にバルクFETの理論値を超える急峻なオン・オフ特性
を実現する。
【構成】 埋込酸化膜16上に形成された単結晶シリコ
ン基板中に,p型チャネル領域11,n型ソース拡散層
24,およびn型ドレイン拡散層が形成され,チャネル
領域11上に形成された第1ゲート電極19と共に第1
の薄膜SOI構造MOS型電界効果トランジスタが構成
される。単結晶シリコン基板内に,n型ソース拡散層に
接してp型拡散層27が形成されており,ソース拡散層
24の下部の埋込酸化膜16中に第2ゲート電極15が
形成されている。p型チャネル領域11,n型ソース拡
散層24,p型拡散層27,および第2ゲート電極15
によって第2の薄膜SOI構造MOS型電界効果トラン
ジスタが構成される。
(57) [Summary] [Object] To suppress the occurrence of parasitic bipolar operation and realize a steep on / off characteristic exceeding the theoretical value of a bulk FET in a MOS field effect transistor having a thin film SOI structure. A p-type channel region 11, an n-type source diffusion layer 24, and an n-type drain diffusion layer are formed in a single crystal silicon substrate formed on a buried oxide film 16, and are formed on the channel region 11. With the first gate electrode 19
The thin film SOI structure MOS type field effect transistor is constructed. A p-type diffusion layer 27 is formed in contact with the n-type source diffusion layer in the single crystal silicon substrate, and a second gate electrode 15 is formed in the buried oxide film 16 below the source diffusion layer 24. .. p-type channel region 11, n-type source diffusion layer 24, p-type diffusion layer 27, and second gate electrode 15
A second thin film SOI structure MOS field effect transistor is constituted by.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は,半導体装置およびその
製造方法,特に薄膜SOI構造のMOS型電界効果トラ
ンジスタおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a thin film SOI structure MOS field effect transistor and a method for manufacturing the same.
【0002】近年における半導体デバイスの高性能化
は,トランジスタの微細化によるトランジスタ単体の性
能向上に依るところが大きい。高性能トランジスタの一
つとして,薄膜SOI構造のMOS型電界効果トランジ
スタが,最近注目されている。In recent years, the improvement in the performance of semiconductor devices has largely depended on the improvement in the performance of a single transistor due to the miniaturization of the transistor. As one of the high performance transistors, a MOS type field effect transistor having a thin film SOI structure has recently been attracting attention.
【0003】[0003]
【従来の技術】図11は従来例を示す図であり,従来の
薄膜SOI構造のMOS型電界効果トランジスタの例を
示している。2. Description of the Related Art FIG. 11 is a diagram showing a conventional example, and shows an example of a conventional MOS type field effect transistor having a thin film SOI structure.
【0004】図中,41はシリコン支持基板,42は埋
込酸化膜,43は素子分離酸化膜,44はゲート電極,
45はチャネル領域,46はソース拡散層,47はドレ
イン拡散層,48は層間絶縁膜,49はソースコンタク
ト,50はドレインコンタクトである。In the figure, 41 is a silicon support substrate, 42 is a buried oxide film, 43 is an element isolation oxide film, 44 is a gate electrode,
45 is a channel region, 46 is a source diffusion layer, 47 is a drain diffusion layer, 48 is an interlayer insulating film, 49 is a source contact, and 50 is a drain contact.
【0005】図11に示す薄膜SOI構造のMOS型電
界効果トランジスタには,バルク中に形成したMOSF
ETに比べて,次の長所がある。 しきい値Vthの低下やパンチスルーといった,シ
ョートチャネル効果が小さい。The MOS type field effect transistor of the thin film SOI structure shown in FIG. 11 has a MOSF formed in the bulk.
It has the following advantages over ET. Short channel effects such as a decrease in threshold Vth and punch through are small.
【0006】 垂直方向の電界の緩和による電界効果
移動度の増大やピンチオフ電圧の上昇によって,ドレイ
ン電流を増大させることができる。 完全素子分離が可能であるので,CMOSにおける
ラッチアップ現象を防止することが可能であり,高集積
化を実現できる。The drain current can be increased by increasing the field effect mobility by increasing the vertical electric field and by increasing the pinch-off voltage. Since complete element isolation is possible, it is possible to prevent the latch-up phenomenon in CMOS and realize high integration.
【0007】 図12に示すドレイン電流−ゲート電
圧特性の線型領域(サブスレッショルド特性)におい
て,例えばドレイン電圧0.1Vの場合,図12左に示
すバルクFETでは不可能な,理論的な理想値である6
0mV/decに近い特性が得られる。さらに,図12
中央に示すように,ドレイン電圧が2〜3V程度までの
比較的低電圧では,理論値の60mV/dec以下の特
性が得られることもある。In the linear region (subthreshold characteristic) of the drain current-gate voltage characteristic shown in FIG. 12, for example, when the drain voltage is 0.1 V, a theoretical ideal value which cannot be obtained by the bulk FET shown in the left side of FIG. There is 6
A characteristic close to 0 mV / dec is obtained. Furthermore, FIG.
As shown in the center, characteristics of 60 mV / dec or less of the theoretical value may be obtained at a relatively low drain voltage of about 2 to 3V.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図11に示す従来の薄
膜SOI構造のMOS型電界効果トランジスタで,ドレ
イン電圧が2〜3V程度までの比較的低電圧の場合,図
12中央に示すように,理論値の60mV/dec以下
の特性が得られるのは,チャネル領域45のドレイン拡
散層47近傍でのインパクトイオン化によって発生した
電荷(NMOSではホール,PMOSでは電子)がチャ
ネル領域45に蓄積し,チャネル領域45のポテンシャ
ルを上昇させるために,しきい値Vthがドレイン電流
に同期して変化するためである。In the conventional MOS type field effect transistor having the thin film SOI structure shown in FIG. 11, when the drain voltage is a relatively low voltage of about 2 to 3 V, as shown in the center of FIG. The characteristics below the theoretical value of 60 mV / dec are obtained because the charges (holes in NMOS, electrons in PMOS) generated by impact ionization in the vicinity of the drain diffusion layer 47 of the channel region 45 are accumulated in the channel region 45. This is because the threshold value Vth changes in synchronization with the drain current in order to increase the potential of the region 45.
【0009】しかし,ドレイン電圧がさらに高くなる
と,インパクトイオン化が限度以上に強くなってしま
い,ソース拡散層46−チャネル領域45−ドレイン拡
散層47から成る横型NPNバイポーラトランジスタが
オンしてしまい,図12右に示すように,MOSトラン
ジスタとしては動作しなくなってしまう,という問題が
あった。However, when the drain voltage becomes higher, impact ionization becomes stronger than the limit, and the lateral NPN bipolar transistor composed of the source diffusion layer 46-channel region 45-drain diffusion layer 47 is turned on. As shown on the right, there is a problem that the MOS transistor does not operate.
【0010】また,以上の議論は直流特性の場合である
が,実際のデバイスのダイナミックな交流特性では,メ
カニズムはさらに複雑になり,電源電圧が同じでも動作
周波数によりトランジスタ特性が異なってしまい,回路
設計に支障をきたす,という問題もあった。Although the above discussion has been made on the case of the DC characteristic, the mechanism becomes more complicated in the actual dynamic AC characteristic of the device, and the transistor characteristic varies depending on the operating frequency even if the power supply voltage is the same, and the circuit There was also a problem that it hindered the design.
【0011】本発明は,上記の問題点を解決して,寄生
バイポーラ動作の発生を抑制すると共にバルクFETの
理論値を超える急峻なオン・オフ特性を実現する,薄膜
SOI構造のMOS型電界効果トランジスタを提供する
ことを目的とする。The present invention solves the above problems, suppresses the occurrence of parasitic bipolar operation, and realizes steep on / off characteristics exceeding the theoretical value of a bulk FET, and is a MOS field effect of a thin film SOI structure. The purpose is to provide a transistor.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,本発明に係る半導体装置は,絶縁膜上に形成され
た単結晶半導体層中に,一導電型のチャネル領域,並び
に反対導電型のソース拡散層およびドレイン拡散層が形
成され,チャネル領域上に第1のゲート電極を有する薄
膜SOI構造のMOS型電界効果トランジスタであっ
て,前記単結晶半導体層内に,ソース拡散層および/ま
たはドレイン拡散層に接して形成された,ソース・ドレ
イン拡散層の導電型と逆の導電型の拡散層と,ソース拡
散層および/またはドレイン拡散層の下部の絶縁膜中に
形成された第2のゲート電極とを含むように構成する。In order to achieve the above-mentioned object, a semiconductor device according to the present invention has a single conductivity type channel region and an opposite conductivity type in a single crystal semiconductor layer formed on an insulating film. A thin film SOI structure MOS field-effect transistor having a first gate electrode on a channel region, in which a source diffusion layer and a drain diffusion layer are formed in the single crystal semiconductor layer. Alternatively, a second diffusion layer formed in contact with the drain diffusion layer and having a conductivity type opposite to that of the source / drain diffusion layer, and a second insulating layer formed under the source diffusion layer and / or the drain diffusion layer. And a gate electrode thereof.
【0013】本発明に係る半導体装置の製造方法は,薄
膜SOI構造のMOS型電界効果トランジスタの製造方
法であって,一導電型の半導体基板に素子分離用の溝を
形成した後,該溝内に酸化膜を埋め込んで素子分離酸化
膜を形成する工程と,基板表面にゲート酸化膜を形成し
た後,多結晶半導体を堆積し,パターニングして第2の
ゲート電極を形成する工程と,全面に絶縁膜を堆積した
後,所定の厚さに平坦化する工程と,平坦化された絶縁
膜の表面を下にして,半導体基板を支持基板に接着する
工程と,前記素子分離酸化膜をストッパとし,半導体基
板を裏面から研磨して薄膜化する工程と,表面にゲート
酸化膜を形成した後,多結晶半導体または高融点金属と
半導体との合金を堆積し,パターニングして第1のゲー
ト電極を形成する工程と,第1のゲート電極をマスクと
してイオン注入を行い,ソース拡散層およびドレイン拡
散層を形成する工程と,第1のゲート電極,ソース拡散
層およびドレイン拡散層をレジストで覆った後,該レジ
ストをマスクとしてイオン注入し,ソース拡散層および
/またはドレイン拡散層に接して,ソース・ドレイン拡
散層の導電型と逆の導電型の拡散層を形成する工程とを
含むように構成する。A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a MOS field effect transistor having a thin film SOI structure, which comprises forming a groove for element isolation in a semiconductor substrate of one conductivity type and then A step of forming an element isolation oxide film by burying an oxide film on the substrate, a step of forming a gate oxide film on the substrate surface, then depositing a polycrystalline semiconductor and patterning it to form a second gate electrode, After depositing the insulating film, a step of flattening the insulating film to a predetermined thickness, a step of adhering the semiconductor substrate to a supporting substrate with the surface of the flattened insulating film facing down, and using the element isolation oxide film as a stopper , A step of polishing the semiconductor substrate from the back surface to form a thin film, and after forming a gate oxide film on the surface, depositing a polycrystalline semiconductor or an alloy of a refractory metal and a semiconductor and patterning the first gate electrode. Form And a step of performing ion implantation using the first gate electrode as a mask to form a source diffusion layer and a drain diffusion layer, and after covering the first gate electrode, the source diffusion layer and the drain diffusion layer with a resist, Ion implantation using the resist as a mask, and contacting the source diffusion layer and / or the drain diffusion layer to form a diffusion layer having a conductivity type opposite to the conductivity type of the source / drain diffusion layer.
【0014】[0014]
【作用】本発明では,薄膜SOI構造のMOS型電界効
果トランジスタにおいて,ダブルゲート構造を採用し,
ソース拡散層下部の埋込絶縁膜内に第2のゲート電極を
設け,この第2のゲート電極によって構成される第2の
MOSFETのドレインとなる,ソース拡散層の導電型
と逆の導電型の拡散層をソース拡散層に隣接して形成す
る。In the present invention, a double gate structure is adopted in a MOS field effect transistor having a thin film SOI structure,
A second gate electrode is provided in the buried insulating film below the source diffusion layer and serves as a drain of the second MOSFET constituted by the second gate electrode, and has a conductivity type opposite to that of the source diffusion layer. A diffusion layer is formed adjacent to the source diffusion layer.
【0015】上記の構造において,第1のゲート電極の
オン・オフに同期させて第2のゲート電極の電圧を変化
させることにより,第2のMOSFETのチャネル抵抗
を変化させ,インパクトイオン化で発生した電荷による
第1のMOSFETのチャネル領域のポテンシャル変動
を制御する。これにより,第1のMOSFETにおける
寄生バイポーラ動作の発生を抑制すると共に,バルクデ
バイスの理論値を超える急峻なオン・オフ特性を実現す
る。In the above structure, the channel resistance of the second MOSFET is changed by changing the voltage of the second gate electrode in synchronism with ON / OFF of the first gate electrode, which is generated by impact ionization. The potential fluctuation of the channel region of the first MOSFET due to electric charge is controlled. This suppresses the occurrence of parasitic bipolar operation in the first MOSFET and realizes a steep on / off characteristic exceeding the theoretical value of the bulk device.
【0016】[0016]
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す図であり,本
発明に係る薄膜SOI構造のMOS型電界効果トランジ
スタの例を示している。1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, showing an example of a MOS type field effect transistor having a thin film SOI structure according to the present invention.
【0017】図中,11はp型チャネル領域,13は素
子分離酸化膜,15は第2ゲート電極,16は埋込酸化
膜,17はシリコン支持基板,19は第1ゲート電極,
24はn型ソース拡散層,25はn型ドレイン拡散層,
27は第2MOSFETのp型ドレイン拡散層,28は
層間絶縁膜,29は基板コンタクト,30はソースコン
タクト,31はドレインコンタクト,32は反転層であ
る。In the figure, 11 is a p-type channel region, 13 is an element isolation oxide film, 15 is a second gate electrode, 16 is a buried oxide film, 17 is a silicon supporting substrate, 19 is a first gate electrode,
24 is an n-type source diffusion layer, 25 is an n-type drain diffusion layer,
27 is a p-type drain diffusion layer of the second MOSFET, 28 is an interlayer insulating film, 29 is a substrate contact, 30 is a source contact, 31 is a drain contact, and 32 is an inversion layer.
【0018】本実施例では,n型ソース拡散層24,p
型チャネル領域11,n型ドレイン拡散層25,および
第1ゲート電極19により,第1の薄膜SOI構造MO
SFETが構成され,p型チャネル領域11,n型ソー
ス拡散層24,p型拡散層27,および第2ゲート電極
15により第2の薄膜SOI構造MOSFETが構成さ
れる。In this embodiment, the n-type source diffusion layers 24, p
The first thin film SOI structure MO is formed by the type channel region 11, the n type drain diffusion layer 25, and the first gate electrode 19.
The SFET is formed, and the p-type channel region 11, the n-type source diffusion layer 24, the p-type diffusion layer 27, and the second gate electrode 15 form a second thin film SOI structure MOSFET.
【0019】第1ゲート電極19のオン・オフに同期さ
せて第2ゲート電極15の電圧を変化させると,第2の
薄膜SOI構造MOSFETのチャネル抵抗を変化させ
ることができる。これにより,インパクトイオン化によ
って,第1の薄膜SOI構造MOSFETのチャネル領
域11中に発生したホールを,第2ゲート電極15に印
加された電圧によって,第1の薄膜SOI構造MOSF
ETのソース拡散層24の底部に形成される反転層32
を通して,第2の薄膜SOI構造MOSFETのドレイ
ン拡散層27へ逃がすことができる。When the voltage of the second gate electrode 15 is changed in synchronization with the on / off of the first gate electrode 19, the channel resistance of the second thin film SOI structure MOSFET can be changed. As a result, holes generated in the channel region 11 of the first thin film SOI structure MOSFET due to impact ionization cause the first thin film SOI structure MOSF to be generated by the voltage applied to the second gate electrode 15.
Inversion layer 32 formed on the bottom of the source diffusion layer 24 of ET
Through to the drain diffusion layer 27 of the second thin film SOI structure MOSFET.
【0020】以上の結果,インパクトイオン化によっ
て,第1の薄膜SOI構造MOSFETのチャネル領域
11中に発生したホールの蓄積を防ぐことができるの
で,第1の薄膜SOI構造MOSFETの寄生バイポー
ラ動作の発生を抑制することが可能になると共に,バル
クFETの理論値を超える急峻なオン・オフ特性を実現
することが可能になる。As a result of the above, since it is possible to prevent the accumulation of holes generated in the channel region 11 of the first thin film SOI structure MOSFET by impact ionization, it is possible to prevent the parasitic bipolar operation of the first thin film SOI structure MOSFET. In addition to being able to suppress, it is possible to realize a steep on / off characteristic that exceeds the theoretical value of the bulk FET.
【0021】次に,図1に示す薄膜SOI構造MOS型
電界効果トランジスタの製造方法を工程順に説明する。 [工程1,図2]p型素子形成シリコン基板11に,深
さ0.1〜0.2μmの素子分離用の溝12aおよび1
2bを形成する。Next, a method of manufacturing the thin film SOI structure MOS type field effect transistor shown in FIG. 1 will be described step by step. [Step 1, FIG. 2] On the p-type element formation silicon substrate 11, grooves 12a and 1 for element isolation having a depth of 0.1 to 0.2 μm are formed.
2b is formed.
【0022】溝12aおよび12bを酸化膜で埋め込ん
で,素子分離酸化膜13aおよび13bを形成する。 [工程2,図3]p型素子形成シリコン基板11の表面
を熱酸化して厚さ200〜500Åのゲート酸化膜14
を形成する。The trenches 12a and 12b are filled with an oxide film to form element isolation oxide films 13a and 13b. [Step 2, FIG. 3] The gate oxide film 14 having a thickness of 200 to 500 Å is formed by thermally oxidizing the surface of the p-type element formation silicon substrate 11.
To form.
【0023】表面に,CVD法により多結晶シリコンを
0.2〜0.5μmの厚さに堆積した後,パターニング
して第2ゲート電極15を形成する。 [工程3,図4]全面に,CVD法によりシリコン酸化
膜16を1〜5μmの厚さに堆積する。Polycrystalline silicon is deposited on the surface by CVD to a thickness of 0.2 to 0.5 μm, and then patterned to form a second gate electrode 15. [Step 3, FIG. 4] A silicon oxide film 16 having a thickness of 1 to 5 μm is deposited on the entire surface by a CVD method.
【0024】[工程4,図4,図5]CVD−SiO2
膜16を研磨して,素子形成シリコン基板11の表面か
ら0.5〜1μmの厚さにする。[Step 4, FIG. 4, FIG. 5] CVD-SiO 2
The film 16 is polished to a thickness of 0.5 to 1 μm from the surface of the element formation silicon substrate 11.
【0025】[工程5,図5,図6]CVD−SiO2
膜16の表面をシリコン支持基板17の表面に接触させ
た後,1000〜1200℃の熱処理を加えて両者を接
着する。[Step 5, FIG. 5, FIG. 6] CVD-SiO 2
After the surface of the film 16 is brought into contact with the surface of the silicon supporting substrate 17, heat treatment at 1000 to 1200 ° C. is applied to bond the both.
【0026】素子形成シリコン基板11を裏面から研磨
して薄膜化する。このとき,素子分離用酸化膜13a,
13bをストッパとして用いる。 [工程6,図7]薄膜化された素子形成シリコン基板1
1の表面を熱酸化して厚さ200〜500Åのゲート酸
化膜18を形成する。The element-formed silicon substrate 11 is polished from the back surface to form a thin film. At this time, the element isolation oxide film 13a,
13b is used as a stopper. [Step 6, FIG. 7] Thinned element-formed silicon substrate 1
The surface of No. 1 is thermally oxidized to form a gate oxide film 18 having a thickness of 200 to 500Å.
【0027】表面に,CVD法により多結晶シリコンま
たは高融点金属シリタサイドを1000〜3000Åの
厚さに堆積した後,パターニングして第1ゲート電極1
9を形成する。Polycrystalline silicon or refractory metal citrate is deposited on the surface to a thickness of 1000 to 3000 Å by the CVD method and then patterned to form the first gate electrode 1.
9 is formed.
【0028】第1ゲート電極19をマスクとして,P
(リン)を1013cm-2程度のドーズ量でイオン注入
し,LDD構造の低濃度拡散層20および21を形成す
る。 [工程7,図8]全面にシリコン酸化膜を0.2μm程
度の厚さに堆積した後,RIEによってサイドウォール
22を形成する。Using the first gate electrode 19 as a mask, P
(Phosphorus) is ion-implanted at a dose of about 10 13 cm -2 to form the low-concentration diffusion layers 20 and 21 of the LDD structure. [Step 7, FIG. 8] After depositing a silicon oxide film on the entire surface to a thickness of about 0.2 μm, sidewalls 22 are formed by RIE.
【0029】全面にレジストを塗布した後,第1の薄膜
SOI構造MOSFETが形成される部分が露出するよ
うにパターニングして第1レジスト23を形成する。第
1レジスト23をマスクとして,As(ヒ素)を1015
cm-2程度のドーズ量でイオン注入し,LDD構造の高
濃度拡散層24および25を形成する。After applying a resist on the entire surface, patterning is performed so that a portion where the first thin film SOI structure MOSFET is formed is exposed to form a first resist 23. Using the first resist 23 as a mask, As (arsenic) is added 10 15
Ions are implanted with a dose amount of about cm −2 to form high-concentration diffusion layers 24 and 25 of LDD structure.
【0030】このとき,必要であれば,第2の薄膜SO
I構造MOSFETのしきい値Vthを制御するするた
めに,素子形成シリコン基板11の深部にドーズ量10
13〜1014cm-2程度のB(ボロン)のイオン注入を行
ったり,Asのイオン注入加速エネルギーを非常に低く
して高濃度拡散層24,25が素子形成シリコン基板1
1の深部まで到達しないようにする。At this time, if necessary, the second thin film SO
In order to control the threshold value Vth of the I-structure MOSFET, a dose amount of 10 is formed in the deep portion of the device forming silicon substrate 11.
By implanting B (boron) ions of about 13 to 10 14 cm -2 or by making the ion implantation acceleration energy of As extremely low, the high-concentration diffusion layers 24 and 25 are formed on the element forming silicon substrate 1.
Do not reach the depth of 1.
【0031】第1レジスト23を剥離する。 [工程8,図9]全面にレジストを塗布した後,第1の
薄膜SOI構造MOSFETが形成される部分を被覆す
るようにパターニングして第2レジスト26を形成す
る。The first resist 23 is peeled off. [Step 8, FIG. 9] After applying a resist on the entire surface, patterning is performed so as to cover a portion where the first thin film SOI structure MOSFET is formed to form a second resist 26.
【0032】第2レジスト26をマスクとして,B(ボ
ロン)を1015cm-2程度のドーズ量でイオン注入し,
第2の薄膜SOI構造MOSFETのドレイン拡散層2
7を形成する。Using the second resist 26 as a mask, B (boron) is ion-implanted at a dose amount of about 10 15 cm -2 ,
Drain diffusion layer 2 of second thin film SOI structure MOSFET
Form 7.
【0033】第2レジスト26を剥離する。 [工程9,図1]全面に層間絶縁膜28を堆積した後,
所定の位置にビアホールを開口する。The second resist 26 is peeled off. [Step 9, FIG. 1] After depositing the interlayer insulating film 28 on the entire surface,
A via hole is opened at a predetermined position.
【0034】全面をAl(アルミニウム)を堆積した
後,パターニングして,基板コンタクト29,ソースコ
ンタクト30,およびドレインコンタクト31を形成す
る。以上の各工程を経て,図1に示す本発明に係る薄膜
SOI構造のMOS型電界効果トランジスタが完成す
る。After depositing Al (aluminum) on the entire surface, patterning is performed to form a substrate contact 29, a source contact 30, and a drain contact 31. Through the above steps, the MOS field effect transistor having the thin film SOI structure according to the present invention shown in FIG. 1 is completed.
【0035】次に,図10に示す本発明の他の実施例を
説明する。図10において,11はp型チャネル領域,
13は素子分離酸化膜,15は第2ゲート電極,16は
埋込酸化膜,17はシリコン支持基板,19は第1ゲー
ト電極,24はn型ソース拡散層,25はn型ドレイン
拡散層,27は第2MOSFETのp型ドレイン拡散
層,28は層間絶縁膜,33はソース基板コンタクト,
34はドレインコンタクトである。Next, another embodiment of the present invention shown in FIG. 10 will be described. In FIG. 10, 11 is a p-type channel region,
13 is an element isolation oxide film, 15 is a second gate electrode, 16 is a buried oxide film, 17 is a silicon support substrate, 19 is a first gate electrode, 24 is an n-type source diffusion layer, 25 is an n-type drain diffusion layer, 27 is a p-type drain diffusion layer of the second MOSFET, 28 is an interlayer insulating film, 33 is a source substrate contact,
34 is a drain contact.
【0036】本実施例では,第1の薄膜SOI構造MO
SFETのソース拡散層24,および第2の薄膜SOI
構造MOSFETのドレイン拡散層27のコンタクトを
一つのビアホールを用いて,共通のソース基板コンタク
ト33として取っている。これは,第1の薄膜SOI構
造MOSFETのソースと第2の薄膜SOI構造MOS
FETのドレインとを同一の電位に保つことができる場
合に有効であり,アルミニウム配線が占める面積を小さ
くすることができる。In this embodiment, the first thin film SOI structure MO is used.
Source diffusion layer 24 of SFET and second thin film SOI
The contact of the drain diffusion layer 27 of the structure MOSFET is taken as a common source substrate contact 33 by using one via hole. This is the source of the first thin film SOI structure MOSFET and the second thin film SOI structure MOS
This is effective when the drain of the FET can be kept at the same potential, and the area occupied by the aluminum wiring can be reduced.
【0037】以上の実施例においては,第2ゲート電極
15を第1の薄膜SOI構造MOSFETのソース拡散
層24の下部の埋込酸化膜16中に形成する場合につい
て説明したが,第2ゲート電極15は,他のトランジス
タと独立に動作できるように分離されていれば,素子形
成領域全体の下部,またはソース拡散層24およびドレ
イン拡散層25の下部に形成してもよい。In the above embodiments, the case where the second gate electrode 15 is formed in the buried oxide film 16 below the source diffusion layer 24 of the first thin film SOI structure MOSFET has been described. 15 may be formed under the entire element formation region or under the source diffusion layer 24 and the drain diffusion layer 25 as long as it is separated so that it can operate independently of other transistors.
【0038】また,第2の薄膜SOI構造MOSFET
のドレイン拡散層27は,ソース拡散層24の隣接領域
のみならず,ドレイン拡散層25の隣接領域,または双
方に形成してもよい。The second thin film SOI structure MOSFET
The drain diffusion layer 27 may be formed not only in the area adjacent to the source diffusion layer 24 but also in the area adjacent to the drain diffusion layer 25, or in both areas.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明によれば,薄膜SOI構造のMO
S型電界効果トランジスタにおいて,寄生バイポーラ動
作の発生を抑制すると共にバルクFETの理論値を超え
る急峻なオン・オフ特性を実現することができる。According to the present invention, the MO of the thin film SOI structure is
In the S-type field effect transistor, it is possible to suppress the occurrence of parasitic bipolar operation and realize a sharp on / off characteristic exceeding the theoretical value of the bulk FET.
【図1】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing one step of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図3】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing one step of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図4】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the invention.
【図5】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the invention.
【図6】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the invention.
【図7】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the invention.
【図8】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the invention.
【図9】本発明に係る半導体装置の製造方法の一工程を
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the invention.
【図10】本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図11】従来例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a conventional example.
【図12】ドレイン電流−ゲート電圧特性を示す図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing drain current-gate voltage characteristics.
11 p型チャネル領域 13 素子分離酸化膜 15 第2ゲート電極 16 埋込酸化膜 17 シリコン支持基板 19 第1ゲート電極 24 n型ソース拡散層 25 n型ドレイン拡散層 27 第2MOSFETのp型ドレイン拡散層 28 層間絶縁膜 29 基板コンタクト 30 ソースコンタクト 31 ドレインコンタクト 32 反転層 11 p-type channel region 13 element isolation oxide film 15 second gate electrode 16 buried oxide film 17 silicon support substrate 19 first gate electrode 24 n-type source diffusion layer 25 n-type drain diffusion layer 27 p-type drain diffusion layer of second MOSFET 28 interlayer insulating film 29 substrate contact 30 source contact 31 drain contact 32 inversion layer
Claims (3)
に,一導電型のチャネル領域,並びに反対導電型のソー
ス拡散層およびドレイン拡散層が形成され,チャネル領
域上に第1のゲート電極を有する薄膜SOI構造のMO
S型電界効果トランジスタであって, 前記単結晶半導体層内に,ソース拡散層および/または
ドレイン拡散層に接して形成された,ソース・ドレイン
拡散層の導電型と逆の導電型の拡散層と, ソース拡散層および/またはドレイン拡散層の下部の絶
縁膜中に形成された第2のゲート電極とを含むことを特
徴とする半導体装置。1. A single conductivity type channel region, and a source diffusion layer and a drain diffusion layer of opposite conductivity type are formed in a single crystal semiconductor layer formed on an insulating film, and a first gate is formed on the channel region. MO of thin film SOI structure with electrodes
An S-type field effect transistor, comprising: a diffusion layer having a conductivity type opposite to that of a source / drain diffusion layer, formed in the single crystal semiconductor layer in contact with the source diffusion layer and / or the drain diffusion layer. A second gate electrode formed in the insulating film below the source diffusion layer and / or the drain diffusion layer.
成された,ソース・ドレイン拡散層の導電型と逆の導電
型の拡散層と,ソース拡散層および/またはドレイン拡
散層とが同一のビアホールを用いてコンタクトされてい
ることを特徴とする半導体装置。2. The diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the source / drain diffusion layer, which is formed in contact with the source diffusion layer and / or the drain diffusion layer, and the source diffusion layer and / or A semiconductor device, wherein the drain diffusion layer and the drain diffusion layer are contacted using the same via hole.
ンジスタの製造方法であって, 一導電型の半導体基板に素子分離用の溝を形成した後,
該溝内に酸化膜を埋め込んで素子分離酸化膜を形成する
工程と, 基板表面にゲート酸化膜を形成した後,多結晶半導体を
堆積し,パターニングして第2のゲート電極を形成する
工程と, 全面に絶縁膜を堆積した後,所定の厚さに平坦化する工
程と, 平坦化された絶縁膜の表面を下にして,半導体基板を支
持基板に接着する工程と, 前記素子分離酸化膜をストッパとし,半導体基板を裏面
から研磨して薄膜化する工程と, 表面にゲート酸化膜を形成した後,多結晶半導体または
高融点金属と半導体との合金を堆積し,パターニングし
て第1のゲート電極を形成する工程と, 第1のゲート電極をマスクとしてイオン注入を行い,ソ
ース拡散層およびドレイン拡散層を形成する工程と, 第1のゲート電極,ソース拡散層およびドレイン拡散層
をレジストで覆った後,該レジストをマスクとしてイオ
ン注入し,ソース拡散層および/またはドレイン拡散層
に接して,ソース・ドレイン拡散層の導電型と逆の導電
型の拡散層を形成する工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。3. A method of manufacturing a MOS field effect transistor having a thin film SOI structure, which comprises forming a groove for element isolation in a semiconductor substrate of one conductivity type,
A step of forming an element isolation oxide film by embedding an oxide film in the groove; a step of forming a gate oxide film on the substrate surface, then depositing a polycrystalline semiconductor and patterning it to form a second gate electrode. , A step of depositing an insulating film on the entire surface and then flattening it to a predetermined thickness, a step of adhering a semiconductor substrate to a supporting substrate with the surface of the flattened insulating film facing down, the element isolation oxide film Using the as a stopper, the step of polishing the semiconductor substrate from the back surface to thin the film, and after forming the gate oxide film on the surface, depositing a polycrystalline semiconductor or an alloy of refractory metal and semiconductor and patterning A step of forming a gate electrode, a step of forming a source diffusion layer and a drain diffusion layer by performing ion implantation using the first gate electrode as a mask, and a step of forming the first gate electrode, the source diffusion layer and the drain diffusion layer. After covering with a resist, ions are implanted using the resist as a mask to contact the source diffusion layer and / or the drain diffusion layer to form a diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the source / drain diffusion layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23751791A JPH0575124A (en) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23751791A JPH0575124A (en) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575124A true JPH0575124A (en) | 1993-03-26 |
Family
ID=17016501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23751791A Pending JPH0575124A (en) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0575124A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6166412A (en) * | 1998-12-26 | 2000-12-26 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | SOI device with double gate and method for fabricating the same |
| KR100466559B1 (en) * | 2001-02-15 | 2005-01-17 | 가부시끼가이샤 도시바 | Semiconductor memory device |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP23751791A patent/JPH0575124A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6166412A (en) * | 1998-12-26 | 2000-12-26 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | SOI device with double gate and method for fabricating the same |
| KR100466559B1 (en) * | 2001-02-15 | 2005-01-17 | 가부시끼가이샤 도시바 | Semiconductor memory device |
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