JPH06310534A - Soi型mosトランジスタの製造方法 - Google Patents

Soi型mosトランジスタの製造方法

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JPH06310534A
JPH06310534A JP12207593A JP12207593A JPH06310534A JP H06310534 A JPH06310534 A JP H06310534A JP 12207593 A JP12207593 A JP 12207593A JP 12207593 A JP12207593 A JP 12207593A JP H06310534 A JPH06310534 A JP H06310534A
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JP
Japan
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region
mos transistor
element isolation
impurity
source
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Application number
JP12207593A
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English (en)
Inventor
Masaru Sakamoto
勝 坂本
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 しきい値電圧を均一にし、かつOFF時のリ
ーク電流を抑制することができるSOI型MOSトラン
ジスタの製造方法を得る。 【構成】 図1(d)に示すように、フィールド酸化膜
(素子分離領域)106を形成後にソース・ドレイン領
域とは反対導電型の不純物107をイオン注入等により
導入することを特徴とし、これにより素子領域103の
不純物濃度を所望のものとすることができるため、均一
なしきい値電圧が得られ、OFF時のリーク電流を抑制
することができる。また、熱処理することにより、不純
物が素子分離領域106側壁に十分到達させることがで
き、素子領域103と素子分離領域106との界面近傍
の不純物濃度も安定させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速MOSトランジス
タであるSOI型MOSトランジスタの製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】高速MOSトランジスタとして、SOI
型のMOSトランジスタの研究がなされてきている。
【0003】SOI型のMOSトランジスタを製造する
上でBulk型のMOSトランジスタと大きく異なる点
は素子分離領域にある。
【0004】図3にBulk型MOSトランジスタとS
OI型MOSトランジスタの断面構造を示す。
【0005】図3(a)はMOSトランジスタの平面
図、図3(b)は図3(a)のA−A′線断面図で、B
ulk型MOSトランジスタを示す。また、図3(c)
は同様の部分の断面図として、SOI型MOSトランジ
スタを示す。
【0006】図3において、201は素子領域となるS
i基板、202は素子分離領域、203はゲート電極、
204,205はソース・ドレイン領域、206,20
7はソース・ドレインのコンタクト、208,209は
ソース・ドレインの電極、210は下地酸化膜を示す。
【0007】図3(b)に示すBulk型MOSトラン
ジスタの場合、素子分離領域202の下には十分な深さ
で素子領域となるSi基板201の領域が存在するのに
対し、図3(c)に示すSOI型MOSトランジスタの
場合、素子分離領域202の下に絶縁膜としての下地酸
化膜210が形成されており、素子領域となるSi基板
201が素子分離領域202及び下地酸化膜210によ
る絶縁膜に狭まれた構造となる。
【0008】従来、このようなSOI型MOSトランジ
スタを作製する場合、素子領域となる基板201に対
し、チャネル領域の導電型を決定すべく、ソース・ドレ
イン領域とは反対導電型の不純物をイオン注入等の方法
により導入した後、素子分離領域となる酸化膜202を
形成していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図3(c)に示すようなSOI型MOSトランジスタ
には、Si基板201と絶縁膜202,210界面に固
定電荷が形成され、その界面が不安定になるという問題
点がある。
【0010】これは、素子分離の酸化工程を行う場合
に、従来、先に導入しておいたソース・ドレイン領域と
は反対導電型の不純物が、素子分離の酸化膜202中に
偏析され、素子領域となるSi基板201の不純物濃度
を不安定にするためであり、このような現象により、M
OSトランジスタのしきい値電圧が一定せず、またOF
F時にソース・ドレイン間にリーク電流が発生する等の
問題が生じる。
【0011】[発明の目的]本発明は、上述した従来例
における問題点を解消するためになされたもので、MO
Sトランジスタのしきい値電圧を均一にし、かつOFF
時のリーク電流を抑制することができるSOI型MOS
トランジスタの製造方法を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するための手段として、素子分離領域の形成後
に、素子領域となるSi領域に対してソース・ドレイン
領域とは反対導電形の不純物を注入し、該不純物領域を
下地絶縁膜及び前記素子分離領域の側壁まで到達させる
ことを特徴とするSOI型MOSトランジスタの製造方
法を有する。
【0013】
【作用】本発明によれば、SOI型MOSトランジスタ
において、素子分離領域を形成した後に、ソース・ドレ
イン領域とは反対導電型の素子領域となる基板の濃度を
決定する不純物を導入することにより、従来発生してい
た素子分離領域形成のための酸化工程による不純物濃度
の変化を無くすことができる。特に、本発明によれば、
素子領域と素子分離領域側壁部の界面近傍の不純物濃度
を安定して制御することができる。
【0014】従って、素子領域となる基板濃度の制御性
を向上させることができ、所望の不純物濃度を得ること
ができる。このため、MOSトランジスタのしきい値電
圧が均一に形成され、OFF時のリーク電流も抑制する
ことが可能となる。
【0015】更には、素子分離領域を予め形成してある
ため、ウエルが自己整合的に形成され、CMOS化等に
おいて、微細化を行う有効な手段となり得る。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。
【0017】図1は本発明によるSOI型MOSトラン
ジスタの製造方法を好適に示す実施態様例である。
【0018】図1(a)はSOI基板である。例えば、
SIMOXウエハであれば、101はシリコン基板、1
02は酸化膜、103はデバイスを形成するためのシリ
コン層である。
【0019】また、図1(b)は素子分離の手法とし
て、LOCOS酸化を用いる場合のフローである。10
4は酸化膜、105はパターニングされた窒化膜であ
る。これを熱酸化することにより、図1(c)を得る。
熱酸化により形成されるフィールド酸化膜106は、下
地酸化膜102と接触し、素子が完全に分離される。
【0020】続いて、窒化膜、酸化膜除去後ゲート酸化
を行い、基板濃度決定のためイオン注入等の方法を用
い、図(d)に示すように不純物107を導入する。
【0021】従来から、基板濃度決定のため、イオン注
入等の方法を用い不純物を導入する手法があるが、従来
の場合はしきい値をコントロールするために、ゲート酸
化膜直下の極表面領域のみに不純物を導入した。本発明
では、素子分離領域側壁に不純物107を導入すること
が第1の目的である。付加的な効果として、しきい値を
制御することも可能となる。更に、CMOS構成にする
場合、ウエルを自己整合的に形成できるため、微細化に
対しても有効な手法となる。
【0022】図1(e)に示す108はゲート電極であ
り、109はソース・ドレイン形成のための不純物導入
である。また、図1(f)に示す110はチャネル領
域、111,112は、ソース・ドレイン領域、113
は層間絶縁膜、114は、ソース・ドレインのための電
極である。
【0023】次に、プロセス条件を含め、詳細な製造方
法を示す。
【0024】例えば、市販されているSIMOXウエハ
を用いた場合、酸素系の注入条件にもよるが、図1
(a)に示す酸化膜102は、3000〜4000Å,
Siデバイス層は、2000Å程度になる。Siデバイ
ス層は熱処理のため、不純物は1014cm-3以下となっ
ている。Siデバイス層の厚さは、この後エピタキシャ
ル成長等を行い、厚くすることも可能である。
【0025】次に、LOCOS酸化のための、酸化膜1
04と窒化膜105を図1(b)に示すように形成す
る。この膜厚により、LOCOS酸化のエッヂ部分の形
成、つまり、素子分離側壁の形状が変化する。通常、窒
化膜エッチング時の選択比も考え、200〜500Å程
度の酸化膜上に、1000〜2000Å程度の窒化膜1
05を形成し、この窒化膜105をパターニングする。
【0026】次に、フィールド酸化を施す。シリコン厚
が〜2000Å程度であれば、〜5000Å程度の酸化
で完全な素子分離が形成可能となる(図1(c)参
照)。
【0027】続いて、リン酸処理等により、窒化膜10
5を除去し、フッ酸処理等により、酸化膜を除去する
(図1(d)参照)。
【0028】次に、ゲート酸化膜を形成する。ゲート酸
化膜厚は、100〜500Å程度形成する。
【0029】続いて、本発明の特徴である不純物の導入
を行う(図1(d)参照)。例えば、不純物としてP形
不純物107を用いるならば、BF2 + よりもB+ の方
がよい。BF2 + の不純物分布に比較し、B+ の方が広
域に広がる点にある。これもまた本発明の特徴である。
【0030】更に、不純物注入後、不純物107がフィ
ールド酸化膜の素子分離領域106側壁に十分到達する
ように熱処理を行う。このため、1000℃以上の熱処
理により、十分な基板濃度を得ることができる。この後
のプロセスで、素子分離側壁の不純物濃度が確保されて
いることが必要である。
【0031】続いて、ゲート電極108等の形成を行
い、ソース・ドレイン形成のための不純物109をイオ
ン注入し、ソース・ドレイン領域111,112を形成
し、更に各々の領域の電極等を形成する(図1(e)参
照)。
【0032】[他の実施例]前記実施例では、素子分離
にLOCOS酸化を用いた場合について説明したが、本
発明は、LOCOS酸化に限ったことではない。本発明
のポイントは、素子分離工程後に基板濃度を決定する点
にある。例えば、メサ型の素子分離を行っても同様の効
果が期待できる。
【0033】図2にメサ型のMOSトランジスタの平面
図(a)及びそのB−B’断面図(b)を示す。図2に
おいて、301はシリコン基板、302は下地酸化膜、
303はチャネル部(素子領域となる基板)、304は
ゲート電極、305,306はソース・ドレイン領域で
ある。
【0034】このような構造では、従来、前述した理由
で矢印のソース・ドレイン間リークが発生するという問
題があった。
【0035】本実施例でも、素子分離工程の後に、素子
領域となる基板(チャネル部)303の不純物濃度を決
定すべくソース・ドレイン領域とは反対導電型の不純物
の注入工程を行なう。
【0036】本発明の方法によれば、図2(b)に示す
ように、素子領域となる基板(チャネル部)303は、
その端部が薄膜化されている。
【0037】このため、このような形状の基板303に
対して不純物のイオン注入を行なうと、基板濃度が端部
で増加することになり、端部で発生するソース・ドレイ
ン間リークが抑制される。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子分離工程後に、素子領域となる基板濃度を決定する
ためのソース・ドレイン領域とは反対導電型の不純物導
入工程を行うことにより、注入した不純物の濃度が変化
させられることが無く、安定した所望の濃度の素子領域
基板が得られる。
【0039】このため、MOSトランジスタのしきい値
電圧が均一に形成され、SOI型MOSトランジスタ特
有のソース・ドレイン間リーク電流を抑制することがで
きるという効果が得られる。
【0040】また、本発明の特徴は、トランジスタの構
造的な変化を伴うことなく、リーク電流を抑制でき、微
細化に対しても有効な手法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプロセスフロー図である。
【図2】本発明のメサ型MOSトランジスタへの応用例
を示す図である。
【図3】従来例のSOI型MOSトランジスタの構造、
及びソース・ドレインリーク電流を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
101 シリコン基板 102 下地酸化膜 103 素子領域となるシリコン基板 104 酸化膜 105 窒化膜 106 フィールド酸化膜(素子分離領域) 107 素子領域となる基板濃度を決定するための、
ソース・ドレインとは反対導電型の不純物 108 ゲート電極 109 ソース・ドレイン形成のための不純物 110 チャネル領域 111,112 ソース・ドレイン領域 113 層間絶縁膜 201 素子領域となるSi基板、 202 素子分離領域、 203 ゲート電極、 204,205 ソース・ドレイン領域、 206,207 ソース・ドレインのコンタクト、 208,209 ソース・ドレインの電極、 210 下地酸化膜、 301 シリコン基板、 302 下地酸化膜、 303 チャネル部(素子領域となる基板)、 304 ゲート電極、 305,306 ソース・ドレイン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子分離工程後に、素子領域となるSi
    領域に対してソース・ドレイン領域とは反対導電型の不
    純物を注入し、該不純物領域を下地絶縁膜及び素子分離
    領域の側壁まで到達させることを特徴とするSOI型M
    OSトランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ソース・ドレイン領域とは反対導電
    形の不純物を注入した後、該不純物領域を下地絶縁膜及
    び素子分離領域の側壁まで到達させる熱処理工程を含む
    ことを特徴とする請求項1に記載のSOI型MOSトラ
    ンジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記不純物領域がP型不純物領域である
    請求項1記載のSOI型MOSトランジスタの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記P型不純物としてB+ イオンを用い
    ることを特徴とする請求項3に記載のSOI型MOSト
    ランジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 メサ型のSOI型MOSトランジスタに
    おいて、素子分離工程後、素子領域となるSi基板に対
    して、ソース・ドレイン領域とは反対導電型の不純物の
    注入工程を行なうことを特徴とするSOI型MOSトラ
    ンジスタの製造方法。
JP12207593A 1993-04-27 1993-04-27 Soi型mosトランジスタの製造方法 Pending JPH06310534A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7192840B2 (en) 2002-10-30 2007-03-20 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device fabrication method using oxygen ion implantation
JP2010206102A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Seiko Epson Corp 半導体装置及びその製造方法

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