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JP5367325B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、セルフアラインによって形成したダブルゲートを有す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, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a double gate formed by self-alignment.

SOI(Silicon On Insulator)基板を用いてゲートを2つ形成するダブルゲート構造を有するMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)は、チャネルを限りなく薄くしてキャリアの移動度を大きくすることによって高速動作を可能とすることから、次世代のトランジスタとして期待されている。   A MOSFET (Metal-Oxide-Field-Effect Transistor) having a double-gate structure in which two gates are formed using an SOI (Silicon On Insulator) substrate has an extremely thin channel to increase carrier mobility. Therefore, it is expected to be a next-generation transistor.

従来のダブルゲート構造を有するSOI−MOSFETでは、SOI基板上にBottomゲートを形成し、Bottomゲート上にSi、Upperゲートを順に形成していた(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。   In a conventional SOI-MOSFET having a double gate structure, a bottom gate is formed on an SOI substrate, and an Si gate and an upper gate are sequentially formed on the bottom gate (for example, see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). .

S.Y.Lee、「VLSI Symp 2004」、p200S. Y. Lee, “VLSI Symp 2004”, p200 R.Wacqez、「SSDM 2006」、p−3−18R. Wacqez, “SSDM 2006”, p-3-18

従来のダブルゲート構造を有するSOI−MOSFETは、露光装置の性能、製造工程中での膜ストレスや熱歪が原因となって、BottomゲートとUpperゲートとが横方向にずれてしまい、BottomゲートおよびUpperゲートを位置精度良く形成することが困難であった。そのため、両ゲートによる電界がそれぞれ異なるチャネル領域に印加されるため、所望の性能を発揮することができなかった。また、従来では大きなパターンによってダブルゲートを形成していた。   A conventional SOI-MOSFET having a double gate structure causes the bottom gate and the upper gate to shift laterally due to the performance of the exposure apparatus, film stress and thermal distortion during the manufacturing process, and the bottom gate and It was difficult to form the upper gate with high positional accuracy. For this reason, the electric field generated by the two gates is applied to different channel regions, so that the desired performance cannot be exhibited. Conventionally, a double gate is formed with a large pattern.

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、微細な寸法においてBottomゲート電極およびUpperゲート電極を位置精度良く形成することが可能な半導体装置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 these problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a bottom gate electrode and an upper gate electrode with fine positional accuracy. To do.

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法は、(a)SOI(Silicon On Insulator)基板上に第1の保護膜を形成する工程と、(b)工程(a)の後、第1の保護膜の表面からSOI基板の酸化膜の所定の位置までエッチングすることによって溝を形成する工程と、(c)工程(b)の後、少なくとも溝の底面、側面を覆うように第2の保護膜を形成する工程と、(d)工程(c)の後、溝の底面上に第1のゲート電極を形成する工程と、(e)工程(d)の後、第1のゲート電極に覆われない溝の側面に形成された第2の保護膜を除去し、その際に第1のゲート電極上にのみダメージを残す工程と、(f)工程(e)の後、SOI基板のシリコン層からエピタキシャル成長させたシリコンを用いて第1のゲート電極上に第1のゲート酸化膜を形成する工程と、(g)工程(f)の後、溝の中であって第1のゲート酸化膜上にシリコン、第2のゲート酸化膜、第2のゲート電極を順に形成する工程とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes: (a) a step of forming a first protective film on an SOI (Silicon On Insulator) substrate; and (b) step. After (a), a step of forming a groove by etching from the surface of the first protective film to a predetermined position of the oxide film of the SOI substrate; (c) after step (b), at least the bottom surface of the groove; A step of forming a second protective film so as to cover the side surface; a step of (d) forming a first gate electrode on the bottom surface of the trench after step (c); and (e) a step of (d). Thereafter, a step of removing the second protective film formed on the side surface of the groove not covered with the first gate electrode, and leaving damage only on the first gate electrode at that time, and a step (e) (e) ) And then epitaxially grown from the silicon layer of the SOI substrate Forming a first gate oxide film on the first gate electrode on using silicon, (g) after step (f), the silicon on the first gate oxide film A is in the groove, the And a step of sequentially forming a second gate oxide film and a second gate electrode.

本発明の一実施形態では、Si上にパッド酸化膜とSiN膜とを順に形成し、SiN膜の表面からSOI基板のSiO2の所定の位置までエッチングすることによって溝を形成し、少なくとも溝の底面、側面を覆うように保護膜を形成し、溝の底面上にBottomゲート電極を形成し、Bottomゲート電極に覆われない溝の側面に形成された保護膜を除去し、その際にBottomゲート電極上にのみダメージを残し、SOI基板のSiからエピタキシャル成長させたSiを用いてBottomゲート電極上にBottomゲート酸化膜を形成し、溝の中であってBottomゲート酸化膜上にSi、Upperゲート酸化膜、Upperゲート電極を順に形成するため、微細な寸法においてBottomゲートおよびUpperゲートを位置精度良く形成することができる。
In one embodiment of the present invention, a pad oxide film and a SiN film are sequentially formed on Si, and a groove is formed by etching from the surface of the SiN film to a predetermined position of SiO 2 of the SOI substrate. A protective film is formed so as to cover the bottom and side surfaces, a bottom gate electrode is formed on the bottom surface of the groove, and a protective film formed on the side surface of the groove that is not covered by the bottom gate electrode is removed. A bottom gate oxide film is formed on the bottom gate electrode using Si epitaxially grown from Si of the SOI substrate, leaving damage only on the electrode, and Si and upper gate oxide are formed on the bottom gate oxide film in the trench. film, in order to form the Upper gate electrode in this order, Bottom gate and Upper gate in minute dimensions It is possible to position accurately formed.

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの構成図である。図1に示すSOI−MOSFETは、Si基板1、埋込み酸化膜(Buried Oxide:BOX)酸化膜であるSiO22、Si5(シリコン層)とからなるSOI基板のSiO22にBottomゲート電極3(第1のゲート電極)を形成し、Bottomゲート電極3上にBottomゲート酸化膜4(第1のゲート酸化膜)を形成する。Si5(シリコン)を挟むようにしてBottomゲート酸化膜4と対向してUpperゲート酸化膜6(第2のゲート酸化膜)が形成され、Upperゲート酸化膜6上にUpperゲート電極7(第2のゲート電極)が形成される。 FIG. 1 is a configuration diagram of an SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. The SOI-MOSFET shown in FIG. 1 includes a bottom gate electrode 3 (on a SiO substrate 2 made of a Si substrate 1, a buried oxide (BOX) oxide SiO 2 2, and a Si 5 (silicon layer). A first gate electrode) is formed, and a bottom gate oxide film 4 (first gate oxide film) is formed on the bottom gate electrode 3. An upper gate oxide film 6 (second gate oxide film) is formed to face the bottom gate oxide film 4 with Si5 (silicon) interposed therebetween, and an upper gate electrode 7 (second gate electrode) is formed on the upper gate oxide film 6. ) Is formed.

図1に示すように、本実施形態では、Bottomゲート電極とUpperゲート電極とを位置精度良く形成することを特徴とする。以下、本実施形態におけるSOI−MOSFETについて、図2〜図18に示す製造工程図に従って詳細に説明する。   As shown in FIG. 1, the present embodiment is characterized in that the bottom gate electrode and the upper gate electrode are formed with high positional accuracy. Hereinafter, the SOI-MOSFET in the present embodiment will be described in detail with reference to the manufacturing process diagrams shown in FIGS.

図2では、Si基板1、SiO22、Si5からなるSOI基板上に、パッド酸化膜8とSiN膜9と(第1の保護膜)を順に形成している。SiN膜9はハードマスクとして使用している。SiN膜9の形成後、レジスト10をマスクとして、SiO22の所定の位置までエッチングすることによってトレンチ溝(溝)を形成する。 In FIG. 2, a pad oxide film 8, a SiN film 9 (first protective film) are sequentially formed on an SOI substrate made of Si substrate 1, SiO 2 2 and Si5. The SiN film 9 is used as a hard mask. After the formation of the SiN film 9, a trench groove (groove) is formed by etching to a predetermined position of SiO 2 2 using the resist 10 as a mask.

次に、図3に示すように、少なくともトレンチ溝の底面、側面を覆うように保護膜11(第2の保護膜)を薄く堆積させる。本実施形態では、保護膜11としてSiNを用いているが、LP(Low Pressure)−TEOS(正珪酸四エチル)を用いてもよく、保護膜11を形成することによって、後にチャネルを形成するSi3の露出を保護している。   Next, as shown in FIG. 3, a protective film 11 (second protective film) is thinly deposited so as to cover at least the bottom and side surfaces of the trench groove. In this embodiment, SiN is used as the protective film 11, but LP (Low Pressure) -TEOS (normal tetraethyl silicate) may be used. By forming the protective film 11, Si 3 that forms a channel later. Protects the exposure.

保護膜11の形成後、図4に示すようにBottomゲート電極3を堆積させる。本実施形態では、Bottomゲート電極3およびUpperゲート電極7としてPoly−Si(ポリシリコン)が用いられているが、ゲート電極材料であればいかなるものでもよい。   After the formation of the protective film 11, a bottom gate electrode 3 is deposited as shown in FIG. In this embodiment, Poly-Si (polysilicon) is used as the bottom gate electrode 3 and the upper gate electrode 7, but any gate electrode material may be used.

図5において、堆積したBottomゲート電極3に対してCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理によって、SiN膜9をストッパーとしてBottomゲート電極3を保護膜11の表面にて平坦化させ、Bottomゲート電極3をSiO22とSi5との界面付近までエッチングする。Bottomゲート電極3のエッチングは、初めにある程度までドライエッチングによってエッチングし、その後でSiのみを選択的にエッチングする高温AMP(アンモニア−過酸化水素水)によるウエットエッチングによって所望の位置までエッチングする。 In FIG. 5, the bottom gate electrode 3 is flattened on the surface of the protective film 11 using the SiN film 9 as a stopper by CMP (Chemical Mechanical Polishing) processing on the deposited bottom gate electrode 3, and the bottom gate electrode 3 is made to be SiO 2. 2. Etching is performed to near the interface between 2 and Si5. The bottom gate electrode 3 is etched to a desired position by wet etching with high temperature AMP (ammonia-hydrogen peroxide solution) that selectively etches only Si after etching by dry etching to some extent.

以上の工程を経て、トレンチ溝の底面上にBottomゲート電極3が形成される。   Through the above steps, the bottom gate electrode 3 is formed on the bottom surface of the trench groove.

Bottomゲート電極3の形成後、図6に示すように、保護膜10をドライエッチングによってエッチバックして除去する。ドライエッチングの際、Bottomゲート電極3のA面にはダメージが形成される。その後、熱リン酸によって、Si5の側面に残留している保護膜11を除去する。このとき、Bottomゲート電極3のA面に形成されたダメージに対してさらにダメージが加えられ、Si5のB面にもダメージが形成される。   After the formation of the bottom gate electrode 3, as shown in FIG. 6, the protective film 10 is etched back by dry etching and removed. During dry etching, damage is formed on the A surface of the bottom gate electrode 3. Thereafter, the protective film 11 remaining on the side surface of Si5 is removed by hot phosphoric acid. At this time, damage is further applied to the damage formed on the A surface of the Bottom gate electrode 3, and damage is also formed on the B surface of Si5.

保護膜10の除去時に形成されたSi5のB面のダメージを、CDE(ケミカルドライエッチング)処理によって除去するが、Bottomゲート電極3のA面のダメージは除去しきれないため残る。すなわち、Bottomゲート電極3に覆われないトレンチ溝の側面に形成された保護膜11を除去し、その際にBottomゲート電極3上にのみダメージを残している。   The damage on the B surface of Si5 formed when the protective film 10 is removed is removed by CDE (Chemical Dry Etching), but the damage on the A surface of the Bottom gate electrode 3 cannot be completely removed and remains. That is, the protective film 11 formed on the side surface of the trench groove that is not covered by the Bottom gate electrode 3 is removed, and at this time, damage is left only on the Bottom gate electrode 3.

上記の保護膜10の除去方法とは別の方法として、図7(a)および図7(b)に示すように、保護膜10をSi5が露出するまでドライエッチングによってエッチバックして除去する。ドライエッチングの際、Bottomゲート電極3のA面にはダメージが形成される。次に、高温APMによるウエットエッチングによってBottomゲート電極3のA面のダメージおよびSi5のB面に形成されたダメージを除去する。その後、Bottomゲート電極3のA面に対して、Si5をエッチングしないガス系を用いて異方性プラズマ処理またはSiインプラによってダメージを形成する。このとき、Si5のB面がエッチングされることはない。   As a method different from the method for removing the protective film 10, the protective film 10 is etched back by dry etching until Si5 is exposed, as shown in FIGS. 7A and 7B. During dry etching, damage is formed on the A surface of the bottom gate electrode 3. Next, the damage on the A surface of the Bottom gate electrode 3 and the damage formed on the B surface of Si5 are removed by wet etching with high temperature APM. After that, damage is formed on the A surface of the Bottom gate electrode 3 by anisotropic plasma treatment or Si implantation using a gas system that does not etch Si5. At this time, the B surface of Si5 is not etched.

上記2つの方法による保護膜10の除去後において、Si5のB面にはダメージが形成されずに、Bottomゲート電極3のA面にのみダメージが形成される。従って、図8に示すように、Si5を種としてB面からSiを選択的にエピタキシャル成長させることができる。すなわち、Bottomゲート電極3上にSiをSi5からエピタキシャル成長させている。このとき、Bottomゲート電極3からはSiがエピタキシャル成長することはない。   After the removal of the protective film 10 by the above two methods, no damage is formed on the B surface of Si5, and damage is formed only on the A surface of the bottom gate electrode 3. Therefore, as shown in FIG. 8, Si can be selectively epitaxially grown from the B surface using Si5 as a seed. That is, Si is epitaxially grown on the bottom gate electrode 3 from Si5. At this time, Si does not grow epitaxially from the bottom gate electrode 3.

なお、図7において、保護膜10をTEOSとした場合は、HF(フッ化水素酸)によるウエットエッチングで保護膜10を除去する。HFによるウエットエッチングではBottomゲート電極3のA面およびSi5のB面に対してダメージをほとんど与えないため、異方性プラズマ処理またはSiなどのインプラによってBottomゲート電極3のA面にダメージを形成する必要がある。   In FIG. 7, when the protective film 10 is made of TEOS, the protective film 10 is removed by wet etching with HF (hydrofluoric acid). Since wet etching with HF causes little damage to the A surface of the Bottom gate electrode 3 and the B surface of Si5, damage is formed on the A surface of the Bottom gate electrode 3 by anisotropic plasma treatment or implantation of Si or the like. There is a need.

図9に示すように、Si5から選択的にエピタキシャル成長させたSi5のチャネル形成部分に対して、ドライエッチングによるリセスエッチングを行う。このリセスエッチングによって、Si5を所望の膜厚に調整するが、不要であれば省略してもよい。   As shown in FIG. 9, recess etching by dry etching is performed on a channel formation portion of Si5 selectively epitaxially grown from Si5. By this recess etching, Si5 is adjusted to a desired film thickness, but may be omitted if unnecessary.

次に、図10に示すように、所望の膜厚に調整したSi5を全て酸化させる。その後、図11に示すように、酸化されたSi5に対してドライエッチングおよびHFによるウエットエッチングによって等方的にエッチングをして所望のゲート酸化膜厚(Tox)となるように膜厚調整を行い、Bottomゲート酸化膜4を形成する。このとき、Si5にの露出部に酸化膜は残らない。   Next, as shown in FIG. 10, all Si5 adjusted to a desired film thickness is oxidized. Thereafter, as shown in FIG. 11, the oxidized Si5 is isotropically etched by dry etching and wet etching with HF, and the film thickness is adjusted to a desired gate oxide film thickness (Tox). Then, a Bottom gate oxide film 4 is formed. At this time, no oxide film remains on the exposed portion of Si5.

なお、Bottomゲート酸化膜4を形成する他の方法として、図9に示すようなリセスエッチングの際に、所望のゲート酸化膜厚付近までエッチングした後に酸化させた後に、HFによるウエットエッチングによって所望の膜厚のBottomゲート酸化膜4を形成してもよい。   As another method for forming the Bottom gate oxide film 4, in the case of recess etching as shown in FIG. 9, after etching to the vicinity of a desired gate oxide film thickness, oxidation is performed, followed by wet etching with HF. A bottom gate oxide film 4 having a thickness may be formed.

このように、Bottomゲート酸化膜4は、Si5を種としてエピタキシャル成長させたSiを酸化させることによって形成したので、Bottomゲート電極3からエピタキシャル成長させたPoly−Siを酸化させて形成した酸化膜よりも高信頼性が期待できる。すなわち、Bottomゲート酸化膜4は、SOI基板のシリコン層からエピタキシャル成長させたSi5を用いてBottomゲート電極3上に形成される。   Thus, since the Bottom gate oxide film 4 is formed by oxidizing Si epitaxially grown using Si5 as a seed, it is higher than the oxide film formed by oxidizing Poly-Si epitaxially grown from the Bottom gate electrode 3. Reliability can be expected. That is, the bottom gate oxide film 4 is formed on the bottom gate electrode 3 using Si5 epitaxially grown from the silicon layer of the SOI substrate.

Bottomゲート酸化膜4の形成後、図12に示すように、Si5を種としてSiを選択的にエピタキシャル成長させてチャネルを形成する。このとき、Si5のソース側とドレイン側から選択的にエピタキシャル成長したSiの境界部分には、ファセット(結晶欠陥)が形成される。   After the bottom gate oxide film 4 is formed, Si is selectively epitaxially grown using Si5 as a seed to form a channel, as shown in FIG. At this time, facets (crystal defects) are formed at the boundary portion of Si selectively epitaxially grown from the source side and the drain side of Si5.

次に、図13に示すように、リセスエッチングによって極薄膜のチャネル層を形成する。膜厚はゲート長の2/3程度とする。その後、必要に応じてチャネル注入を行う。チャネル注入後の活性化アニールによって、前述のSi境界部分に形成されたファセットは改善される。そして、図14に示すように、チャネルの表面を酸化させることによってUpperゲート酸化膜6を形成する。   Next, as shown in FIG. 13, an extremely thin channel layer is formed by recess etching. The film thickness is about 2/3 of the gate length. Thereafter, channel implantation is performed as necessary. The activation annealing after channel implantation improves the facet formed at the aforementioned Si boundary portion. Then, as shown in FIG. 14, the upper gate oxide film 6 is formed by oxidizing the surface of the channel.

Upperゲート酸化膜6の形成後、図15に示すように、Upperゲート電極7を堆積させる。本実施形態に用いるUpperゲート電極7は、ポリシリコンである。堆積後、図16に示すように、SiN膜9をストッパーとしてCMPによってUpperゲート電極7をSiN膜9の表面で平坦化させる。このように、Bottomゲート酸化膜4上にSi5、Upperゲート酸化膜4、Upperゲート電極7を順に生成する。   After the upper gate oxide film 6 is formed, an upper gate electrode 7 is deposited as shown in FIG. The upper gate electrode 7 used in this embodiment is polysilicon. After the deposition, as shown in FIG. 16, the upper gate electrode 7 is flattened on the surface of the SiN film 9 by CMP using the SiN film 9 as a stopper. In this way, Si 5, Upper gate oxide film 4, and Upper gate electrode 7 are sequentially formed on the Bottom gate oxide film 4.

次に、熱リン酸、HFの順にSiN膜9とパッド酸化膜8とを除去し、図17に示すように、Upperゲート電極7を露出させる。このとき、Upperゲート電極7の寸法調整は、SiN膜9の膜厚を調整することにより可能である。そして、図18に示すように、Upperゲート電極7を犠牲酸化させ、HFを用いたウエットエッチングによって酸化膜を除去し、Upperゲート電極7の幅をBottomゲート電極3の幅と同じになるように調整する。   Next, the SiN film 9 and the pad oxide film 8 are removed in the order of hot phosphoric acid and HF, and the upper gate electrode 7 is exposed as shown in FIG. At this time, the dimension of the upper gate electrode 7 can be adjusted by adjusting the film thickness of the SiN film 9. Then, as shown in FIG. 18, the upper gate electrode 7 is sacrificial oxidized, the oxide film is removed by wet etching using HF, and the width of the upper gate electrode 7 is made equal to the width of the bottom gate electrode 3. adjust.

なお、図17に示す構造でも従来より効果があるが、図18に示す構造とした方がさらなる効果が得られる。   The structure shown in FIG. 17 is more effective than the conventional structure, but the structure shown in FIG. 18 provides a further effect.

以上のことから、Bottomゲート電極3とUpperゲート電極7とを同一の溝を用いて形成するためセルフアライメントの効果があり、微細な寸法において両ゲート電極の位置がずれることなく、位置精度良く形成されたダブルゲート構造を有するSOI−MOSFETを形成することが可能となる。   From the above, since the bottom gate electrode 3 and the upper gate electrode 7 are formed using the same groove, there is an effect of self-alignment, and the positions of both gate electrodes are formed with fine positional accuracy and without positional deviation. It is possible to form an SOI-MOSFET having a double gate structure.

本発明は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを用いた一般的なIC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)製品における、高速低消費な用途に使用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for high-speed and low-consumption applications in general IC (Integrated Circuit) and LSI (Large Scale Integration) products using CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) transistors.

本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの構成図である。It is a block diagram of SOI-MOSFET by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるSOI−MOSFETの製造工程図である。It is a manufacturing process diagram of SOI-MOSFET according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 Si基板、2 SiO2、3 Bottomゲート電極、4 Bottomゲート酸化膜、5 Si、6 Upperゲート酸化膜、7 Upperゲート電極、8 パッド酸化膜、9 SiN膜、10 レジスト、11 保護膜。 1 Si substrate, 2 SiO 2 , 3 Bottom gate electrode, 4 Bottom gate oxide film, 5 Si, 6 Upper gate oxide film, 7 Upper gate electrode, 8 Pad oxide film, 9 SiN film, 10 resist, 11 protective film.

Claims (7)

(a)SOI(Silicon On Insulator)基板上に第1の保護膜を形成する工程と、
(b)前記工程(a)の後、前記第1の保護膜の表面から前記SOI基板の酸化膜の所定の位置までエッチングすることによって溝を形成する工程と、
(c)前記工程(b)の後、少なくとも前記溝の底面、側面を覆うように第2の保護膜を形成する工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記溝の底面上に第1のゲート電極を形成する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記第1のゲート電極に覆われない前記溝の側面に形成された前記第2の保護膜を除去し、その際に前記第1のゲート電極上にのみダメージを残す工程と、
(f)前記工程(e)の後、前記SOI基板のシリコン層からエピタキシャル成長させたシリコンを用いて前記第1のゲート電極上に第1のゲート酸化膜を形成する工程と、
(g)前記工程(f)の後、前記溝の中であって前記第1のゲート酸化膜上にシリコン、第2のゲート酸化膜、第2のゲート電極を順に形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
(A) forming a first protective film on an SOI (Silicon On Insulator) substrate;
(B) after the step (a), forming a groove by etching from the surface of the first protective film to a predetermined position of the oxide film of the SOI substrate;
(C) after the step (b), forming a second protective film so as to cover at least the bottom and side surfaces of the groove;
(D) after the step (c), forming a first gate electrode on the bottom surface of the trench;
(E) After the step (d), the second protective film formed on the side surface of the groove that is not covered with the first gate electrode is removed, and at that time, on the first gate electrode Only the process of leaving damage,
(F) after the step (e), forming a first gate oxide film on the first gate electrode using silicon epitaxially grown from the silicon layer of the SOI substrate;
(G) after the step (f), the silicon on the first gate oxide film A is within the groove, the second gate oxide film, forming a second gate electrode in this order,
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記工程(e)は、
(e−1)前記第2の保護膜の除去時に形成された前記SOI基板のシリコン層のダメージを、CDE(ケミカルドライエッチング)処理によって除去する工程
を備える、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The step (e)
(E-1) The semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing damage to the silicon layer of the SOI substrate formed at the time of removing the second protective film by a CDE (chemical dry etching) process. Production method.
前記工程(e)は、
(e−2)前記保護膜の除去後に形成された前記SOI基板のシリコン層および前記第1のゲート電極上のダメージを、高温APM(アンモニア−過酸化水素水)処理で除去する工程と、
(e−3)前記第1のゲート電極上にのみダメージを形成する工程と、
を備える、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The step (e)
(E-2) removing the damage on the silicon layer of the SOI substrate and the first gate electrode formed after the removal of the protective film by a high temperature APM (ammonia-hydrogen peroxide solution) treatment;
(E-3) forming damage only on the first gate electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記工程(f)は、
(f−1)前記工程(e)の後、前記第1のゲート電極上にシリコンを前記SOI基板のシリコン層からエピタキシャル成長させる工程と、
(f−2)前記工程(f−1)の後、前記シリコンを酸化する工程と、
(f−3)前記工程(f−2)の後、酸化された前記シリコンを所定の膜厚にエッチングする工程と、
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The step (f)
(F-1) After the step (e), a step of epitaxially growing silicon on the first gate electrode from a silicon layer of the SOI substrate;
(F-2) a step of oxidizing the silicon after the step (f-1);
(F-3) After the step (f-2), etching the oxidized silicon to a predetermined thickness;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記工程(f)は、
(f−4)前記工程(e)の後、前記第1のゲート電極上にシリコンを前記SOI基板のシリコン層からエピタキシャル成長させる工程と、
(f−5)前記工程(f−4)の後、前記シリコンを所定の膜厚までエッチングする工程と、
(f−6)前記工程(f−5)の後、前記シリコンを酸化させる工程と、
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The step (f)
(F-4) After the step (e), a step of epitaxially growing silicon on the first gate electrode from a silicon layer of the SOI substrate;
(F-5) After the step (f-4), etching the silicon to a predetermined thickness;
(F-6) After the step (f-5), a step of oxidizing the silicon;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記第1のゲート電極および前記第2のゲート電極は、ポリシリコンであることを特徴とする、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first gate electrode and the second gate electrode are polysilicon. 前記第1の保護膜は、パッド酸化膜と窒化膜との積層よりなることを特徴とする、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first protective film is formed by stacking a pad oxide film and a nitride film.
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