JP5874471B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
以下に説明する実施形態は半導体装置およびその製造方法に関する。 Embodiments described below relate to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
ダイナミックスレッショルドMOSトランジスタ(以下Dt−MOSトランジスタと表記する)は、ゲート電極を、チャネル領域が形成される半導体層ないしウェル領域に短絡させ、入力信号を前記ゲート電極とチャネル領域が形成される半導体層ないしウェル領域とに同時に印加することにより、低い閾値ながら、低いオフ電流と大きなオン電流を実現でき、低い電源電圧での低消費電力動作に適したMOSトランジスタである。チャネル領域が形成される半導体層ないしウェル領域を、ボディとよぶこともある。 A dynamic threshold MOS transistor (hereinafter referred to as a Dt-MOS transistor) has a gate electrode short-circuited to a semiconductor layer or a well region in which a channel region is formed, and an input signal is a semiconductor layer in which the gate electrode and the channel region are formed. In addition, by simultaneously applying to the well region, a low off-state current and a large on-state current can be realized with a low threshold, and the MOS transistor is suitable for low power consumption operation with a low power supply voltage. A semiconductor layer or well region in which a channel region is formed may be referred to as a body.
図1は、一般的なDt−MOSトランジスタの原理を説明する図、図2は、前記図1のDt−MOSトランジスタ10の動作特性を示すグラフである。 FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a general Dt-MOS transistor, and FIG. 2 is a graph showing operating characteristics of the Dt-MOS transistor 10 of FIG.
図1を参照するに、この例ではDt−MOSトランジスタ10はnチャネルMOSトランジスタであり、n型にドープされたソース領域11Sおよびドレイン領域11Dを含むp型ウェル11Pが形成されたシリコン基板11上に形成されており、前記シリコン基板11上には、前記ソース領域11Sとドレイン領域11Dとの間のチャネル領域11C上に、ゲート絶縁膜12を介して例えばn型ポリシリコンよりなるゲート電極13が形成されている。 Referring to FIG. 1, in this example, a Dt-MOS transistor 10 is an n-channel MOS transistor on a silicon substrate 11 on which a p-type well 11P including an n-type doped source region 11S and a drain region 11D is formed. On the silicon substrate 11, a gate electrode 13 made of, for example, n-type polysilicon is formed on a channel region 11C between the source region 11S and the drain region 11D via a gate insulating film 12. Is formed.
図1のDt−MOSトランジスタ10では、さらに前記ゲート電極13が前記p型ウェル11P、すなわちボディと電気的に接続されており、ゲート電極13に印加される信号電圧が、前記ボディ11Pにも印加される。その結果、前記信号電圧は前記Dt−MOSトランジスタ10の閾値電圧を低下させるように作用し、Dt−MOSトランジスタ10の動作特性は、前記信号電圧の増大と共に、閾値電圧が低いMOSトランジスタの動作特性に漸近する。このため、前記Dt−MOSトランジスタ10は低い信号電圧でスイッチオンする。 In the Dt-MOS transistor 10 of FIG. 1, the gate electrode 13 is further electrically connected to the p-type well 11P, that is, the body, and the signal voltage applied to the gate electrode 13 is also applied to the body 11P. Is done. As a result, the signal voltage acts to lower the threshold voltage of the Dt-MOS transistor 10, and the operating characteristic of the Dt-MOS transistor 10 is that of the MOS transistor having a low threshold voltage as the signal voltage increases. Asymptotically. For this reason, the Dt-MOS transistor 10 is switched on with a low signal voltage.
一方、信号電圧が0Vあるいはその近傍の低電圧である場合には、前記ボディ11Pの電位が0Vあるいはその近傍となり、Dt−MOSトランジスタ10の動作特性は、高い閾値電圧を有するMOSトランジスタの動作特性に漸近する。すなわち前記Dt−MOSトランジスタ10の閾値電圧は、通常の、高い閾値電圧を有するnチャネルMOSトランジスタのものと変わらず、その結果、Dt−MOSトランジスタ10は図2に示すように低いオフ電流ないしリーク電流で特徴づけられるスイッチオフ動作を示す。 On the other hand, when the signal voltage is 0V or a low voltage in the vicinity thereof, the potential of the body 11P is 0V or in the vicinity thereof, and the operating characteristic of the Dt-MOS transistor 10 is that of a MOS transistor having a high threshold voltage. Asymptotically. That is, the threshold voltage of the Dt-MOS transistor 10 is the same as that of a normal n-channel MOS transistor having a high threshold voltage. As a result, the Dt-MOS transistor 10 has a low off-current or leakage as shown in FIG. The switch-off operation characterized by current is shown.
なお上記の説明は、上記のp型およびn型を反転させたpチャネルMOSトランジスタの場合にも、同様に成立する。 The above description holds true for the p-channel MOS transistor in which the p-type and n-type are inverted.
従来、このようなDt−MOSでは、ソース領域及びドレイン領域とボディとが接することとなるため、ボディの寄生容量が増加する問題が生じる。そこで特許文献1では、ゲート電極下において浅い溝型素子分離領域を設けることで、ボディの寄生容量増加の抑制を図っている。 Conventionally, in such a Dt-MOS, since the source region and the drain region are in contact with the body, there arises a problem that the parasitic capacitance of the body increases. Therefore, in Patent Document 1, an increase in parasitic capacitance of the body is suppressed by providing a shallow trench type element isolation region under the gate electrode.
しかし、浅い溝型素子分離領域によりボディの電流経路が絞られるため、ボディの抵抗が増大してしまう。また、ボディの抵抗を下げるために、浅い溝型素子分離領域をより浅いものとすると、ソース領域・ドレイン領域とボディとが接触する部分が増え、ボディの寄生容量を低減する効果が軽減されてしまう。 However, since the body current path is narrowed by the shallow trench isolation region, the resistance of the body increases. In addition, if the shallow trench isolation region is made shallower in order to reduce the body resistance, the portion where the source region / drain region and the body come into contact increases, and the effect of reducing the parasitic capacitance of the body is reduced. End up.
一の側面によれば半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された素子分離領域と、前記半導体基板において、前記素子分離領域で画成される素子領域と、前記半導体基板において、前記素子分離領域に連続して形成され、前記素子領域を活性領域とタップ領域とに分割する絶縁膜領域と、前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第1の絶縁膜領域部分と、前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第2の絶縁膜領域部分と、前記絶縁膜領域の、前記第1の絶縁膜領域部分と前記第2の絶縁膜領域部分との間に連続して形成され、第1の絶縁膜領域部分の下端及び第2の絶縁膜領域部分の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第3の絶縁膜領域部分と、前記活性領域上及び前記絶縁膜領域上に形成され、前記タップ領域と電気的に接続するゲート電極と、前記ゲート電極に相対向する第1および第2のゲート側壁面上にそれぞれ形成された第1および第2の側壁絶縁膜と、前記半導体基板に形成され、前記ゲート電極に沿って前記活性領域から前記タップ領域に前記絶縁膜領域の下を通して連続し、第1導電型を有するボディと、前記活性領域において、前記ゲート電極を挟んで形成され、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する拡散領域と、を含む。 According to one aspect, a semiconductor device includes a semiconductor substrate, an element isolation region formed in the semiconductor substrate, an element region defined by the element isolation region in the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate, An insulating film region that is formed continuously with the element isolation region and divides the element region into an active region and a tap region, and is formed continuously with the element isolation region in the insulating film region, and the lower end of the element isolation region Than the first insulating film region portion having a lower end at a shallow position from the surface of the semiconductor substrate, and the insulating film region is formed continuously with the element isolation region, the lower than the lower end of the element isolation region, the A second insulating film region portion having a lower end at a shallow position from the surface of the semiconductor substrate; and the insulating film region between the first insulating film region portion and the second insulating film region portion. A third insulating film region portion formed and having a lower end at a position shallower from the surface of the semiconductor substrate than the lower end of the first insulating film region portion and the lower end of the second insulating film region portion; And a gate electrode formed on the insulating film region and electrically connected to the tap region, and first and second gate electrodes formed on the first and second gate side walls facing the gate electrode, respectively. A sidewall insulating film, a body formed on the semiconductor substrate, continuously extending from the active region along the gate electrode to the tap region under the insulating film region, and having a first conductivity type, and in the active region And a diffusion region formed with the gate electrode interposed therebetween and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type.
他の側面によれば半導体装置の製造方法は、半導体基板に、第1導電型を有する第1の不純物元素を第1の深さに導入する工程と、前記半導体基板上に素子分離領域を形成することにより、前記素子分離領域により囲まれた素子領域を形成する工程と、前記素子領域の前記半導体基板の一部を除去して、前記素子分離領域に接する絶縁膜領域開口部を形成する工程と、前記絶縁膜領域開口部に第1の絶縁膜を形成して絶縁膜領域を形成しつつ、前記素子領域を前記素子分離領域および前記絶縁膜領域により囲まれた活性領域と、前記素子分離領域および前記絶縁膜領域により囲まれ、前記絶縁膜領域の下で前記活性領域に連続したタップ領域とに分割する工程と、前記半導体基板上に、前記活性領域から前記絶縁膜領域まで延在するゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の相対向する第1および第2の側の側壁面に、それぞれ第1および第2の側壁絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極および前記第1および第2の側壁絶縁膜をマスクに、前記絶縁膜領域の第1の絶縁膜の一部を前記絶縁膜領域の下の前記半導体基板が露出するまで除去し、前記素子領域中、前記半導体基板に、第1および第2の凹部を形成する工程と、前記ゲート電極および前記第1および第2の側壁絶縁膜をマスクに、少なくとも前記第1の凹部及び第2の凹部において、露出された前記半導体基板を除去する工程と、前記第1および第2の凹部に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記活性領域に、前記第1導電型とは異なる第2の導電型の第2の不純物元素を導入し、前記ゲート電極を挟んで拡散領域を形成する工程と、前記ゲート電極を前記タップ領域に電気的に接続する工程と、を含む。 According to another aspect, a method of manufacturing a semiconductor device includes a step of introducing a first impurity element having a first conductivity type into a semiconductor substrate to a first depth, and forming an element isolation region on the semiconductor substrate. Forming an element region surrounded by the element isolation region, and removing a part of the semiconductor substrate in the element region to form an insulating film region opening in contact with the element isolation region And forming an insulating film region by forming a first insulating film in the opening of the insulating film region, the active region surrounded by the element isolation region and the insulating film region, and the element isolation A step of being divided into a tap region which is surrounded by the region and the insulating film region and is continuous with the active region under the insulating film region, and extends from the active region to the insulating film region on the semiconductor substrate Gate electrode Forming the first and second sidewall insulating films on the opposite side wall surfaces of the gate electrode, the gate electrode and the first and second layers, respectively. Using the sidewall insulating film as a mask, a part of the first insulating film in the insulating film region is removed until the semiconductor substrate under the insulating film region is exposed. Forming the first and second recesses, and exposing the semiconductor substrate exposed at least in the first and second recesses using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask. A step of removing, a step of forming a second insulating film in the first and second recesses, and a second impurity element of a second conductivity type different from the first conductivity type in the active region. And introduce a diffusion region with the gate electrode in between. And a step of forming, a step of electrically connecting the gate electrode to the tap region.
上記実施形態によれば、Dt−MOSトランジスタのボディに十分な厚さが確保される結果、抵抗値が低減され、Dt−MOSトランジスタの動作速度が向上する。またボディとソース/ドレイン領域の短絡が回避され、半導体装置の歩留まりを向上させることが可能となる。 According to the embodiment, as a result of ensuring a sufficient thickness in the body of the Dt-MOS transistor, the resistance value is reduced and the operation speed of the Dt-MOS transistor is improved. Further, a short circuit between the body and the source / drain regions is avoided, and the yield of the semiconductor device can be improved.
(第1の実施形態)
図3Aは、第1の実施形態による半導体装置20の構成を示す平面図、図3B〜図3Fは、前記図3A中、それぞれ線B−B',C−C',D−D',E−E'およびF−F'に沿った断面図である。
(First embodiment)
3A is a plan view showing the configuration of the semiconductor device 20 according to the first embodiment, and FIGS. 3B to 3F are lines BB ′, CC ′, DD ′, and E in FIG. 3A, respectively. It is sectional drawing along -E 'and FF'.
図3A〜図3Fを参照するに、前記半導体装置20はDt−MOSトランジスタTrAおよびTrBを含み、前記Dt−MOSトランジスタTrA,TrBは、n型ウェル21NWを形成されさらに前記n型ウェル21NW上にp型ウェル21PWを形成されたp型シリコン基板21中において、図3Gおよび図3Hに太線で輪郭を示すように、STI型の素子分離領域21Iにより囲まれた素子領域210中に形成されている。後ほど詳細に説明するが、図3Gは図3Aの平面図において、前記シリコン基板21上、および前記シリコン基板21の表面上のゲート電極及びゲート絶縁膜、サイドウォールを除去した状態を示す平面図である。また、図3Hは、前記図3Gの平面図において、さらに一部の絶縁膜および一部の基板を除去してp型ウェル21PWを露出させた状態を示す平面図である。 Referring to FIGS. 3A to 3F, the semiconductor device 20 includes Dt-MOS transistors Tr A and Tr B. The Dt-MOS transistors Tr A and Tr B are formed with an n-type well 21NW, and the n-type well In the p-type silicon substrate 21 in which the p-type well 21PW is formed on the well 21NW, as shown by a thick line in FIGS. 3G and 3H, in the element region 210 surrounded by the STI-type element isolation region 21I. Is formed. As will be described in detail later, FIG. 3G is a plan view showing a state in which the gate electrode, the gate insulating film, and the sidewalls on the silicon substrate 21 and the surface of the silicon substrate 21 are removed in the plan view of FIG. is there. FIG. 3H is a plan view showing a state in which the p-type well 21PW is exposed by removing a part of the insulating film and a part of the substrate in the plan view of FIG. 3G.
本実施形態では前記素子領域210は、前記シリコン基板21の表面に前記素子分離領域21Iから連続して形成された、図3G中に破線で示す絶縁膜領域部分(21ITA)A〜(21ITA)Cを含む絶縁膜領域21ITAおよび絶縁膜領域部分(21ITB)A〜(21ITB)Cを含む絶縁膜領域21ITBにより、活性領域21Aと第1および第2のタップ領域21TA.21TBとに分割されている。 The device region 210 in the present embodiment, wherein the surface of the silicon substrate 21 is formed continuously from the element isolation region 21I, the insulating film region portion (21IT A) indicated by a broken line in FIG. 3G A ~ (21IT A ) insulating film region 21IT a and the insulating film region portion comprising a C (21IT B) by the insulating film region 21IT B containing a ~ (21IT B) C, the active region 21A and the first and second tap region 21T a. It is divided into a 21T B.
図3Aの平面図および図3Bの断面図を参照するに、前記シリコン基板21上には前記活性領域21Aから前記タップ領域21TAまで第1のDt−MOSトランジスタTrAのポリシリコンゲート電極23GAが前記絶縁膜領域21ITAの絶縁膜領域部分(21ITA)Aを超えて延在し、また同様に前記活性領域21Aから前記タップ領域21TBまで第2のDt−MOSトランジスタTrBのポリシリコンゲート電極23GBが前記絶縁膜領域21ITBの絶縁膜領域部分(21ITB)Aを超えて延在する。図示の例ではポリシリコンゲート電極23GA,23GBは平行に描画されているが、本実施形態は前記ゲート電極23GA,23GBが平行でない場合をも含むものである。前記ポリシリコンゲート電極23GAはシリサイド層23GAsを担持し、また前記ポリシリコンゲート電極23GBはシリサイド層23GBsを担持する。 Plan view of FIG. 3A and the reference to the sectional view of FIG. 3B, the polysilicon gate electrode 23G A of on the silicon substrate 21 is first Dt-MOS transistor Tr A from the active region 21A to the tap region 21T A polysilicon but the insulating film region 21IT a of the insulating film region portion (21IT a) exceeds the a extends, Similarly the active from the area 21A to the tap region 21T B second Dt-MOS transistor Tr B the gate electrode 23G B extends beyond the insulating layer region portion (21IT B) a of the insulating film region 21IT B. In the illustrated example the polysilicon gate electrode 23G A, but 23G B are parallel to the drawing, this embodiment is intended to cover the case where the gate electrode 23G A, is 23G B not parallel. The polysilicon gate electrode 23G A carries a silicide layer 23G As, also the polysilicon gate electrode 23G B carries a silicide layer 23G Bs.
また前記ポリシリコンゲート電極23GAは、前記ポリシリコンゲート電極23GBから遠い側の側壁面上にシリコン窒化膜よりなる側壁絶縁膜24aを有し、また前記ゲート電極23bに近い型の側壁面上に同じくシリコン窒化膜よりなる側壁絶縁膜24bを有している。ただし前記側壁絶縁膜24a,24bは、前記ポリシリコンゲート電極23GAの両端部において連続している。同様に前記ゲート電極23GBは、前記ゲート電極23GAに近い側の側壁面上にシリコン窒化膜よりなる側壁絶縁膜24cを有し、また前記ゲート電極23aから遠い型の側壁面上に同じくシリコン窒化膜よりなる側壁絶縁膜24dを有している。ただし前記側壁絶縁膜24c,24dは、前記ゲート電極23GBの両端部において連続している。 Also the polysilicon gate electrode 23G A, the has a sidewall insulating film 24a made of silicon nitride film from the polysilicon gate electrode 23G B farther side wall surface, also on the side wall surface of the mold close to the gate electrode 23b Similarly, a side wall insulating film 24b made of a silicon nitride film is provided. However the sidewall insulation films 24a, 24b is continuous at both ends of the polysilicon gate electrode 23G A. Similarly the gate electrode 23G B, the has a sidewall insulating film 24c made of silicon nitride film on the gate electrode 23G A near side of the side wall surface, also likewise silicon on the side wall surface of the furthest mold from the gate electrode 23a A sidewall insulating film 24d made of a nitride film is provided. However the sidewall insulation film 24c, 24d is continuous at both ends of the gate electrode 23G B.
図3Bの断面図よりわかるように前記ポリシリコンゲート電極23GAは前記活性領域21Aにおいては前記シリコン基板21上にゲート絶縁膜22Aを介して形成されており、また前記絶縁膜領域21ITAの絶縁膜領域部分(21ITA)Aおよびタップ領域21TA上においては、前記ゲート絶縁膜22Aから連続する同様な絶縁膜22Aiを介して形成されている。図示は省略するが、ポリシリコンゲート電極23GBも同様である。 The polysilicon gate electrode 23G A As can be seen from the cross-sectional view of FIG. 3B are in the active region 21A is formed through a gate insulating film 22 A on the silicon substrate 21, also of the insulating film region 21IT A in the insulating film region portion over (21IT a) a and the tap region 21T a, it is formed through a similar insulating film 22 Ai which is continuous from the gate insulating film 22 a. Although not shown, is the same polysilicon gate electrode 23G B.
前記タップ領域21TAは図3Aおよび図3Gの平面図および図3Bおよび図3Fの断面図に示すように素子分離領域21Iおよび絶縁膜領域21ITAを構成する絶縁膜領域部分(21ITA)A〜(21ITA)Cにより画成され、表面にコンタクト抵抗低減のためn+型コンタクト領域21TAPあるいは21TBPが形成され、シリサイド層21TAsにより覆われている。また前記ポリシリコンゲート電極23GAは前記タップ領域21TAに、シェアドコンタクトプラグ23TAScにより、前記シリサイド層21TAsおよびゲート電極23GA上のシリサイド層23GAsを介して、電気的に接続されている。また図3Bよりわかるように前記タップ領域21TAは前記絶縁膜領域部分(21ITA)Aの下を通って前記活性領域に連続するp型ウェル21PWの一部により構成されている。このため、このようなトランジスタTrAは、先に図1で説明したようなダイナミックスレッショルド動作を示す。 The tap region 21T A insulating film region portion constituting the device isolation region 21I and the insulating film region 21IT A as shown in the sectional view of FIG. 3B and 3F plan view and in FIG. 3A and FIG. 3G (21IT A) A ~ (21IT A ) C is defined, and an n + -type contact region 21T A P or 21T B P is formed on the surface to reduce contact resistance, and is covered with the silicide layer 21T As . Also the polysilicon gate electrode 23G A in the tap region 21T A, the shared contact plug 23T A Sc, via the silicide layer 23G As on the silicide layer 21T As and the gate electrode 23G A, are electrically connected Yes. Further the tap region 21T A As can be seen from Figure 3B is constituted by a part of the p-type well 21PW continuous with the active region through the bottom of the insulating film region portion (21IT A) A. For this reason, such a transistor Tr A exhibits a dynamic threshold operation as described above with reference to FIG.
同様に前記タップ領域21TBも図3Aおよび図3Gの平面図および図3Bおよび図3Fの断面図に示すようにシリサイド層21TBsにより覆われており、前記ポリシリコンゲート電極23GBは前記タップ領域21TBにシェアドコンタクトプラグ23TBScにより、前記シリサイド層21TBsおよびゲート電極23GB上のシリサイド層23GBsを介して、電気的に接続されている。また図示は省略するが、前記タップ領域21TBも前記絶縁膜領域部分(21ITB)Aの下を通って前記活性領域21Aに連続するp型ウェル21PWの一部により構成されている。このため、トランジスタTrBもまた、先に図1で説明したようなダイナミックスレッショルド動作を示す。 Similarly the tap region 21T B is also covered with a silicide layer 21T Bs as shown in the sectional view of FIG. 3B and 3F plan view and in FIGS. 3A and 3G, the polysilicon gate electrode 23G B is the tap region the shared contact plug 23T B Sc to 21T B, via the silicide layer 23G Bs on the silicide layer 21T Bs and the gate electrode 23G B, are electrically connected. The illustration is omitted, also the tap region 21T B is constituted by a part of the p-type well 21PW continuous with the active region 21A through the bottom of the insulating film region portion (21IT B) A. For this reason, the transistor Tr B also exhibits the dynamic threshold operation as described above with reference to FIG.
さらに図3Aの平面図および図3Cおよび図3Dの断面図を参照するに、前記活性領域21Aでは前記シリコン基板21中、前記ゲート電極23GAの図中左側に前記第1のトランジスタTrAのn+型ソース領域21SAが、また図中右側にn+型ドレイン領域21DAが形成されており、また前記ゲート電極23GBの図中左側において前記ドレイン領域21DAが前記第2のトランジスタTrBのn+型ソース領域21SBを兼用して形成されている。さらに前記ポリシリコンゲート電極23GBの右側には、前記第2のトランジスタTrBのn+型ドレイン領域21DBが形成されている。 Still referring to plan views and FIGS. 3C and 3D of the sectional view of FIG. 3A, the in active region 21A in the silicon substrate 21, the gate electrode 23G A transistor Tr A in the left drawing the first of the n + type source region 21S a is also on the right side in the drawing n + -type drain region 21D a is formed, also in the drain region 21D a is the second transistor Tr B in the left side in the drawing of the gate electrode 23G B n + It is formed also serves as a source region 21S B. Further, the on the right side of the polysilicon gate electrode 23G B, n + -type drain region 21D B of the second transistor Tr B are formed.
図3Aの平面図および図3Cの断面図よりわかるように前記ソース領域21SAの表面にはシリサイド層21SAsが形成されており、前記ドレイン領域21DAの表面にはシリサイド層21SAsが形成されている。さらに前記ソース領域21SBの表面にはシリサイド層21SBsが形成されており、前記ドレイン領域21DBの表面にはシリサイド層21DBsが形成されている。ここで前記シリサイド層21DAsとシリサイド層21SBsは連続して単一のシリサイド層を形成する。前記シリサイド層21SAs、シリサイド層21DAs、従ってシリサイド層21SBs、およびシリサイド層21DBs上には、コンタクトプラグVA,VB,VCがそれぞれ形成されている。 The plan view and the surface of the source region 21S A As can be seen from the cross-sectional view of FIG. 3C of Figure 3A and the silicide layer 21S As is formed, the silicide layer 21S As is formed on the surface of the drain region 21D A ing. Further, the on the surface of the source region 21S B and silicide layer 21S Bs is formed on the surface of the drain region 21D B is silicide layer 21D Bs is formed. Here, the silicide layer 21D As and the silicide layer 21S Bs continuously form a single silicide layer. The silicide layer 21S As, silicide layer 21D As, therefore silicide layer 21S Bs, and the silicide layer 21D on Bs, contact plugs V A, V B, V C are respectively formed.
さらに図3Cおよび図3Dの断面図を参照するに、前記トランジスタTrAのソース領域21SAの直下には前記素子分離領域21Iから延在する埋込絶縁領域21ISAが形成されており、また前記トランジスタTrAのドレイン領域21DAの直下には、やはり前記素子分離領域21Iより延在する埋込絶縁領域21IDAが形成されている。またトランジスタTrBのソース領域21SBの直下には、前記素子分離領域21Iより延在する埋込絶縁領域21ISBが形成されている。ここで埋込絶縁領域21IDAは埋込絶縁領域21ISBに連続して単一の埋込絶縁領域を形成する。さらに前記トランジスタTrBのドレイン領域21DBの直下には、同様に素子分離領域21Iより延在する埋込絶縁領域21IDBが形成されている。 For further reference to the cross-sectional view of FIG. 3C and 3D, the directly below the source region 21S A transistor Tr A is formed buried insulating region 21IS A extending from the isolation region 21I is also the Immediately below the drain region 21D A of the transistor Tr A , an embedded insulating region 21ID A that extends from the element isolation region 21I is formed. Also immediately below the source region 21S B of the transistor Tr B are buried insulating region 21IS B extending from the isolation region 21I is formed. Here buried insulating region 21ID A forms a single buried insulating region is continuous with the buried insulation region 21IS B. Further, immediately below the drain region 21D B of the transistor Tr B , a buried insulating region 21ID B extending similarly from the element isolation region 21I is formed.
このようにソース領域あるいはドレイン領域の直下に埋め込み絶縁領域を形成することにより、本実施形態によるDt−MOSトランジスタTrA,TrBにおいては前記したそれぞれのソースあるいはドレイン領域において寄生容量が低減され、動作速度が向上する。 By forming the buried insulating region immediately below the source region or the drain region in this way, the parasitic capacitance is reduced in each of the above-described source or drain regions in the Dt-MOS transistors Tr A and Tr B according to the present embodiment, The operation speed is improved.
さらに図3Dの断面図を参照するに、本実施形態では前記埋込絶縁領域21ISAおよび21IDAの間に、前記シリコン基板21の一部により、前記ゲート絶縁膜22A,ゲート電極23GAおよび側壁絶縁膜24a,24bを支持するメサ領域21MAが形成され、前記メサ領域21MA中には前記側壁絶縁膜24a,24bの直下にn型のソースエクステンション領域21aおよびドレインエクステンション領域21bがそれぞれ形成されているのがわかる。また前記ソースエクステンション領域21aとドレインエクステンション領域21bの間には、p型のチャネル領域CHAが形成されている。 For further reference to the cross-sectional view of FIG. 3D, between the buried insulating region 21IS A and 21ID A in the present embodiment, the portion of the silicon substrate 21, the gate insulating film 22 A, the gate electrode 23G A and sidewall insulating films 24a, mesa region 21M a supporting and 24b are formed, the mesa region 21M during a side wall insulating film 24a, n-type source extension region 21a and a drain extension region 21b directly below the 24b are formed, respectively You can see that. A p-type channel region CH A is formed between the source extension region 21a and the drain extension region 21b.
同様に前記埋込絶縁領域21ISBおよび21IDBの間には、前記シリコン基板21の一部により、前記ゲート絶縁膜22B,ゲート電極23GBおよび側壁絶縁膜24c,24dを支持するメサ領域21MBが形成され、前記メサ領域21MB中には前記側壁絶縁膜24c,24dの直下にn型のソースエクステンション領域21cおよびドレインエクステンション領域21dがそれぞれ形成されている。また前記ソースエクステンション領域21cとドレインエクステンション領域21dの間には、p型のチャネル領域CHBが形成されている。 Between Similarly the buried insulating region 21IS B and 21ID B, the portion of the silicon substrate 21, the gate insulating film 22 B, the gate electrode 23G B and the sidewall insulating film 24c, the mesa region to support the 24d 21M B is formed, during the mesa region 21M B the sidewall insulation film 24c, n-type source extension region 21c and a drain extension region 21d immediately below the 24d are formed respectively. Also between the source extension region 21c and the drain extension region 21d is, p-type channel region CH B is formed.
そこで本実施形態によれば、前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBに適当なゲート電圧を印加することにより、前記チャネル領域CHAあるいはCHBの導通を通常のMOSトランジスタと同様に制御することが可能となる。ただし本実施形態では、先にも説明したようにポリシリコンゲート電極23GAが前記タップ領域21TAに接続されており、タップ領域21TAは前記絶縁膜領域21ITAの下を通って前記チャネル領域CHAに導通しているため、トランジスタTrAは図1で説明したようなダイナミックスレッショルド動作を示す。同様に本実施形態では、先にも説明したようにポリシリコンゲート電極23GBが前記タップ領域21TBに接続されており、タップ領域21TBは前記絶縁膜領域21ITBの下を通って前記チャネル領域CHBに導通しているため、トランジスタTrAは図1で説明したようなダイナミックスレッショルド動作を示す。 Therefore, according to the present embodiment, by applying an appropriate gate voltage to the polysilicon gate electrodes 23G A and 23G B , the conduction of the channel region CH A or CH B is controlled in the same manner as a normal MOS transistor. Is possible. However, in this embodiment, the polysilicon gate electrode 23G A As also described above is connected to the tap region 21T A, the tap region 21T A passes below the insulating film region 21IT A channel region Since it is conducting to CH A , the transistor TrA exhibits the dynamic threshold operation as described in FIG. Similarly, in this embodiment, the As also described earlier polysilicon gate electrode 23G B is connected to the tap region 21T B, the tap region 21T B passes below the insulating film region 21IT B channel since the conducting to the region CH B, the transistor TrA denotes a dynamic threshold operation as described in FIG.
さらに前記メサ構造21MAには前記埋込絶縁領域21ISAおよび21IDA上にp−型のシリコンエピタキシャル層21ep1,21ep2が、前記メサ構造21MAのそれぞれの側壁面に結合して形成されており、前記n+型のソース領域21SAは前記シリコンエピタキシャル層21ep1中に、また前記n+型のドレイン領域21DAは前記シリコンエピタキシャル層21ep2中に、それぞれ形成されている。 The buried insulating region 21IS A and 21ID A silicon epitaxial layer p- type on 21ep 1, 21ep 2 is formed by combining the respective sidewall surface of the mesa structure 21M A is further the mesa structure 21M A and, the n + type source region 21S a in the silicon epitaxial layer 21Ep 1, also above n + -type drain region 21D a in the silicon epitaxial layer 21Ep 2, are formed, respectively.
同様に前記メサ構造21MBには前記埋込絶縁領域21ISBおよび21IDB上にp−型のシリコンエピタキシャル層21ep3,21ep4が、前記メサ構造21MAのそれぞれの側壁面に結合して形成されており、前記n+型のソース領域21SBは前記シリコンエピタキシャル層21ep3中に、また前記n+型のドレイン領域21DBは前記シリコンエピタキシャル層21ep4中に、それぞれ形成されている。ここで前記シリコンエピタキシャル層21ep2と21ep3とは連続した単一のシリコンエピタキシャル層を形成する。 Formed in the same manner as the mesa structure 21M B the buried insulating region 21IS B and 21ID B on the p- -type silicon epitaxial layer 21ep 3, 21ep 4 is attached to each side wall surface of the mesa structure 21M A are, the n + -type source region 21S B is in the silicon epitaxial layer 21Ep 3, the drain region 21D B of the n + type in the silicon epitaxial layer 21Ep 4, are formed. Wherein said the silicon epitaxial layer 21Ep 2 and 21Ep 3 to form a single silicon epitaxial layer continuous.
前記メサ構造MA中には、下部のn型ウェル21NWと上部のp型ウェル21PWにより破線で示したpn接合面pnAが前記埋込絶縁膜21ISAおよび21IDAの上端よりも深く下端よりも浅い位置に形成されており、また同様に前記メサ構造MB中には、下部のn型ウェル21NWと上部のp型ウェル21PWにより破線で示したpn接合面pnBが前記埋込絶縁膜21ISBおよび21IDBの上端よりも深く下端よりも浅い位置に形成されている。前記pn接合面pnAおよびpnBをこのように形成することにより、前記トランジスタTrAの動作とTrBの動作の干渉を回避することができる。 During the mesa structure M A, deeper bottom than the upper end of the pn junction plane pn A indicated by a broken line by the lower of the n-type well 21NW and an upper p-type well 21PW said buried insulating film 21IS A and 21ID A are formed at a shallow position also, also in said mesa structure M B similarly, the pn junction surface pn B indicated by a broken line by the lower of the n-type well 21NW and an upper p-type well 21PW buried insulating film It is formed in a shallower position than deeper bottom than the upper end of the 21IS B and 21ID B. By forming the pn junction surfaces pn A and pn B in this way, interference between the operation of the transistor Tr A and the operation of Tr B can be avoided.
先の説明と重複するが、本実施形態の半導体装置20では、図3Cおよび図3Eの断面図、さらに図3Gの平面図よりわかるように、前記活性領域21Aからは前記タップ領域21TA,21TBまで、前記ゲート電極23GA,23GBの下を、前記n型ウェル21NWおよびp型ウェル21PWを含み、シリコン基板21の一部を構成し、それぞれ前記メサ構造21MAおよびメサ構造21MBを含む延在部21ExAおよび21ExBが延在していることに注意すべきである。前記延在部21ExAは前記メサ構造21MAに対応する中央部分(21ExA)Aとその両側の周辺部分(21ExA)B,(21ExA)Cとより構成され、前記中央部分は図3Hに示されるように前記シリコン基板21のp型ウェル21PWより構成され、前記素子分離領域21Iから連続する薄くて浅い絶縁膜領域(21ITA)Aの下を通過して前記タップ領域21TAに到達し、前記Dt−MOSトランジスタTrAのボディを構成する。同様に前記延在部21ExBは前記メサ構造21MBに対応する中央部分(21ExB)Aとその両側の周辺部分(21ExB)B,(21ExB)Cとより構成され、前記中央部分(21ExB)Aは図3Hに示されるように前記シリコン基板21のp型ウェル21PWより構成され、前記素子分離領域21Iから連続する薄くて浅い絶縁膜領域部分(21ITB)Aの下を通過して前記タップ領域21TBに到達し、前記Dt−MOSトランジスタTrBのボディを構成する。ただし図3Hは図3Gの平面図において、前記浅い絶縁膜領域部分(21ITA)Aおよび(21ITB)Aを除去して示す平面図である。 Although overlapping with the above description, in the semiconductor device 20 of the present embodiment, as can be seen from the cross-sectional views of FIGS. 3C and 3E and the plan view of FIG. 3G, the tap regions 21T A and 21T from the active region 21A. to B, the gate electrode 23G a, under the 23G B, wherein the n-type well 21NW and the p-type well 21PW, constitutes a part of a silicon substrate 21, respectively the mesa structure 21M a and the mesa structure 21M B It should be noted that the extending portions 21Ex A and 21Ex B are included. The extended portion 21ex A is the mesa structure 21M central portion corresponding to the A (21Ex A) A and the peripheral portion of both sides (21Ex A) B, is more configuration and (21Ex A) C, wherein the central portion Figure 3H It is composed of p-type well 21PW of the silicon substrate 21 as shown in, and passed under the thin shallow insulating film region (21IT a) a continuous from said device isolation region 21I reaches the tap region 21T a and, constituting the body of the Dt-MOS transistor Tr a. Similarly the extended portion 21ex B is the central part corresponding to the mesa structure 21M B (21Ex B) A and the peripheral portion of both sides (21ex B) B, is more configuration and (21ex B) C, said central portion ( 21Ex B ) A is composed of a p-type well 21PW of the silicon substrate 21 as shown in FIG. 3H, and passes under the thin and shallow insulating film region portion (21IT B ) A continuous from the element isolation region 21I. reaches the tap region 21T B Te, constituting the body of the Dt-MOS transistor Tr B. However, FIG. 3H is a plan view in which the shallow insulating film region portions (21IT A ) A and (21IT B ) A are removed from the plan view of FIG. 3G.
このように前記Dt−MOSトランジスタTrAではそのチャネル領域CHAがボディとして、前記延在部21ExAの中央部分(21ExA)Aを介して前記浅い絶縁領域部分(21ITA)Aの下を通って、前記活性領域21Aの外に形成された前記タップ領域21TAまで引き出される。同様に前記Dt−MOSトランジスタTrBではそのチャネル領域CHBがボディとして、前記延在部21ExBの中央部分(21ExB)Aを介して前記浅い絶縁領域部分(21ITB)Aの下を通って、前記活性領域21Aの外に形成された前記タップ領域21TBまで引き出される。その際本実施形態によれば、前記浅い絶縁領域部分(21ITA)Aの厚さを減少させることが可能で、前記延在部21ExBの中央部分(21ExB)Aを構成するp型ウェル21PWに十分な高さを確保することができる。その結果、前記Dt−MOSトランジスタTrAのボディ抵抗を低減させることが可能となる。例えば図3Eの断面において前記pn接合面21pnAの深さを230nm〜270nm、前記浅い絶縁膜領域部分(21ITB)Aの厚さを45nm〜55nmとした場合、前記メサ構造21MA中のp型ウェル21PWより構成されるボディとして、185nm〜225nmの高さを確保することが可能である。Dt−MOSトランジスタTrBについても同様である。 As described above, in the Dt-MOS transistor Tr A , the channel region CH A is used as a body, and under the shallow insulating region portion (21IT A ) A via the central portion (21Ex A ) A of the extending portion 21Ex A. through it, drawn to the tap region 21T a formed outside the active region 21A. Similarly, in the Dt-MOS transistor Tr B , its channel region CH B serves as the body and passes under the shallow insulating region portion (21IT B ) A through the central portion (21Ex B ) A of the extending portion 21Ex B. Te, drawn up the tap region 21T B formed outside the active region 21A. In this case, according to the present embodiment, the thickness of the shallow insulating region portion (21IT A ) A can be reduced, and the p-type well constituting the central portion (21Ex B ) A of the extension portion 21Ex B A height sufficient for 21 PW can be secured. As a result, it becomes possible to reduce the body resistance of the Dt-MOS transistor Tr A. For example 230nm~270nm the depth of the pn junction plane 21pnA in the cross section of FIG. 3E, the shallow insulation film region portion (21IT B) when the 45nm~55nm a thickness of A, p-type in said mesa structure 21M A As a body constituted by the well 21PW, a height of 185 nm to 225 nm can be secured. The same applies to the Dt-MOS transistor Tr B.
なお前記メサ構造21MAの幅は、図3Dの断面では前記側壁絶縁膜24aの外端から側壁絶縁膜24bの外端、あるいは前記側壁絶縁膜24cの外端から側壁絶縁膜24dの外端までの距離に対応し、前記トランジスタTrAあるいはTrBのゲート長が例えば60nmの場合には、120nm程度となり、図3Eの断面では、後で説明する製造方法を適用した場合、この幅よりもわずかに小さな値となる。ただし上記の寸法はあくまでも一例であり、本実施形態はかかる特定の寸法に限定されるものではない。 Note the width of the mesa structure 21M A is from the outer end of the sidewall insulation film 24a in Figure 3D of the cross-section outer end of the sidewall insulating film 24b, or to the outer end of the sidewall insulating films 24d from the outer end of the sidewall insulation film 24c When the gate length of the transistor TrA or TrB is 60 nm, for example, it is about 120 nm. In the cross section of FIG. 3E, when the manufacturing method described later is applied, this width is slightly smaller than this width. Value. However, the above dimensions are merely examples, and the present embodiment is not limited to such specific dimensions.
これに対し前記延在部21ExAの周辺部分(21ExA)Bおよび(21ExA)Cは図3Cおよび図3Eの断面図、および図3Gおよび図3Hの平面図よりわかるように、前記浅い絶縁領域部分(21ITA)Aの両側の深くて厚い絶縁膜領域部分(21ITA)B,(21ITA)Cの下を延在するn型ウェル21NWより構成されている。そこで図3Eの断面図よりわかるように、前記絶縁膜領域部分(21ITA)B,(21ITA)Cにより画成される前記延在部21ExAの中央部分(21ExA)Aは、前記p型ウェル21PWよりなりボディを構成する上部とn型ウェル21NWよりなる下部との間でpn接合面21pnAを含み前記メサ構造21MAに連続するメサ構造を形成する。前記延在部21ExAの周辺部分(21ExA)Bおよび(21ExA)Cは、隣接するDt−MOSトランジスタTrBに対し、素子分離領域21Iにより電気的に分離される。 On the other hand, the peripheral portions (21Ex A ) B and (21Ex A ) C of the extended portion 21Ex A are the shallow insulation, as can be seen from the cross-sectional views of FIGS. 3C and 3E and the plan views of FIGS. 3G and 3H. area portion (21IT a) a both sides of the deep thick insulating film region portion (21IT a) B, are formed of a n-type well 21NW extending below the (21IT a) C. Therefore, as can be seen from the cross-sectional view of FIG. 3E, the central portion (21Ex A ) A of the extension portion 21Ex A defined by the insulating film region portions (21IT A ) B and (21IT A ) C is A mesa structure including a pn junction surface 21pnA and continuing to the mesa structure 21MA is formed between an upper part made of the type well 21PW and a lower part made of the n-type well 21NW. The peripheral portions (21Ex A ) B and (21Ex A ) C of the extension portion 21Ex A are electrically isolated from the adjacent Dt-MOS transistor TrB by the element isolation region 21I.
同様に前記延在部21ExBの周辺部分(21ExB)Bおよび(21ExB)Cは図3Cおよび図3Eの断面図、および図3Gおよび図3Hの平面図よりわかるように、前記浅い絶縁膜領域部分(21ITB)Aの両側の深くて厚い絶縁膜領域部分(21ITB)B,(21ITB)Cの下を延在するn型ウェル21NWより構成されている。そこで図3Eの断面図よりわかるように、前記絶縁膜領域部分(21ITB)B,(21ITB)Cにより画成される前記延在部21ExAの中央部分(21ExB)Aは、前記p型ウェル21PWよりなりボディを構成する上部とn型ウェル21NWよりなる下部との間でpn接合面21pnAを含み前記メサ構造21MBに連続するメサ構造を形成する。前記延在部21ExBの周辺部分(21ExB)Bおよび(21ExB)Cは、隣接するDt−MOSトランジスタTrAに対し、素子分離領域21Iにより電気的に分離される。 Similarly, the peripheral portions (21Ex B ) B and (21Ex B ) C of the extending portion 21Ex B are the shallow insulating films as can be seen from the cross-sectional views of FIGS. 3C and 3E and the plan views of FIGS. 3G and 3H. The region portion (21IT B ) is formed of an n-type well 21NW extending under the deep and thick insulating film region portions (21IT B ) B and (21IT B ) C on both sides of A. Therefore, as can be seen from the sectional view of FIG. 3E, the central portion (21Ex B ) A of the extension portion 21Ex A defined by the insulating film region portions (21IT B ) B and (21IT B ) C is consists type well 21PW to form a mesa structure that is continuous with the mesa structure 21M B includes a pn junction surface 21pnA between the lower formed of top and n-type well 21NW constituting the body. The peripheral portions (21Ex B ) B and (21Ex B ) C of the extending portion 21Ex B are electrically isolated from the adjacent Dt-MOS transistor TrA by the element isolation region 21I.
さらに図3Cの断面図に示されるように前記深くて厚い絶縁膜領域部分(21ITA)Bは前記トランジスタTrAのドレイン領域21DA、すなわちトランジスタTrBのソース領域21SB直下の埋込絶縁膜21IDA、従って埋め込み絶縁膜21ISBに連続しており、その結果、前記ドレイン領域21DA、従ってソース領域21SBが前記タップ領域21TAを構成するp型ウェル21PWに直接に接することがない。ソース領域21SAおよびドレイン領域21DBについても同様である。 Further, the deep thick insulating film region portion (21IT A) as shown in the sectional view of FIG. 3C B is the drain region 21D A of the transistor Tr A, i.e. the buried insulating film immediately under the source region 21S B of the transistor Tr B 21ID a, thus buried insulating film 21IS is continuous in B, the result, the drain region 21D a, therefore the source region 21S B never directly contact with the p-type well 21PW constituting the tap region 21TA. The same applies to the source region 21S A and the drain region 21D B.
本実施形態によれば、図3B,図3Cおよび図3Eの断面図に端的に示されるように、前記絶縁膜領域部分(21ITA)Bおよび(21ITA)C、あるいは絶縁膜領域部分(21ITB)Bおよび(21ITB)Cを、前記ソース領域あるいはドレイン領域、例えばソース領域21SB、従ってドレイン領域21DAの下端を超える深さ、図示の例では前記n型ウェル21NWの深さ、まで深く形成する一方、前記絶縁膜領域部分(21ITA)Aあるいは(21ITB)Aの深さを浅く、前記タップ領域21TA,21TBをそれぞれのトランジスタのソース領域あるいはドレイン領域から、pn接合ではなく絶縁膜により分離する一方、前記ボディ(21ExA)Aあるいは(21ExB)Aを構成するp型ウェル21PWに対し十分な高さを確保することが可能となり、前記Dt−MOSトランジスタTrA,TrBの動作速度を向上させることが可能となる。また本実施形態によれば、前記絶縁膜領域部分(21ITA)Aが、前記絶縁膜領域部分(21ITA)Bおよび(21ITA)Cよりも浅いものとなり、ボディの低抵抗化が可能となる。 According to the present embodiment, as shown in the sectional views of FIGS. 3B, 3C, and 3E, the insulating film region portions (21IT A ) B and (21IT A ) C , or the insulating film region portions (21IT B ) B and (21IT B ) C up to the depth of the source region or drain region, for example, the source region 21S B , and thus the lower end of the drain region 21D A , in the illustrated example, to the depth of the n-type well 21NW On the other hand, the insulating film region portion (21IT A ) A or (21IT B ) A is shallow, and the tap regions 21T A and 21T B are formed from the source region or the drain region of each transistor at the pn junction. The p-type structure constituting the body (21Ex A ) A or (21Ex B ) A is separated by an insulating film. It is possible to secure a sufficient height with respect to the cell 21PW, and it is possible to improve the operation speed of the Dt-MOS transistors Tr A and Tr B. According to the present embodiment, the insulating film region portion (21IT A ) A is shallower than the insulating film region portions (21IT A ) B and (21IT A ) C , and the resistance of the body can be reduced. Become.
先にも述べたように本実施形態において、前記絶縁膜領域部分(21ITA)Bおよび(21ITA)C、あるいは絶縁膜領域部分(21ITB)Bおよび(21ITB)Cを、前記n型ウェル21NWの深さまで深く形成する必要はかならずしもない。特に前記ソース領域あるいはドレイン領域、例えばソース領域21SB、従ってドレイン領域21DAの下端を超える深さ、例えば前記シリコンエピタキシャル層21ep1〜21ep3の下端を超える深さに形成ことにより、例えば前記絶縁膜領域部分(21ITA)Bは前記活性領域21A中の埋込絶縁領域21IDA、すなわち21ISBに連続し、その結果、前記活性領域21A中のドレイン領域21DA、すなわちソース領域21SBは、前記素子分離領域21I、埋込絶縁領域21IDAおよび前記絶縁膜領域部分(21ITA)Bにより囲まれ、前記タップ領域21TAから完全にかつ確実に分離される。その他のソース領域21SAおよびドレイン領域21DBにおいても同様である。 As described above, in the present embodiment, the insulating film region portions (21IT A ) B and (21IT A ) C , or the insulating film region portions (21IT B ) B and (21IT B ) C are replaced with the n-type. It is not always necessary to form the well 21NW deeply. In particular, by forming the source region or the drain region, for example, the source region 21S B , and therefore the depth exceeding the lower end of the drain region 21D A , for example, exceeding the lower end of the silicon epitaxial layers 21ep 1 to 21ep 3 , The film region portion (21IT A ) B is continuous with the buried insulating region 21ID A in the active region 21A, that is, 21IS B. As a result, the drain region 21D A in the active region 21A, that is, the source region 21S B is the device isolation region 21I, the buried insulating region 21ID A and the enclosed by the insulating film region portion (21IT A) B, is completely and reliably separated from the tap region 21TA. The same applies to the other of the source region 21S A and the drain region 21D B.
またかかる構成によれば、例えば図3Cの断面において前記ドレイン領域21DA、従ってソース領域21SBをイオン注入により形成する際に位置ずれが発生し、タップ領域21TAの一部にまで、n+型の不純物元素がイオン注入されたような場合であっても、前記ドレイン領域21DA、従ってソース領域21SBが、前記タップ領域21TAから深い絶縁膜領域部分(21ITA)Bにより分離されているため、ソース領域やドレイン領域がタップ領域と短絡することはなく、Dt−MOSトランジスタの製造歩留まりを向上させることが可能となる。 According to such a configuration, for example, positional deviation in the drain region 21D A in the cross section of FIG. 3C, therefore the source region 21S B is formed by ion implantation occurs and until a portion of the tap region 21T A, n + -type even when the impurity element as the ion implantation, the drain region 21D a, therefore the source region 21S B, are separated by a deep insulator region portion (21IT a) B from the tap region 21T a Therefore, the source region and the drain region are not short-circuited with the tap region, and the production yield of the Dt-MOS transistor can be improved.
以下、本実施形態の半導体装置20の製造方法について、図4A〜図4Mおよび図5A〜図5C,図6および図7A〜図27Eを参照しながら説明する。図4A〜図4Mまでは、前記Dt−MOSトランジスタTrAについてのみ説明するが、Dt−MOSトランジスタTrBの製造にあたっても、同様なプロセスが適用される。 Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device 20 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4A to 4M, FIGS. 5A to 5C, FIGS. 6 and 7A to 27E. Although only the Dt-MOS transistor Tr A will be described with reference to FIGS. 4A to 4M, the same process is applied to the manufacture of the Dt-MOS transistor Tr B.
図4Aを参照するに本実施形態ではまず例えばp−型にドープされたシリコン基板21を準備し、必要に応じてB(ボロン)などのp型不純物元素をイオン注入し、p−型ウェル21PWを形成する。 Referring to FIG. 4A, in this embodiment, first, for example, a p − -type doped silicon substrate 21 is prepared, and if necessary, a p-type impurity element such as B (boron) is ion-implanted to form a p − -type well 21PW. Form.
次に図4Bに示すように前記シリコン基板21の表面を酸化して熱酸化膜21oxを形成した後、シリコン窒化膜21Nを堆積し、さらに図4Cの工程において前記シリコン窒化膜21Nおよび熱酸化膜21oxをパターニングし、前記素子分離領域21Iの形成領域および前記絶縁膜領域21ITAの形成に開口部21IMおよび21ITAMをそれぞれ形成し、前記シリコン基板21の表面を露出させる。 Next, as shown in FIG. 4B, after the surface of the silicon substrate 21 is oxidized to form a thermal oxide film 21ox, a silicon nitride film 21N is deposited, and in the step of FIG. 4C, the silicon nitride film 21N and the thermal oxide film are further deposited. patterning the 21Ox, an opening 21IM and 21IT a M for forming the element formation region of the isolation region 21I and the insulating film region 21IT a are respectively formed to expose the surface of the silicon substrate 21.
さらに図4Dの工程において前記開口部21ITAMをレジストパターンR1により保護し、図4Eの工程において前記シリコン基板21を前記レジストパターンR1,シリコン窒化膜21Nおよび熱酸化膜21oxをマスクにドライエッチングし、前記素子分離領域21Iに対応して素子分離溝21Itを形成する。 Further protected by a resist pattern R 1 the opening 21IT A M in the step of FIG. 4D, the said silicon substrate 21 in the step of FIG. 4E resist pattern R 1, dry the silicon nitride film 21N and the thermal oxide film 21ox the mask Etching is performed to form an element isolation trench 21It corresponding to the element isolation region 21I.
さらに図4Fの工程において前記レジストパターンR1を除去して前記開口部21ITAMにおいて前記シリコン基板21の表面を露出し、さらに図4Gの工程において前記シリコン基板21を前記シリコン窒化膜21Nおよび熱酸化膜21oxをマスクにドライエッチングし、前記開口部21ITAMにおいて凹部21Ptを例えば20nm〜100nmの深さdで形成する。またこのドライエッチングに伴い、前記素子分離溝21Itの深さが所定の例えば250nm〜400nmの深さに到達する。 To expose the surface of the silicon substrate 21 in addition the resist the opening pattern R1 is removed 21IT A M in the step of FIG. 4F, further the silicon nitride film 21N and thermal oxidation of the silicon substrate 21 in the step of FIG. 4G dry-etching the film 21ox a mask to form a recess 21Pt example in 20nm~100nm depth d in the opening 21IT a M. Further, along with this dry etching, the depth of the element isolation trench 21It reaches a predetermined depth of, for example, 250 nm to 400 nm.
さらに図4Hの工程において前記シリコン基板21上に例えば高密度プラズマCVD法などによりシリコン酸化膜21Oxを、前記素子分離溝21Itおよび前記凹部21Ptを充填するように形成し、図4Iの工程で前記シリコン窒化膜21Nをストッパに、前記シリコン基板上のシリコン酸化膜21Oxを、化学機械研磨(CMP)法およびドライエッチングにより除去する。 Further, in the step of FIG. 4H, a silicon oxide film 21Ox is formed on the silicon substrate 21 by, for example, high density plasma CVD so as to fill the element isolation trench 21It and the recess 21Pt. In the step of FIG. Using the nitride film 21N as a stopper, the silicon oxide film 21Ox on the silicon substrate is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method and dry etching.
さらに図4Jの工程において、前記シリコン窒化膜21Nおよび熱酸化膜21Oxを除去し、前記シリコン基板21の表面を、前記活性領域21Aおよびタップ領域21TA、さらに図示はされていないがタップ領域21TBに対応して露出させる。その結果、前記素子分離溝21Itを充填してSTI型の素子分離構造21Iが、素子領域210を画成するように形成され、さらに前記素子領域210中において前記凹部21Ptを充填して、絶縁膜領域21ITAが、前記深さdに対応する厚さで形成される。 In addition Figure 4J step, the silicon nitride film 21N and the thermal oxide film 21Ox is removed and the surface of the silicon substrate 21, the active region 21A and the tap region 21T A, further illustrated is not, but the tap region 21T B Expose to correspond to. As a result, an STI-type element isolation structure 21I is formed so as to fill the element isolation trench 21It so as to define the element region 210, and further fills the recess 21Pt in the element region 210. region 21IT a is formed with a thickness corresponding to the depth d.
さらに図4Kの工程において、前記シリコン基板21中にP(リン)あるいはヒ素(As)などのn型不純物元素を、前記素子分離領域21Iの下端近傍の深さにイオン注入し、前記p型ウェル21PWの下にn型ウェル21NWを、前記n型ウェル21NWの上端が前記素子分離領域21Iの下端よりも浅い、例えば250nm〜350nmの深さになるように形成する。図示の例では前記n型ウェル21NWの下端が素子分離領域21Iの下端に一致しているが、n型ウェル21NWの下端はこのような特定の深さに限定されるものではなく、より深くてもかまわない。 Further, in the step of FIG. 4K, an n-type impurity element such as P (phosphorus) or arsenic (As) is ion-implanted into the silicon substrate 21 to a depth near the lower end of the element isolation region 21I. An n-type well 21NW is formed under the 21PW so that the upper end of the n-type well 21NW is shallower than the lower end of the element isolation region 21I, for example, a depth of 250 nm to 350 nm. In the illustrated example, the lower end of the n-type well 21NW coincides with the lower end of the element isolation region 21I. However, the lower end of the n-type well 21NW is not limited to such a specific depth, and is deeper. It doesn't matter.
図5Aは、前記図4Kの工程に対応する、前記シリコン基板21の平面図を示す。 FIG. 5A shows a plan view of the silicon substrate 21 corresponding to the step of FIG. 4K.
図5Aを参照するに、素子分離領域21Iが太線で示す素子領域210を画成しており、前記素子領域210中には、前記図4Kで説明した絶縁膜領域21ITAの他に、同様な絶縁膜領域21ITBが形成されており、その結果、前記素子領域210の表面は前記絶縁膜領域21ITAおよび21ITBにより、活性領域21Aおよびタップ領域21TA,21TBに分割されているのがわかる。また前記活性領域21Aからは前記タップ領域21TA,21TBまで、シリコン基板21の一部が、先に説明した図3Gおよび図3Hの平面図に対応して、延在部21ExA,21ExBとして延在しているのがわかる。 Referring to FIG. 5A, the element isolation region 21I defines an element region 210 indicated by a thick line. In the element region 210, in addition to the insulating film region 21IT A described in FIG. insulating film region 21IT B is formed, as a result, the surface of the device region 210 by the insulating film region 21IT a and 21IT B, active regions 21A and the tap region 21T a, that is divided into 21T B Recognize. In addition, from the active region 21A to the tap regions 21T A and 21T B , a part of the silicon substrate 21 corresponds to the plan views of FIGS. 3G and 3H described above, extending portions 21Ex A and 21Ex B As you can see, it extends.
図5Bは図5A中、線A−A'に沿った活性領域21Aの断面図、図5Cは図5A中、線B−B'に沿った延在部21ExA,21ExBの断面図である。 5B is a cross-sectional view of the active region 21A along the line AA ′ in FIG. 5A, and FIG. 5C is a cross-sectional view of the extending portions 21Ex A and 21Ex B along the line BB ′ in FIG. 5A. .
図5Bの断面図を参照するに、前記活性領域21Aは素子分離領域21Iにより画成され、下部にn型ウェル21NWを、上部にp型ウェル21PWを有し、前記素子分離領域21Iの下端よりもやや浅い位置に、前記pn接合21pnA,21pnBに対応するpn接合が形成されるのがわかる。 5B, the active region 21A is defined by an element isolation region 21I. The active region 21A has an n-type well 21NW at a lower portion and a p-type well 21PW at an upper portion. It can be seen that pn junctions corresponding to the pn junctions 21 pn A and 21 pn B are formed at slightly shallower positions.
さらに図5Cの断面図を参照するに、前記延在部21ExA,21ExBは前記素子領域21Iにより画成されており、前記B−B'断面においては例えば20nm〜100nmの厚さdを有する絶縁膜領域21ITA,21ITBの下をそれぞれ延在しており、前記p型ウェル21PWはその下のn型ウェル21NWとの接合面から測って150nm〜230nmの高さhを有している。 5C, the extension portions 21Ex A and 21Ex B are defined by the element region 21I, and have a thickness d of, for example, 20 nm to 100 nm in the BB ′ cross section. insulating film region 21IT a, extend respectively below the 21IT B, the p-type well 21PW has a height h of 150nm~230nm measured from the junction surface between the n-type well 21NW thereunder .
次に図4Lの工程において、前記シリコン基板21上に厚さが例えば1nm〜2nmの熱酸化膜あるいはプラズマ酸化膜22iを介してポリシリコン膜23が、例えば150nm〜200nmの膜厚で形成され、さらに図4Mの工程において、前記ポリシリコン膜23上に厚さが1nm〜2nmの熱酸化膜あるいはプラズマ酸化膜23iを介して厚さが1nm〜2nmのシリコン窒化膜23nを堆積する。ただし図4Lおよび図4Mは、前記図5A中、線A−A'に沿った断面図である。 Next, in the process of FIG. 4L, a polysilicon film 23 is formed with a film thickness of, for example, 150 nm to 200 nm on the silicon substrate 21 via a thermal oxide film or plasma oxide film 22i of, for example, 1 nm to 2 nm. 4M, a silicon nitride film 23n having a thickness of 1 nm to 2 nm is deposited on the polysilicon film 23 via a thermal oxide film or a plasma oxide film 23i having a thickness of 1 nm to 2 nm. 4L and 4M are cross-sectional views along line AA ′ in FIG. 5A.
さらに図4Nの工程において前記ポリシリコン膜23をパターニングし、ポリシリコンゲート電極23GA,23GBを、それぞれが前記熱酸化膜あるいはプラズマ酸化膜23iと前記シリコン窒化膜23nを担持した状態で形成する。このようにして形成されたポリシリコンゲート電極23GA,23GBは、前記シリコン基板21上において、前記図6の平面図に示すように、前記活性領域21Aから前記タップ領域21TAあるいはタップ領域21TBまで、前記絶縁膜領域21ITA,21ITB上をそれぞれ延在する。また前記活性領域21Aにおいては前記熱酸化膜あるいはプラズマ酸化膜22iは前記ゲート電極23GAの直下においてゲート絶縁膜22Aを形成し、また前記ゲート電極23GBの直下においてゲート絶縁膜22Bを形成する。図示はしないが、かかるゲート電極23GAの形成に伴い、前記延在部23ExAにおいて前記熱酸化膜あるいはプラズマ酸化膜22iにより絶縁膜22Aiが形成される。図示はしないが、前記延在部23ExBにおいても、ゲート電極23GBの下に、前記熱酸化膜あるいはプラズマ酸化膜22iにより、同様な絶縁膜が形成される。 Further patterning the polysilicon film 23 in the step of FIG. 4N, the polysilicon gate electrode 23G A, the 23G B, formed in a state in which each carrying the silicon nitride film 23n and the thermal oxide film or a plasma oxide film 23i . Thus formed polysilicon gate electrode 23G A, 23G B is on the silicon substrate 21, as shown in the plan view of FIG. 6, the tap region 21T A or tap region 21T from the active region 21A Up to B , the insulating film regions 21IT A and 21IT B are respectively extended. Also, the activity in the regions 21A the thermal oxide film or a plasma oxide film 22i is a gate insulating film 22A immediately below the gate electrode 23G A, also to form a gate insulating film 22B immediately below the gate electrode 23G B. Although not shown, such gate electrode 23G with the formation of A, the insulating film 22Ai by the thermal oxide film or a plasma oxide film 22i in the extended portion 23EX A is formed. Although not shown, the even extending portion 23EX B, under the gate electrode 23G B, by the thermal oxide film or a plasma oxide film 22i, similar insulating film is formed.
さらに図4Oの工程において、前記図4Nの構造上にシリコン酸化膜23Oおよびシリコン窒化膜23Nが、略一様な厚さで、例えばCVD法により、順次形成される。 Further, in the step of FIG. 4O, the silicon oxide film 23O and the silicon nitride film 23N are sequentially formed on the structure of FIG.
前記図4Kの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図7A〜図7Eに示す工程に進む。ここで図7Aは本工程における半導体装置20の平面図、図7B〜図7Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the step of FIG. 4K, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 7A to 7E. 7A is a plan view of the semiconductor device 20 in this process, and FIGS. 7B to 7E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. .
図7A〜図7Eを参照するに、この工程では前記シリコン窒化膜23Nが、前記タップ領域21TA,21TBを除き、その下のシリコン酸化膜23Oをストッパにエッチバックされ、その結果、前記ゲート電極23GAには前記シリコン窒化膜23Nから側壁絶縁膜23Na,23Nbが、前記シリコン酸化膜23Oを介して形成され、さらに前記ゲート電極23GBには前記シリコン窒化膜23Nから側壁絶縁膜23Nc,23Ndが、前記シリコン酸化膜23Oを介して形成される。ここで前記側壁絶縁膜23Na〜23Ndは、後で説明するように仮のゲート側壁絶縁膜である。 Referring to FIGS. 7A to 7E, in this step, the silicon nitride film 23N is etched back with the silicon oxide film 23O below as a stopper except for the tap regions 21T A and 21T B, and as a result, the gate wherein the electrode 23G a silicon nitride film 23N sidewall insulating from film 23Na, 23Nb is, the formed through the silicon oxide film 23O, further the gate electrode 23G sidewall insulating films 23Nc from the silicon nitride film 23N is in B, 23Nd Is formed through the silicon oxide film 23O. Here, the side wall insulating films 23Na to 23Nd are temporary gate side wall insulating films as will be described later.
前記図7A〜図7Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図8A〜図8Eに示す工程に進む。ここで図8Aは作製中の前記半導体装置20を示す平面図、図8B〜図8Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 7A to 7E, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 8A to 8E. 8A is a plan view showing the semiconductor device 20 being fabricated, and FIGS. 8B to 8E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. It is.
図8A〜図8Eに示す工程においては、先の図7A〜図7Eの構造に対し、前記ポリシリコンゲート電極23GAおよび23GBのシリコン窒化膜23n、および側壁絶縁膜23Na〜23Ndをストッパとしたシリコン酸化膜のドライエッチングが行われ、前記延在部21ExAおよび21ExBにおいて前記側壁絶縁膜23Na,23Nbの外側および前記側壁絶縁膜23Nc,23Nbの外側に深さがdの前記凹部21Ptに対応する凹部21PtA、および同様な凹部21PtBがそれぞれ露出される。前記凹部21PtA,21PtBの底面および側壁面には、前記p型ウェル21PWが露出されている。また前記活性領域21Aにおいても、前記ゲート電極23GA,23GBおよびその側壁絶縁膜23Na〜21Ndが形成されている部分を除いて、前記p型ウェル21PWが露出される。図8Bあるいは図8C、さらに図8Eに示されているように、本工程では前記凹部23PAの底部が露出するまで、前記シリコン酸化膜を深さd以上エッチングしているため、素子分離領域21Iにおいてもシリコン酸化膜が、図8C〜図8Eに示すように、前記深さd、あるいはそれ以上にエッチングされている。 In the step shown in FIG 8A~ Figure 8E, to the structure of the previous figures 7A~ Figure 7E, said polysilicon gate electrode 23G A and 23G B of the silicon nitride film 23n, and the sidewall insulating film 23Na~23Nd a stopper The silicon oxide film is dry etched to correspond to the recesses 21Pt having a depth d outside the sidewall insulating films 23Na and 23Nb and outside the sidewall insulating films 23Nc and 23Nb in the extending portions 21Ex A and 21Ex B. The recessed portion 21Pt A and the similar recessed portion 21Pt B are exposed. The p-type well 21PW is exposed on the bottom and side wall surfaces of the recesses 21Pt A and 21Pt B. Also in the active region 21A, with the exception of the portion where the gate electrode 23G A, the 23G B and the sidewall insulating films 23Na~21Nd is formed, the p-type well 21PW is exposed. As shown in FIG. 8B or FIG. 8C and FIG. 8E, in this step, the silicon oxide film is etched to a depth d or more until the bottom of the recess 23PA is exposed. As shown in FIGS. 8C to 8E, the silicon oxide film is etched to the depth d or more.
前記図8A〜図8Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図9A〜図9Eに示す工程に進む。ここで図9Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図9B〜図9Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 8A to 8E, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 9A to 9E. 9A is a plan view showing the semiconductor device 20 being fabricated, and FIGS. 9B to 9E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図9A〜図9Eに示す工程においては、先の図8A〜図8Eの構造に対し、前記タップ領域21TA、21TBを覆うシリコン窒化膜23Nおよびポリシリコンゲート電極23GA,23GBを覆うシリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na〜23Ndをマスクに前記シリコン基板21に対しドライエッチングを行い、前記延在部21ExAにおいて前記図9Dの断面図中、ポリシリコンゲート電極23GAの左側で側壁絶縁膜23Naの外側、前記ゲート電極23GAの右側で側壁絶縁膜23Nbの右側、前記ポリシリコンゲート電極23GBの左側で前記側壁絶縁膜23Ncの外側、および前記ポリシリコンゲート電極23GBの右側で側壁絶縁膜23Ndの外側に、前記浅い凹部21PtA,21PtBから深いトレンチ21TRA、21TRB,21TRC,21TRDがそれぞれ形成され、このうちトレンチ21TRBとトレンチ21TRCは、素子分離領域21Iを隔てて隣接している。 Figure 9A~ in the step shown in Figure 9E, compared the structure of the previous figures 8A~ Figure 8E, the tap region 21T A, the silicon nitride film covering the 21T B 23N and the polysilicon gate electrode 23G A, a silicon covering the 23G B a nitride layer 23n and the sidewall insulating films 23Na~23Nd dry etching is performed with respect to the silicon substrate 21 as a mask, in cross-sectional view of FIG. 9D in the extended portion 21ex a, sidewall insulation on the left of the polysilicon gate electrode 23G a outer membrane 23Na, right right side wall insulating film 23Nb of the gate electrode 23G a, the side wall on the right side of the outer left side by the sidewall insulation films 23Nc of the polysilicon gate electrode 23G B, and the polysilicon gate electrode 23G B on the outside of the insulating film 23Nd, the shallow recess 21 pt a, deep tray from 21 pt B Ji 21TR A, 21TR B, 21TR C , 21TR D are respectively formed, of which trench 21TR B and the trench 21TR C are adjacent to each other across the device isolation region 21I.
さらに前記トレンチ21TRAおよび21TRBは間にメサ構造23MAを形成し、前記メサ構造23MAは前記p型ウェル21PWと、その上の絶縁膜領域(21ITA)Aの積層により形成され、前記ゲート電極23GAを、その側壁絶縁膜23Naおよび23Nb、および間に介在するシリコン酸化膜23Oともども、支持している。同様に前記トレンチ21TRCおよび21TRDは間にメサ構造23MBを形成し、前記メサ構造23MBは前記p型ウェル21PWと、その上の絶縁膜領域(21ITB)Aの積層により形成され、前記ゲート電極23GBを、その側壁絶縁膜23Ncおよび23Nd、および間に介在するシリコン酸化膜23Oともども、支持している。 Further, the trench 21TR A and 21TR B form a mesa structure 23M A between the mesa structure 23M A is said p-type well 21PW, formed by laminating an insulating film region (21IT A) A thereon, wherein the gate electrode 23G a, the sidewall insulating film 23Na and 23Nb, and a silicon oxide film 23O in company interposed between and supports. It said trench 21TR C and 21TR D similarly form a mesa structure 23M B between the mesa structure 23M B is said p-type well 21PW, formed by laminating an insulating film region (21IT B) A thereon, wherein the gate electrode 23G B, the sidewall insulating films 23Nc and 23Nd, and the silicon oxide film interposed between 23O in company and supports.
前記トレンチ21TRA〜21TRDを形成するエッチングでは、同時に活性領域21Aにおいて、トレンチ21TRE,21TRFおよび21TRGが、それぞれ前記ゲート電極23GAの図中左側で側壁絶縁膜23Naの外側、前記ゲート電極23GAの図中右側で側壁絶縁膜23Nbの外側で、かつゲート電極23GBの図中左側で側壁絶縁膜23Ncの外側、さらに前記ゲート電極23GBの図中左側で側壁絶縁膜23Ndの外側に、形成される。 Wherein in the etching for forming the trench 21TR A ~21TR D, in the active region 21A at the same time, the trench 21TR E, 21TR F and 21TR G is, outwardly left side in the drawing of the sidewall insulating film 23Na of each of the gate electrodes 23G A, the gate outside in the figure right sidewall insulating films 23Nb of electrodes 23G a, and outside of the sidewall insulating films 23Nc in the left side in the drawing of the gate electrode 23G B, the outer side of the gate electrode 23G in the figure sidewall insulating films 23Nd in the left B Formed.
前記活性領域21Aでは前記メサ構造21MAは前記トレンチ21TREと前記トレンチ21TRFの間を延在し、またメサ構造21MAは前記トレンチ21TRFと前記トレンチ21TRGの間を延在する。 Said active region said mesa structure in 21A 21M A extends between the trench 21TR F and the trench 21TR E, also mesa structure 21M A extending between said trench 21TR G and the trench 21TR F.
図9Cよりわかるように、前記トレンチ21TRBはトレンチ21TRFに連続しているが、前記凹部21PtAの深さdだけ、前記トレンチ21TRFより深く形成されている。他のトレンチ21TRA,21TRCおよび21TRDについても同様である。なおトレンチ21TRAは前記トレンチ21TREに連続し、トレンチ21TRBおよびトレンチ21TRCは共通にトレンチ21TRFに連続し、トレンチ21TRDはトレンチ21TRGに連続する。 As can be seen from FIG. 9C, the trench 21TR B is continuous to the trench 21TR F , but is formed deeper than the trench 21TR F by the depth d of the recess 21Pt A. The same applies to the other trenches 21TR A , 21TR C, and 21TR D. The trench 21TR A is continuous to the trench 21TR E , the trench 21TR B and the trench 21TR C are continuously connected to the trench 21TR F , and the trench 21TR D is continuous to the trench 21TR G.
なお図示の例では図9Cよりわかるように前記トレンチ21TRBは前記延在部21ExAにおいてn型ウェル21NWを露出するように形成されており、他のウェルも同様であるが、本実施形態では必ずしも前記トレンチ21TRBがn型ウェル21NWを露出する必要はなく、トレンチ21TRBは、例えばp型ウェル21PW中に形成することも可能である。 In the illustrated example, as can be seen from FIG. 9C, the trench 21TR B is formed so as to expose the n-type well 21NW in the extending portion 21ExA, and the other wells are the same, but in the present embodiment, it is not necessarily the case. The trench 21TR B does not need to expose the n-type well 21NW, and the trench 21TR B can be formed, for example, in the p-type well 21PW.
前記図9A〜図9Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図10A〜図10Eに示す工程に進む。ここで図10Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図10B〜図10Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 9A to 9E, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 10A to 10E. Here, FIG. 10A is a plan view showing the semiconductor device 20 under fabrication, and FIGS. 10B to 10E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′ and EE ′, respectively. is there.
図10A〜図10Eに示す工程においては、前記図9A〜図9Eの構造に対し、前記シリコン窒化膜23N、前記ポリシリコンゲート電極23GA上のシリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na,23Nb、および前記ポリシリコンゲート電極23GB上のシリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Nc,23Ndを耐酸化マスクに使いながら、熱酸化処理あるいはプラズマ酸化処理を行い、前記活性領域21Aにおいては前記トレンチ21TA〜21TDの底面および側壁面に、また延在部21ExAおよび21ExBにおいては前記トレンチ21TE〜21TGの底面および側壁面に、連続したシリコン酸化膜21Oxdを、5nm〜20nm、例えば10nmの膜厚で形成する。その結果、図10Dおよび図10Eに示すように、前記メサ構造21MAの側壁面は、厚さが10nmの前記シリコン酸化膜21Oxdにより、前記トレンチ21Eおよび21Fの底部から連続して覆われる。前記シリコン酸化膜21Oxdは、前記タップ領域21Taあるいは21Tbをシリコン窒化膜23Nの下で覆っているシリコン酸化膜23Oに連続する。 Figure 10A~ in the step shown in FIG. 10E, to the structure of FIG 9A~ Figure 9E, the silicon nitride film 23N, the polysilicon gate electrode silicon nitride film on 23G A 23n and the sidewall insulating film 23Na, 23Nb, and the polysilicon gate electrode silicon nitride film on 23G B 23n and the sidewall insulating film 23 nC, while using 23Nd oxidation mask, thermal oxidation treatment or a plasma oxidation process, in the active region 21A is the trench 21T a ~21T A continuous silicon oxide film 21Oxd is formed to a thickness of 5 nm to 20 nm, for example, 10 nm, on the bottom surface and side wall surface of D , and on the bottom surface and side wall surfaces of the trenches 21TE to 21TG in the extension portions 21Ex A and 21Ex B. To do. As a result, as shown in FIGS. 10D and 10E, the side wall surface of the mesa structure 21MA is continuously covered from the bottoms of the trenches 21E and 21F by the silicon oxide film 21Oxd having a thickness of 10 nm. The silicon oxide film 21Oxd is continuous with the silicon oxide film 23O covering the tap region 21Ta or 21Tb under the silicon nitride film 23N.
前記図10A〜図10Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図11A〜図11Eに示す工程に進む。ここで図11Aは作製中の前記半導体装置20を示す平面図、図11B〜図11Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 10A to 10E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 11A to 11E. Here, FIG. 11A is a plan view showing the semiconductor device 20 under fabrication, and FIGS. 11B to 11E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. It is.
図11A〜図11Eに示す工程においては、前記図10A〜図10Eの構造のうち、前記トレンチ21TRA,21TRB,21TRC,21TRDにレジストパターンR2を形成し、それぞれのシリコン酸化膜21Oxdを保護する。なお図11Cおよび図11Eの断面図においてレジストパターンR2が当初の基板の表面に対応する高さまで形成されるように描画されているが、本実施形態はかかる特定の構成に限定されるものではなく、前記レジストパターンR2は前記トレンチ21TRA,21TRB,21TRC,21TRDにおいてシリコン酸化膜21Oxdが保護されるのであれば、任意の高さに形成することができる。 Figure 11A~ in the step shown in Figure 11E, of the structure of FIG 10A~ Figure 10E, the trench 21TR A, 21TR B, 21TR C , a resist pattern R 2 is formed on 21TR D, each of the silicon oxide film 21Oxd Protect. In the cross-sectional views of FIGS. 11C and 11E, the resist pattern R2 is drawn so as to be formed to a height corresponding to the surface of the original substrate. However, the present embodiment is not limited to such a specific configuration. The resist pattern R2 can be formed at an arbitrary height as long as the silicon oxide film 21Oxd is protected in the trenches 21TR A , 21TR B , 21TR C , and 21TR D.
前記図11A〜図11Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図12A〜図12Eに示す工程に進む。ここで図12Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図12B〜図12Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 11A to 11E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 12A to 12E. 12A is a plan view showing the semiconductor device 20 under fabrication, and FIGS. 12B to 12E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図12A〜図12Eに示す工程においては、前記レジストパターンR2が除去され、さらに前記活性領域21Aにおいてトレンチ21TRE,21TRFおよび21TRGの底面から前記シリコン酸化膜21Oxdが、選択的にエッチング除去され、前記シリコン基板21の表面が露出される。ただし図12Dの断面図に示すように前記シリコン酸化膜21Oxdは、前記トレンチトレンチ21TRE,21TRFおよび21TRGの側壁面、すなわち前記メサ構造21MAおよび21MBの側壁面には、前記除去されたシリコン酸化膜21Oxdが形成されていた下端部を除き、残留している。 In the step shown in FIG 12A~ Figure 12E, the resist pattern R 2 is removed, further trench 21TR E in the active region 21A, said silicon oxide film 21Oxd from the bottom surface of 21TR F and 21TR G, selectively etched Then, the surface of the silicon substrate 21 is exposed. However, as shown in the cross-sectional view of FIG. 12D, the silicon oxide film 21Oxd is formed on the side wall surfaces of the trench trenches 21TR E , 21TR F, and 21TR G , that is, on the side wall surfaces of the mesa structures 21MA and 21MB. Except for the lower end where the oxide film 21Oxd was formed, it remains.
例えば上記の選択的なエッチングを、等方性エッチングと、前記シリコン基板21の面に対して略垂直方向に作用する異方性エッチングにより行い、等方性エッチングにより膜厚を3nm減少させ、異方性エッチングにより膜厚を7nm減少させることにより、前記活性領域21Aにおいて、前記メサ構造21MA,21MBの側壁面を覆うシリコン酸化膜21Oxdの膜厚は、当初の10nmから7nmに減少する。一方、前記延在部21ExA,21ExBにおいては、前記シリコン酸化膜21OxdはレジストパターンR2で保護されていたため、当初の10nmの膜厚を維持している。前記等方性エッチングは、HFを使ったウェットエッチングにより実行することも可能である。 For example, the selective etching described above is performed by isotropic etching and anisotropic etching that operates in a direction substantially perpendicular to the surface of the silicon substrate 21, and the isotropic etching reduces the film thickness by 3 nm. By reducing the film thickness by 7 nm by isotropic etching, the film thickness of the silicon oxide film 21Oxd covering the side walls of the mesa structures 21MA and 21MB in the active region 21A is reduced from the initial 10 nm to 7 nm. Meanwhile, the extended portion 21ex A, in 21ex B, the silicon oxide film 21Oxd because that were protected by the resist pattern R 2, maintains the thickness of the original 10 nm. The isotropic etching can be performed by wet etching using HF.
前記シリコン酸化膜21Oxdのエッチングに伴い、本工程では図12B〜図12Dに示すように活性領域21Aを画成する素子分離領域21Iの高さが、前記シリコン酸化膜21Oxdの膜厚に対応する分だけ減少している。 As the silicon oxide film 21Oxd is etched, in this step, as shown in FIGS. 12B to 12D, the height of the element isolation region 21I that defines the active region 21A corresponds to the thickness of the silicon oxide film 21Oxd. Only has decreased.
前記図12A〜図12Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図13A〜図13Eに示す工程に進む。ここで図13Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図13B〜図13Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 12A to 12E, the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 13A to 13E. Here, FIG. 13A is a plan view showing the semiconductor device 20 being fabricated, and FIGS. 13B to 13E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図13A〜図13Eに示す工程においては、前記シリコン基板21が前記活性領域21Aにおいて、前記シリコン窒化膜23N、前記ゲート電極23GA,23GB上のシリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na〜23Nd、さらに前記トレンチ21TRA〜21TRDの底面を覆うシリコン酸化膜21Oxdをマスクに、前記シリコン基板21の面に略垂直に作用する異方性エッチングによりエッチングされ、その結果、図13Dに示すように前記トレンチ21TRE〜21TRGが、前記n型ウェル21NWが露出するまで掘り下げられる。 In the step shown in FIG 13A~ Figure 13E, in the silicon substrate 21 is the active region 21A, the silicon nitride film 23N, the gate electrode 23G A, a silicon nitride film on 23G B 23n and the sidewall insulating films 23Na~23Nd, Further, the silicon oxide film 21Oxd covering the bottom surfaces of the trenches 21TR A to 21TR D is used as a mask to perform etching by anisotropic etching acting substantially perpendicular to the surface of the silicon substrate 21, and as a result, as shown in FIG. The trenches 21TR E to 21TR G are dug until the n-type well 21NW is exposed.
その結果、図13Dよりわかるように、前記メサ構造21MA,21MBの下部には前記p型ウェル21PWとn型ウェル21NWのpn接合面21pnAおよび21pnBが含まれるようになる。 As a result, as can be seen from FIG. 13D, the mesa structure 21M A, so the bottom of 21M B include pn junction plane 21Pn A and 21Pn B of the p-type well 21PW and n-type well 21NW.
なお図13A〜図13Eの工程では、前記シリコン基板のエッチング後の後処理工程におけるHFを使ったウェットエッチングにより、前記活性領域21Aおよび延在部21ExA,21ExBにおいて前記シリコン酸化膜21Oxdが多少のエッチングを受け、その結果、図13Dに示す活性領域21Aでメサ構造21MA,21MBの側壁面に形成されるシリコン酸化膜21Oxdの膜厚は、例えば先の7nmから5nm程度に減少する。一方、図13Eに示す延在部21ExA,21ExBにおいて前記メサ構造21MA,21MBの側壁面に形成されるシリコン酸化膜21Oxdの膜厚は、先の10nmから例えば8nmに減少する。 13A to 13E, the silicon oxide film 21Oxd is slightly formed in the active region 21A and the extended portions 21Ex A and 21Ex B by wet etching using HF in a post-processing step after the etching of the silicon substrate. undergo etching, so that the thickness of the silicon oxide film 21Oxd formed on the sidewall surface of the mesa structure 21M a, 21M B in the active region 21A shown in Figure 13D, for example, reduced from the previous 7nm to about 5 nm. On the other hand, the thickness of the silicon oxide film 21Oxd formed on the sidewall surface of the mesa structure 21M A, 21M B in the extending portion 21ex A, 21ex B shown in FIG. 13E is reduced from the previous 10nm for example, 8 nm.
前記図13A〜図13Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図14A〜図14Eに示す工程に進む。ここで図14Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図14B〜図14Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 13A to 13E, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 14A to 14E. 14A is a plan view showing the semiconductor device 20 being fabricated, and FIGS. 14B to 14E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図14A〜図14Eに示す工程においては前記活性領域21Aにおいて、前記シリコン窒化膜23N、前記ゲート電極23GA,23GB上のシリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na〜23Nd、さらに前記トレンチ21TRA〜21TRDの底面を覆うシリコン酸化膜21Oxdをマスクに、前記シリコン基板21上にSiGe混晶層のエピタキシャル成長を行い、図14Dの断面図に示すように前記トレンチ21TRE〜21TRGにそれぞれ対応してSiGe混晶層21SGE,21SGF,21SGGを、前記n型ウェル21NWから、前記メサ構造21MAおよび21MBにおけるpn接合面21pnAおよび21pnBを超えて、前記図3Cおよび図3Dにおける埋込絶縁膜21ISA〜21IDBの上端に対応する所定の高さまでエピタキシャルに成長させ、さらに前記SiGe混晶層21SGE,21SGF,21SGG上にシリコンキャップ層21ep1〜21ep3を、それぞれエピタキシャルに成長させる。その際、前記シリコンキャップ層21ep1〜21えp3は、前記SiGe混晶層21SiE〜21SiG中における異常成長による表面荒れを抑制するように作用する。前記メサ構造21MAおよび21MBでは、側壁面が前記シリコン酸化膜21Oxdにより覆われているため、前記SiGe混晶層21SiE〜21SiGが前記側壁面を這い上がって成長をすることはない。 In the active region 21A in the step shown in FIG 14A~ Figure 14E, the silicon nitride film 23N, the gate electrode 23G A, a silicon nitride film on 23G B 23n and the sidewall insulating films 23Na~23Nd, further said trench 21TR A ~ the silicon oxide film 21Oxd covering the bottom surface of the 21TR D in a mask to perform epitaxial growth of the SiGe mixed crystal layer on the silicon substrate 21, corresponding to said trench 21TR E ~21TR G as shown in the sectional view of FIG. 14D SiGe mixed crystal layer 21SG E, 21SG F, the 21SG G, from the n-type well 21NW, beyond the mesa structure 21M a and 21M pn junction plane 21Pn a and 21Pn B in B, buried in FIG. 3C and 3D on the write insulating film 21IS a ~21ID B Epitaxially grown to a predetermined height corresponding to further the SiGe mixed crystal layer 21SG E, 21SG F, a silicon cap layer 21ep 1 ~21ep 3 on 21SG G, is respectively grown epitaxially. At that time, the silicon cap layer 21ep 1 ~21 example p 3 acts to suppress the surface asperity caused by the abnormal growth of the SiGe mixed crystal layer 21Si E ~21Si in G. In the mesa structure 21M A and 21M B, since the side wall surface is covered with the silicon oxide film 21Oxd, never the SiGe mixed crystal layer 21Si E ~21Si G is the growth crawls up the side wall.
このようなSiGe層のエピタキシャル成長は、例えば1330〜13300Pa(10〜100Torr)の圧力下、好ましくは5320Pa(40Torr)の圧力下、650〜750℃の基板温度、好ましくは700℃の基板温度にて、水素ガス分圧を4000Pa〜6000Pa、好ましくは5300Paに設定し、ジクロロシラン分圧を20Pa〜30Pa、好ましくは26Paに設定し、モノゲルマンの分圧を10Pa〜15Pa、好ましくは12Paに設定し、塩化水素分圧を10Pa〜15Pa、好ましくは12Paに設定し、45nm/分の成長速度で行うことができる。 The epitaxial growth of such a SiGe layer is, for example, under a pressure of 1330 to 13300 Pa (10 to 100 Torr), preferably under a pressure of 5320 Pa (40 Torr), at a substrate temperature of 650 to 750 ° C., preferably at a substrate temperature of 700 ° C. The hydrogen gas partial pressure is set to 4000 Pa to 6000 Pa, preferably 5300 Pa, the dichlorosilane partial pressure is set to 20 Pa to 30 Pa, preferably 26 Pa, the monogermane partial pressure is set to 10 Pa to 15 Pa, preferably 12 Pa, and chlorinated. The hydrogen partial pressure is set to 10 Pa to 15 Pa, preferably 12 Pa, and the growth can be performed at a growth rate of 45 nm / min.
前記SiGe混晶層21SGE〜21SGGとしては、例えばGeを原子分率で20%程度含むものが使われるが、シリコン基板21に対してエピタキシャルに成長できる範囲でGeの組成はより増大させることができる。例えばGeを原子分率で40%程度含むSiGe混晶を、前記SiGe混晶層21SGE〜21SGGとして使うことも可能である。また前記SiGe混晶層21SGE〜21SGGとして、Cをさらに含むSiGeC混晶層を使うことも可能である。 As the SiGe mixed crystal layers 21SG E to 21SG G , for example, those containing about 20% of Ge by atomic fraction are used, but the composition of Ge should be increased as long as it can be epitaxially grown on the silicon substrate 21. Can do. For example SiGe mixed crystal containing approximately 40% by atomic fraction to Ge, it is also possible to use as the SiGe mixed crystal layer 21SG E ~21SG G. As the SiGe mixed crystal layer 21SG E ~21SG G, it is also possible to use SiGeC mixed crystal layer further comprises a C.
また前記シリコンエピタキシャル層21ep1〜21ep3の成長は、1330〜13300Pa(10〜100Torr)の圧力下、好ましくは5320Pa(40Torr)の圧力下、650〜750℃の基板温度、好ましくは700℃の基板温度にて、水素ガス分圧を4000Pa〜6000Pa、好ましくは5300Paに設定し、ジクロロシラン分圧を15Pa〜25Pa、好ましくは21Paに設定し、塩化水素分圧を3Pa〜10Pa、好ましくは5Paに設定し、0.7nm/分の成長速度で行うことができる。 The growth of the silicon epitaxial layer 21ep 1 ~21ep 3, the pressure under 1330~13300Pa (10~100Torr), preferably under a pressure of 5320Pa (40Torr), a substrate temperature of 650 to 750 ° C., the substrate preferably 700 ° C. At temperature, the hydrogen gas partial pressure is set to 4000 Pa to 6000 Pa, preferably 5300 Pa, the dichlorosilane partial pressure is set to 15 Pa to 25 Pa, preferably 21 Pa, and the hydrogen chloride partial pressure is set to 3 Pa to 10 Pa, preferably 5 Pa. However, it can be performed at a growth rate of 0.7 nm / min.
図示の例では、前記シリコンキャップ層21ep1〜21ep3の上端が素子分離構造21Iの上端に対応するように描画しているが、これは必須のことではなく、前記シリコンキャップ層21ep1〜21ep3の上端は前記素子分離構造21Iの上端より上であっても下であってもよい。 In the illustrated example, the upper ends of the silicon cap layers 21ep 1 to 21ep 3 are drawn so as to correspond to the upper ends of the element isolation structures 21I. However, this is not essential, and the silicon cap layers 21ep 1 to 21ep 3 may be above or below the upper end of the element isolation structure 21I.
なお図14Eの断面では、前記トレンチ21TRA〜21TRDの底面および側壁面がシリコン酸化膜21Oxdにより覆われているため、SiGe混晶層やシリコンエピタキシャル層の成長は生じることがない。 In the cross section of FIG. 14E, since the bottom and side walls of the trenches 21TR A to 21TR D are covered with the silicon oxide film 21Oxd, the growth of the SiGe mixed crystal layer or the silicon epitaxial layer does not occur.
また前記図14A〜図14Eの工程では、前記SiGe混晶層のエピタキシャル成長に先立って、前記図13A〜図13Eの構造に対してHFを使ったウェットエッチングを前処理工程として行っており、その結果、前記図14Dに示す活性領域21Aにおいては前記メサ構造21MA,21MBの側壁面上のシリコン酸化膜21Oxdの膜厚が、当初の5nmから3nm程度まで減少している。 14A to 14E, prior to the epitaxial growth of the SiGe mixed crystal layer, wet etching using HF is performed as a pretreatment step on the structure of FIGS. 13A to 13E. , the mesa structure 21M a is in the active region 21A shown in FIG. 14D, the thickness of the silicon oxide film 21Oxd on the side wall surface of 21M B, has decreased from the initial 5nm to about 3 nm.
前記図14A〜図14Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図15A〜図15Eに示す工程に進む。ここで図15Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図15B〜図15Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 14A to 14E, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 15A to 15E. 15A is a plan view showing the semiconductor device 20 under fabrication, and FIGS. 15B to 15E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図15A〜図15Eに示す工程においては前記活性領域21Aにおいて、先に述べた厚さが3nmまで減少している前記シリコン酸化膜21Oxdが、前記メサ構造21MA,21MBの側壁面からウェットエッチングにより除去される。これに伴い、前記延在部21ExA,21ExBにおいては前記メサ構造21MA,21MBの側壁絶縁膜21Oxdの膜厚が3nm程度まで減少する。 In the active region 21A in the step shown in FIG 15A~ Figure 15E, the silicon oxide film 21Oxd the thickness mentioned above is reduced to 3nm is, the mesa structure 21M A, wet etching from the side wall surface of 21M B Is removed. Accordingly, the extended portion 21ex A, wherein in the 21ex B mesa structure 21M A, the thickness of the sidewall insulating films 21Oxd of 21M B is reduced to about 3 nm.
また、これに伴い図示は省略するが、前記活性領域21Aではポリシリコンゲート電極23GA,23GBでも側壁面に形成されている前記シリコン酸化膜23Oが、それぞれのポリシリコンゲート電極23GA,23GBの上端から、繰り返されたウェットエッチングなどの等方性エッチングに対応して多少後退するが、後退の距離はせいぜい10nm程度であるため、先の図4Mの工程において前記ポリシリコン膜23上に前記シリコン窒化膜23nを、10nm以上の膜厚に形成しておけば、図15A〜図15Dの工程においてゲート電極23GAあるいは23GBが露出することはない。 Also omitted is shown along with this, the active region 21A in the polysilicon gate electrode 23G A, the silicon oxide film 23O formed on the side wall surface even 23G B, respectively of the polysilicon gate electrode 23G A, 23G Although it slightly recedes from the upper end of B corresponding to the isotropic etching such as repeated wet etching, the receding distance is about 10 nm at the most, so that it is formed on the polysilicon film 23 in the process of FIG. 4M. the silicon nitride film 23n, by forming the film thickness of at least 10 nm, the gate electrode 23G a or 23G B are not exposed in the step of FIG 15A~ Figure 15D.
前記図15A〜図15Eの工程の後、作製中の半導体装置を示す製造方法は、図16A〜図16Eに示す工程に進む。ここで図16Aは本工程における半導体装置20の平面図、図16B〜図16Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps shown in FIGS. 15A to 15E, the manufacturing method of the semiconductor device being manufactured proceeds to the steps shown in FIGS. 16A to 16E. Here, FIG. 16A is a plan view of the semiconductor device 20 in this process, and FIGS. 16B to 16E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. .
図16A〜図16Eに示す工程においては、前記図15A〜図15Eの構造におけるシリコンエピタキシャル層21ep1,21ep2,21ep3の成長が、先に説明したのと同様な条件下で再開され、これにより、前記活性領域21Aにおいて前記トレンチ21TRE,21TRF,21TRGを、シリコンエピタキシャル層21ep1,21ep2,21ep3により充填する。図16Dの断面図では前記シリコンエピタキシャル層21ep1は前記メサ構造21MAの図中左側壁面に結合され、一方前記シリコンエピタキシャル層21ep2は前記メサ構造21MAの図中右側壁面に結合されている。また前記シリコンエピタキシャル層21ep2は前記メサ構造21MBの図中左側壁面にも結合されており、一方前記シリコンエピタキシャル層21ep3は前記メサ構造21MBの図中右側壁面に結合されている。図16Eのシリコンエピタキシャル層21ep1〜21ep3は、図3Dのシリコンエピタキシャル層21ep1〜21ep3にそれぞれ対応している。 In the steps shown in FIGS. 16A to 16E, the growth of the silicon epitaxial layers 21ep 1 , 21ep 2 and 21ep 3 in the structure of FIGS. 15A to 15E is resumed under the same conditions as described above. Thus, the trenches 21TR E , 21TR F and 21TR G are filled with the silicon epitaxial layers 21ep 1 , 21ep 2 and 21ep 3 in the active region 21A. In the cross-sectional view of FIG. 16D the silicon epitaxial layer 21Ep 1 is coupled to the left side in the drawing the wall of the mesa structure 21M A, whereas the silicon epitaxial layer 21Ep 2 is coupled to the right side in the drawing the wall of the mesa structure 21M A . Also, the silicon epitaxial layer 21Ep 2 is the mesa structure 21M figure also coupled to the left side wall of B, whereas the silicon epitaxial layer 21Ep 3 is coupled to the right side in the drawing the wall of the mesa structure 21M B. Silicon epitaxial layer 21ep 1 ~21ep in FIG 16E 3 correspond respectively to the silicon epitaxial layer 21ep 1 ~21ep 3 of Figure 3D.
前記図16A〜図16Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図17A〜図17Eに示す工程に進む。ここで図17Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図17B〜図17Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 16A to 16E, the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 17A to 17E. Here, FIG. 17A is a plan view showing the semiconductor device 20 under fabrication, and FIGS. 17B to 17E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図17A〜図17Eに示す工程において、前記素子分離領域21Iを構成する素子分離絶縁膜を、前記シリコン窒化膜23N、前記ゲート電極23GA,23GB上のシリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na〜23Ndをマスクにエッチバックし、素子分離溝21Itにおいて前記SiGe混晶層21SGE〜21SGGを露出させる。なお図示の例では、前記素子分離絶縁膜は素子分離溝21Itから完全に除去されている。また図17Cおよび図17Eの断面図に示すように、前記トレンチ21TRA〜21TRDにおいても、前記シリコン酸化膜21Oxdが除去されている。 In the step shown in FIG 17A~ Figure 17E, an element isolation insulating film of the device isolation region 21I, the silicon nitride film 23N, the gate electrode 23G A, the silicon nitride film 23n and the sidewall insulating films on 23G B 23Na~ the etched back to mask 23Nd, exposing the SiGe mixed crystal layer 21SG E ~21SG G in the element isolation trench 21It. In the illustrated example, the element isolation insulating film is completely removed from the element isolation trench 21It. As shown in the cross-sectional views of FIGS. 17C and 17E, the silicon oxide film 21Oxd is also removed in the trenches 21TR A to 21TR D.
さらに図17Bおよび図17Eの断面図よりわかるように、前記素子分離絶縁膜のエッチバックに伴い、前記延在部21ExA,21ExBにおいてゲート電極23GA,23GBの直下に形成されている浅い絶縁膜領域(21ITA)A,(21ITB)Aが除去され、ボイド21ITAV,21ITBVが、それぞれ形成される。ここで前記延在部21ExAではメサ領域21MAが前記図3Eにおける延在部21ExAの中央部分(21ExA)Aを、その左右の部分が周辺部分(21ExA)B,(21ExA)Cを構成する。同様に前記延在部21ExBではメサ領域21MBが前記図3Eにおける延在部21ExBの中央部分(21ExB)Aを、その左右の部分が周辺部分(21ExB)B,(21ExB)Cを構成する。 As further seen from the cross-sectional view of FIG. 17B and FIG. 17E, with the etching back of the device isolation insulating film, the extending portion 21ex A, shallow are formed the gate electrode 23G A, just below the 23G B in 21ex B insulating film region (21IT A) A, is removed (21IT B) A, the void 21IT A V, 21IT B V are respectively formed. Here, the central portion (21Ex A) A, and portions of the left and right peripheral portion of the extending portion 21ex A the extended portion 21ex A in mesa region 21M A is in the view 3E (21Ex A) B, ( 21Ex A) C is formed. The central portion (21ex B) A and the peripheral portion part of the left and right extending portions 21ex B in the same manner as the extending portion 21ex mesas 21M B in B is FIG 3E (21Ex B) B, ( 21Ex B) C is formed.
前記図17A〜図17Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図18A〜図18Eに示す工程に進む。ここで図18Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図18B〜図18Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 17A to 17E, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 18A to 18E. Here, FIG. 18A is a plan view showing the semiconductor device 20 being fabricated, and FIGS. 18B to 18E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図18A〜図18Eに示す工程において、前記シリコン窒化膜23N、前記ゲート電極23GA,23GB上のシリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na〜23Ndをマスクに前記素子分離溝21Itにおいて露出しているSiGe混晶層21SGE〜21SGGを、例えば塩素(Cl2)と水素の混合ガス、あるいは塩化水素ガスを使ったドライエッチングにより、あるいはフッ酸や硝酸や酢酸などの混合液を使ったウェットエッチングにより、さらにはArで希釈したCF4ガスを使ったドライエッチングにより、前記シリコン基板21およびシリコンエピタキシャル層21ep1,21ep2,21ep3に対して選択的にエッチングし、前記シリコン基板21中に前記SiGe混晶層21SGE,21SGF,21SGGの形成領域にそれぞれ対応して、ボイド21V1〜21V3を形成する。 In the step shown in FIG 18A~ Figure 18E, the silicon nitride film 23N, the gate electrode 23G A, is exposed in the device isolation trench 21It silicon nitride film 23n and the sidewall insulating films 23Na~23Nd on 23G B to mask wet etching the SiGe mixed crystal layers 21SG E ~21SG G, for example, chlorine (Cl 2) and a mixed gas of hydrogen, or by dry etching with hydrogen chloride gas, or using a mixture of hydrofluoric acid or the like and nitric or acetic Then, the silicon substrate 21 and the silicon epitaxial layers 21 ep 1 , 21 ep 2 , 21 ep 3 are selectively etched by dry etching using CF 4 gas diluted with Ar. SiGe mixed crystal layers 21SG E , 21SG F , 21 Each corresponding to the formation region of SG G, to form a void 21V 1 ~21V 3.
前記図18A〜図18Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図19A〜図19Eに示す工程に進む。ここで図19Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図19B〜図19Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 18A to 18E, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 19A to 19E. Here, FIG. 19A is a plan view showing the semiconductor device 20 being fabricated, and FIGS. 19B to 19E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図19A〜図19Eに示す工程において、前記図18A〜図18Eに示す構造上にシリコン酸化膜41を、例えば高密度CVD法などにより、前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBを覆うように堆積し、前記ボイド21V1〜21V3、およびボイド21ITAV,21ITBVをシリコン酸化膜41により充填する。 In the step shown in FIG 19A~ Figure 19E, the silicon oxide film 41 on the structure shown in FIG 18A~ Figure 18E, for example, by a high-density CVD method, the polysilicon gate electrode 23G A, deposited over the 23G B and, wherein the void 21V 1 ~21V 3, and void 21IT a V, the 21IT B V is filled with the silicon oxide film 41.
前記図19A〜図19Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図20A〜図20Eに示す工程に進む。ここで図20Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図20B〜図20Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 19A to 19E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 20A to 20E. 20A is a plan view showing the semiconductor device 20 under fabrication, and FIGS. 20B to 20E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′ and EE ′, respectively. is there.
図20A〜図20Eに示す工程において、前記シリコン酸化膜は化学機械研磨により平坦化された後、前記シリコン基板21上においてタップ領域21Ta,21Tbを覆っているシリコン窒化膜23Nが露出されるまでエッチバックされる。 20A to 20E, the silicon oxide film is planarized by chemical mechanical polishing, and then etched until the silicon nitride film 23N covering the tap regions 21Ta and 21Tb is exposed on the silicon substrate 21. Back.
その結果、図20A〜図20Eに示すように前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBが、シリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na〜23Ndで覆われた状態で露出される。図20Cあるいは図20Dの断面図よりわかるように、前記シリコンエピタキシャル領域21ep1〜21ep3の表面は前記シリコン酸化膜41により、前記シリコン酸化膜23Oに略対応する厚さで覆われている。 As a result, the polysilicon gate electrode 23G A as shown in FIG. 20A~ Figure 20E, 23G B are exposed in a state of being covered with the silicon nitride film 23n and the sidewall insulating films 23Na~23Nd. 20C or 20D, the surface of the silicon epitaxial regions 21ep1 to 21ep3 is covered with the silicon oxide film 41 with a thickness substantially corresponding to the silicon oxide film 23O.
前記図20A〜図20Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図21A〜図21Eに示す工程に進む。ここで図21Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図21B〜図21Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 20A to 20E, the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 21A to 21E. Here, FIG. 21A is a plan view showing the semiconductor device 20 being manufactured, and FIGS. 21B to 21E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図21A〜図21Eの工程では、前記シリコン基板上のシリコン窒化膜が選択的に除去され、その結果、前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GB上のシリコン窒化膜23nが除去されてその下のシリコン酸化膜23iが露出され、また側壁絶縁膜23Na〜23Ndが全て除去される。また前記タップ領域21TA,21TBにおいて前記シリコン窒化膜23Nが除去されて、その下のシリコン酸化膜23Oが露出される。 21A to 21E, the silicon nitride film on the silicon substrate is selectively removed. As a result, the silicon nitride film 23n on the polysilicon gate electrodes 23GA and 23GB is removed, and the silicon oxide film thereunder is removed. The film 23i is exposed and the sidewall insulating films 23Na to 23Nd are all removed. Further, the silicon nitride film 23N is removed in the tap regions 21TA and 21TB, and the underlying silicon oxide film 23O is exposed.
前記図21A〜図21Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図22A〜図22Eに示す工程に進む。ここで図22Aは作製中の半導体装置20を示す平面図、図22B〜図22Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 21A to 21E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 22A to 22E. Here, FIG. 22A is a plan view showing the semiconductor device 20 being fabricated, and FIGS. 22B to 22E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. is there.
図22A〜図22Eの工程では、前記シリコン酸化膜41が、前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBをマスクに、前記シリコンエピタキシャル層21ep1〜21ep3およびタップ領域21TA,21TBの表面が露出するまでさらにエッチバックされる。その結果、前記素子分離溝21Itにおいては当初のSTI型の素子分離構造21Iが回復され、さらに前記図22Aにおいて破線で囲んだ浅い絶縁膜領域21ITAの両側に深い絶縁膜領域(21ITA)B,(21ITA)Cが、また浅い絶縁膜領域21ITBの両側に深い絶縁膜領域(21ITB)B,(21ITB)Cが、それぞれ素子分離領域21Iに連続するように形成される。 In Figure 22A~ view 22E step, the silicon oxide film 41, the polysilicon gate electrode 23G A, a mask 23G B, the silicon epitaxial layer 21ep 1 ~21ep 3 and the tap region 21T A, the surface of the 21T B It is further etched back until it is exposed. As a result, the original STI-type element isolation structure 21I is recovered in the element isolation trench 21It, and deep insulating film regions (21IT A ) B on both sides of the shallow insulating film region 21IT A surrounded by a broken line in FIG. 22A. , (21IT A ) C and deep insulating film regions (21IT B ) B , (21IT B ) C are formed on both sides of the shallow insulating film region 21IT B so as to be continuous with the element isolation region 21I.
さらに、図示は省略するが、図22A〜22Eの構造において前記シリコンエピタキシャル層21ep1〜21ep3中にn型不純物元素を、前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBをマスクにAsやPなどのn型不純物元素をイオン注入することにより、前記図3Cの断面図で説明したソースエクステンション領域21aおよび21bが前記ゲート電極23GAそれぞれ図中の左側および右側に、また前記図3Cの断面図で説明したソースエクステンション領域21cおよび21dが前記ゲート電極23GAそれぞれ図中の左側および右側に、形成される。 Furthermore, although not shown, the n-type impurity element into said silicon epitaxial layer 21ep in 1 ~21ep 3 in the structure of FIG. 22 a to 22 e, the polysilicon gate electrode 23GA, n-type, such as As or P to 23GB to mask by the impurity element ion implantation source source extension region 21a and 21b described in the section view of FIG. 3C is in the left and right in Figure the gate electrode 23G a respectively, also described in the section view of FIG. 3C extension regions 21c and 21d on the left and right in Figure the gate electrode 23G a respectively, are formed.
さらにその後、前記ゲート電極23GA,23GBに図3A〜図3Eで説明した側壁絶縁膜24a〜24dを形成し、再びAsやPなどのn型不純物元素をイオン注入することにより、図3Dの断面図に示すように前記シリコンエピタキシャル層21ep1中、前記側壁絶縁膜24a直下のソースエクステンション領域21aよりも外側にn+型のソース領域21SAが、また前記シリコンエピタキシャル層21ep2中、前記側壁絶縁膜24b直下のドレインエクステンション領域21bよりも外側にn+型のドレイン領域21DAが、形成される。また同様に、図3Dの断面図に示すように前記シリコンエピタキシャル層21ep2中、前記側壁絶縁膜24c直下のソースエクステンション領域21cよりも外側にn+型のソース領域21SBが、前記n+型のドレイン領域21DAに連続して、また前記シリコンエピタキシャル層21ep3中、前記側壁絶縁膜24d直下のドレインエクステンション領域21dよりも外側にn+型のドレイン領域21DBが、形成される。 Thereafter, the gate electrode 23G A, by forming the sidewall insulating films 24a~24d described in FIG 3A~ to 3E to 23G B, is ion-implanted n-type impurity element such as As or P again, in FIG. 3D wherein in the silicon epitaxial layer 21Ep 1 as shown in the sectional view, the sidewall insulation film 24a source extension region n + -type source region 21S a outside the 21a immediately below are also within the silicon epitaxial layer 21Ep 2, the sidewall insulation drain region 21D a n + -type outside the drain extension region 21b right under film 24b is formed. Similarly, in the silicon epitaxial layer 21Ep 2 as shown in the sectional view of FIG. 3D, the sidewall insulation film 24c source extension region 21c n + -type source region 21S B outside the nadir direction, the n + -type drain of continuously in regions 21da, also said in the silicon epitaxial layer 21Ep 3, the sidewall insulation film 24d drain extension region 21d n + -type drain region 21D B outside the nadir direction, are formed.
また同時に、前記ゲート電極23GA,23GBもそれぞれn+型にドープされる。 At the same time, the gate electrode 23G A, 23G B is also doped n + -type respectively.
さらにこのようにして形成された構造において、前記タップ領域21TA,21TBにBなどのp型不純物元素をイオン注入することによりp+型コンタクト領域21TAP,21TBPを形成した後、露出シリコン面、すなわちポリシリコンゲート電極23GA,23GBの上面、前記活性領域21Aにおけるソース領域21SA,ドレイン領域21SB、従ってソース領域21SB、ドレイン領域21DB、さらには前記n−型のタップ領域21TA,21TBの表面にシリサイド層23GAs,23GBs,21SAs,21DAs,21SBs,21DBsを、サリサイド法により形成し、さらに前記シェアドコンタクトプラグ23TASc,23TBScにより前記ポリシリコンゲート電極23GAを前記タップ領域21TAに前記シリサイド層23GAsおよび21TAsを介して電気的に接続し、前記ポリシリコンゲート電極23GBを前記タップ領域21TBに前記シリサイド層23GBsおよび21TBsを介して電気的に接続することにより、前記トランジスタTrAおよびTrBをDt−MOSトランジスタとして形成することができる。 Further, in the structure thus formed, p + type contact regions 21T A P and 21T B P are formed by ion implantation of a p type impurity element such as B into the tap regions 21T A and 21T B , and then exposed. silicon surface, i.e. the polysilicon gate electrode 23G a, the upper surface of 23G B, the active region 21A source region in 21S a, the drain region 21S B, therefore the source region 21S B, the drain region 21D B, further the n- type taps region 21T a, the surface to the silicide layer 23G As the 21T B, 23G Bs, 21S As , 21D As, 21S Bs, the 21D Bs, formed by a salicide method, further the shared contact plug 23T a Sc, said by 23T B Sc before the polysilicon gate electrode 23G a And electrically connected through the silicide layer 23G As and 21T As in the serial tap region 21T A, electrically via the silicide layer 23G Bs and 21T Bs the polysilicon gate electrode 23G B in the tap region 21T B Thus, the transistors Tr A and Tr B can be formed as Dt-MOS transistors.
このようにして形成されたDt−MOSトランジスタTrAおよびTrBでは、チャネル領域が高品質シリコン単結晶よりなる当初のシリコン基板の一部に形成されるため、チャネルにおけるキャリアの散乱や消滅などが抑制され、低消費電力で高速な動作が可能となる。 In the Dt-MOS transistors Tr A and Tr B formed in this way, the channel region is formed in a part of the original silicon substrate made of a high-quality silicon single crystal, so that carriers are scattered and disappeared in the channel. It is suppressed, and high speed operation is possible with low power consumption.
本実施形態では、例えばDt−MOSトランジスタTrAにおいて前記絶縁膜領域21ITAの中央部分(21ITA)Aが浅く、例えば前記シリコンエピタキシャル層21ep1〜21ep3の下端よりも浅く形成されているため、前記中央部分(21ITA)Aの下を通りDt−MOSトランジスタTrAのボディを構成するp型ウェル21PW、すなわち延在部21ExAの中央部分(21ExA)Aの高さが減じることがなく、ボディの抵抗増加を回避することができる。Dt−MOSトランジスタTrBにおいても同様である。 In the present embodiment, for example, Dt-MOS transistor Tr middle portion of the insulating film region 21IT A in A (21IT A) A is shallow, for example, because being shallower than the lower end of said silicon epitaxial layer 21ep 1 ~21ep 3 The height of the p-type well 21PW that passes under the central portion (21IT A ) A and forms the body of the Dt-MOS transistor Tr A , that is, the central portion (21Ex A ) A of the extending portion 21Ex A may be reduced. In addition, an increase in resistance of the body can be avoided. The same applies to the Dt-MOS transistor Tr B.
また本実施形態では、例えばDt−MOSトランジスタTrAにおいて、このように前記絶縁膜領域21ITAの中央部分(21ITA)Aの両側において絶縁膜領域部分(21ITA)B,(21ITA)Cが前記活性領域21Aにおいてソース領域21SA,ドレイン領域21DAの下に形成されている埋込絶縁領域21ISA,21IDSにそれぞれ連続するため、前記ソース領域21SA,ドレイン領域21DAは前記タップ領域21TAから完全に分離される。Dt−MOSトランジスタTrBにおいても同様である。 In the present embodiment, for example, in Dt-MOS transistor Tr A, the central portion (21IT A) on both sides of A insulating film region portion of the thus the insulation film region 21IT A (21IT A) B, (21IT A) C Are continuous with the buried insulating regions 21IS A and 21ID S formed under the source region 21S A and the drain region 21D A in the active region 21A, respectively, the source region 21S A and the drain region 21D A It is completely separated from the area 21T A. The same applies to the Dt-MOS transistor Tr B.
図23A〜図23Eは、第1の実施形態の一変形例による半導体装置の構成を示す図であり、図23Aは平面図、図23B〜図23Eは図23A中、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 23A to 23E are diagrams showing a configuration of a semiconductor device according to a modification of the first embodiment. FIG. 23A is a plan view, and FIGS. 23B to 23E are lines BB ′, FIG. It is sectional drawing along CC ', DD', and EE '. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
図23A〜図23Eを参照するに、本変形例では前記延在部21ExA,21ExBの絶縁膜領域のうち、中央部分(21ExA)Aおよび(21ExB)Bに対応した絶縁膜領域部分(21ITA)A,(21ITB)Aを省略し、絶縁膜領域部分(21ITA)B,(21ITA)C、および絶縁膜領域部分(21ITB)B,(21ITB)Cのみを形成している。その結果本変形例では、前記p型ウェル21PWは前記活性領域21Aからタップ領域21TAまで、前記シリコン基板21の平坦な表面に沿って延在する構造を有している。 Referring to FIGS. 23A to 23E, in this modification, the insulating film region portions corresponding to the central portions (21Ex A ) A and (21Ex B ) B among the insulating film regions of the extending portions 21Ex A and 21Ex B (21IT a) a, omitted (21IT B) a, forming an insulating film region portion (21IT a) B, (21IT a) C, and the insulating film region portion (21IT B) B, only (21IT B) C doing. As a result, in the present modification, the p-type well 21PW has a structure extending along the flat surface of the silicon substrate 21 from the active region 21A to the tap region 21TA.
このような構成であっても、Dt−MOSトランジスタTrA,TrBはダイナミックスレッショルド動作を行い、その際、前記延在部21ExA,21ExBの絶縁膜領域のうち、中央部分(21ExA)Aおよび(21ExB)Bにより形成されるボディの抵抗を、さらに低減することができる。 Even in such a configuration, the Dt-MOS transistors TrA and TrB perform a dynamic threshold operation, and at this time, of the insulating film regions of the extending portions 21Ex A and 21Ex B , the central portion (21Ex A ) A and (21Ex B ) The resistance of the body formed by B can be further reduced.
本変形例は、先の実施形態において、前記凹部21Ptの深さdをゼロとした場合に相当する。本変形例による半導体装置では、前記シリコン基板21の表面において、前記第絶縁膜領域部分(21ITA)Bと絶縁膜領域部分(21ITA)Cとの間、また前記第絶縁膜領域部分(21ITB)Bと絶縁膜領域部分(21ITB)Cとの間に、前記ウェル21PWが、前記活性領域21Aから連続して延在し、介在する。 This modification corresponds to the case where the depth d of the recess 21Pt is zero in the previous embodiment. In the semiconductor device according to the present modification, the surface of the silicon substrate 21, the first insulating film region portion (21IT A) B and the insulating film region portion (21IT A) between is C, also the second insulating film region portion (21IT B ) The well 21PW extends continuously from the active region 21A and is interposed between B and the insulating film region portion (21IT B ) C.
図24A〜図24Fは、第1の実施形態の別の変形例による半導体装置の構成を示す図であり、図24Aは平面図、図24B〜図24Fは図24A中、それぞれ線B−B',C−C',D−D',E−E'およびF−F'に沿った断面図である。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 24A to 24F are views showing a configuration of a semiconductor device according to another modification of the first embodiment, in which FIG. 24A is a plan view, and FIGS. 24B to 24F are lines BB ′ in FIG. 24A, respectively. , CC ′, DD ′, EE ′, and FF ′. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
図24A〜図24Eを参照するに、本変形例ではタップ領域21TAおよび21TBの下に、前記素子分離領域21Iから延在する埋込絶縁膜21ITbTAおよび21ITbTBをそれぞれ、前記埋込絶縁膜21ISA〜21IDBと同時に、また同様にして形成している。 Referring to FIG. 24A~ Figure 24E, under the tap regions 21T A and 21T B in this modified example, each of the buried insulating film 21ITbT A and 21ITbT B extending from the isolation region 21I, the buried insulating The films 21IS A to 21ID B are formed at the same time and in the same manner.
このようにタップ領域21TAおよび21TBの下に埋込絶縁膜21ITbTAおよび21ITbTBを形成することにより、前記タップ領域21TAおよび21TBの寄生容量をさらに低減することが可能となる。このような構成は、以上に説明した各実施形態のみならず、以下に説明する他の実施形態においても適用可能である。 By forming a buried insulating film 21ITbT A and 21ITbT B under this way tap regions 21T A and 21T B, it is possible to further reduce the parasitic capacitance of the tap region 21T A and 21T B. Such a configuration is applicable not only to the embodiments described above but also to other embodiments described below.
以上の各実施形態においては、ポリシリコンゲート電極23GA,23GBとタップ領域21TA,21TBの電気接続が、シェアドコンタクトプラグ23TASc,23TBScによりなされていたが、本実施形態はかかるシェアドコンタクトプラグを使った特定の構成に限定されるものではなく、図25Aおよび図25Bに示すように、配線パタ―ンを使って電気接続を行うことも可能である。ただし図25Aは平面図を、図25Bは図25A中、線B−B'に沿った断面図である。図25Aの平面図では、簡単のため配線パタ―ンを除去した状態の半導体装置を示している。 In the above embodiments, the polysilicon gate electrode 23G A, 23G B and tap region 21T A, the electrical connection 21T B, shared contact plug 23T A Sc, had been made by 23T B Sc, the present embodiment It is not limited to a specific configuration using such a shared contact plug, and it is also possible to perform electrical connection using a wiring pattern as shown in FIGS. 25A and 25B. 25A is a plan view, and FIG. 25B is a cross-sectional view along the line BB ′ in FIG. 25A. In the plan view of FIG. 25A, for simplicity, the semiconductor device is shown with the wiring pattern removed.
図25Aの平面図を参照するに、本実施形態では前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBは前記タップ領域21TA,21TBに到達しないように形成されており、その代わり、前記素子分離領域21I上に前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBにより接続パッド領域23GPA、23GPBが、それぞれ前記側壁絶縁膜24a,24bから延在する側壁絶縁膜24eにより囲まれて、また前記側壁絶縁膜24c,24dから延在する側壁絶縁膜24fに囲まれて、形成されている。前記接続パッド領域23GPA、23GPBは、それぞれ前記シリサイド層23GAs、23GBsから延在するシリサイド層23GPAs、23GPBsにより覆われている。 Referring to the plan view of FIG. 25A, the polysilicon gate electrode 23G A in this embodiment, 23G B is the tap region 21T A, it is formed so as not to reach the 21T B, instead, the isolation region said on 21I polysilicon gate electrode 23G a, 23G B by the connection pad region 23GP a, is 23GP B, each of the sidewall insulating film 24a, is surrounded by extending sidewall insulating film 24e from 24b, also the sidewall insulation films It is formed surrounded by a sidewall insulating film 24f extending from 24c, 24d. The connection pad region 23GP A, 23GP B are each the silicide layer 23G As, silicide layer 23GP As extending from 23G Bs, it is covered by 23GP Bs.
さらに図25Bの断面図に示すように前記シリコン基板21上には前記ポリシリコンゲート電極23GA,23GBを覆って配線パタ―ン27Aを担持して絶縁膜26が形成されており、前記配線パタ―ン27Aは前記タップ領域21TAを覆うシリサイド層21TAsにビアプラグ27AV1によりコンタクトして、また前記接続領域23GPAを覆うシリサイド層23GPAsにビアプラグ21AV2によりコンタクトして形成されている。また同様な配線パタ―ンとビアプラグは、図25Bの断面図には図示されないが、前記ポリシリコンゲート電極23GBに対しても形成されている。 Further, the polysilicon gate electrode 23G A is on the silicon substrate 21 as shown in the sectional view of FIG. 25B, the wiring covering the 23G B pattern - carries down 27 A and the insulating film 26 is formed, the forming emission 27A is in contact with said contacted by plug 27 a V 1 to the silicide layer 21T As covering the tap region 21TA, also via plug 21 a V 2 to the silicide layer 23GP As covering the connection region 23GP a - wiring pattern Has been. Similarly wiring patterns - emission and the via plug are not shown in the sectional view of FIG. 25B, are formed with respect to the polysilicon gate electrode 23G B.
このように以上の各実施形態において、また以下に説明する他の実施形態においても、前記ポリシリコンゲート電極23GAと23GBをそれぞれのボディに電気接続する手段は、シェアドコンタクトプラグに限定されるものではない。 In the embodiments thus described above, also in the other embodiments described below, means for electrically connecting the polysilicon gate electrode 23G A and 23G B to each body is limited to the shared contact plug It is not a thing.
(第2の実施形態)
図26A〜図26Eは、第2の実施形態による半導体装置の構成を示す図であり、図26Aは平面図、図26B〜図26Eは図26A中、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
26A to 26E are diagrams showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 26A is a plan view, and FIGS. 26B to 26E are lines BB ′ and CC ′ in FIG. 26A, respectively. , DD ′ and EE ′. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
図26A〜図26Eを参照するに、本実施形態では単一のDt−MOSトランジスタTrAのみが活性領域21Aに形成されており、これに伴い、ドレイン領域21DAが隣接のDt−MOSトランジスタのソース領域と兼用されることはない。 Referring to FIG. 26A~ Figure 26E, in the present embodiment has only a single Dt-MOS transistor TrA is formed in the active region 21A, As a result, the source drain region 21D A is Dt-MOS transistor of the adjacent It is not shared with the area.
このため図23Dの断面図に示すように、メサ構造21MA中に埋め込み絶縁領域21ISAと21IDAの間において、前記埋め込み絶縁領域21ISA,21IDAの上端と下端の間に位置するようにpn接合を形成してトランジスタTrAとTrBを分離する必要はなく、このためn型ウェル21NWは必ずしも必要でない。 As shown in the sectional view of this for Figure 23D, between the mesa structures 21M A buried insulator region 21IS A and 21ID A in, the buried insulating region 21IS A, so as to be positioned between the upper and lower ends of the 21ID A It is not necessary to form a pn junction to separate the transistors TrA and TrB, and therefore the n-type well 21NW is not necessarily required.
そこで本実施形態では、前記n型ウェル21NWを省略している。 Therefore, in the present embodiment, the n-type well 21NW is omitted.
このような構成であっても、Dt−MOSトランジスタTrAは所望のダイナミックスレッショルド動作を高速に行うことができる。 Even with such a configuration, the Dt-MOS transistor TrA can perform a desired dynamic threshold operation at high speed.
本実施形態においても、前記絶縁膜領域21ITAの中央部分(21ITA)Aを省略することが可能である。 Also in the present embodiment, the central portion (21IT A ) A of the insulating film region 21IT A can be omitted.
(第3の実施形態)
図27A〜図27Eは、第3の実施形態による半導体装置の構成を示す図であり、図27Aは平面図、図27B〜図27Eは図27A中、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
27A to 27E are diagrams showing the configuration of the semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 27A is a plan view, and FIGS. 27B to 27E are lines BB ′ and CC ′ in FIG. 27A, respectively. , DD ′ and EE ′. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
図27A〜図27Eを参照するに、本実施形態では単一のDt−MOSトランジスタTrAのみが活性領域21Aに形成されており、これに伴い、ドレイン領域21DAが隣接のDt−MOSトランジスタのソース領域と兼用されることはない。 Referring to FIG. 27A~ Figure 27E, in the present embodiment has only a single Dt-MOS transistor TrA is formed in the active region 21A, As a result, the source drain region 21D A is Dt-MOS transistor of the adjacent It is not shared with the area.
本実施形態では活性領域21Aにおいて埋込絶縁領域21ISA,21IDA、従って21ISB、および埋込絶縁領域21IDBが除去されており、素子分離はSTI型の素子分離領域21Iおよびp型ウェル21PW下のn型ウェル21NWにより実現される。 In this embodiment, the buried insulating regions 21IS A and 21ID A , and hence 21IS B and the buried insulating region 21ID B are removed in the active region 21A, and the element isolation is the STI type element isolation region 21I and the p type well 21PW. This is realized by the lower n-type well 21NW.
その際、本実施形態では前記活性領域21Aとタップ領域21TAの間の絶縁膜領域21ITAのうち、前記側壁絶縁膜24aおよび24bの間にポリシリコンゲート電極23GAに対応して形成される絶縁膜領域部分(21ITA)Aを浅く形成する一方、前記側壁絶縁膜24aおよび24bの外側の絶縁膜領域部分(21ITA)Bおよび(21ITA)Cを、少なくとも前記ソース領域21SAあるいはドレイン領域21DAの下端よりも深く、例えば前記p型ウェル21PWの下のn型ウェル21NWに到達するように深く形成することにより、前記ソース領域21SAおよびドレイン領域21DAの下に埋め込み絶縁領域21ISAあるいは21IDAが形成されておらずとも、前記ソース領域21SAおよびドレイン領域21DAをタップ領域21TAから電気的に分離させることが可能となる。 At that time, in this embodiment of the insulating film region 21IT A between the active region 21A and the tap region 21T A, is formed corresponding to the polysilicon gate electrode 23G A between said sidewall insulating films 24a and 24b The insulating film region portion (21IT A ) A is formed shallow, while the insulating film region portions (21IT A ) B and (21IT A ) C outside the side wall insulating films 24a and 24b are at least the source region 21S A or drain deeper than the lower end region 21D a, for example, the by p-type well formed deep so as to reach the n-type well 21NW under 21PW, the source region 21S a and the drain region 21D buried insulator region under the a 21IS even not A or 21ID A is formed, the source region 21S A and drain It is possible to electrically isolate the emission region 21D A from the tap region 21T A.
また本実施形態においても、前記絶縁膜領域21ITAの中央部分(21ITA)Aを省略することが可能である。 Also in the present embodiment, the central portion (21IT A ) A of the insulating film region 21IT A can be omitted.
図28Aは、本実施形態による半導体装置の一製造工程を示す平面図、図28B〜図28Eは、図28A中、線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 28A is a plan view showing one manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 28B to 28E are lines BB ′, CC ′, DD ′ and EE ′ in FIG. 28A. FIG.
図28A〜図28Eに示す工程においては、前記図4A〜図4Kで説明した工程により前記シリコン基板21上にSTI型の素子分離領域21Iにより素子領域210が画成され、さらに絶縁膜領域21ITAにより前記素子領域210においてシリコン基板21の表面が活性領域21Aおよびタップ領域21TAに分割されている。 In the steps shown in FIGS. 28A to 28E, an element region 210 is defined on the silicon substrate 21 by the STI-type element isolation region 21I by the steps described in FIGS. 4A to 4K, and the insulating film region 21IT A the surface of the silicon substrate 21 is divided into the active region 21A and the tap region 21T a in the device region 210 by.
さらに先の実施形態と同様に前記シリコン基板21上には、前記活性領域21Aからタップ領域21TAまでポリシリコンゲート電極23GAが、前記活性領域21Aにおいてはゲート絶縁膜22Aを介して、また前記タップ領域21TAにおいては前記ゲート絶縁膜22Aから延在する絶縁膜22Aiを介して形成されている。さらにポリシリコンゲート電極23GAにはシリコン窒化膜よりなるゲート側壁絶縁膜23Na,23Nbが形成されている。また前記ポリシリコンゲート電極23GAの上面はシリコン窒化膜23nにより覆われている。 Further, on the previous embodiment as well as the silicon substrate 21, the active region 21A taps from the region 21T A to the polysilicon gate electrode 23G A is, in the active region 21A via a gate insulating film 22 A, also It is formed through the insulating film 22 Ai extending from the gate insulating film 22A in the tap region 21T a. Further, a silicon nitride film on the polysilicon gate electrode 23G A gate sidewall insulating film 23Na, 23Nb is formed. The upper surface of the polysilicon gate electrode 23G A is covered with the silicon nitride film 23n.
前記図28A〜図28Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図29A〜図29Eに示す工程に進む。ここで図29Aは作製中の半導体装置を示す平面図、図29B〜図29Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 28A to 28E, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 29A to 29E. Here, FIG. 29A is a plan view showing the semiconductor device being fabricated, and FIGS. 29B to 29E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. .
図29A〜図29Eの工程では、前記シリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na,23Nbを形成されたポリシリコンゲート電極23GAをマスクに前記絶縁膜領域21ITAがエッチングされ、前記側壁絶縁膜23Na,23Nbの外側に凹部21PtAが、先の図8A〜図8Eの工程と同様にして形成される。一方、前記ポリシリコンゲート電極23GAの下には、前記絶縁膜領域21ITAの中央部分(21ITA)Aが残っている。 Figure In 29A~ view 29E step, the silicon nitride film 23n and the sidewall insulating film 23Na, the insulating film region 21IT A polysilicon gate electrode 23G A formed a 23Nb the mask is etched, the sidewall insulation film 23Na, A recess 21PtA is formed on the outer side of 23Nb in the same manner as in the steps of FIGS. 8A to 8E. On the other hand, under the polysilicon gate electrode 23G A, the remaining central portion (21IT A) A insulating film region 21IT A.
前記図29A〜図29Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図30A〜図30Eに示す工程に進む。ここで図30Aは作製中の半導体装置を示す平面図、図30B〜図30Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 29A to 29E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 30A to 30E. Here, FIG. 30A is a plan view showing the semiconductor device being fabricated, and FIGS. 30B to 30E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. .
図30A〜図30Eの工程では、前記シリコン窒化膜23nおよび側壁絶縁膜23Na,23Nbを形成されたポリシリコンゲート電極23GAをマスクに、前記凹部21PtAで露出されているシリコン基板21がエッチングされ、前記側壁絶縁膜23Na,23Nbの外側にトレンチ21TRA,21TRBが、間にシリコン基板21の一部よりなるメサ構造21MAを挟んで形成される。 In Figure 30A~ view 30E step, the silicon nitride film 23n and the sidewall insulating film 23Na, a mask a polysilicon gate electrode 23G A formed a 23Nb, silicon substrate 21 which is exposed by the recess 21PtA are etched, the sidewall insulating film 23Na, trench 21TR a outside the 23Nb, have 21TR B, a mesa structure 21M a consisting of a portion of the silicon substrate 21 is sandwiched therebetween formed between.
前記図30A〜図30Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図31A〜図31Eに示す工程に進む。ここで図31Aは作製中の半導体装置を示す平面図、図31B〜図31Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 30A to 30E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 31A to 31E. Here, FIG. 31A is a plan view showing the semiconductor device being manufactured, and FIGS. 31B to 31E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. .
図31A〜図31Eの工程では、前記トレンチ21TRA,21TRBがシリコン酸化膜により充填され、前記トレンチ21TRAに対応して絶縁膜領域部分(21ITA)Bが、また前記トレンチ21TRBに対応して絶縁膜領域部分(21ITA)Cが、それぞれ形成される。 In the steps of FIGS. 31A to 31E, the trenches 21TR A and 21TR B are filled with a silicon oxide film, and the insulating film region portion (21IT A ) B corresponds to the trench 21TR A and also corresponds to the trench 21TR B. Thus, the insulating film region portion (21IT A ) C is formed.
前記図31A〜図31Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図32A〜図32Eに示す工程に進む。ここで図32Aは作製中の半導体装置を示す平面図、図32B〜図32Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 31A to 31E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 32A to 32E. Here, FIG. 32A is a plan view showing the semiconductor device being fabricated, and FIGS. 32B to 32E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. .
図32A〜図32Eの工程では、前記ポリシリコンゲート電極23GAから側壁絶縁膜23Na,23Nbおよびシリコン窒化膜23nが除去されており、この状態から前記活性領域21Aにおいて通常のMOSトランジスタの製造工程を実行し、前記活性領域21Aにおいて前記ポリシリコンゲート電極23GAをマスクに、PやAsなどのn型の不純物元素をイオン注入し、前記ポリシリコンゲート電極23GAの図32Aあるいは図32C中、左側にn型のソースエクステンション領域21aを、右側にp型のドレインエクステンション領域21bを形成する。 Figure In 32A~ view 32E step, the polysilicon gate electrode 23G A sidewall insulation from film 23N a, 23N b and the silicon nitride film 23n has is removed, the production of conventional MOS transistor in the active region 21A from the state run the process, a mask the polysilicon gate electrode 23GA in the active region 21A, the n-type impurity element such as P or As ions are implanted, in FIG 32A or FIG 32C of the polysilicon gate electrode 23G a, An n-type source extension region 21a is formed on the left side, and a p-type drain extension region 21b is formed on the right side.
前記図32A〜図32Eの工程の後、本実施形態による半導体装置の製造方法は、図33A〜図33Eに示す工程に進む。ここで図33Aは作製中の半導体装置を示す平面図、図33B〜図33Eは、それぞれ線B−B',C−C',D−D'およびE−E'に沿った断面図である。 After the steps of FIGS. 32A to 32E, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment proceeds to the steps shown in FIGS. 33A to 33E. Here, FIG. 33A is a plan view showing the semiconductor device being fabricated, and FIGS. 33B to 33E are cross-sectional views taken along lines BB ′, CC ′, DD ′, and EE ′, respectively. .
図33A〜図33Eの状態では、前記ポリシリコンゲート電極23GAに前記側壁絶縁膜24aが、前記図33Aあるいは図33Cにおいて図中左側に、また前記側壁絶縁膜24bが前記図33Aあるいは図33Cにおいて図中右側に、それぞれ形成され、さらに前記ポリシリコンゲート電極23GAおよび前記側壁絶縁膜24a,24bをマスクに再びn型不純物元素をより高濃度に、かつより深くイオン注入し、図33Aの平面図あるいは図33Cの断面図において前記側壁絶縁膜24aの左外側にn+型のソース領域21SAを、また右外側にn+型のドレイン領域21DAを、それぞれ形成する。 In the state of FIG. 33A~ Figure 33E, the sidewall insulation film 24a on the polysilicon gate electrode 23G A is, in the drawing on the left side in FIG. 33A or FIG. 33C, also in the side wall insulating film 24b is the view 33A or FIG. 33C The n-type impurity element is ion-implanted at a higher concentration and deeper again using the polysilicon gate electrode 23GA and the side wall insulating films 24a and 24b as masks. or an n + -type source region 21S a left outer sides of the sidewall insulating film 24a in the sectional view of FIG. 33C, also the drain region 21D a n + -type right outside, formed respectively.
さらに図示は省略するが、前記タップ領域21TAの表面にBなどのp型不純物元素を高濃度でイオン注入しp+型のコンタクト領域21TAPを形成した後、前記ポリシリコンゲート電極23SA上にゲートシリサイド膜23SAsを、前記ソースおよびドレイン領域21SA,21SB上にシリサイド層21SAs,21DAsを、さらに前記タップ領域21TAの表面にシリサイド層21TAsを形成した後、例えば前記シェアドコンタクトプラグ23TAScを形成することにより、図27A〜図27Eで説明した半導体装置を製造することができる。 Further although not shown, after the p-type impurity element such as B on the surface of the tap region 21T A to form a high density ion implantation to the p + -type contact region 21T A P, the polysilicon gate electrode 23S A on a gate silicide film 23S As, the source and drain regions 21S a, silicide layer 21S As on 21S B, the 21D As, after further forming a silicide layer 21T As the surface of the tap region 21T a, for example, the shared By forming the contact plug 23T A Sc, the semiconductor device described in FIGS. 27A to 27E can be manufactured.
なお以上の各実施形態において、p型とn型を反転させてもよい。 In each of the above embodiments, the p-type and n-type may be inverted.
また前記ゲート電極23GA,23GBは、ポリシリコンの代わりにアモルファスシリコンより構成してもよい。 Also, the gate electrode 23G A, 23G B may be composed of amorphous silicon in place of polysilicon.
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
(付記1)
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された素子分離領域と、
前記半導体基板において、前記素子分離領域で画成される素子領域と、
前記半導体基板において、前記素子分離領域に連続して形成され、前記素子領域を活性領域とタップ領域とに分割する絶縁膜領域と、
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第1の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第2の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域の、前記第1の絶縁膜領域部分と前記第2の絶縁膜領域部分との間に連続して形成され、第1の絶縁膜領域部分の下端及び第2の絶縁膜領域部分の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第3の絶縁膜領域部分と、
前記活性領域上及び前記絶縁膜領域上に形成され、前記タップ領域と電気的に接続するゲート電極と、
前記ゲート電極に相対向する第1および第2のゲート側壁面上にそれぞれ形成された第1および第2の側壁絶縁膜と、
前記半導体基板に形成され、前記ゲート電極に沿って前記活性領域から前記タップ領域に前記絶縁膜領域の下を通して連続し、第1導電型を有するボディと、
前記活性領域において、前記ゲート電極を挟んで形成され、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する拡散領域と、を含むことを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記第1の絶縁膜領域部分の下端および第2の絶縁膜領域部分の下端は、前記拡散領域の下端よりも深い位置にあることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記半導体基板において、前記第1の絶縁膜領域部分と前記第2の絶縁膜領域部分との間に、前記ボディがあることを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(付記4)
前記半導体基板は、前記ボディの下に前記第2導電型のウェルを含み、前記第1の絶縁膜領域部分と前記第2の絶縁膜領域部分は、それぞれの下端が少なくとも前記ウェルの深さに到達していることを特徴とする付記1〜3のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記5)
前記活性領域の、前記ゲート電極の前記第1の側壁面側及び前記前記第1の側壁面側の前記拡散領域の下に、それぞれ第1の埋込絶縁膜領域及び第2の埋込絶縁膜領域を有し、
前記第1の埋込絶縁膜領域及び前記第2の埋込絶縁膜領域は、それぞれ前記第1の絶縁膜領域部分及び前記第2の絶縁膜領域部分に連続することを特徴とする付記1乃至4に記載の半導体装置。
(付記6)
前記素子分離領域の下端は、前記第1および第2の埋込絶縁領域の下端、および前記絶縁膜領域の下端のいずれよりも深いことを特徴とする付記1〜5のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記7)
前記ウェルは前記ボディと、前記第1の埋込絶縁領域の上端および第2の埋込絶縁領域の上端よりも深く、前記第1の埋込絶縁領域の下端および第2の埋込絶縁領域の下端よりも浅い位置にpn接合を形成することを特徴とする付記5または6記載の半導体装置。
(付記8)
前記タップ領域には、前記ボディの下に第3の埋込絶縁領域を含むことを特徴とする付記5〜7のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記9)
前記ゲート電極は前記絶縁膜領域を超えて前記タップ領域に到達し、前記タップ領域においてシェアドコンタクトプラグにより前記ボディに接続されることを特徴とする付記1〜8のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記10)
前記ゲート電極は前記タップ領域に、配線パタ―ンにより電気的に接続されることを特徴とする付記1〜8のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記11)
第半導体基板と、
前記シリコン基板上において素子分離領域で画成された素子領域と、
前記半導体基板に、前記素子分離領域に連続して形成され、前記素子領域を活性領域と第1および第2のタップ領域とに分割する絶縁膜領域と、
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、その下端が、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置にある第1の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、その下端が、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置にある第2の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域の、前記第1の絶縁膜領域部分と前記第2の絶縁膜領域部分との間に連続して形成され、その下端が、第1の絶縁膜領域部分の下端及び第2の絶縁膜領域部分の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置にある第3の絶縁膜領域部分と
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、その下端が、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置にある第4の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、その下端が、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置にある第5の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域の、前記第4の絶縁膜領域部分と前記第5の絶縁膜領域部分との間に連続して形成され、その下端が、第1の絶縁膜領域部分の下端及び第2の絶縁膜領域部分の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置にある第6の絶縁膜領域部分と
前記活性領域上及び前記絶縁膜領域上に形成され、前記第1のタップ領域と電気的に接続する第1のゲート電極と、
前記ゲート電極に相対向する第1および第2のゲート側壁面上にそれぞれ形成された第1および第2の側壁絶縁膜と、
前記活性領域上及び前記絶縁膜領域上に形成され、前記第2のタップ領域と電気的に接続する第2のゲート電極と、
前記ゲート電極に相対向する第3および第4のゲート側壁面上にそれぞれ形成された第3および第4の側壁絶縁膜と、
前記活性領域において、前記半導体基板に、前記第1のゲート電極を挟んで形成され、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する第1の拡散領域と、
前記活性領域において、前記半導体基板に、前記第2のゲート電極を挟んで形成され、前記第2の導電型を有し、前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極との間において前記第1の拡散領域に接続する第2の拡散領域と、
前記第1のゲート電極と前記第2のゲート電極との間の前記活性領域において、前記第1の拡散領域及び前記第2の拡散領域の下に形成され、前記第2の絶縁膜領域部分及び前記第4の絶縁膜領域部分に連続する中央埋込絶縁膜領域と、
前記第1のゲート電極を挟んで前記中央埋込絶縁膜領域の反対側の前記活性領域において、前期第1の拡散領域の下に形成され、前記第1の絶縁膜領域部分に連続する第1の埋込絶縁膜領域と
前記第2のゲート電極を挟んで前記中央埋込絶縁膜領域の反対側の前記活性領域において、前記第2の拡散領域の下に形成され、前記第5の絶縁膜領域部分に連続する第2の埋込絶縁膜領域と
前記半導体基板に形成され、前記第1のゲート電極に沿って前記活性領域から前記第1のタップ領域に前記第3の絶縁膜領域部分の下を通して連続し、第1導電型を有する第1のボディと、
前記半導体基板に形成され、前記第2のゲート電極に沿って前記活性領域から前記第2のタップ領域に前記第6の絶縁膜領域部分の下を通して連続し、第1導電型を有する第2のボディと、
を含むことを特徴とする半導体装置。
(付記12)
前記第1及び第2、第4、第5の絶縁膜領域部分の下端は、前記中央埋込絶縁膜領域及び前記第1の埋込絶縁膜領域、前記第2の埋込絶縁膜領域の下端よりも浅いことを特徴とする付記11記載の半導体装置。
(付記13)
前記第1および第2のタップ領域において、それぞれ前記第1のボディ及び前記第2のボディの下に形成された第3および第4の埋込絶縁膜を有することを特徴とする付記11または12記載の半導体装置。
(付記14)
半導体基板に、第1導電型を有する第1の不純物元素を第1の深さに導入する工程と、
前記半導体基板上に素子分離領域を形成することにより、前記素子分離領域により囲まれた素子領域を形成する工程と、
前記素子領域の前記半導体基板の一部を除去して、前記素子分離領域に接する絶縁膜領域開口部を形成する工程と、
前記絶縁膜領域開口部に第1の絶縁膜を形成して絶縁膜領域を形成しつつ、前記素子領域を前記素子分離領域および前記絶縁膜領域により囲まれた活性領域と、前記素子分離領域および前記絶縁膜領域により囲まれ、前記絶縁膜領域の下で前記活性領域に連続したタップ領域とに分割する工程と、
前記半導体基板上に、前記活性領域から前記絶縁膜領域まで延在するゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の相対向する第1および第2の側の側壁面に、それぞれ第1および第2の側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極および前記第1および第2の側壁絶縁膜をマスクに、前記絶縁膜領域の第1の絶縁膜の一部を前記絶縁膜領域の下の前記半導体基板が露出するまで除去し、前記素子領域中、前記半導体基板に、第1および第2の凹部を形成する工程と、
前記ゲート電極および前記第1および第2の側壁絶縁膜をマスクに、少なくとも前記第1の凹部及び第2の凹部において、露出された前記半導体基板を除去する工程と、
前記第1および第2の凹部に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記活性領域に、前記第1導電型とは異なる第2の導電型の第2の不純物元素を導入し、前記ゲート電極を挟んで拡散領域を形成する工程と、
前記ゲート電極を前記タップ領域に電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記15)
前記半導体基板に、前記第1の深さより深い第2の深さに前記第2導電型を有する第3の不純物元素を注入する工程を更に有し、
前記第1および第2の凹部の下端は、前記第1の深さより深く前記第2の深さより浅いことを特徴とする付記14記載の半導体装置の製造方法。
(付記16)
前記第1および第2の凹部を形成する工程は、前記ゲート電極及び前記第1の側壁絶縁膜、前記第2の側壁絶縁膜をマスクとし、前記活性領域の前記半導体基板を除去して、第3および第4の凹部を形成する工程を含み、
さらに、
前記第3および第4の凹部に、第1および第2のSiGe混晶層をそれぞれエピタキシャルに形成する工程と、
前記第1および第2のSiGe混晶層の上にそれぞれ第1および第2のシリコンエピタキシャル層をエピタキシャルに形成する工程と、
前記第1および第2のSiGe混晶層を除去し、前記第1および第2のシリコンエピタキシャル層の下にそれぞれ第1および第2の開口部を形成する工程と、
前記第1および第2の開口部に絶縁膜を形成する工程と、
を含み、
前記拡散領域を形成する工程は、それぞれ前記第1および第2のシリコンエピタキシャル層中に前記第2の導電型の不純物元素を導入することを含むことを特徴とする付記14または15記載の半導体装置の製造方法。
(付記17)
前記ゲート電極を形成する工程は、前記ゲート電極上に、前記半導体基板のエッチングに対してストッパとなる膜を形成する工程を含み、
前記第1および第2の凹部の深さを増大させる工程では、前記半導体基板のエッチングが、前記膜をエッチングストッパとして実行されることを特徴とする付記14〜16のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
As mentioned above, although this invention was described about preferable embodiment, this invention is not limited to this specific embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the summary described in the claim.
(Appendix 1)
A semiconductor substrate;
An element isolation region formed in the semiconductor substrate;
An element region defined by the element isolation region in the semiconductor substrate;
In the semiconductor substrate, an insulating film region formed continuously with the element isolation region and dividing the element region into an active region and a tap region;
A first insulating film region portion formed continuously with the element isolation region in the insulating film region, and having a lower end at a position shallower than the surface of the semiconductor substrate than the lower end of the element isolation region;
A second insulating film region portion formed continuously with the element isolation region in the insulating film region and having a lower end at a position shallower than the lower surface of the element isolation region from the surface of the semiconductor substrate;
The insulating film region is formed continuously between the first insulating film region portion and the second insulating film region portion, and has a lower end of the first insulating film region portion and a second insulating film region portion. A third insulating film region portion having a lower end at a position shallower than the lower surface of the semiconductor substrate,
A gate electrode formed on the active region and the insulating film region and electrically connected to the tap region;
First and second side wall insulating films respectively formed on first and second gate side wall surfaces opposite to the gate electrode;
A body formed on the semiconductor substrate, continuous from the active region along the gate electrode to the tap region under the insulating film region, and having a first conductivity type;
A semiconductor device comprising: a diffusion region formed in the active region with the gate electrode interposed therebetween and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type.
(Appendix 2)
The semiconductor device according to appendix 1, wherein a lower end of the first insulating film region portion and a lower end of the second insulating film region portion are located deeper than the lower end of the diffusion region.
(Appendix 3)
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein in the semiconductor substrate, the body is provided between the first insulating film region portion and the second insulating film region portion.
(Appendix 4)
The semiconductor substrate includes a well of the second conductivity type under the body, and the lower end of each of the first insulating film region portion and the second insulating film region portion is at least the depth of the well. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is reached.
(Appendix 5)
A first buried insulating film region and a second buried insulating film are formed under the diffusion regions of the active region on the first side wall surface side and the first side wall surface side of the gate electrode, respectively. Has an area,
Note that the first buried insulating film region and the second buried insulating film region are respectively continuous with the first insulating film region portion and the second insulating film region portion. 5. The semiconductor device according to 4.
(Appendix 6)
The lower end of the element isolation region is deeper than any one of the lower ends of the first and second buried insulating regions and the lower end of the insulating film region. The semiconductor device described.
(Appendix 7)
The well is deeper than the body, the upper end of the first buried insulating region and the upper end of the second buried insulating region, and the lower end of the first buried insulating region and the second buried insulating region. The semiconductor device according to appendix 5 or 6, wherein a pn junction is formed at a position shallower than the lower end.
(Appendix 8)
The semiconductor device according to any one of appendices 5 to 7, wherein the tap region includes a third buried insulating region under the body.
(Appendix 9)
The gate electrode reaches the tap region beyond the insulating film region, and is connected to the body by a shared contact plug in the tap region. Semiconductor device.
(Appendix 10)
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode is electrically connected to the tap region by a wiring pattern.
(Appendix 11)
A first semiconductor substrate;
An element region defined by an element isolation region on the silicon substrate;
An insulating film region formed on the semiconductor substrate in succession to the element isolation region and dividing the element region into an active region and first and second tap regions;
A first insulating film region portion formed continuously with the element isolation region in the insulating film region, the lower end of which is shallower than the lower surface of the element isolation region from the surface of the semiconductor substrate;
A second insulating film region portion formed continuously with the element isolation region in the insulating film region, the lower end of which is shallower than the lower surface of the element isolation region from the surface of the semiconductor substrate;
The insulating film region is formed continuously between the first insulating film region portion and the second insulating film region portion, and the lower ends thereof are the lower end of the first insulating film region portion and the second insulating film region portion. A third insulating film region portion located at a position shallower from the surface of the semiconductor substrate than a lower end of the insulating film region portion; and the insulating film region formed continuously with the element isolation region; A fourth insulating film region portion located shallower from the surface of the semiconductor substrate than the lower end of the region;
A fifth insulating film region portion formed continuously in the insulating film region with the element isolation region, the lower end of which is shallower than the lower surface of the element isolation region from the surface of the semiconductor substrate;
The insulating film region is continuously formed between the fourth insulating film region portion and the fifth insulating film region portion, and the lower ends thereof are the lower end of the first insulating film region portion and the second insulating film region portion. A sixth insulating film region portion located shallower than the lower surface of the insulating film region portion from the surface of the semiconductor substrate; and formed on the active region and the insulating film region, and electrically connected to the first tap region. A first gate electrode connected to
First and second side wall insulating films respectively formed on first and second gate side wall surfaces opposite to the gate electrode;
A second gate electrode formed on the active region and the insulating film region and electrically connected to the second tap region;
Third and fourth sidewall insulating films respectively formed on third and fourth gate sidewall surfaces opposite to the gate electrode;
In the active region, a first diffusion region formed on the semiconductor substrate with the first gate electrode interposed therebetween and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
The active region is formed on the semiconductor substrate with the second gate electrode interposed therebetween, has the second conductivity type, and is interposed between the first gate electrode and the second gate electrode. A second diffusion region connected to the first diffusion region;
In the active region between the first gate electrode and the second gate electrode, the active region is formed below the first diffusion region and the second diffusion region, and the second insulating film region portion and A central buried insulating film region continuing to the fourth insulating film region portion;
In the active region on the opposite side of the central buried insulating film region across the first gate electrode, the first region is formed below the first diffusion region and is continuous with the first insulating film region portion. The fifth insulating film is formed under the second diffusion region in the active region opposite to the central buried insulating film region with the second gate electrode interposed therebetween. A second buried insulating film region continuous with the region portion; and a third insulating film region portion formed in the semiconductor substrate and extending from the active region to the first tap region along the first gate electrode. A first body continuous through the bottom and having a first conductivity type;
A second conductive layer formed on the semiconductor substrate, continuously extending from the active region to the second tap region along the second gate electrode and under the sixth insulating film region, and having a first conductivity type; Body,
A semiconductor device comprising:
(Appendix 12)
The lower ends of the first, second, fourth, and fifth insulating film region portions are the lower ends of the central buried insulating film region, the first buried insulating film region, and the second buried insulating film region. The semiconductor device according to appendix 11, wherein the semiconductor device is shallower.
(Appendix 13)
Supplementary note 11 or 12 characterized in that the first and second tap regions have third and fourth buried insulating films formed under the first body and the second body, respectively. The semiconductor device described.
(Appendix 14)
Introducing a first impurity element having a first conductivity type into a semiconductor substrate to a first depth;
Forming an element isolation region on the semiconductor substrate, thereby forming an element region surrounded by the element isolation region;
Removing a part of the semiconductor substrate in the element region to form an insulating film region opening in contact with the element isolation region;
Forming an insulating film region by forming a first insulating film in the opening of the insulating film region, the active region surrounded by the element isolation region and the insulating film region; and the element isolation region and Dividing into a tap region surrounded by the insulating film region and continuous to the active region under the insulating film region;
Forming a gate electrode extending from the active region to the insulating film region on the semiconductor substrate;
Forming first and second side wall insulating films on first and second side wall surfaces of the gate electrode facing each other;
Using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask, a part of the first insulating film in the insulating film region is removed until the semiconductor substrate under the insulating film region is exposed, Forming first and second recesses in the semiconductor substrate in the element region;
Removing the semiconductor substrate exposed in at least the first and second recesses using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask;
Forming a second insulating film in the first and second recesses;
Introducing a second impurity element of a second conductivity type different from the first conductivity type into the active region, and forming a diffusion region across the gate electrode;
Electrically connecting the gate electrode to the tap region;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(Appendix 15)
Injecting a third impurity element having the second conductivity type into the semiconductor substrate to a second depth deeper than the first depth;
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein lower ends of the first and second recesses are deeper than the first depth and shallower than the second depth.
(Appendix 16)
The step of forming the first and second recesses includes removing the semiconductor substrate in the active region using the gate electrode, the first sidewall insulating film, and the second sidewall insulating film as a mask, Forming the third and fourth recesses,
further,
Forming first and second SiGe mixed crystal layers epitaxially in the third and fourth recesses, respectively;
Epitaxially forming first and second silicon epitaxial layers on the first and second SiGe mixed crystal layers, respectively;
Removing the first and second SiGe mixed crystal layers and forming first and second openings under the first and second silicon epitaxial layers, respectively;
Forming an insulating film in the first and second openings;
Including
16. The semiconductor device according to appendix 14 or 15, wherein the step of forming the diffusion region includes introducing the impurity element of the second conductivity type into the first and second silicon epitaxial layers, respectively. Manufacturing method.
(Appendix 17)
The step of forming the gate electrode includes a step of forming a film serving as a stopper against the etching of the semiconductor substrate on the gate electrode,
17. The supplementary notes 14 to 16, wherein in the step of increasing the depth of the first and second recesses, the etching of the semiconductor substrate is performed using the film as an etching stopper. Semiconductor device manufacturing method.
10 Dt−MOSトランジスタ
11,21 シリコン基板
11C チャネル領域
11D,21DA,21DB ドレイン領域
11J 接合部
11P p型ウェル
11S,21SA,21SB ソース領域
12 ゲート絶縁膜
13 ゲート電極
21A 活性領域
21ExA,21ExB 延在部
(21ExA)A,(21ExB)A 延在部中央部分
(21ExA)B,(21ExA)C,(21ExB)B,(21ExB)C 延在部周辺部分
21I 素子分離領域
21IM,21ITAM マスク開口部
21ITA,21ITB 絶縁膜領域
(21ITA)A,(21ITB)A 絶縁膜領域中央部分
(21ITA)B,(21ITA)C,(21ITB)B,(21ITB)C 絶縁膜周辺部分
21It 素子分離溝
21MA,21MB メサ構造
21NW n型ウェル
21N,23N,23n シリコン窒化膜
21Pt 凹部
21PW p型ウェル
21SAs,21SBs ソースシリサイド領域
21SGE〜21SGG SiGe混晶層
21TA,21TB タップ領域
21TRA〜21TRD,21TRE〜21TRG トレンチ
21V1〜21V3,21TAV,21TBV ボイド
21a,21c ソースエクステンション領域
21b,21d ドレインエクステンション領域
21ox,21Ox,21Oxd 熱酸化膜
21ep1〜21ep3 シリコンエピタキシャル層
22A,22B ゲート絶縁膜
22Ai,22Bi ゲート絶縁膜延在部
23GA,23GB ポリシリコンゲート電極
23Na〜23Nd 仮のゲート側壁絶縁膜
23O,23oxd,23i シリコン酸化膜
23TASc,23TBSc シェアドコンタクトプラグ
24a〜24d ゲート側壁絶縁膜
41 シリコン酸化膜
210 素子領域
10 Dt-MOS transistors 11, 21 Silicon substrate 11 C Channel regions 11 D, 21 D A , 21 D B drain region 11 J Junction 11 P p-type well 11 S, 21 S A , 21 S B source region 12 Gate insulating film 13 Gate electrode 21 A Active region 21 Ex A , 21Ex B extension part (21Ex A ) A , (21Ex B ) A extension part central part (21Ex A ) B , (21Ex A ) C , (21Ex B ) B , (21Ex B ) C extension part peripheral part 21I isolation region 21IM, 21IT A M mask opening 21IT A, 21IT B insulating film region (21IT A) A, (21IT B) A dielectric film region central portion (21IT A) B, (21IT A) C, (21IT B) B, (21IT B) C insulating film peripheral portion 21It isolation trench 21M A , 21M B mesa structure 21NW n-type well 21N, 23N, 23n silicon nitride film 21Pt recess 21PW p-type well 21S As, 21S Bs source silicide region 21SG E ~21SG G SiGe mixed crystal layer 21T A, 21T B tap region 21TR A ~ 21TR D, 21TR E ~21TR G trench 21V 1 ~21V 3, 21T A V , 21T B V voids 21a, 21c source extension regions 21b, 21d drain extension region 21ox, 21Ox, 21Oxd thermal oxide film 21ep 1 ~21ep 3 silicon epitaxial layers 22A, 22B a gate insulating film 22Ai, 22Bi gate insulating film extending portion 23G a, 23G B polysilicon gate electrode 23Na~23Nd temporary gate sidewall insulating film 23O, 23oxd, 3i silicon oxide film 23T A Sc, 23T B Sc shared contact plug 24a~24d gate sidewall insulating film 41 a silicon oxide film 210 element region
Claims (9)
前記半導体基板に形成された素子分離領域と、
前記半導体基板において、前記素子分離領域で画成される素子領域と、
前記半導体基板において、前記素子分離領域に連続して形成され、前記素子領域を活性領域とタップ領域とに分割する絶縁膜領域と、
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第1の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域において前記素子分離領域と連続して形成され、前記素子分離領域の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第2の絶縁膜領域部分と、
前記絶縁膜領域の、前記第1の絶縁膜領域部分と前記第2の絶縁膜領域部分との間に連続して形成され、第1の絶縁膜領域部分の下端及び第2の絶縁膜領域部分の下端よりも、前記半導体基板の表面から浅い位置に下端を有する第3の絶縁膜領域部分と、
前記活性領域上及び前記絶縁膜領域上に形成され、前記タップ領域と電気的に接続するゲート電極と、
前記ゲート電極の相対向する第1および第2の側壁面上にそれぞれ形成された第1および第2の側壁絶縁膜と、
前記半導体基板に形成され、前記ゲート電極に沿って前記活性領域から前記タップ領域に前記絶縁膜領域の下を通して連続し、第1の導電型を有するボディと、
前記活性領域において、前記ゲート電極を挟んで形成され、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する拡散領域と、を含むことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
An element isolation region formed in the semiconductor substrate;
An element region defined by the element isolation region in the semiconductor substrate;
In the semiconductor substrate, an insulating film region formed continuously with the element isolation region and dividing the element region into an active region and a tap region;
Said the insulating film region is formed continuously with the element isolation region, the lower end of the device isolation region, a first insulating film region portion having a lower end at a shallow position from the surface of the semiconductor substrate,
A second insulating film region portion formed continuously with the element isolation region in the insulating film region and having a lower end at a position shallower than the lower surface of the element isolation region from the surface of the semiconductor substrate;
Wherein the insulating film region, the first insulating film is formed continuously between the region part and said second insulating film region portion, a lower end and a second insulating film region portion of the first insulating film region portion A third insulating film region portion having a lower end at a position shallower than the lower surface of the semiconductor substrate,
A gate electrode formed on the active region and the insulating film region and electrically connected to the tap region;
A first and second sidewall insulating films formed on the first and second sides on the walls opposing the gate electrode,
A body formed on the semiconductor substrate, continuous from the active region along the gate electrode to the tap region through the insulating film region, and having a first conductivity type;
In the active region, the formed across the gate electrode, a semiconductor device which comprises a diffusion region having a second conductivity type opposite to the first conductivity type.
前記第1の埋込絶縁膜領域及び前記第2の埋込絶縁膜領域は、それぞれ前記第1の絶縁膜領域部分及び前記第2の絶縁膜領域部分に連続することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 A first buried insulating film region and a second buried insulating film region under the diffusion regions of the active region on the first side wall surface side and the second side wall surface side of the gate electrode, respectively. Have
2. The first buried insulating film region and the second buried insulating film region are respectively continuous with the first insulating film region portion and the second insulating film region portion. Or the semiconductor device according to 2;
前記ウェルは前記ボディと、前記第1の埋込絶縁膜領域の上端および第2の埋込絶縁膜領域の上端よりも深く、前記第1の埋込絶縁膜領域の下端および第2の埋込絶縁膜領域の下端よりも浅い位置にpn接合を形成することを特徴とする請求項3記載の半導体装置。 The semiconductor substrate has a well formed under the body and having the second conductivity type,
The well and the body, deeper than the upper end of the upper end and the second buried insulating film region of the first buried insulating film region, a lower end and a second implantation of the first buried insulating film region 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a pn junction is formed at a position shallower than a lower end of the insulating film region.
前記半導体基板上に素子分離領域を形成することにより、前記素子分離領域により囲まれた素子領域を形成する工程と、
前記素子領域の前記半導体基板の一部を除去して、前記素子分離領域に接する絶縁膜領域開口部を形成する工程と、
前記絶縁膜領域開口部に第1の絶縁膜を形成して絶縁膜領域を形成しつつ、前記素子領域を前記素子分離領域および前記絶縁膜領域により囲まれた活性領域と、前記素子分離領域および前記絶縁膜領域により囲まれ、前記絶縁膜領域の下で前記活性領域に連続したタップ領域とに分割する工程と、
前記半導体基板上に、前記活性領域から前記絶縁膜領域まで延在するゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の相対向する第1および第2の側の側壁面に、それぞれ第1および第2の側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極および前記第1および第2の側壁絶縁膜をマスクに、前記絶縁膜領域の第1の絶縁膜の一部を前記絶縁膜領域の下の前記半導体基板が露出するまで除去し、前記素子領域中、前記半導体基板に、第1および第2の凹部を形成する工程と、
前記ゲート電極および前記第1および第2の側壁絶縁膜をマスクに、少なくとも前記第1の凹部及び第2の凹部において、露出された前記半導体基板を除去する工程と、
前記第1および第2の凹部に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記活性領域に、前記第1の導電型とは異なる第2の導電型の第2の不純物元素を導入し、前記ゲート電極を挟んで拡散領域を形成する工程と、
前記ゲート電極を前記タップ領域に電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor substrate, a step of introducing a first impurity element having a first conductivity type first depth,
Forming an element isolation region on the semiconductor substrate, thereby forming an element region surrounded by the element isolation region;
Removing a part of the semiconductor substrate in the element region to form an insulating film region opening in contact with the element isolation region;
Forming an insulating film region by forming a first insulating film in the opening of the insulating film region, the active region surrounded by the element isolation region and the insulating film region; and the element isolation region and Dividing into a tap region surrounded by the insulating film region and continuous to the active region under the insulating film region;
Forming a gate electrode extending from the active region to the insulating film region on the semiconductor substrate;
Forming first and second side wall insulating films on first and second side wall surfaces of the gate electrode facing each other;
Using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask, a part of the first insulating film in the insulating film region is removed until the semiconductor substrate under the insulating film region is exposed, Forming first and second recesses in the semiconductor substrate in the element region;
Removing the semiconductor substrate exposed in at least the first and second recesses using the gate electrode and the first and second sidewall insulating films as a mask;
Forming a second insulating film in the first and second recesses;
Introducing a second impurity element of a second conductivity type different from the first conductivity type into the active region, and forming a diffusion region across the gate electrode;
Electrically connecting the gate electrode to the tap region;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1および第2の凹部の下端は、前記第1の深さより深く前記第2の深さより浅いことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。 Wherein the semiconductor substrate further includes a step of injecting a third impurity element having the second conductivity type in the first depth deeper second depth,
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein lower ends of the first and second recesses are deeper than the first depth and shallower than the second depth.
さらに、
前記第3および第4の凹部に、第1および第2のSiGe混晶層をそれぞれエピタキシャルに形成する工程と、
前記第1および第2のSiGe混晶層の上にそれぞれ第1および第2のシリコンエピタキシャル層をエピタキシャルに形成する工程と、
前記第1および第2のSiGe混晶層を除去し、前記第1および第2のシリコンエピタキシャル層の下にそれぞれ第1および第2の開口部を形成する工程と、
前記第1および第2の開口部に絶縁膜を形成する工程と、
を含み、
前記拡散領域を形成する工程は、それぞれ前記第1および第2のシリコンエピタキシャル層中に前記第2の導電型の不純物元素を導入することを含むことを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the first and second recesses includes removing the semiconductor substrate in the active region using the gate electrode, the first sidewall insulating film, and the second sidewall insulating film as a mask, Forming the third and fourth recesses,
further,
Forming first and second SiGe mixed crystal layers epitaxially in the third and fourth recesses, respectively;
Epitaxially forming first and second silicon epitaxial layers on the first and second SiGe mixed crystal layers, respectively;
Removing the first and second SiGe mixed crystal layers and forming first and second openings under the first and second silicon epitaxial layers, respectively;
Forming an insulating film in the first and second openings;
Including
8. The method according to claim 6, wherein the step of forming the diffusion region includes introducing an impurity element of the second conductivity type into the first and second silicon epitaxial layers, respectively. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第1および第2の凹部の深さを増大させる工程では、前記半導体基板のエッチングが、前記膜をエッチングストッパとして実行されることを特徴とする請求項6〜8のうち、いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the gate electrode includes a step of forming a film serving as a stopper against the etching of the semiconductor substrate on the gate electrode,
9. The method according to claim 6, wherein in the step of increasing the depth of the first and second recesses, the etching of the semiconductor substrate is performed using the film as an etching stopper. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
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