JP2000196102A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 SOI基板を用いた半導体装置の支持基板
を、実装方法によることなく簡単に接地又はバイアスで
きるようにする。 【解決手段】 SOI基板1の埋込酸化膜3上に、絶縁
膜39により絶縁分離された複数の半導体素子33,3
5を形成し、その絶縁膜39と埋込酸化膜3とを貫通す
る基板コンタクトホール5,6を設け、そこに露出する
支持基板2の表面付近に高濃度拡散層7を設け、基板コ
ンタクトホール5,6を通してその高濃度拡散層9と電
気的に接続され、絶縁膜39上にパッド部22aを延設
した金属電極22を設ける。
を、実装方法によることなく簡単に接地又はバイアスで
きるようにする。 【解決手段】 SOI基板1の埋込酸化膜3上に、絶縁
膜39により絶縁分離された複数の半導体素子33,3
5を形成し、その絶縁膜39と埋込酸化膜3とを貫通す
る基板コンタクトホール5,6を設け、そこに露出する
支持基板2の表面付近に高濃度拡散層7を設け、基板コ
ンタクトホール5,6を通してその高濃度拡散層9と電
気的に接続され、絶縁膜39上にパッド部22aを延設
した金属電極22を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンの支持
基板上に埋込酸化膜と表面シリコン層とが設けられたS
OI(Silicon On Insulator)を用いて、その埋込酸化膜
上に複数の半導体素子を形成した半導体装置と、その半
導体装置の製造方法に関する。
基板上に埋込酸化膜と表面シリコン層とが設けられたS
OI(Silicon On Insulator)を用いて、その埋込酸化膜
上に複数の半導体素子を形成した半導体装置と、その半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SOI基板は、シリコンの支持基板上に
埋込酸化膜と表面シリコン層が形成された基板である。
このSOI基板を用いて製造される半導体装置は、バル
クシリコンを用いて製造される半導体装置に比べて多く
の利点を持っている。例えば、温度および放射線に対す
る耐性が高く、動作の高速性を実現し易く、しかも消費
電力が少ない点などである。ここで、従来のSOI基板
を用いた半導体装置の構造について、図36によって説
明する。
埋込酸化膜と表面シリコン層が形成された基板である。
このSOI基板を用いて製造される半導体装置は、バル
クシリコンを用いて製造される半導体装置に比べて多く
の利点を持っている。例えば、温度および放射線に対す
る耐性が高く、動作の高速性を実現し易く、しかも消費
電力が少ない点などである。ここで、従来のSOI基板
を用いた半導体装置の構造について、図36によって説
明する。
【0003】図36は、従来のSOI基板を用いた半導
体装置であるICチップの要部を拡大して示す断面図で
ある。SOI基板1は、シリコンからなる支持基板2上
に埋込酸化膜3が設けられ、その上に表面シリコン層が
設けられている。しかし、図36ではその表面シリコン
層がエッチングされて複数の島状の素子領域に形成さ
れ、さらにその各素子領域に不純物が注入及び拡散され
て、低濃度N型領域13と低濃度P型領域15になって
いる。
体装置であるICチップの要部を拡大して示す断面図で
ある。SOI基板1は、シリコンからなる支持基板2上
に埋込酸化膜3が設けられ、その上に表面シリコン層が
設けられている。しかし、図36ではその表面シリコン
層がエッチングされて複数の島状の素子領域に形成さ
れ、さらにその各素子領域に不純物が注入及び拡散され
て、低濃度N型領域13と低濃度P型領域15になって
いる。
【0004】その低濃度N型領域13上にはPチャネル
電界効果トランジスタ(以下「PチャネルFET」とい
う)33が、低濃度P型領域15上にはNチャネル電界
効果トランジスタ(以下「NチャネルFET」という)
35が、絶縁膜39によって互いに絶縁分離されて設け
られている。
電界効果トランジスタ(以下「PチャネルFET」とい
う)33が、低濃度P型領域15上にはNチャネル電界
効果トランジスタ(以下「NチャネルFET」という)
35が、絶縁膜39によって互いに絶縁分離されて設け
られている。
【0005】PチャネルFET33は、低濃度N型領域
13上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にP型ドレイン層23とP型ソース層
25がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,P型ド
レイン層23,及びP型ソース層25に、それぞれコン
タクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属電
極(配線電極)21が設けられている。
13上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にP型ドレイン層23とP型ソース層
25がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,P型ド
レイン層23,及びP型ソース層25に、それぞれコン
タクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属電
極(配線電極)21が設けられている。
【0006】NチャネルFET35は、低濃度P型領域
15上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にN型ドレイン層27とN型ソース層
29がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,N型ド
レイン層27,及びN型ソース層29にも、それぞれコ
ンタクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属
電極(配線電極)21が設けられている。
15上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にN型ドレイン層27とN型ソース層
29がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,N型ド
レイン層27,及びN型ソース層29にも、それぞれコ
ンタクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属
電極(配線電極)21が設けられている。
【0007】なお、PチャネルFET33もNチャネル
FET35も、ゲート電極18に接続する金属電極(配
線電極)は、図36とは異なる断面位置に設けられてい
るため、図36には示されていない。また、図示は省略
しているが、多数の金属電極21のうち外部と接続する
ものには、入出力端子を設けるパッド部が形成されてい
る。
FET35も、ゲート電極18に接続する金属電極(配
線電極)は、図36とは異なる断面位置に設けられてい
るため、図36には示されていない。また、図示は省略
しているが、多数の金属電極21のうち外部と接続する
ものには、入出力端子を設けるパッド部が形成されてい
る。
【0008】PチャネルFET33とNチャネルトFE
T35とは、低濃度領域とドレイン層及びソース層の導
電型が逆になっているが、基本的な構成は共通してい
る。そして、この一対のPチャネルFET33とNチャ
ネルFET35によって、CMOSトランジスタを構成
している。このICチップ上のパッド部以外の全面に、
保護膜としてパッシベーション膜41が設けられてい
る。
T35とは、低濃度領域とドレイン層及びソース層の導
電型が逆になっているが、基本的な構成は共通してい
る。そして、この一対のPチャネルFET33とNチャ
ネルFET35によって、CMOSトランジスタを構成
している。このICチップ上のパッド部以外の全面に、
保護膜としてパッシベーション膜41が設けられてい
る。
【0009】図36では、一組のCMOSトランジスタ
だけを示しているが、実際のICチップには、多数のC
MOSトランジスタや他のFET、バイポーラトランジ
スタや抵抗あるいはコンデンサなどが設けられている。
もちろん、これらはいずれもSOI技術によって作成さ
れる。
だけを示しているが、実際のICチップには、多数のC
MOSトランジスタや他のFET、バイポーラトランジ
スタや抵抗あるいはコンデンサなどが設けられている。
もちろん、これらはいずれもSOI技術によって作成さ
れる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したようなSOI
基板を用いた半導体装置であるICチップを動作させる
際には、支持基板を接地またはバイアスしなければなら
ない点に注意する必要がある。例えば、図36に示した
ICチップの場合は、シリコンの支持基板2を接地また
はバイアスする必要がある。それによって、ICチップ
の動作を安定化させることができる。このことは、IC
チップをパッケージのリードフレームや回路基板等に実
装する場合の問題として重要である。
基板を用いた半導体装置であるICチップを動作させる
際には、支持基板を接地またはバイアスしなければなら
ない点に注意する必要がある。例えば、図36に示した
ICチップの場合は、シリコンの支持基板2を接地また
はバイアスする必要がある。それによって、ICチップ
の動作を安定化させることができる。このことは、IC
チップをパッケージのリードフレームや回路基板等に実
装する場合の問題として重要である。
【0011】ICチップを実装する方法には、大きく分
けて、フェイスアップ実装法とフェイスダウン実装法の
2種類がある。フェイスアップ実装法とは、ICチップ
の素子面(フェイス)を上向きにして、パッケージのリ
ードフレームや回路基板等の実装基板上に接着し、IC
チップの素子面に設けられている端子(前述のパッド部
と導通する)と実装基板側の接続端子とをワイヤボンデ
ィングで接続する方法をいう。
けて、フェイスアップ実装法とフェイスダウン実装法の
2種類がある。フェイスアップ実装法とは、ICチップ
の素子面(フェイス)を上向きにして、パッケージのリ
ードフレームや回路基板等の実装基板上に接着し、IC
チップの素子面に設けられている端子(前述のパッド部
と導通する)と実装基板側の接続端子とをワイヤボンデ
ィングで接続する方法をいう。
【0012】フェイスダウン実装法とは、半導体ICチ
ップの素子面に、前述したパッド部と導通する突起部で
あるバンプなどを形成して、その面を下側に向けて実装
基板上のリード電極(導電パターン)に直接接触させ
て、電気的に接続するとともに接着する実装方法をい
う。
ップの素子面に、前述したパッド部と導通する突起部で
あるバンプなどを形成して、その面を下側に向けて実装
基板上のリード電極(導電パターン)に直接接触させ
て、電気的に接続するとともに接着する実装方法をい
う。
【0013】フェイスアップ実装方法によれば、ICチ
ップの裏面(素子面と反対側の面)、すなわち支持基板
の裏面を実装基板上の接地部分と電気的に接触させるこ
とができる。したがって、図36に示したICチップの
場合、SOI基板1の支持基板2の裏面側に、実装基板
側の接地部と良好な電気的コンタクトを得るためのプロ
セスを追加することによって、支持基板2を実装基板側
の接地部と電気的に良好に接続して接地することができ
る。
ップの裏面(素子面と反対側の面)、すなわち支持基板
の裏面を実装基板上の接地部分と電気的に接触させるこ
とができる。したがって、図36に示したICチップの
場合、SOI基板1の支持基板2の裏面側に、実装基板
側の接地部と良好な電気的コンタクトを得るためのプロ
セスを追加することによって、支持基板2を実装基板側
の接地部と電気的に良好に接続して接地することができ
る。
【0014】しかし、この実装法によると、ICチップ
の支持基板の電位が実装基板側の接地電位に制限されて
しまうという問題がある。そのため、SOI基板を用い
たICチップでは、複数の電圧を使い分けるマルチ電源
回路を構成することが可能であるにもかかわらず、支持
基板のバイアス電圧を任意に設定することができないた
め、その利点を生かせなくなってしまうという問題があ
る。
の支持基板の電位が実装基板側の接地電位に制限されて
しまうという問題がある。そのため、SOI基板を用い
たICチップでは、複数の電圧を使い分けるマルチ電源
回路を構成することが可能であるにもかかわらず、支持
基板のバイアス電圧を任意に設定することができないた
め、その利点を生かせなくなってしまうという問題があ
る。
【0015】また、フェイスダウン実装法では、支持基
板の裏側表面とリードフレーム等の実装基板のリード電
極形成面とが接触しないため、支持基板をバイアスまた
は接地すること自体が困難であり、シリコン基板との電
気的接続を得ることが難しい。そのため、シリコン基板
の電位がフローティング状態になってしまうという問題
がある。
板の裏側表面とリードフレーム等の実装基板のリード電
極形成面とが接触しないため、支持基板をバイアスまた
は接地すること自体が困難であり、シリコン基板との電
気的接続を得ることが難しい。そのため、シリコン基板
の電位がフローティング状態になってしまうという問題
がある。
【0016】この発明は、SOI基板を用いた半導体装
置(ICチップ)を使用する際の上記の問題を解決する
ためになされたものであり、どのような実装方法による
場合でも、SOI基板を用いた半導体装置の支持基板を
容易に接地又はバイアス可能にすることを目的とする。
置(ICチップ)を使用する際の上記の問題を解決する
ためになされたものであり、どのような実装方法による
場合でも、SOI基板を用いた半導体装置の支持基板を
容易に接地又はバイアス可能にすることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、上述のように、シリコンの支持基板上に埋
込酸化膜が設けられたSOI基板の該埋込酸化膜上に、
絶縁膜により互いに絶縁分離された複数の半導体素子が
設けられている半導体装置を、次のように構成する。ま
た、その半導体装置を容易に製造するための方法も提供
する。
成するため、上述のように、シリコンの支持基板上に埋
込酸化膜が設けられたSOI基板の該埋込酸化膜上に、
絶縁膜により互いに絶縁分離された複数の半導体素子が
設けられている半導体装置を、次のように構成する。ま
た、その半導体装置を容易に製造するための方法も提供
する。
【0018】すなわち、この発明による半導体装置は、
上記各半導体素子と絶縁膜により絶縁分離された領域
に、上記絶縁膜および埋込酸化膜を貫通する基板コンタ
クトホールを設け、その基板コンタクトホールによる開
口部内の上記支持基板の表面に該支持基板と同じ導電型
の高濃度拡散層を形成する。そして、上記基板コンタク
トホール内に充填されてこの高濃度拡散層と電気的に接
続し、上記絶縁膜上にパッド部を延設した金属電極を設
けている。
上記各半導体素子と絶縁膜により絶縁分離された領域
に、上記絶縁膜および埋込酸化膜を貫通する基板コンタ
クトホールを設け、その基板コンタクトホールによる開
口部内の上記支持基板の表面に該支持基板と同じ導電型
の高濃度拡散層を形成する。そして、上記基板コンタク
トホール内に充填されてこの高濃度拡散層と電気的に接
続し、上記絶縁膜上にパッド部を延設した金属電極を設
けている。
【0019】この発明による半導体装置は、このように
上記高濃度領域を通して支持基板と電気的に接続された
金属電極のパッド部が素子面(フェイス)に設けられて
いるので、リードフレーム等の実装基板に実装する際
に、そのパッド部を実装基板側の接続端子あるいはリー
ド電極に接続することにより、支持基板を容易に接地ま
たはバイアスすることが可能である。
上記高濃度領域を通して支持基板と電気的に接続された
金属電極のパッド部が素子面(フェイス)に設けられて
いるので、リードフレーム等の実装基板に実装する際
に、そのパッド部を実装基板側の接続端子あるいはリー
ド電極に接続することにより、支持基板を容易に接地ま
たはバイアスすることが可能である。
【0020】上記半導体装置において、さらに、上記各
半導体素子を被覆する保護膜と、その保護膜に設けられ
た開口部を通して該保護膜上から上記パッド部に接続す
る接続電極とを設けるとよい。上記支持基板が方形又は
矩形状をなす場合、上記接続電極をその支持基板の周縁
部に沿って配設するとよい。また、上記基板コンタクト
ホールを形成する絶縁膜の開口部を埋込酸化膜の開口部
よりも大きくすることにより、基板コンタクトホールに
段差を設け、アルミニウム等による金属電極の付着性を
高めることができる。
半導体素子を被覆する保護膜と、その保護膜に設けられ
た開口部を通して該保護膜上から上記パッド部に接続す
る接続電極とを設けるとよい。上記支持基板が方形又は
矩形状をなす場合、上記接続電極をその支持基板の周縁
部に沿って配設するとよい。また、上記基板コンタクト
ホールを形成する絶縁膜の開口部を埋込酸化膜の開口部
よりも大きくすることにより、基板コンタクトホールに
段差を設け、アルミニウム等による金属電極の付着性を
高めることができる。
【0021】これらの半導体装置において、上記複数の
半導体素子を、SOI基板の表面シリコン層によって形
成された複数の素子領域上に、それぞれゲート酸化膜を
介してゲート電極とその両側にドレイン層及びソース層
が形成され、そのゲート電極、ドレイン層、及びソース
層にそれぞれ上記保護膜上に延びる金属電極を設けたシ
ングルドレイン型の電界効果トランジスタとすることが
できる。
半導体素子を、SOI基板の表面シリコン層によって形
成された複数の素子領域上に、それぞれゲート酸化膜を
介してゲート電極とその両側にドレイン層及びソース層
が形成され、そのゲート電極、ドレイン層、及びソース
層にそれぞれ上記保護膜上に延びる金属電極を設けたシ
ングルドレイン型の電界効果トランジスタとすることが
できる。
【0022】あるいは、上記複数の半導体素子が、ゲー
ト電極の両側にサイドウオールを有し、そのサイドウオ
ールの下に低濃度ドレイン層が形成された電界効果トラ
ンジスタであってもよい。さらにまた、上記複数の半導
体素子が、ゲート電極とドレイン層との間にオフセット
領域が設けられた電界効果トランジスタであってもよ
い。
ト電極の両側にサイドウオールを有し、そのサイドウオ
ールの下に低濃度ドレイン層が形成された電界効果トラ
ンジスタであってもよい。さらにまた、上記複数の半導
体素子が、ゲート電極とドレイン層との間にオフセット
領域が設けられた電界効果トランジスタであってもよ
い。
【0023】この発明による半導体装置の製造方法は、
この発明による上記半導体装置を製造するための方法で
あって、次の各工程を有する。 (1) シリコンの支持基板上に埋込酸化膜を介して表面シ
リコン層が形成されたSOI基板を用意する。 (2) そのSOI基板の表面シリコン層を選択的にエッチ
ングして、該表面シリコン層によるそれぞれ独立した複
数の素子領域を形成する。
この発明による上記半導体装置を製造するための方法で
あって、次の各工程を有する。 (1) シリコンの支持基板上に埋込酸化膜を介して表面シ
リコン層が形成されたSOI基板を用意する。 (2) そのSOI基板の表面シリコン層を選択的にエッチ
ングして、該表面シリコン層によるそれぞれ独立した複
数の素子領域を形成する。
【0024】(3) 導電型がP型又はN型の不純物原子を
複数の素子領域に選択的にイオン注入して複数の低濃度
P型又はN型領域を形成する。 (4) 熱処理を行うことによって、各低濃度P型又はN型
領域の不純物原子を拡散させる。 (5) 各低濃度P型又はN型領域上にゲート酸化膜を介し
てゲート電極を形成する。
複数の素子領域に選択的にイオン注入して複数の低濃度
P型又はN型領域を形成する。 (4) 熱処理を行うことによって、各低濃度P型又はN型
領域の不純物原子を拡散させる。 (5) 各低濃度P型又はN型領域上にゲート酸化膜を介し
てゲート電極を形成する。
【0025】(6) 各低濃度P型又はN型領域のゲート電
極の両側に導電型が該領域と反対の不純物原子を選択的
にイオン注入してドレイン層およびソース層を形成す
る。 (7) 上記埋込酸化膜を選択的にエッチングすることによ
り、上記支持基板上に基板コンタクトホールを形成す
る。 (8) 支持基板の基板コンタクトホール内に露出する部分
に該支持基板と同じ導電型の不純物原子をイオン注入し
て高濃度拡散層を形成する。
極の両側に導電型が該領域と反対の不純物原子を選択的
にイオン注入してドレイン層およびソース層を形成す
る。 (7) 上記埋込酸化膜を選択的にエッチングすることによ
り、上記支持基板上に基板コンタクトホールを形成す
る。 (8) 支持基板の基板コンタクトホール内に露出する部分
に該支持基板と同じ導電型の不純物原子をイオン注入し
て高濃度拡散層を形成する。
【0026】(9) 支持基板上の全面に絶縁膜を形成した
後、ホトエッチング処理を行うことにより、各素子領域
の各ゲート電極、ドレイン層、およびソース層に個別に
対応する位置にそれぞれ素子用コンタクトホールを形成
すると共に、上記基板コンタクトホールと対応する位置
にもコンタクトホールを形成する。
後、ホトエッチング処理を行うことにより、各素子領域
の各ゲート電極、ドレイン層、およびソース層に個別に
対応する位置にそれぞれ素子用コンタクトホールを形成
すると共に、上記基板コンタクトホールと対応する位置
にもコンタクトホールを形成する。
【0027】(10)上記絶縁膜上の全面および全てのコン
タクトホール内に金属電極層を形成した後、ホトエッチ
ング処理を行うことによりそれぞれ各コンタクトホール
毎に独立した金属電極を形成し、その際、上記基板コン
タクトホールに形成される金属電極には上記絶縁膜上に
延びるパッド部も形成する(金属電極形成工程)。
タクトホール内に金属電極層を形成した後、ホトエッチ
ング処理を行うことによりそれぞれ各コンタクトホール
毎に独立した金属電極を形成し、その際、上記基板コン
タクトホールに形成される金属電極には上記絶縁膜上に
延びるパッド部も形成する(金属電極形成工程)。
【0028】また、上記(6) の工程を次の各工程に代え
てもよい。上記各低濃度P型又はN型領域のゲート電極
の両側に導電型が該領域と反対の不純物原子を選択的に
イオン注入して低濃度ドレイン層を形成する。各ゲート
電極の両側面にシリコン酸化膜によるサイドウオールを
形成する。上記各低濃度P型又はN型領域のゲート電極
の両側のサイドウオール外の領域に、導電型が上記低濃
度ドレイン層と同じ不純物原子を選択的にイオン注入し
てドレイン層およびソース層を形成する。
てもよい。上記各低濃度P型又はN型領域のゲート電極
の両側に導電型が該領域と反対の不純物原子を選択的に
イオン注入して低濃度ドレイン層を形成する。各ゲート
電極の両側面にシリコン酸化膜によるサイドウオールを
形成する。上記各低濃度P型又はN型領域のゲート電極
の両側のサイドウオール外の領域に、導電型が上記低濃
度ドレイン層と同じ不純物原子を選択的にイオン注入し
てドレイン層およびソース層を形成する。
【0029】あるいはまた、上記(6) の工程を次の各工
程に代えてもよい。上記各低濃度P型又はN型領域のゲ
ート電極の片側に導電型が該領域と反対の不純物原子を
選択的にイオン注入してオフセット領域を形成する。熱
処理を行なうことにより、そのオフセット領域の不純物
原子を拡散させる。上記各低濃度P型又はN型領域のゲ
ート電極の両側でオフセット領域を除く領域に、導電型
が該オフセット領域と同じ不純物原子を選択的にイオン
注入してドレイン層およびソース層を形成する。
程に代えてもよい。上記各低濃度P型又はN型領域のゲ
ート電極の片側に導電型が該領域と反対の不純物原子を
選択的にイオン注入してオフセット領域を形成する。熱
処理を行なうことにより、そのオフセット領域の不純物
原子を拡散させる。上記各低濃度P型又はN型領域のゲ
ート電極の両側でオフセット領域を除く領域に、導電型
が該オフセット領域と同じ不純物原子を選択的にイオン
注入してドレイン層およびソース層を形成する。
【0030】これらの半導体装置の製造方法において、
上記金属電極形成工程の後さらに、上記絶縁膜上と各金
属電極上の全面に保護膜を形成し、その保護膜のパッド
部に対応する位置に開口部を形成し、保護膜上からその
開口部を通してパッド部に接続する接続電極を形成する
とよい。また、上記(9) の工程で絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成する際に、基板コンタクトホールと対応する
位置には、該基板コンタクトホールよりも大きいコンタ
クトホールを形成するとよい。
上記金属電極形成工程の後さらに、上記絶縁膜上と各金
属電極上の全面に保護膜を形成し、その保護膜のパッド
部に対応する位置に開口部を形成し、保護膜上からその
開口部を通してパッド部に接続する接続電極を形成する
とよい。また、上記(9) の工程で絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成する際に、基板コンタクトホールと対応する
位置には、該基板コンタクトホールよりも大きいコンタ
クトホールを形成するとよい。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施するための
最適な実施の形態について、図面を用いて説明する。
最適な実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0032】〔半導体装置の第1の実施形態:図1〕ま
ず、この発明による半導体装置の第1の実施形態につい
て図1によって説明する。図1はその半導体装置の要部
を拡大して示す模式的な断面図である。この図1におい
て、図36に示した従来例と対応する部分については、
同じ符号を付している。
ず、この発明による半導体装置の第1の実施形態につい
て図1によって説明する。図1はその半導体装置の要部
を拡大して示す模式的な断面図である。この図1におい
て、図36に示した従来例と対応する部分については、
同じ符号を付している。
【0033】この図1に示す半導体装置10は、図36
によって説明した従来の半導体装置と同様に、シリコン
の支持基板2上に埋込酸化膜3が設けられ、その上に表
面シリコン層が設けられたSOI基板1を使用してお
り、その埋込酸化膜3上に、絶縁膜39により互いに絶
縁分離された複数の半導体素子であるPチャネルFET
33とNチャネルFET35が設けられたICチップで
ある。
によって説明した従来の半導体装置と同様に、シリコン
の支持基板2上に埋込酸化膜3が設けられ、その上に表
面シリコン層が設けられたSOI基板1を使用してお
り、その埋込酸化膜3上に、絶縁膜39により互いに絶
縁分離された複数の半導体素子であるPチャネルFET
33とNチャネルFET35が設けられたICチップで
ある。
【0034】SOI基板1の支持基板2上に設けられた
埋込酸化膜3は、膜厚が0.1から1μm程度であり、
その埋込酸化膜3上に膜厚が0.1から5μm程度の表
面シリコン層が設けられている。しかし、図1では、そ
の表面シリコン層がエッチングされて複数の島状の素子
領域に形成され、さらにその各素子領域に不純物が注入
及び拡散されて、低濃度N型領域13と低濃度P型領域
15になっている。
埋込酸化膜3は、膜厚が0.1から1μm程度であり、
その埋込酸化膜3上に膜厚が0.1から5μm程度の表
面シリコン層が設けられている。しかし、図1では、そ
の表面シリコン層がエッチングされて複数の島状の素子
領域に形成され、さらにその各素子領域に不純物が注入
及び拡散されて、低濃度N型領域13と低濃度P型領域
15になっている。
【0035】PチャネルFET33は、低濃度N型領域
13上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にP型ドレイン層23とP型ソース層
25がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,P型ド
レイン層23,及びP型ソース層25に、それぞれコン
タクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属電
極(配線電極)21が設けられている。
13上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にP型ドレイン層23とP型ソース層
25がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,P型ド
レイン層23,及びP型ソース層25に、それぞれコン
タクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属電
極(配線電極)21が設けられている。
【0036】NチャネルFET35は、低濃度P型領域
15上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にN型ドレイン層27とN型ソース層
29がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,N型ド
レイン層27,及びN型ソース層29にも、それぞれコ
ンタクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属
電極(配線電極)21を設けられている。
15上の中央部にゲート酸化膜17を介してゲート電極
18が、その両側にN型ドレイン層27とN型ソース層
29がそれぞれ形成され、そのゲート電極18,N型ド
レイン層27,及びN型ソース層29にも、それぞれコ
ンタクトホール31を通して保護膜39上に延びる金属
電極(配線電極)21を設けられている。
【0037】なお、PチャネルFET33もNチャネル
FET35も、ゲート電極18に接続する金属電極(配
線電極)は、図1とは異なる断面位置に設けられている
ため、図1には示されていない。また、図示は省略して
いるが、多数の金属電極21のうち外部と接続するもの
には、入出力端子を設けるパッド部が形成されている。
FET35も、ゲート電極18に接続する金属電極(配
線電極)は、図1とは異なる断面位置に設けられている
ため、図1には示されていない。また、図示は省略して
いるが、多数の金属電極21のうち外部と接続するもの
には、入出力端子を設けるパッド部が形成されている。
【0038】低濃度N型領域13とN型ドレイン層27
及びN型ソース層29の不純物にはリン原子を用い、低
濃度P型領域15とP型ドレイン層23及びP型ソース
層25の不純物としてはボロン原子を用いる。ゲート電
極18には多結晶シリコンを用いる。PチャネルFET
33とNチャネルトFET35とは、低濃度領域とドレ
イン層及びソース層の導電型が逆になっているが、基本
的な構成は共通している。そして、この一対のPチャネ
ルFET33とNチャネルFET35によって、CMO
Sトランジスタを構成している。
及びN型ソース層29の不純物にはリン原子を用い、低
濃度P型領域15とP型ドレイン層23及びP型ソース
層25の不純物としてはボロン原子を用いる。ゲート電
極18には多結晶シリコンを用いる。PチャネルFET
33とNチャネルトFET35とは、低濃度領域とドレ
イン層及びソース層の導電型が逆になっているが、基本
的な構成は共通している。そして、この一対のPチャネ
ルFET33とNチャネルFET35によって、CMO
Sトランジスタを構成している。
【0039】この図1では、一組のCMOSトランジス
タだけを示しているが、実際のICチップには、多数の
CMOSトランジスタや他のFET、バイポーラトラン
ジスタや抵抗あるいはコンデンサなどが設けられてい
る。これらの構成は図36によって説明した従来例と同
じである。
タだけを示しているが、実際のICチップには、多数の
CMOSトランジスタや他のFET、バイポーラトラン
ジスタや抵抗あるいはコンデンサなどが設けられてい
る。これらの構成は図36によって説明した従来例と同
じである。
【0040】この半導体装置10において、図36に示
した従来の半導体装置と相違するのは次の点である。す
なわち、PチャネルFET33及びNチャネルトFET
35と絶縁膜39により絶縁分離された領域で、埋込酸
化膜3に基板コンタクトホール5が形成され、絶縁膜3
9のその基板コンタクトホール5と対応する位置に、そ
れよりも大きいコンタクトホール6を貫通して形成して
いる点である。そして、この絶縁膜39のコンタクトホ
ール6も、基板コンタクトホールを構成している。
した従来の半導体装置と相違するのは次の点である。す
なわち、PチャネルFET33及びNチャネルトFET
35と絶縁膜39により絶縁分離された領域で、埋込酸
化膜3に基板コンタクトホール5が形成され、絶縁膜3
9のその基板コンタクトホール5と対応する位置に、そ
れよりも大きいコンタクトホール6を貫通して形成して
いる点である。そして、この絶縁膜39のコンタクトホ
ール6も、基板コンタクトホールを構成している。
【0041】さらに、この基板コンタクトホール5によ
る開口部内の支持基板2の表面に、支持基板と同じ導電
型の高濃度拡散層7を形成し、基板コンタクトホール5
及びコンタクトホール6内に充填されて高濃度拡散層7
と電気的に接続し、絶縁膜39上にパッド部22aを延
設したアルミニウムによる金属電極22を設けているこ
とである。高濃度拡散層7は、支持基板7の導電型がP
型ならP型不純物であるボロン原子を、N型ならN型不
純物であるリン原子を注入及び拡散して形成されてい
る。
る開口部内の支持基板2の表面に、支持基板と同じ導電
型の高濃度拡散層7を形成し、基板コンタクトホール5
及びコンタクトホール6内に充填されて高濃度拡散層7
と電気的に接続し、絶縁膜39上にパッド部22aを延
設したアルミニウムによる金属電極22を設けているこ
とである。高濃度拡散層7は、支持基板7の導電型がP
型ならP型不純物であるボロン原子を、N型ならN型不
純物であるリン原子を注入及び拡散して形成されてい
る。
【0042】この実施形態ではさらに、各半導体素子で
あるPチャネルFET33及びNチャネルFET35と
金属電極21,22を被覆する保護膜としてパッシベー
ション膜40を設け、そのパッシベーション膜40に設
けた開口部40aを通して保護膜40上からパッド部2
2aに接続する接続電極42を設けている。
あるPチャネルFET33及びNチャネルFET35と
金属電極21,22を被覆する保護膜としてパッシベー
ション膜40を設け、そのパッシベーション膜40に設
けた開口部40aを通して保護膜40上からパッド部2
2aに接続する接続電極42を設けている。
【0043】絶縁膜39のコンタクトホール6の大きさ
を埋込酸化膜3の基板コンタクトホール5よりも大きく
形成しているのは、基板コンタクトホール全体の内周形
状を段付きにして、アルミニウムをスパッタして金属電
極22を形成する際の付着性を高めるためである。
を埋込酸化膜3の基板コンタクトホール5よりも大きく
形成しているのは、基板コンタクトホール全体の内周形
状を段付きにして、アルミニウムをスパッタして金属電
極22を形成する際の付着性を高めるためである。
【0044】この半導体装置(ICチップ)10は、そ
の素子面(図1で上側の面)にパッド部22a及び接続
電極42が設けられており、それが金属電極22および
高濃度拡散層7を通して支持基板2と電気的に接続され
ている。
の素子面(図1で上側の面)にパッド部22a及び接続
電極42が設けられており、それが金属電極22および
高濃度拡散層7を通して支持基板2と電気的に接続され
ている。
【0045】したがって、この半導体装置10は、リー
ドフレーム等の実装基板への実装方法がフェイスアップ
実装法あるいはフェイスダウン実装法のいずれであって
も、金属電極22のパッド部22aあるいは接続電極4
2を、実装基板側の端子あるいはリード電極と電気的に
接続させることができる。それによって、この半導体装
置10の支持基板2を接地または任意のバイアスに設定
することができるから、半導体装置10の動作を容易に
安定化させることができる。
ドフレーム等の実装基板への実装方法がフェイスアップ
実装法あるいはフェイスダウン実装法のいずれであって
も、金属電極22のパッド部22aあるいは接続電極4
2を、実装基板側の端子あるいはリード電極と電気的に
接続させることができる。それによって、この半導体装
置10の支持基板2を接地または任意のバイアスに設定
することができるから、半導体装置10の動作を容易に
安定化させることができる。
【0046】従来の半導体装置(ICチップ)をフェイ
スアップ実装法により実装する場合も、その支持基板の
裏面に良好な電気的接点を形成するためのプロセスを追
加すれば、支持基板を実装基板側のリード電極等を介し
て接地することができたが、上述したこの発明による半
導体装置10の場合には、そのようなプロセスを追加す
る必要がない。しかも、支持基板2の電位は金属電極2
2を通じて接続される外部からの電位に委ねられ、パッ
ケージの接地電位に制限されることはないから、複数の
電圧の使い分けができるマルチ電源駆動が可能となり、
SOI基板を使用して製造される半導体装置の利点を生
かすことができる。
スアップ実装法により実装する場合も、その支持基板の
裏面に良好な電気的接点を形成するためのプロセスを追
加すれば、支持基板を実装基板側のリード電極等を介し
て接地することができたが、上述したこの発明による半
導体装置10の場合には、そのようなプロセスを追加す
る必要がない。しかも、支持基板2の電位は金属電極2
2を通じて接続される外部からの電位に委ねられ、パッ
ケージの接地電位に制限されることはないから、複数の
電圧の使い分けができるマルチ電源駆動が可能となり、
SOI基板を使用して製造される半導体装置の利点を生
かすことができる。
【0047】また、この半導体装置10をフェイスダウ
ン実装法により実装する場合にも、支持基板2を容易に
接地又はバイアスすることができるので、支持基板の電
位を安定させることができ、フローティング状態になる
ようなことがなくなる。
ン実装法により実装する場合にも、支持基板2を容易に
接地又はバイアスすることができるので、支持基板の電
位を安定させることができ、フローティング状態になる
ようなことがなくなる。
【0048】〔半導体装置の製造方法の第1の実施形
態:図2から図21〕次に、この発明による半導体装置
の製造方法の第1の実施形態として、図1に示した半導
体装置を製造するための方法について、図2から図21
を用いて説明する。図2から図21は、その半導体装置
の製造方法を説明するために各工程における状態を順に
示す模式的な断面図で、図1に示した半導体装置に比較
して大きさを幾分縮小して示している。
態:図2から図21〕次に、この発明による半導体装置
の製造方法の第1の実施形態として、図1に示した半導
体装置を製造するための方法について、図2から図21
を用いて説明する。図2から図21は、その半導体装置
の製造方法を説明するために各工程における状態を順に
示す模式的な断面図で、図1に示した半導体装置に比較
して大きさを幾分縮小して示している。
【0049】はじめに、図2に示すように、シリコンか
らなる支持基板2上に埋込酸化膜3が0.1から1μm
の膜厚で設けられ、その埋込酸化膜3上に膜厚0.1か
ら5μm程度の表面シリコン層4が設けられたSOI基
板1を用意する。そして、このSOI基板1上に、図1
に示した半導体素子であるPチャネルFET33とNチ
ャネルFET35を次のようにして形成する。
らなる支持基板2上に埋込酸化膜3が0.1から1μm
の膜厚で設けられ、その埋込酸化膜3上に膜厚0.1か
ら5μm程度の表面シリコン層4が設けられたSOI基
板1を用意する。そして、このSOI基板1上に、図1
に示した半導体素子であるPチャネルFET33とNチ
ャネルFET35を次のようにして形成する。
【0050】まず、このSOI基板1の表面シリコン層
4の上面全体に、回転塗布法によってホトレジストを塗
布し、所定のホトマスクを用いて露光処理と現像処理を
行い、図2に示すように、複数の半導体素子を形成する
素子領域にのみそのホトレジスト43が残るようにパタ
ーニングする。
4の上面全体に、回転塗布法によってホトレジストを塗
布し、所定のホトマスクを用いて露光処理と現像処理を
行い、図2に示すように、複数の半導体素子を形成する
素子領域にのみそのホトレジスト43が残るようにパタ
ーニングする。
【0051】続いて、表面シリコン層4のホトレジスト
43で被覆されていない部分が完全に除去されるまで選
択的にエッチングを行う。このエッチングは、反応ガス
に四フッ化炭素(CF4)と塩素(Cl2)とヘリウム
(He)とを用いた反応性イオンエッチングにより行わ
れる。その後、硫酸(H2SO4)を用いてホトレジスト
43を除去すると、図3に示すように、埋込酸化膜3上
の半導体素子を形成する素子領域にのみ、島状の表面シ
リコン層4a,4bが残る。
43で被覆されていない部分が完全に除去されるまで選
択的にエッチングを行う。このエッチングは、反応ガス
に四フッ化炭素(CF4)と塩素(Cl2)とヘリウム
(He)とを用いた反応性イオンエッチングにより行わ
れる。その後、硫酸(H2SO4)を用いてホトレジスト
43を除去すると、図3に示すように、埋込酸化膜3上
の半導体素子を形成する素子領域にのみ、島状の表面シ
リコン層4a,4bが残る。
【0052】次いで、この埋込酸化膜3上の全面に再び
回転塗布法によってホトレジストを形成し、所定のホト
マスクを用いて露光処理と現像処理を行い、図4に示す
ように、PチャネルFETを形成する素子領域にある表
面シリコン層4a上に開口部44aを形成するようにホ
トレジスト44をパターニングする。
回転塗布法によってホトレジストを形成し、所定のホト
マスクを用いて露光処理と現像処理を行い、図4に示す
ように、PチャネルFETを形成する素子領域にある表
面シリコン層4a上に開口部44aを形成するようにホ
トレジスト44をパターニングする。
【0053】続いて、このホトレジスト44をイオン注
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1012cm-2程度とする条
件下で、素子領域の表面シリコン層4aに選択的にN型
不純物(図示せず)をイオン注入する。それによって、
表面シリコン層4aを低濃度N型領域13にする。な
お、この場合のN型不純物としてはリン原子を用いる。
その後、硫酸を用いてホトレジスト44を除去する。
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1012cm-2程度とする条
件下で、素子領域の表面シリコン層4aに選択的にN型
不純物(図示せず)をイオン注入する。それによって、
表面シリコン層4aを低濃度N型領域13にする。な
お、この場合のN型不純物としてはリン原子を用いる。
その後、硫酸を用いてホトレジスト44を除去する。
【0054】次に、再びこの埋込酸化膜3上の全面に回
転塗布法によってホトレジストを形成し、所定のホトマ
スクを用いて露光処理と現像処理を行い、図5に示すよ
うに、NチャネルFETを形成する素子領域にある表面
シリコン層4b上に開口部46aを形成するようにホト
レジスト46をパターニングする。
転塗布法によってホトレジストを形成し、所定のホトマ
スクを用いて露光処理と現像処理を行い、図5に示すよ
うに、NチャネルFETを形成する素子領域にある表面
シリコン層4b上に開口部46aを形成するようにホト
レジスト46をパターニングする。
【0055】そして、このホトレジスト46をイオン注
入阻止膜として用して、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1012cm-2程度とする条
件下で、素子領域の表面シリコン層4bに選択的にP型
不純物(図示せず)をイオン注入する。それによって、
表面シリコン層4bを低濃度P型領域にする。なお、こ
の場合のP型不純物としてはボロン原子を用いる。その
後、硫酸を用いてホトレジスト46を除去する。
入阻止膜として用して、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1012cm-2程度とする条
件下で、素子領域の表面シリコン層4bに選択的にP型
不純物(図示せず)をイオン注入する。それによって、
表面シリコン層4bを低濃度P型領域にする。なお、こ
の場合のP型不純物としてはボロン原子を用いる。その
後、硫酸を用いてホトレジスト46を除去する。
【0056】引き続き、窒素雰囲気中で、温度を100
0℃とし、時間を3時間程度とする条件下で熱処理を行
い、上述の工程でイオン注入した低濃度N型領域13の
N型不純物と低濃度P型領域15のP型不純物をそれぞ
れ拡散させる。
0℃とし、時間を3時間程度とする条件下で熱処理を行
い、上述の工程でイオン注入した低濃度N型領域13の
N型不純物と低濃度P型領域15のP型不純物をそれぞ
れ拡散させる。
【0057】次に、酸素に窒素を混合して酸素の圧力を
下げた酸素と窒素の混合雰囲気中において、温度を10
00℃程度とし、時間を30分程度とする条件下で酸化
処理を行い、図6に示すように、低濃度N型領域13と
低濃度P型領域15を含む埋込酸化膜3上の全面にわた
り、酸化膜厚20nm程度にゲート酸化膜17を形成す
る。さらに、反応ガスにモノシラン(SiH4)とアン
モニア(NH3)を用いたCVD法(化学気相成長法)
を使用して、多結晶シリコンからなるゲート電極層48
を、ゲート酸化膜17上の全面に膜厚350nm程度に
被膜形成する。
下げた酸素と窒素の混合雰囲気中において、温度を10
00℃程度とし、時間を30分程度とする条件下で酸化
処理を行い、図6に示すように、低濃度N型領域13と
低濃度P型領域15を含む埋込酸化膜3上の全面にわた
り、酸化膜厚20nm程度にゲート酸化膜17を形成す
る。さらに、反応ガスにモノシラン(SiH4)とアン
モニア(NH3)を用いたCVD法(化学気相成長法)
を使用して、多結晶シリコンからなるゲート電極層48
を、ゲート酸化膜17上の全面に膜厚350nm程度に
被膜形成する。
【0058】引き続き、このゲート電極層48上の全面
に回転塗布法によってホトレジストを塗布し、所定のホ
トマスクを用いて露光処理と現像処理を行ない、図7に
示すように、低濃度N型領域13上と低濃度P型領域1
5上のゲート電極を形成する領域にのみ、ホトレジスト
49を残すようにパターニングする。
に回転塗布法によってホトレジストを塗布し、所定のホ
トマスクを用いて露光処理と現像処理を行ない、図7に
示すように、低濃度N型領域13上と低濃度P型領域1
5上のゲート電極を形成する領域にのみ、ホトレジスト
49を残すようにパターニングする。
【0059】さらに続いて、反応ガスに六フッ化イオウ
(SF6)と酸素(O2)を用いた反応性イオンエッチン
グによって、ゲート電極層48とゲート酸化膜17のホ
トレジスト49で被覆されていない部分が完全に除去さ
れるまでエッチングを行う。このエッチングにより、図
8に示すように、低濃度N型領域13上と低濃度P型領
域15上の各中央部にそれぞれゲート酸化膜17を介し
たゲート電極18を形成する。その後、硫酸を用いてゲ
ート電極18上のホトレジスト49を除去する。
(SF6)と酸素(O2)を用いた反応性イオンエッチン
グによって、ゲート電極層48とゲート酸化膜17のホ
トレジスト49で被覆されていない部分が完全に除去さ
れるまでエッチングを行う。このエッチングにより、図
8に示すように、低濃度N型領域13上と低濃度P型領
域15上の各中央部にそれぞれゲート酸化膜17を介し
たゲート電極18を形成する。その後、硫酸を用いてゲ
ート電極18上のホトレジスト49を除去する。
【0060】次に、再び埋込酸化膜3上の全面に、回転
塗布法によってホトレジストを塗布し、図9に示すよう
に、低濃度N型領域13に対応する位置に開口部50a
を形成するように、そのホトレジスト50をパターニン
グする。
塗布法によってホトレジストを塗布し、図9に示すよう
に、低濃度N型領域13に対応する位置に開口部50a
を形成するように、そのホトレジスト50をパターニン
グする。
【0061】続いて、そのホトレジスト50をイオン注
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを25Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、低濃度N型領域13のゲート電極18の両側
に、該領域と導電型が反対のP型不純物(図示せず)を
選択的にイオン注入する。それによって、図10に示す
P型ドレイン層23およびP型ソース層25を形成す
る。そのP型不純物としてはボロン原子を用いる。その
後、硫酸を用いてホトレジスト50を除去する。
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを25Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、低濃度N型領域13のゲート電極18の両側
に、該領域と導電型が反対のP型不純物(図示せず)を
選択的にイオン注入する。それによって、図10に示す
P型ドレイン層23およびP型ソース層25を形成す
る。そのP型不純物としてはボロン原子を用いる。その
後、硫酸を用いてホトレジスト50を除去する。
【0062】その後、再び埋込酸化膜3上の全面に、回
転塗布法によってホトレジストを塗布し、図10に示す
ように、低濃度P型領域15に対応する位置に開口部5
1aを形成するように、そのホトレジスト51をパター
ニングする。
転塗布法によってホトレジストを塗布し、図10に示す
ように、低濃度P型領域15に対応する位置に開口部5
1aを形成するように、そのホトレジスト51をパター
ニングする。
【0063】そして、そのホトレジスト51をイオン注
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、低濃度P型領域15のゲート電極18の両側
に、該領域と導電型が反対のN型不純物(図示せず)を
選択的にイオン注入する。それによって、図11に示す
N型ドレイン層27およびN型ソース層29を形成す
る。そのN型不純物としてはリン原子を用いる。その
後、硫酸を用いてホトレジスト51を除去する。
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、低濃度P型領域15のゲート電極18の両側
に、該領域と導電型が反対のN型不純物(図示せず)を
選択的にイオン注入する。それによって、図11に示す
N型ドレイン層27およびN型ソース層29を形成す
る。そのN型不純物としてはリン原子を用いる。その
後、硫酸を用いてホトレジスト51を除去する。
【0064】続いて、この発明による半導体装置の製造
方法に特有の工程を説明する。まず、図11に示した埋
込酸化膜上の素子領域を含む全面に、回転塗布法によっ
てホトレジストを塗布し、図12に示すように、低濃度
N型領域13および低濃度P型領域15から離れた位置
に開口部55aを形成するようにホトレジスト55をパ
ターニングする。
方法に特有の工程を説明する。まず、図11に示した埋
込酸化膜上の素子領域を含む全面に、回転塗布法によっ
てホトレジストを塗布し、図12に示すように、低濃度
N型領域13および低濃度P型領域15から離れた位置
に開口部55aを形成するようにホトレジスト55をパ
ターニングする。
【0065】その後、このホトレジスト55をエッチン
グマスクとして、反応ガスに四フッ化炭素(CF4)と
三フッ化メタン(CHF3)とヘリウム(He)とを用
いた反応ガスエッチングによって、ホトレジスト55の
開口部55a内の埋込酸化膜3を選択的にエッチングし
て完全に除去する。それによって、埋込酸化膜3に図1
3に示すように支持基板2を露出させる基板コンタクト
ホール5を形成する。
グマスクとして、反応ガスに四フッ化炭素(CF4)と
三フッ化メタン(CHF3)とヘリウム(He)とを用
いた反応ガスエッチングによって、ホトレジスト55の
開口部55a内の埋込酸化膜3を選択的にエッチングし
て完全に除去する。それによって、埋込酸化膜3に図1
3に示すように支持基板2を露出させる基板コンタクト
ホール5を形成する。
【0066】そして、ホトレジスト55をイオン注入阻
止膜に用いて、支持基板2の基板コンタクトホール5内
に露出する部分に、支持基板2と同じ導電型の不純物を
選択的にイオン注入する。N型不純物を注入する場合
は、打ち込みエネルギーを50KeVとし、打ち込みド
ーズ量を3×1015cm-2程度とする条件下で、リン原
子をイオン注入する。P型不純物を注入する場合は、打
ち込みエネルギーを25KeVとし、打ち込みドーズ量
を3×1015cm-2程度とする条件下で、ボロン原子を
イオン注入する。
止膜に用いて、支持基板2の基板コンタクトホール5内
に露出する部分に、支持基板2と同じ導電型の不純物を
選択的にイオン注入する。N型不純物を注入する場合
は、打ち込みエネルギーを50KeVとし、打ち込みド
ーズ量を3×1015cm-2程度とする条件下で、リン原
子をイオン注入する。P型不純物を注入する場合は、打
ち込みエネルギーを25KeVとし、打ち込みドーズ量
を3×1015cm-2程度とする条件下で、ボロン原子を
イオン注入する。
【0067】その後、硫酸を用いてホトレジスト55を
除去すると、図13に示すように、基板コンタクトホー
ル5内の支持基板2の表面付近に高濃度拡散層7が形成
された状態になる。次に、反応ガスとしてモノシラン
(SiH4)、フォスフィン(PH3)およびジボラン
(B2H6)を用いるCVD法によって、支持基板2上の
全面に図14に示すように、不純物としてリンとボロン
を含む酸化シリコンからなる絶縁膜39を膜厚0.5μ
m程度に被膜形成する。
除去すると、図13に示すように、基板コンタクトホー
ル5内の支持基板2の表面付近に高濃度拡散層7が形成
された状態になる。次に、反応ガスとしてモノシラン
(SiH4)、フォスフィン(PH3)およびジボラン
(B2H6)を用いるCVD法によって、支持基板2上の
全面に図14に示すように、不純物としてリンとボロン
を含む酸化シリコンからなる絶縁膜39を膜厚0.5μ
m程度に被膜形成する。
【0068】その後、窒素雰囲気中で、温度900℃程
度で30分間程度の熱処理を行う。それによって、低濃
度N型領域13上のP型ドレイン層23とP型ソース層
25、低濃度P型領域15上のN型ドレイン層27とN
型ソース層29、および支持基板2の表面付近に形成し
た高濃度拡散層7に、それぞれイオン注入したP型ある
いはN型の不純物を電気的に活性化させる。なお、この
窒素雰囲気中の熱処理は絶縁膜39の表面平坦化も兼ね
ている。
度で30分間程度の熱処理を行う。それによって、低濃
度N型領域13上のP型ドレイン層23とP型ソース層
25、低濃度P型領域15上のN型ドレイン層27とN
型ソース層29、および支持基板2の表面付近に形成し
た高濃度拡散層7に、それぞれイオン注入したP型ある
いはN型の不純物を電気的に活性化させる。なお、この
窒素雰囲気中の熱処理は絶縁膜39の表面平坦化も兼ね
ている。
【0069】次に、絶縁膜39上の全面に回転塗布法に
よってホトレジストを塗布し、所定のホトマスクを用い
て、露光処理と現像処理を行う。それによって、図15
に示すように、各素子領域の各ゲート電極18、ドレイ
ン層23,27、ソース層25,29、および基板コン
タクトホール5に個別に対応する位置にそれぞれ開口部
56aを形成する(但し、ゲート電極18に対応する位
置の開口部は図15とは異なる断面に形成する)よう
に、ホトレジスト56をパターニングする。
よってホトレジストを塗布し、所定のホトマスクを用い
て、露光処理と現像処理を行う。それによって、図15
に示すように、各素子領域の各ゲート電極18、ドレイ
ン層23,27、ソース層25,29、および基板コン
タクトホール5に個別に対応する位置にそれぞれ開口部
56aを形成する(但し、ゲート電極18に対応する位
置の開口部は図15とは異なる断面に形成する)よう
に、ホトレジスト56をパターニングする。
【0070】引き続き、反応ガスに四フッ化炭素(CF
4)と三フッ化メタン(CHF3)とヘリウム(He)を
用いた反応性イオンエッチングによって、ホトレジスト
56の各開口部56a内に露出する部分の絶縁膜39を
完全に除去するまでエッチングする。その後、硫酸を用
いてホトレジスト56を除去する。
4)と三フッ化メタン(CHF3)とヘリウム(He)を
用いた反応性イオンエッチングによって、ホトレジスト
56の各開口部56a内に露出する部分の絶縁膜39を
完全に除去するまでエッチングする。その後、硫酸を用
いてホトレジスト56を除去する。
【0071】それによって、図16に示すように、絶縁
膜39の各素子領域における各ゲート電極18、ドレイ
ン層23,27、ソース層25,29に個別に対応する
位置に、それぞれ素子用コンタクトホール31を形成す
る(但し、ゲート電極18に対応する素子用コンタクト
ホールは図16とは異なる断面位置に形成する)ととも
に、基板コンタクトホール5と対応する位置にもコンタ
クトホール6を形成する。
膜39の各素子領域における各ゲート電極18、ドレイ
ン層23,27、ソース層25,29に個別に対応する
位置に、それぞれ素子用コンタクトホール31を形成す
る(但し、ゲート電極18に対応する素子用コンタクト
ホールは図16とは異なる断面位置に形成する)ととも
に、基板コンタクトホール5と対応する位置にもコンタ
クトホール6を形成する。
【0072】続いて、金属電極形成工程を行う。まず図
17に示すように、絶縁膜39上の全面及び全てのコン
タクトホール31,5,6内に、スパッタリング法によ
って金属電極層20を、絶縁膜39上での膜厚が1μm
程度になるように形成する。この金属電極層20の材料
としてはアルミニウムを用いる。
17に示すように、絶縁膜39上の全面及び全てのコン
タクトホール31,5,6内に、スパッタリング法によ
って金属電極層20を、絶縁膜39上での膜厚が1μm
程度になるように形成する。この金属電極層20の材料
としてはアルミニウムを用いる。
【0073】その後、この金属電極層20上の全面に、
回転塗布法によつてホトレジストを形成し、図17に示
すように、各金属電極を形成する領域上にだけホトレジ
スト58を残すようにパターニングする。
回転塗布法によつてホトレジストを形成し、図17に示
すように、各金属電極を形成する領域上にだけホトレジ
スト58を残すようにパターニングする。
【0074】引き続き、そのホトレジスト58をエッチ
ングマスクとして使用して、反応ガスに三塩化ホウ素
(BCl3)と塩素(Cl2)を用いた反応性イオンエッ
チングによって、ホトレジスト58で被覆されていない
部分の金属電極層20を完全に除去するまでエッチング
する。その後、硝酸(HNO3)を用いてホトレジスト
58を除去する。
ングマスクとして使用して、反応ガスに三塩化ホウ素
(BCl3)と塩素(Cl2)を用いた反応性イオンエッ
チングによって、ホトレジスト58で被覆されていない
部分の金属電極層20を完全に除去するまでエッチング
する。その後、硝酸(HNO3)を用いてホトレジスト
58を除去する。
【0075】それによって、図18に示すように、低濃
度N型領域13のゲート電極18,P型ドレイン層2
3,P型ソース層25に、それぞれ素子用コンタクトホ
ール31を通して個別に接続する金属電極(配線電極)
21が形成され(但し、ゲート電極18に接続する金属
電極は図18とは異なる断面位置に形成される)、Pチ
ャネルFET33が完成する。
度N型領域13のゲート電極18,P型ドレイン層2
3,P型ソース層25に、それぞれ素子用コンタクトホ
ール31を通して個別に接続する金属電極(配線電極)
21が形成され(但し、ゲート電極18に接続する金属
電極は図18とは異なる断面位置に形成される)、Pチ
ャネルFET33が完成する。
【0076】また、低濃度P型領域15のゲート電極1
8,N型ドレイン層27,N型ソース層29に、それぞ
れ素子用コンタクトホール31を通して個別に接続する
金属電極(配線電極)21が形成され(但し、ゲート電
極18に接続する金属電極は図18とは異なる断面位置
に形成される)、NチャネルFET35が完成する。
8,N型ドレイン層27,N型ソース層29に、それぞ
れ素子用コンタクトホール31を通して個別に接続する
金属電極(配線電極)21が形成され(但し、ゲート電
極18に接続する金属電極は図18とは異なる断面位置
に形成される)、NチャネルFET35が完成する。
【0077】さらに、絶縁膜39のコンタクトホール6
と埋込酸化膜3の基板コンタクトホール5を通して支持
基板2の高濃度拡散層7に接続される金属電極22も形
成され、その金属電極22には絶縁膜39上に延びるパ
ット部22aも形成される。なお、PチャネルFET3
3とNチャネルFET35とによってCMOSトランジ
スタを構成しており、その各金属電極21には、絶縁膜
39上で互いに接続されるものと、外部と接続するため
にパッド部を設けたものがある。
と埋込酸化膜3の基板コンタクトホール5を通して支持
基板2の高濃度拡散層7に接続される金属電極22も形
成され、その金属電極22には絶縁膜39上に延びるパ
ット部22aも形成される。なお、PチャネルFET3
3とNチャネルFET35とによってCMOSトランジ
スタを構成しており、その各金属電極21には、絶縁膜
39上で互いに接続されるものと、外部と接続するため
にパッド部を設けたものがある。
【0078】次に、これらの各金属電極21,22上を
含む絶縁膜39上の全面に、反応ガスとしてモノシラン
(SiH4)とアンモニア(NH3)を用いたCVD法によ
って、図19に示すように、窒化膜からなるパッシベー
ション膜40を膜厚0.8μm程度に被膜形成する。
含む絶縁膜39上の全面に、反応ガスとしてモノシラン
(SiH4)とアンモニア(NH3)を用いたCVD法によ
って、図19に示すように、窒化膜からなるパッシベー
ション膜40を膜厚0.8μm程度に被膜形成する。
【0079】さらに、このパッシベーション膜40上の
全面に、回転塗布法によってホトレジストを塗布し、所
定のマスクを使用して露光処理と現像処理を行い、図2
0に示すように、金属電極22のパッド部22a上に対
応する位置に開口部59aを形成するように、ホトレジ
スト59をパターニングする。
全面に、回転塗布法によってホトレジストを塗布し、所
定のマスクを使用して露光処理と現像処理を行い、図2
0に示すように、金属電極22のパッド部22a上に対
応する位置に開口部59aを形成するように、ホトレジ
スト59をパターニングする。
【0080】そして、このホトレジスト59をエッチン
グマスクとして用いて、反応ガスに四フッ化炭素と酸素
を用いた反応性イオンエッチングによって、ホトレジス
ト59の開口部59a内に露出する部分のパッシベーシ
ョン膜40を完全に除去するまでエッチングする。その
後、硝酸を用いてホトレジスト59を除去する。それに
よって、図21に示すように、パッシベーション膜40
に開口部40aが形成され、金属電極22のパッド部2
2aが露出される。
グマスクとして用いて、反応ガスに四フッ化炭素と酸素
を用いた反応性イオンエッチングによって、ホトレジス
ト59の開口部59a内に露出する部分のパッシベーシ
ョン膜40を完全に除去するまでエッチングする。その
後、硝酸を用いてホトレジスト59を除去する。それに
よって、図21に示すように、パッシベーション膜40
に開口部40aが形成され、金属電極22のパッド部2
2aが露出される。
【0081】このパッド部22aに金メッキ処理を施し
て、図1に示した接続電極42を形成すれば、半導体装
置(ICチップ)10が完成する。なお、このような接
続電極は、図示はしていないが、半導体素子の金属電極
21のうちの外部と接続するもののパット部にも形成す
る。
て、図1に示した接続電極42を形成すれば、半導体装
置(ICチップ)10が完成する。なお、このような接
続電極は、図示はしていないが、半導体素子の金属電極
21のうちの外部と接続するもののパット部にも形成す
る。
【0082】この製造方法によれば、SOI基板上に半
導体素子としてPチャネルFET33とNチャネルFE
T35を形成するとともに、支持基板2の表側の面に高
濃度拡散層7によって電気的コンタクトをとった金属電
極22を設け、そのパッド部に設けた接続電極を半導体
装置の上面に露出するように形成することができる。し
たがって、この半導体装置10は、どのような実装方法
をとっても、その支持基板2を接地又は任意のバイアス
に設定することができる。
導体素子としてPチャネルFET33とNチャネルFE
T35を形成するとともに、支持基板2の表側の面に高
濃度拡散層7によって電気的コンタクトをとった金属電
極22を設け、そのパッド部に設けた接続電極を半導体
装置の上面に露出するように形成することができる。し
たがって、この半導体装置10は、どのような実装方法
をとっても、その支持基板2を接地又は任意のバイアス
に設定することができる。
【0083】なお、この半導体装置10の平面形状は支
持基板2の平面形状と同等であるが、それが図22に示
すように方形あるいは矩形状をなす場合、その支持基板
2の周縁部に沿う所要箇所の半導体装置10上に、支持
基板2と電気的に接続された接続電極42と半導体素子
の金属電極21の幾つかに設けた接続電極44とを配置
することができる。
持基板2の平面形状と同等であるが、それが図22に示
すように方形あるいは矩形状をなす場合、その支持基板
2の周縁部に沿う所要箇所の半導体装置10上に、支持
基板2と電気的に接続された接続電極42と半導体素子
の金属電極21の幾つかに設けた接続電極44とを配置
することができる。
【0084】この複数の接続電極42を用いて、所望の
位置で支持基板2の接地や任意のバイアスを設定するこ
とができる。しかし、この接続電極42の配置は、支持
基板2の周縁部に限るものではなく、任意の位置に配置
することができる。例えば、半導体装置10上の支持基
板2の中央部に相当する位置に配置してもよい。
位置で支持基板2の接地や任意のバイアスを設定するこ
とができる。しかし、この接続電極42の配置は、支持
基板2の周縁部に限るものではなく、任意の位置に配置
することができる。例えば、半導体装置10上の支持基
板2の中央部に相当する位置に配置してもよい。
【0085】〔半導体装置の第2の実施形態:図23〕
上述した第1の実施形態では、SOI基板上に半導体素
子としてシングルドレイン構造の電界効果トランジスタ
(MOSFET)を形成した半導体装置について説明し
たが、次に、この発明による半導体装置の第2の実施形
態として、SOI基板上にLDD(Lightly Doped Drai
n)構造のMOSFETをを形成したものについて説明
する。
上述した第1の実施形態では、SOI基板上に半導体素
子としてシングルドレイン構造の電界効果トランジスタ
(MOSFET)を形成した半導体装置について説明し
たが、次に、この発明による半導体装置の第2の実施形
態として、SOI基板上にLDD(Lightly Doped Drai
n)構造のMOSFETをを形成したものについて説明
する。
【0086】図23は、その半導体装置の要部を拡大し
て示す図1と同様な模式的な断面図であり、図1と対応
する部分には同一の符号を付している。この半導体装置
70は、半導体素子としてLDD構造のMOSFETを
形成した点だけが図1に示した第1の実施形態の半導体
装置10と異なり、その他の点は共通している。そこ
で、以下の説明では、このMOSFETについての説明
を中心とし、その他の部分については説明を省略するか
簡単にする。
て示す図1と同様な模式的な断面図であり、図1と対応
する部分には同一の符号を付している。この半導体装置
70は、半導体素子としてLDD構造のMOSFETを
形成した点だけが図1に示した第1の実施形態の半導体
装置10と異なり、その他の点は共通している。そこ
で、以下の説明では、このMOSFETについての説明
を中心とし、その他の部分については説明を省略するか
簡単にする。
【0087】この図23に示す半導体装置70は、SO
I基板1の埋込酸化膜3上に半導体素子として、いずれ
もLDD構造のPチャネルFET73とNチャネルFE
T75とが形成されている。
I基板1の埋込酸化膜3上に半導体素子として、いずれ
もLDD構造のPチャネルFET73とNチャネルFE
T75とが形成されている。
【0088】PチャネルFET73は、素子領域中の低
濃度N型領域13上に形成されており、第1の実施形態
の半導体装置10おけるPチャネルFET33と次の点
が相違する。すなわち、PチャネルFET73は、ゲー
ト電極18の両側面にサイドウォール68,68を有し
ており、その各サイドウオール68,68の下側の低濃
度N型領域13上にP型の低濃度ドレイン層61,61
が設けられている点である。したがって、ゲート電極1
8とP型ドレイン層23との間、およびP型ソース層2
5との間に、それぞれP型の低濃度ドレイン層61が設
けられている。
濃度N型領域13上に形成されており、第1の実施形態
の半導体装置10おけるPチャネルFET33と次の点
が相違する。すなわち、PチャネルFET73は、ゲー
ト電極18の両側面にサイドウォール68,68を有し
ており、その各サイドウオール68,68の下側の低濃
度N型領域13上にP型の低濃度ドレイン層61,61
が設けられている点である。したがって、ゲート電極1
8とP型ドレイン層23との間、およびP型ソース層2
5との間に、それぞれP型の低濃度ドレイン層61が設
けられている。
【0089】NチャネルFET75は、素子領域中の低
濃度P型領域15上に形成されており、第1の実施形態
の半導体装置10おけるNチャネルFET35と次の点
が相違する。すなわち、NチャネルFET75は、ゲー
ト電極18の両側面にサイドウォール68,68を有し
ており、その各サイドウオール68,68の下側の低濃
度P型領域15上にN型の低濃度ドレイン層63,63
が設けられている点である。したがって、ゲート電極1
8とN型ドレイン層27との間、およびN型ソース層2
9との間に、それぞれN型の低濃度ドレイン層63が設
けられている。
濃度P型領域15上に形成されており、第1の実施形態
の半導体装置10おけるNチャネルFET35と次の点
が相違する。すなわち、NチャネルFET75は、ゲー
ト電極18の両側面にサイドウォール68,68を有し
ており、その各サイドウオール68,68の下側の低濃
度P型領域15上にN型の低濃度ドレイン層63,63
が設けられている点である。したがって、ゲート電極1
8とN型ドレイン層27との間、およびN型ソース層2
9との間に、それぞれN型の低濃度ドレイン層63が設
けられている。
【0090】この第2の実施形態の半導体装置70に
も、第1の実施形態の半導体装置10と同様に、高濃度
拡散層7によって支持基板2と接続された金属電極22
を、埋込酸化膜3に形成された基板コンタクトホール5
と絶縁膜39に形成されたコンタクトホール6を通して
設け、その金属電極22から絶縁膜上にパッド部22a
を延設し、そこに金メッキによる接続電極42を設けて
いる。
も、第1の実施形態の半導体装置10と同様に、高濃度
拡散層7によって支持基板2と接続された金属電極22
を、埋込酸化膜3に形成された基板コンタクトホール5
と絶縁膜39に形成されたコンタクトホール6を通して
設け、その金属電極22から絶縁膜上にパッド部22a
を延設し、そこに金メッキによる接続電極42を設けて
いる。
【0091】したがって、この半導体装置70によって
も、第1の実施形態の半導体装置10と同様な効果が得
られる。さらに、PチャネルFET73およびNチャネ
ルFET75は、それぞれゲート電極18とドレイン層
23又は27との間、およびソース層25又は29との
間に、それぞれ低濃度ドレイン層61又は63を設けて
いるため、チャネル間のリーク電流を低減して耐圧を高
めることができる。しかも、低濃度ドレイン層61,6
3が、ゲート電極18の両側面に設けたサイドウオール
68とセルフアライメントして形成されるので、微細な
半導体素子にも形成可能であり、集積密度の高いICチ
ップにも適用できる。
も、第1の実施形態の半導体装置10と同様な効果が得
られる。さらに、PチャネルFET73およびNチャネ
ルFET75は、それぞれゲート電極18とドレイン層
23又は27との間、およびソース層25又は29との
間に、それぞれ低濃度ドレイン層61又は63を設けて
いるため、チャネル間のリーク電流を低減して耐圧を高
めることができる。しかも、低濃度ドレイン層61,6
3が、ゲート電極18の両側面に設けたサイドウオール
68とセルフアライメントして形成されるので、微細な
半導体素子にも形成可能であり、集積密度の高いICチ
ップにも適用できる。
【0092】〔半導体装置の製造方法の第2の実施形
態:図24から図27等〕次に、この発明による半導体
装置の製造方法の第2の実施形態として、上述の図23
に示した半導体装置70を製造する方法について、図2
4から図27等を参照して説明する。
態:図24から図27等〕次に、この発明による半導体
装置の製造方法の第2の実施形態として、上述の図23
に示した半導体装置70を製造する方法について、図2
4から図27等を参照して説明する。
【0093】この半導体装置の製造方法の第2の実施形
態は、図2から図21によって説明した第1の実施形態
と比較して、半導体素子を形成する工程、すなわちPチ
ャネルFET73とNチャネルFET75を形成する工
程が一部異なるだけであるから、主にその相違する工程
について説明する。
態は、図2から図21によって説明した第1の実施形態
と比較して、半導体素子を形成する工程、すなわちPチ
ャネルFET73とNチャネルFET75を形成する工
程が一部異なるだけであるから、主にその相違する工程
について説明する。
【0094】第1の実施形態における図2から図8まで
の各工程は、この第2の実施形態においても同じであ
る。したがって、SOI基板1の埋込酸化膜3上に設け
られた表面シリコン層4をエッチングして、素子領域に
島状の表面シリコン層4a,4b形成し、それにN型あ
るいはP型の不純物原子をそれぞれ選択的にイオン注入
した後熱処理を行い、低濃度N型領域13と低濃度P型
領域15を形成する。そして、その低濃度N型領域13
と低濃度P型領域15上の中央部にそれぞれゲート酸化
膜17を介してゲート電極18を形成し、図8に示す状
態にする。
の各工程は、この第2の実施形態においても同じであ
る。したがって、SOI基板1の埋込酸化膜3上に設け
られた表面シリコン層4をエッチングして、素子領域に
島状の表面シリコン層4a,4b形成し、それにN型あ
るいはP型の不純物原子をそれぞれ選択的にイオン注入
した後熱処理を行い、低濃度N型領域13と低濃度P型
領域15を形成する。そして、その低濃度N型領域13
と低濃度P型領域15上の中央部にそれぞれゲート酸化
膜17を介してゲート電極18を形成し、図8に示す状
態にする。
【0095】その後、図9に示すように、埋込酸化膜3
上の全面に形成したホトレジスト50を低濃度N型領域
13上にのみ開口部50aを形成するようにパターニン
グする。そして、そのホトレジスト50をイオン注入阻
止膜として用いて、打ち込みエネルギーを25KeV、
打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条件下
で、低濃度N型領域13のゲート電極18の両側に、導
電型が低濃度N型領域13と反対のP型不純物を選択的
にイオン注入し、図24に示すP型の低濃度ドレイン層
61,61を形成する。そのP型不純物としてはボロン
原子を用いる。その後、硫酸を用いてホトレジスト50
を除去する。
上の全面に形成したホトレジスト50を低濃度N型領域
13上にのみ開口部50aを形成するようにパターニン
グする。そして、そのホトレジスト50をイオン注入阻
止膜として用いて、打ち込みエネルギーを25KeV、
打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条件下
で、低濃度N型領域13のゲート電極18の両側に、導
電型が低濃度N型領域13と反対のP型不純物を選択的
にイオン注入し、図24に示すP型の低濃度ドレイン層
61,61を形成する。そのP型不純物としてはボロン
原子を用いる。その後、硫酸を用いてホトレジスト50
を除去する。
【0096】次いで、再び埋込酸化膜3上の全面に回転
塗布法によって、図24に示すホトレジスト51を形成
し、所定のマスクを用いて露光処理および現像処理を行
い、低濃度P型領域15上にのみ開口部51aを形成す
るようにパターニングする。
塗布法によって、図24に示すホトレジスト51を形成
し、所定のマスクを用いて露光処理および現像処理を行
い、低濃度P型領域15上にのみ開口部51aを形成す
るようにパターニングする。
【0097】続いて、そのホトレジスト51をイオン注
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを25Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条
件下で、低濃度P型領域15のゲート電極18の両側
に、導電型が低濃度P型領域15と反対のN型不純物を
選択的にイオン注入し、図25に示すN型の低濃度ドレ
イン層63,63を形成する。そのN型不純物としては
リン原子を用いる。その後、硫酸を用いてホトレジスト
51を除去すると図25に示す状態となる。
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを25Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条
件下で、低濃度P型領域15のゲート電極18の両側
に、導電型が低濃度P型領域15と反対のN型不純物を
選択的にイオン注入し、図25に示すN型の低濃度ドレ
イン層63,63を形成する。そのN型不純物としては
リン原子を用いる。その後、硫酸を用いてホトレジスト
51を除去すると図25に示す状態となる。
【0098】その後、反応ガスとしてモノシランと酸素
を用いたCVD法によって、図26に示すように埋込酸
化膜3上の素子領域を含む全面に、シリコン酸化膜65
を膜厚0.3μm程度に被膜形成する。続いて、このシ
リコン酸化膜65上の全面に図示は省略するがホトレジ
ストを形成し、それを各素子領域のゲート電極18の側
壁部分に対応する位置にのみ残るようにパターニングす
る。
を用いたCVD法によって、図26に示すように埋込酸
化膜3上の素子領域を含む全面に、シリコン酸化膜65
を膜厚0.3μm程度に被膜形成する。続いて、このシ
リコン酸化膜65上の全面に図示は省略するがホトレジ
ストを形成し、それを各素子領域のゲート電極18の側
壁部分に対応する位置にのみ残るようにパターニングす
る。
【0099】そして、そのホトレジスト(図示せず)を
エッチングマスクとして使用し、反応ガスに三フッ化メ
タンと四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチングに
よって、シリコン酸化膜65を各ゲート電極18の側壁
部分にのみ残るようにエッチングする。それによって、
各ゲート電極18の両側壁にシリコン酸化膜からなるサ
イドウォール68,68(図27図参照)が形成され
る。
エッチングマスクとして使用し、反応ガスに三フッ化メ
タンと四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチングに
よって、シリコン酸化膜65を各ゲート電極18の側壁
部分にのみ残るようにエッチングする。それによって、
各ゲート電極18の両側壁にシリコン酸化膜からなるサ
イドウォール68,68(図27図参照)が形成され
る。
【0100】さらに、酸素に窒素を混合して酸素の圧力
を下げた酸素と窒素の混合雰囲気中において、温度90
0℃で30分程度の酸化処理を行い、膜厚20nm程度
の酸化シリコン膜(図示せず)を全面に形成する。この
酸化シリコン膜は、後述するイオン注入の際に所望イオ
ンを注入するためのバッファ膜となる。
を下げた酸素と窒素の混合雰囲気中において、温度90
0℃で30分程度の酸化処理を行い、膜厚20nm程度
の酸化シリコン膜(図示せず)を全面に形成する。この
酸化シリコン膜は、後述するイオン注入の際に所望イオ
ンを注入するためのバッファ膜となる。
【0101】その後、第1の実施形態について図9から
図11によって説明したのと同様な工程で、低濃度N型
領域13のゲート電極18の両側に選択的にP型不純物
のイオン注入を行い、低濃度P型領域15のゲート電極
18の両側に選択的にN型不純物のイオン注入を行う。
図11によって説明したのと同様な工程で、低濃度N型
領域13のゲート電極18の両側に選択的にP型不純物
のイオン注入を行い、低濃度P型領域15のゲート電極
18の両側に選択的にN型不純物のイオン注入を行う。
【0102】その結果、図27に示すように、低濃度N
型領域13にP型のドレイン層23とソース層25が、
低濃度P型領域15にN型のドレイン層27とソース層
29が、それぞれ形成される。しかし、それぞれゲート
電極18の両側のサイドウォール68,68の直下には
不純物がイオン注入されないため、そのサイドウオール
68,68にセルフアライメントした領域はP型の低濃
度ドレイン層61およびN型の低濃度ドレイン層63と
して残る。
型領域13にP型のドレイン層23とソース層25が、
低濃度P型領域15にN型のドレイン層27とソース層
29が、それぞれ形成される。しかし、それぞれゲート
電極18の両側のサイドウォール68,68の直下には
不純物がイオン注入されないため、そのサイドウオール
68,68にセルフアライメントした領域はP型の低濃
度ドレイン層61およびN型の低濃度ドレイン層63と
して残る。
【0103】その後は、第1の実施形態について図12
から図21によって説明した各工程と同様な工程で、基
板コンタクトホール5、高濃度拡散層7、絶縁膜39、
コンタクトホール31,6、金属電極21,22、パッ
シベーション膜40、および接続電極42を順次形成し
て、図23に示した半導体装置70が完成する。
から図21によって説明した各工程と同様な工程で、基
板コンタクトホール5、高濃度拡散層7、絶縁膜39、
コンタクトホール31,6、金属電極21,22、パッ
シベーション膜40、および接続電極42を順次形成し
て、図23に示した半導体装置70が完成する。
【0104】〔半導体装置の第3の実施形態:図28〕
次にこの発明による半導体装置の第3の実施形態を図2
8によって説明する。図28は、その半導体装置の要部
を拡大して示す模式的な断面図である。
次にこの発明による半導体装置の第3の実施形態を図2
8によって説明する。図28は、その半導体装置の要部
を拡大して示す模式的な断面図である。
【0105】この図28に示す半導体装置90は、SO
I基板の埋込酸化膜上に複数の半導体素子として、オフ
セットドレイン構造の電界効果トランジスタ(MOSF
ET)を形成した点が、図1に示した第1の実施形態の
半導体装置10及び図23に示した第2の実施形態の半
導体装置70と相違するだけである。したがって、図2
8において、図1及び図23と共通する部分には同一の
符号を付してあり、それらについては説明を省略する。
I基板の埋込酸化膜上に複数の半導体素子として、オフ
セットドレイン構造の電界効果トランジスタ(MOSF
ET)を形成した点が、図1に示した第1の実施形態の
半導体装置10及び図23に示した第2の実施形態の半
導体装置70と相違するだけである。したがって、図2
8において、図1及び図23と共通する部分には同一の
符号を付してあり、それらについては説明を省略する。
【0106】この図28に示す第3の実施形態の半導体
装置90は、SOI基板1の埋込酸化膜3上に、それぞ
れオフセットドレイン構造のPチャネルFET83とN
チャネルFET85とが形成されている。これによって
も、図23に示した半導体装置70におけるLDD構造
のPチャネルFET73とNチャネルFET75と同様
にチャネル間のリーク電流を低減して耐圧を高めること
ができる。しかし、LDD構造のもの程微細には作成で
きないので、集積密度があまり高くないICチップに適
している。
装置90は、SOI基板1の埋込酸化膜3上に、それぞ
れオフセットドレイン構造のPチャネルFET83とN
チャネルFET85とが形成されている。これによって
も、図23に示した半導体装置70におけるLDD構造
のPチャネルFET73とNチャネルFET75と同様
にチャネル間のリーク電流を低減して耐圧を高めること
ができる。しかし、LDD構造のもの程微細には作成で
きないので、集積密度があまり高くないICチップに適
している。
【0107】PチャネルFET83は、素子領域中の低
濃度N型領域13に形成されており、図1に示した半導
体装置10のPチャネルFET33と比較して、次の点
が異なる。すなわち、低濃度N型領域13上におけるゲ
ート酸化膜17とゲート電極18の形成位置がP型ソー
ス層25側にシフトしている点と、ゲート電極18とP
型ドレイン層23との間にP型オフセット領域81が設
けられている点である。
濃度N型領域13に形成されており、図1に示した半導
体装置10のPチャネルFET33と比較して、次の点
が異なる。すなわち、低濃度N型領域13上におけるゲ
ート酸化膜17とゲート電極18の形成位置がP型ソー
ス層25側にシフトしている点と、ゲート電極18とP
型ドレイン層23との間にP型オフセット領域81が設
けられている点である。
【0108】NチャネルFET85は、素子領域中の低
濃度P型領域15に形成されており、図1に示した半導
体装置10のNチャネルFET35と比較して、次の点
が異なる。すなわち、低濃度P型領域15上におけるゲ
ート酸化膜17とゲート電極18の形成位置がN型ソー
ス層29側にシフトしている点と、ゲート電極18とN
型ドレイン層27との間にN型オフセット領域82を設
けている点である。
濃度P型領域15に形成されており、図1に示した半導
体装置10のNチャネルFET35と比較して、次の点
が異なる。すなわち、低濃度P型領域15上におけるゲ
ート酸化膜17とゲート電極18の形成位置がN型ソー
ス層29側にシフトしている点と、ゲート電極18とN
型ドレイン層27との間にN型オフセット領域82を設
けている点である。
【0109】この半導体装置90も、SOI基板1の支
持基板2に電気的に接続された金属電極22および接続
電極42を素子面側に設けている点は、前述の各実施形
態の半導体装置10及び70と同じであり、どのような
実装方法をとっても、その支持基板2を接地又は任意の
バイアスに設定することができる。
持基板2に電気的に接続された金属電極22および接続
電極42を素子面側に設けている点は、前述の各実施形
態の半導体装置10及び70と同じであり、どのような
実装方法をとっても、その支持基板2を接地又は任意の
バイアスに設定することができる。
【0110】なお、以上説明した半導体装置の第1から
第3の実施形態では、SOI基板の埋込酸化膜上に半導
体素子として3種類のCMOSトランジスタを形成した
例を説明したが、この発明による半導体装置はこれらに
限定されるものではなく、その他の電界効果トランジス
タ(FET)やバイポーラトランジスタ等、種々の半導
体素子を形成した半導体装置にも適用できる。その場合
にも、上述した各実施形態の場合と同様な作用効果を得
ることができる。
第3の実施形態では、SOI基板の埋込酸化膜上に半導
体素子として3種類のCMOSトランジスタを形成した
例を説明したが、この発明による半導体装置はこれらに
限定されるものではなく、その他の電界効果トランジス
タ(FET)やバイポーラトランジスタ等、種々の半導
体素子を形成した半導体装置にも適用できる。その場合
にも、上述した各実施形態の場合と同様な作用効果を得
ることができる。
【0111】〔半導体装置の製造方法の第3の実施形
態:図29から図35等〕次に、この発明による半導体
装置の製造方法の第3の実施形態として、上述の図28
に示した半導体装置90を製造する方法につていて、図
29から図35等を参照して説明する。
態:図29から図35等〕次に、この発明による半導体
装置の製造方法の第3の実施形態として、上述の図28
に示した半導体装置90を製造する方法につていて、図
29から図35等を参照して説明する。
【0112】この半導体装置の製造方法の第3の実施形
態は、図2から図21によって説明した第1の実施形態
とと比較して、半導体素子を形成する工程、すなわち、
PチャネルFET83とNチャネルFET85を製造す
る工程が一部異なるだけであるから、主にその相違する
工程について説明する。
態は、図2から図21によって説明した第1の実施形態
とと比較して、半導体素子を形成する工程、すなわち、
PチャネルFET83とNチャネルFET85を製造す
る工程が一部異なるだけであるから、主にその相違する
工程について説明する。
【0113】第1の実施形態における図2から図8まで
の各工程は、この第3の実施形態においても略同じであ
る。したがって、SOI基板1の埋込酸化膜3上に設け
られた表面シリコン層4をエッチングして、素子領域に
島状の表面シリコン層4a,4b形成し、それにN型あ
るいはP型の不純物原子をそれぞれ選択的にイオン注入
した後熱処理を行い、低濃度N型領域13と低濃度P型
領域15を形成する。そして、その低濃度N型領域13
と低濃度P型領域15上にそれぞれゲート酸化膜を介し
てゲート電極を形成する。
の各工程は、この第3の実施形態においても略同じであ
る。したがって、SOI基板1の埋込酸化膜3上に設け
られた表面シリコン層4をエッチングして、素子領域に
島状の表面シリコン層4a,4b形成し、それにN型あ
るいはP型の不純物原子をそれぞれ選択的にイオン注入
した後熱処理を行い、低濃度N型領域13と低濃度P型
領域15を形成する。そして、その低濃度N型領域13
と低濃度P型領域15上にそれぞれゲート酸化膜を介し
てゲート電極を形成する。
【0114】しかし、この実施形態においては、このと
き図29に示すように、低濃度N型領域13および低濃
度P型領域15上のそれぞれ中央部ではなく、後の工程
でソース層を形成する方(図29では右方)へ幾分シフ
トさせた位置に、それぞれゲート酸化膜17を介してゲ
ート電極18を形成する。
き図29に示すように、低濃度N型領域13および低濃
度P型領域15上のそれぞれ中央部ではなく、後の工程
でソース層を形成する方(図29では右方)へ幾分シフ
トさせた位置に、それぞれゲート酸化膜17を介してゲ
ート電極18を形成する。
【0115】次に、埋込酸化膜3上の素子領域を含む全
面にホトレジストを塗布し、図30に示すように、低濃
度N型領域13上のゲート電極18の片側(後の工程で
ドレイン層を形成する側)の領域に開口部50aを形成
するように、ホトレジスト50をパターニングする。
面にホトレジストを塗布し、図30に示すように、低濃
度N型領域13上のゲート電極18の片側(後の工程で
ドレイン層を形成する側)の領域に開口部50aを形成
するように、ホトレジスト50をパターニングする。
【0116】続いて、そのホトレジスト50をイオン注
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条
件下で、低濃度N型領域13の片側の領域に、導電型が
低濃度N型領域13と反対のP型不純物を選択的にイオ
ン注入し、図31に示すP型のオフセット領域81形成
する。そのP型不純物としてはボロン原子を用いる。そ
の後、硫酸を用いてホトレジスト50を除去する。
入阻止膜として用いて、打ち込みエネルギーを50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条
件下で、低濃度N型領域13の片側の領域に、導電型が
低濃度N型領域13と反対のP型不純物を選択的にイオ
ン注入し、図31に示すP型のオフセット領域81形成
する。そのP型不純物としてはボロン原子を用いる。そ
の後、硫酸を用いてホトレジスト50を除去する。
【0117】そして再び、埋込酸化膜3上の素子領域を
含む全面にホトレジストを塗布し、図31に示すよう
に、低濃度P型領域15上のゲート電極18の片側(後
の工程でドレイン層を形成する側)の領域に開口部51
aを形成するように、ホトレジスト51をパターニング
する。
含む全面にホトレジストを塗布し、図31に示すよう
に、低濃度P型領域15上のゲート電極18の片側(後
の工程でドレイン層を形成する側)の領域に開口部51
aを形成するように、ホトレジスト51をパターニング
する。
【0118】続いて、そのホトレジスト51をイオン注
入阻止膜として用いて、打ち込みをエネルギー50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条
件下で、低濃度P型領域15の片側の領域に、導電型が
低濃度P型領域15と反対のN型不純物を選択的にイオ
ン注入し、図32に示すN型のオフセット領域82を形
成する。そのN型不純物としてはリン原子を用いる。そ
の後、硫酸を用いてホトレジスト51を除去する。
入阻止膜として用いて、打ち込みをエネルギー50Ke
V、打ち込みドーズ量を1×1013cm-2程度とする条
件下で、低濃度P型領域15の片側の領域に、導電型が
低濃度P型領域15と反対のN型不純物を選択的にイオ
ン注入し、図32に示すN型のオフセット領域82を形
成する。そのN型不純物としてはリン原子を用いる。そ
の後、硫酸を用いてホトレジスト51を除去する。
【0119】そして、窒素雰囲気中にて、温度1100
℃で4時間程度の熱処理を行い、図32に示すオフセッ
ト領域81,82にイオン注入したP型不純物とN型不
純物を拡散させる。さらに続いて、酸素に窒素を混合し
て酸素の圧力を下げた酸素と窒素の混合雰囲気中におい
て、温度900℃で30分程度の酸化処理を行い、膜厚
20nm程度の酸化シリコン膜(図示せず)を全面に形
成する。この酸化シリコン膜は、後述のイオン注入の際
に所望イオンを注入するためのバッファ膜となる。
℃で4時間程度の熱処理を行い、図32に示すオフセッ
ト領域81,82にイオン注入したP型不純物とN型不
純物を拡散させる。さらに続いて、酸素に窒素を混合し
て酸素の圧力を下げた酸素と窒素の混合雰囲気中におい
て、温度900℃で30分程度の酸化処理を行い、膜厚
20nm程度の酸化シリコン膜(図示せず)を全面に形
成する。この酸化シリコン膜は、後述のイオン注入の際
に所望イオンを注入するためのバッファ膜となる。
【0120】次に、埋込酸化膜3上の素子領域を含む全
面にホトレジストを塗布し、図33に示すように、素子
領域のうち後の工程でPチャネルFETのドレイン層を
形成する領域に開口部85aを、ソース層を形成する領
域に開口部85bをそれぞれ形成するように、ホトレジ
スト85をパターニングする。
面にホトレジストを塗布し、図33に示すように、素子
領域のうち後の工程でPチャネルFETのドレイン層を
形成する領域に開口部85aを、ソース層を形成する領
域に開口部85bをそれぞれ形成するように、ホトレジ
スト85をパターニングする。
【0121】そして、このホトレジスト85をイオン注
入阻止膜として用い、打ち込みエネルギーを25Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、導電型がオフセット領域81と同じP型不純物
を選択的にイオン注入し、図34に示すP型ドレイン層
23とP型ソース層25を形成する。そのP型不純物と
してはボロン原子を用いる。その後、硫酸を用いてホト
レジスト85を除去する。
入阻止膜として用い、打ち込みエネルギーを25Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、導電型がオフセット領域81と同じP型不純物
を選択的にイオン注入し、図34に示すP型ドレイン層
23とP型ソース層25を形成する。そのP型不純物と
してはボロン原子を用いる。その後、硫酸を用いてホト
レジスト85を除去する。
【0122】その後再び、埋込酸化膜3上の素子領域を
含む全面にホトレジストを塗布し、図34に示すよう
に、素子領域のうち後の工程でNチャネルFETのドレ
イン層を形成する領域に開口部86aを、ソース層を形
成する領域に開口部86bをそれぞれ形成するように、
ホトレジスト86をパターニングする。
含む全面にホトレジストを塗布し、図34に示すよう
に、素子領域のうち後の工程でNチャネルFETのドレ
イン層を形成する領域に開口部86aを、ソース層を形
成する領域に開口部86bをそれぞれ形成するように、
ホトレジスト86をパターニングする。
【0123】そして、このホトレジスト86をイオン注
入阻止膜として用い、打ち込みエネルギーを40Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、導電型がオフセット領域82と同じN型不純物
を選択的にイオン注入し、図35に示すN型ドレイン層
27とN型ソース層29を形成する。そのN型不純物と
してはリン原子を用いる。その後、硫酸を用いてホトレ
ジスト86を除去する。
入阻止膜として用い、打ち込みエネルギーを40Ke
V、打ち込みドーズ量を3×1015cm-2程度とする条
件下で、導電型がオフセット領域82と同じN型不純物
を選択的にイオン注入し、図35に示すN型ドレイン層
27とN型ソース層29を形成する。そのN型不純物と
してはリン原子を用いる。その後、硫酸を用いてホトレ
ジスト86を除去する。
【0124】その後は、第1の実施形態について図12
から図21によって説明した各工程と同様な工程で、基
板コンタクトホール5、高濃度拡散層7、絶縁膜39、
コンタクトホール31,6、金属電極21,22、パッ
シベーション膜40、および接続電極42を順次形成し
て、図28に示した半導体装置90が完成する。
から図21によって説明した各工程と同様な工程で、基
板コンタクトホール5、高濃度拡散層7、絶縁膜39、
コンタクトホール31,6、金属電極21,22、パッ
シベーション膜40、および接続電極42を順次形成し
て、図28に示した半導体装置90が完成する。
【0125】〔製造方法の変更例〕以上説明した半導体
装置の製造方法の第1から第3の実施形態においては、
SOI基板1の埋込酸化膜3上の各素子領域に、半導体
素子(第1の実施形態ではPチャネルFET33とNチ
ャネルFET35)の各ゲート電極18と、ドレイン層
23,27およびソース層25,29を形成した後に、
埋込酸化膜3に基板コンタクトホール5を形成し、それ
によって露出される支持基板2の表面付近に導電型が該
基板と同じ不純物を注入して、高濃度拡散層7を形成し
た。
装置の製造方法の第1から第3の実施形態においては、
SOI基板1の埋込酸化膜3上の各素子領域に、半導体
素子(第1の実施形態ではPチャネルFET33とNチ
ャネルFET35)の各ゲート電極18と、ドレイン層
23,27およびソース層25,29を形成した後に、
埋込酸化膜3に基板コンタクトホール5を形成し、それ
によって露出される支持基板2の表面付近に導電型が該
基板と同じ不純物を注入して、高濃度拡散層7を形成し
た。
【0126】しかし、これを変更して、埋込酸化膜3上
の各素子領域に、半導体素子の各ゲート電極18を形成
した後、埋込酸化膜3の素子領域から離れた所定の領域
を選択的にエッチングして基板コンタクトホール5を形
成し、その後に半導体素子のP型のドレイン層23及び
ソース層25と、N型のドレイン層27とソース層29
をそれぞれ形成するようにし、そのためのP型又はN型
の不純物注入時に、基板コンタクトホール5内に露出す
る支持基板2の表面付近にも不純物を注入して、高濃度
拡散層7を形成するようにしてもよい。
の各素子領域に、半導体素子の各ゲート電極18を形成
した後、埋込酸化膜3の素子領域から離れた所定の領域
を選択的にエッチングして基板コンタクトホール5を形
成し、その後に半導体素子のP型のドレイン層23及び
ソース層25と、N型のドレイン層27とソース層29
をそれぞれ形成するようにし、そのためのP型又はN型
の不純物注入時に、基板コンタクトホール5内に露出す
る支持基板2の表面付近にも不純物を注入して、高濃度
拡散層7を形成するようにしてもよい。
【0127】このようにすると、半導体素子のドレイン
層及びソース層を形成するための、P型不純物の注入時
又はN型不純物の注入時のいずれかと同時に、基板コン
タクトホール5内に露出する支持基板2の表面付近に導
電型が支持基板2と同じ不純物を注入して、高濃度拡散
層7を形成することができる。したがって、不純物の注
入工程を1工程少なくすることができる。
層及びソース層を形成するための、P型不純物の注入時
又はN型不純物の注入時のいずれかと同時に、基板コン
タクトホール5内に露出する支持基板2の表面付近に導
電型が支持基板2と同じ不純物を注入して、高濃度拡散
層7を形成することができる。したがって、不純物の注
入工程を1工程少なくすることができる。
【0128】また、前述した各実施形態においては、S
OI基板1の埋込酸化膜3に基板コンタクトホール5を
形成し、そこに露出する支持基板2の表面付近に高濃度
拡散層7を形成した後、埋込酸化膜3上に絶縁膜39を
形成し、その絶縁膜39を選択的にエッチングして、基
板コンタクトホール5より大きいコンタクトホール6を
形成した。
OI基板1の埋込酸化膜3に基板コンタクトホール5を
形成し、そこに露出する支持基板2の表面付近に高濃度
拡散層7を形成した後、埋込酸化膜3上に絶縁膜39を
形成し、その絶縁膜39を選択的にエッチングして、基
板コンタクトホール5より大きいコンタクトホール6を
形成した。
【0129】しかし、これを変更して、SOI基板1の
埋込酸化膜3上の各素子領域に各半導体素子のゲート電
極,ドレイン層,及びソース層を形成した後、埋込酸化
膜3上の全面に絶縁膜39を形成し、その上面に基板コ
ンタクトホール形成領域にのみ開口を有するホトレジス
トを形成し、それをマスクにして絶縁膜39と埋込酸化
膜3を同一工程で選択的にエッチングして、支持基板2
まで貫通する基板コンタクトホールを形成し、そこに露
出する支持基板2の表面付近に高濃度拡散層7を形成す
るようにしてもよい。
埋込酸化膜3上の各素子領域に各半導体素子のゲート電
極,ドレイン層,及びソース層を形成した後、埋込酸化
膜3上の全面に絶縁膜39を形成し、その上面に基板コ
ンタクトホール形成領域にのみ開口を有するホトレジス
トを形成し、それをマスクにして絶縁膜39と埋込酸化
膜3を同一工程で選択的にエッチングして、支持基板2
まで貫通する基板コンタクトホールを形成し、そこに露
出する支持基板2の表面付近に高濃度拡散層7を形成す
るようにしてもよい。
【0130】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
による半導体装置は、SOI基板の支持基板と電気的に
接続する金属電極を半導体装置の素子面側に設け、この
金属電極のパッド部に接続電極を設けることができるか
ら、この金属電極を通じて外部との電気的な接続をとる
ことが可能になる。したがって、パケージのリードフレ
ーム等の実装基板への実装方法の如何に関わらず、支持
基板を接地するか任意のバイアスに設定することが容易
にでき、その動作を安定化させることができる。
による半導体装置は、SOI基板の支持基板と電気的に
接続する金属電極を半導体装置の素子面側に設け、この
金属電極のパッド部に接続電極を設けることができるか
ら、この金属電極を通じて外部との電気的な接続をとる
ことが可能になる。したがって、パケージのリードフレ
ーム等の実装基板への実装方法の如何に関わらず、支持
基板を接地するか任意のバイアスに設定することが容易
にでき、その動作を安定化させることができる。
【0131】また、実装方法がフェイスアップ実装法に
よる場合には、複数の電圧の使い分けが可能なマルチ電
源回路を構成することが可能であり、SOI基板を使用
する場合の利点が生かされる。フェイスダウン実装法に
より実装する場合にも、支持基板を接地するか任意のバ
イアスに設定することができるので、支持基板の電位が
フローティング状態になるようなことがなくなる。
よる場合には、複数の電圧の使い分けが可能なマルチ電
源回路を構成することが可能であり、SOI基板を使用
する場合の利点が生かされる。フェイスダウン実装法に
より実装する場合にも、支持基板を接地するか任意のバ
イアスに設定することができるので、支持基板の電位が
フローティング状態になるようなことがなくなる。
【0132】そして、この発明による半導体装置の製造
方法によれば、このような作用効果を有するこの発明に
よる半導体装置を容易に製造することができる。
方法によれば、このような作用効果を有するこの発明に
よる半導体装置を容易に製造することができる。
【図1】この発明による半導体装置の第1の実施形態の
要部を拡大して示す模式的な断面図である。
要部を拡大して示す模式的な断面図である。
【図2】この発明による半導体装置の製造方法の第1の
実施形態を説明するための最初の工程を示す図1と同様
な模式的な断面図である。
実施形態を説明するための最初の工程を示す図1と同様
な模式的な断面図である。
【図3】同じく次の工程を示す模式的な断面図である。
【図4】同じく次の工程を示す模式的な断面図である。
【図5】同じく次の工程を示す模式的な断面図である。
【図6】同じく次の工程を示す模式的な断面図である。
【図7】同じく次の工程を示す模式的な断面図である。
【図8】同じく次の工程を示す模式的な断面図である。
【図9】同じく次の工程を示す模式的な断面図である。
【図10】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図11】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図12】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図13】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図14】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図15】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図16】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図17】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図18】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図19】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図20】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図21】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図22】この発明による半導体装置における接続電極
の配置例を示す平面図である。
の配置例を示す平面図である。
【図23】この発明による半導体装置の第2の実施形態
の要部を拡大して示す模式的な断面図である。
の要部を拡大して示す模式的な断面図である。
【図24】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態を説明するための途中の工程を示す図10と
同様な模式的な断面図である。
の実施形態を説明するための途中の工程を示す図10と
同様な模式的な断面図である。
【図25】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図26】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図27】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図28】この発明による半導体装置の第3の実施形態
の要部を拡大して示す模式的な断面図である。
の要部を拡大して示す模式的な断面図である。
【図29】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態を説明するための途中の工程を示す図8と同
様な模式的な断面図である。
の実施形態を説明するための途中の工程を示す図8と同
様な模式的な断面図である。
【図30】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図31】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図32】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図33】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図34】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図35】同じく次の工程を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図36】従来の半導体装置の一例を要部を拡大して示
す模式的な断面図である。
す模式的な断面図である。
1:SOI基板 2:支持基板 3:埋込酸化膜 4:表面シリコン層 5:基板コンタクトホール 6:コンタクトホール 7:高濃度拡散層 10,70,90:半導体装置(ICチップ) 13:低濃度P型領域 15:低濃度N型領域 17:ゲート酸化膜 18:ゲート電極 21,22:金属電極 22a:パッド部 23:P型ドレイン層 25:P型ソース層 27:N型ドレイン層 29:N型ソース層 31:コンタクトホール 33,73,83:PチャネルFET(半導体素子) 35,75,85:NチャネルFET(半導体素子) 39:絶縁膜 40:パッシベーション膜 61,63:低濃度ドレイン層 68:サイドウォール 81:P型オフセット領域 82:N型オフセット領域
Claims (12)
- 【請求項1】 シリコンの支持基板上に埋込酸化膜が設
けられたSOI基板の該埋込酸化膜上に、絶縁膜により
互いに絶縁分離された複数の半導体素子が設けられてい
る半導体装置において、 前記各半導体素子と前記絶縁膜により絶縁分離された領
域に設けられ、前記絶縁膜および埋込酸化膜を貫通する
基板コンタクトホールと、 該基板コンタクトホールによる開口部内の前記支持基板
の表面に設けられた該支持基板と同じ導電型の高濃度拡
散層と、 前記基板コンタクトホール内に充填されて前記高濃度拡
散層と電気的に接続し、前記絶縁膜上にパッド部を延設
した金属電極とを有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記各半導体素子を被覆する保護膜と、その保護膜に設
けられた開口部を通して該保護膜上から前記パッド部に
接続する接続電極とを設けたことを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の半導体装置において、 前記支持基板が方形又は矩形状をなし、前記接続電極が
前記支持基板の周縁部に沿って配設されていることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の
半導体装置において、前記基板コンタクトホールを形成
する前記絶縁膜の開口部が前記埋込酸化膜の開口部より
も大きいことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
半導体装置において、 前記複数の半導体素子が、前記SOI基板の表面シリコ
ン層によって形成された複数の素子領域上に、それぞれ
ゲート酸化膜を介してゲート電極とその両側にドレイン
層及びソース層が形成され、そのゲート電極、ドレイン
層、及びソース層にそれぞれ前記保護膜上に延びる金属
電極を設けたシングルドレイン型の電界効果トランジス
タであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
半導体装置において、 前記複数の半導体素子が、前記SOI基板の表面シリコ
ン層によって形成された複数の素子領域上に、それぞれ
ゲート酸化膜を介してゲート電極とその両側にドレイン
層及びソース層が形成され、前記ゲート電極がサイドウ
オールを有し、該サイドウオールの下に低濃度ドレイン
層が形成され、前記ゲート電極、ドレイン層、及びソー
ス層にそれぞれ前記保護膜上に延びる金属電極を設けた
電界効果トランジスタであることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項7】 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
半導体装置において、 前記複数の半導体素子が、前記SOI基板の表面シリコ
ン層によって形成された複数の素子領域上に、それぞれ
ゲート酸化膜を介してゲート電極とその両側にドレイン
層及びソース層が形成され、前記ゲート電極と前記ドレ
イン層との間にオフセット領域が設けられ、前記ゲート
電極、ドレイン層、及びソース層にそれぞれ前記保護膜
上に延びる金属電極を設けた電界効果トランジスタであ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項8】 シリコンの支持基板上に埋込酸化膜を介
して表面シリコン層が形成されたSOI基板を用意し、 その表面シリコン層を選択的にエッチングして、該表面
シリコン層によるそれぞれ独立した複数の素子領域を形
成する工程と、 導電型がP型又はN型の不純物原子を前記複数の素子領
域に選択的にイオン注入して複数の低濃度P型又はN型
領域を形成する工程と、 熱処理を行うことによって、前記各低濃度P型又はN型
領域の不純物原子を拡散させる工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域上にゲート酸化膜を介し
てゲート電極を形成する工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域の前記ゲート電極の両側
に導電型が該領域と反対の不純物原子を選択的にイオン
注入してドレイン層およびソース層を形成する工程と、 前記埋込酸化膜を選択的にエッチングすることにより、
前記支持基板上に基板コンタクトホールを形成する工程
と、 前記支持基板の前記基板コンタクトホール内に露出する
部分に該支持基板と同じ導電型の不純物原子をイオン注
入して高濃度拡散層を形成する工程と、 前記支持基板上の全面に絶縁膜を形成した後、ホトエッ
チング処理を行うことにより、前記各素子領域の各ゲー
ト電極、ドレイン層、およびソース層に個別に対応する
位置にそれぞれ素子用コンタクトホールを形成すると共
に、前記基板コンタクトホールと対応する位置にもコン
タクトホールを形成する工程と、 前記絶縁膜上の全面および前記全てのコンタクトホール
内に金属電極層を形成した後、ホトエッチング処理を行
うことによりそれぞれ各コンタクトホール毎に独立した
金属電極を形成し、その際、前記基板コンタクトホール
に形成される金属電極には前記絶縁膜上に延びるパッド
部も形成する金属電極形成工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 シリコンの支持基板上に埋込酸化膜を介
して表面シリコン層が形成されたSOI基板を用意し、 その表面シリコン層を選択的にエッチングして、該表面
シリコン層によるそれぞれ独立した複数の素子領域を形
成する工程と、 導電型がP型又はN型の不純物原子を前記複数の素子領
域に選択的にイオン注入して複数の低濃度P型又はN型
領域を形成する工程と、 熱処理を行うことによって、前記各低濃度P型又はN型
領域の不純物原子を拡散させる工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域上にゲート酸化膜を介し
てゲート電極を形成する工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域の前記ゲート電極の両側
に導電型が該領域と反対の不純物原子を選択的にイオン
注入して低濃度ドレイン層を形成する工程と、 前記各ゲート電極の両側面にシリコン酸化膜によるサイ
ドウオールを形成する工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域の前記ゲート電極の両側
の前記サイドウオール外の領域に、導電型が前記低濃度
ドレイン層と同じ不純物原子を選択的にイオン注入して
ドレイン層およびソース層を形成する工程と、 前記埋込酸化膜を選択的にエッチングすることにより、
前記支持基板上に基板コンタクトホールを形成する工程
と、 前記支持基板の前記基板コンタクトホール内に露出する
部分に該支持基板と同じ導電型の不純物原子をイオン注
入して高濃度拡散層を形成する工程と、 前記支持基板上の全面に絶縁膜を形成した後、ホトエッ
チング処理を行うことにより、前記各素子領域の各ゲー
ト電極、ドレイン層、およびソース層に個別に対応する
位置にそれぞれ素子用コンタクトホールを形成すると共
に、前記基板コンタクトホールと対応する位置にもコン
タクトホールを形成する工程と、 前記絶縁膜上の全面および前記全てのコンタクトホール
内に金属電極層を形成した後、ホトエッチング処理を行
うことによりそれぞれ各コンタクトホール毎に独立した
金属電極を形成し、その際、前記基板コンタクトホール
に形成される金属電極には前記絶縁膜上に延びるパッド
部も形成する金属電極形成工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 シリコンの支持基板上に埋込酸化膜を
介して表面シリコン層が形成されたSOI基板を用意
し、 その表面シリコン層を選択的にエッチングして、該表面
シリコン層によるそれぞれ独立した複数の素子領域を形
成する工程と、 導電型がP型又はN型の不純物原子を前記複数の素子領
域に選択的にイオン注入して複数の低濃度P型又はN型
領域を形成する工程と、 熱処理を行うことによって、前記各低濃度P型又はN型
領域の不純物原子を拡散させる工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域上にゲート酸化膜を介し
てゲート電極を形成する工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域の前記ゲート電極の片側
に導電型が該領域と反対の不純物原子を選択的にイオン
注入してオフセット領域を形成する工程と、 熱処理を行なうことにより、前記オフセット領域の不純
物原子を拡散させる工程と、 前記各低濃度P型又はN型領域の前記ゲート電極の両側
で前記オフセット領域を除く領域に、導電型が該オフセ
ット領域と同じ不純物原子を選択的にイオン注入してド
レイン層およびソース層を形成する工程と、 前記埋込酸化膜を選択的にエッチングすることにより、
前記支持基板上に基板コンタクトホールを形成する工程
と、 前記支持基板の前記基板コンタクトホール内に露出する
部分に該支持基板と同じ導電型の不純物原子をイオン注
入して高濃度拡散層を形成する工程と、 前記支持基板上の全面に絶縁膜を形成した後、ホトエッ
チング処理を行うことにより、前記各素子領域の各ゲー
ト電極、ドレイン層、およびソース層に個別に対応する
位置にそれぞれ素子用コンタクトホールを形成すると共
に、前記基板コンタクトホールと対応する位置にもコン
タクトホールを形成する工程と、 前記絶縁膜上の全面および前記全てのコンタクトホール
内に金属電極層を形成した後、ホトエッチング処理を行
うことによりそれぞれ各コンタクトホール毎に独立した
金属電極を形成し、その際、前記基板コンタクトホール
に形成される金属電極には前記絶縁膜上に延びるパッド
部も形成する金属電極形成工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 請求項8乃至10のいずれか一項に記
載の半導体装置の製造方法において、 前記金属電極形成工程の後に、前記絶縁膜上と前記各金
属電極上の全面に保護膜を形成し、該保護膜の前記パッ
ド部に対応する位置に開口部を形成する工程と、 前記保護膜上から前記開口部を通して前記パッド部に接
続する接続電極を形成する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項12】 請求項8乃至10のいずれか一項に記
載の半導体装置の製造方法において、 前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程で、前記
基板コンタクトホールと対応する位置には、該基板コン
タクトホールよりも大きいコンタクトホールを形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP29728799A JP2000196102A (ja) | 1998-10-20 | 1999-10-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
JP29786598 | 1998-10-20 | ||
JP10-297865 | 1998-10-20 | ||
JP29728799A JP2000196102A (ja) | 1998-10-20 | 1999-10-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000196102A true JP2000196102A (ja) | 2000-07-14 |
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ID=26561068
Family Applications (1)
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JP29728799A Pending JP2000196102A (ja) | 1998-10-20 | 1999-10-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000196102A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-10-19 JP JP29728799A patent/JP2000196102A/ja active Pending
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