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JP2015029021A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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JP2015029021A
JP2015029021A JP2013158186A JP2013158186A JP2015029021A JP 2015029021 A JP2015029021 A JP 2015029021A JP 2013158186 A JP2013158186 A JP 2013158186A JP 2013158186 A JP2013158186 A JP 2013158186A JP 2015029021 A JP2015029021 A JP 2015029021A
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JP
Japan
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semiconductor device
semiconductor
mosfet
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JP2013158186A
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Japanese (ja)
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山本 芳樹
Yoshiki Yamamoto
芳樹 山本
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Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance of a semiconductor device by improving stability of operations at the time of writing and at the time of reading of an SRAM on an SOI substrate.SOLUTION: A manufacturing method of a semiconductor device comprises: composing a MOSFETQT2 for transfer which composes an SRAM on an SOI substrate; and forming a diffusion layer D2 into which a high-concentration p-type impurity is introduced on a top face of a semiconductor substrate SB just below a source-drain region connected to a storage node to make an impurity distribution in the semiconductor substrate SB be asymmetric centered on a region just below a gate electrode G1. Accordingly, a threshold voltage of the MOSFETQT2 for transfer at the time of writing of the SRAM is decreased and a threshold voltage at the time of reading of the SRAM is increased.

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いた半導体装置およびその製造方法に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a technique effectively applied to a semiconductor device using an SOI (Silicon On Insulator) substrate and a method for manufacturing the same.

短チャネル特性の抑制および、素子ばらつきの抑制が可能な半導体装置として、現在、SOI基板を用いた半導体装置が使用されている。SOI基板は、高抵抗なSi(シリコン)などからなる支持基板上にBOX(Buried Oxide)膜(埋め込み酸化膜)が形成され、BOX膜上にSi(シリコン)を主に含む薄い層(シリコン層、SOI層)が形成された基板である。SOI基板上にMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor:MIS型電界効果トランジスタ)を形成した場合、チャネル層に不純物をドープすることなく短チャネル特性の抑制が可能である。結果、移動度を向上し、また、不純物ゆらぎによる素子バラツキを改善することが可能になる。このため、SOI基板を用いて半導体装置を製造することで、半導体装置の集積密度および動作速度の向上、ばらつき低減による動作マージンの向上が期待できる。   Currently, a semiconductor device using an SOI substrate is used as a semiconductor device capable of suppressing short channel characteristics and element variations. In the SOI substrate, a BOX (Buried Oxide) film (buried oxide film) is formed on a support substrate made of high-resistance Si (silicon) or the like, and a thin layer (silicon layer) mainly containing Si (silicon) on the BOX film. , SOI layer). When a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) is formed on an SOI substrate, it is possible to suppress short channel characteristics without doping the channel layer with impurities. As a result, it is possible to improve mobility and to improve element variation due to impurity fluctuation. For this reason, by manufacturing a semiconductor device using an SOI substrate, it is possible to improve the integration density and operation speed of the semiconductor device and improve the operation margin by reducing variations.

また、転送用トランジスタ、負荷用トランジスタおよび駆動用トランジスタを有する記憶装置であるSRAM(Static Random Access Memory)では、転送用トランジスタのしきい値電圧が書き込み時において低い場合、SRAMの動作が安定するなどの効果を得ることができることが知られている。また、SRAMでは、転送用トランジスタのしきい値電圧が読み出し時において高い場合、SRAMの動作が安定するなどの効果を得ることができることが知られている。   In an SRAM (Static Random Access Memory), which is a storage device having a transfer transistor, a load transistor, and a drive transistor, the operation of the SRAM is stabilized when the threshold voltage of the transfer transistor is low during writing. It is known that the effects of can be obtained. In addition, it is known that in the SRAM, when the threshold voltage of the transfer transistor is high at the time of reading, effects such as stabilization of the operation of the SRAM can be obtained.

特許文献1(特開2011−228677号公報)には、SOI構造の基板上のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)の下の半導体基板内の不純物濃度を、ゲート長方向において非対称にすることが記載されている。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-228877), the impurity concentration in the semiconductor substrate under the MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) on the SOI structure substrate is made asymmetric in the gate length direction. Have been described.

特許文献2(特開2000−196103号公報)には、SOI素子であるトランジスタの下の基板内の不純物濃度を、ゲート長方向において非対称にすることが記載されている。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-196103) describes that the impurity concentration in the substrate under the transistor which is an SOI element is asymmetric in the gate length direction.

特許文献3(特開2012−182478号公報)には、SOI基板上にSRAMのアクセストランジスタを形成することが記載されている。   Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2012-182478) describes that an SRAM access transistor is formed on an SOI substrate.

特開2011−228677号公報JP 2011-228677 A 特開2000−196103号公報JP 2000-196103 A 特開2012−182478号公報JP 2012-182478 A

半導体装置の微細化が進むに連れて、例えばSRAMでは、記憶情報の非破壊性を向上し、また、駆動電圧の低電圧化を図ることにより、SRAMの動作の安定性を向上させることが求められている。   As the miniaturization of semiconductor devices progresses, for example, in an SRAM, it is required to improve the non-destructiveness of stored information and to improve the operation stability of the SRAM by reducing the driving voltage. It has been.

その他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other objects and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the embodiments disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

一実施の形態である半導体装置は、SOI基板上のSRAMを構成する転送用MOSFETを構成し、蓄積ノードに接続されたソース・ドレイン領域の直下の半導体基板の上面に、高濃度のp型不純物が導入された拡散層を形成し、半導体基板内の不純物の分布をゲート電極の直下の領域を軸として非対称にした構造を有するものである。   A semiconductor device according to an embodiment forms a transfer MOSFET constituting an SRAM on an SOI substrate, and a high-concentration p-type impurity is formed on the upper surface of the semiconductor substrate immediately below the source / drain region connected to the storage node. Is formed, and the impurity distribution in the semiconductor substrate is asymmetrical with the region immediately below the gate electrode as an axis.

また、一実施の形態である半導体装置の製造方法は、SOI基板上のSRAMを構成する転送用MOSFETを構成し、蓄積ノードに接続されたソース・ドレイン領域を形成する領域の直下の半導体基板の上面に、高濃度のp型不純物を打ち込んで拡散層を形成し、半導体基板内の不純物の分布をゲート電極の直下の領域を軸として非対称にするものである。   Also, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes a transfer MOSFET that constitutes an SRAM on an SOI substrate, and is formed on a semiconductor substrate immediately below a region that forms a source / drain region connected to an accumulation node. A diffusion layer is formed by implanting high-concentration p-type impurities on the upper surface, and the impurity distribution in the semiconductor substrate is made asymmetrical with the region directly below the gate electrode as an axis.

本願において開示される一実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。特に、半導体装置の駆動電圧を低下させることができる。   According to one embodiment disclosed in the present application, the performance of a semiconductor device can be improved. In particular, the driving voltage of the semiconductor device can be reduced.

本発明の実施の形態1である半導体装置を示す等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1である半導体装置を示す平面レイアウトである。2 is a plan layout showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態1である半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which is Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1である半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which is Embodiment 1 of this invention. 図4に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 4. 図5に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 5; 図6に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 6; 図7に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 7; 図8に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 8. 図9に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 9; 図10に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 10; 図11に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 11; 図12に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 12; 図13に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 13; 図14に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 14; 図15に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 15; 本発明の実施の形態1の変形例である半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which is a modification of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2である半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which is Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3である半導体装置を示す平面レイアウトである。It is a plane layout which shows the semiconductor device which is Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3である半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which is Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3である半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which is Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4である半導体装置を示す平面レイアウトである。It is a plane layout which shows the semiconductor device which is Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4である半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which is Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4である半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which is Embodiment 4 of this invention. 図24に続く半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device following FIG. 24;

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

(実施の形態1)
本実施の形態では、SOI基板上のSRAMを構成する駆動用トランジスタが、書き込み動作および読み出し動作によってソースとドレインが入れ替わることを利用し、転送用トランジスタを、書き込み時にしきい値電圧が低く、読み出し時にしきい値電圧が高い素子とすることでSRAMの特性を向上させることについて説明する。具体的な方法としては、転送用トランジスタの下の支持基板内の上部の不純物濃度を、ゲート長方向において非対称にすることで、書き込み時および読み出し時のそれぞれの転送用トランジスタのしきい値電圧を変化させる。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, the driving transistor that constitutes the SRAM on the SOI substrate uses the fact that the source and the drain are interchanged by the writing operation and the reading operation. An explanation will be given of improving the characteristics of the SRAM by sometimes using an element having a high threshold voltage. As a specific method, the threshold voltage of each transfer transistor at the time of writing and at the time of reading is set by making the impurity concentration in the upper part of the support substrate under the transfer transistor asymmetric in the gate length direction. Change.

以下では、本実施の形態によるMOS型電界効果トランジスタ(以下単にMOSFETと呼ぶ)を複数含むSOI基板上のSRAMの構造を、図1〜図3を用いて説明する。図1は、本実施の形態1におけるSRAMのメモリセルMCを示す等価回路図である。図2は、本実施の形態の半導体装置を構成するSRAMの複数のメモリセルを示す平面レイアウトである。図3は図2のA1−A1線における断面図である。   Hereinafter, the structure of an SRAM on an SOI substrate including a plurality of MOS field effect transistors (hereinafter simply referred to as MOSFETs) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM memory cell MC according to the first embodiment. FIG. 2 is a planar layout showing a plurality of SRAM memory cells constituting the semiconductor device of the present embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 of FIG.

まず、SRAMを構成する1個のメモリセルの等価回路について説明する。図1に示すように、このメモリセルMCは、一対の相補性データ線であるデータ線DL1およびデータ線DL2、つまり一対のビット線と、ワード線WL1との交差部に配置され、駆動用トランジスタ、負荷用トランジスタおよび転送用トランジスタを含んでいる。つまり、SRAMのメモリセルMCは一対の駆動用MOSFETQD1、QD2、一対の負荷用MOSFETQP1、QP2および一対の転送用MOSFETQT1、QT2により構成されている。駆動用MOSFETQD1、QD2および転送用MOSFETQT1、QT2はnチャネル型MOSFETにより構成され、負荷用MOSFETQP1、QP2はpチャネル型MOSFETにより構成されている。   First, an equivalent circuit of one memory cell constituting the SRAM will be described. As shown in FIG. 1, this memory cell MC is arranged at the intersection of a data line DL1 and a data line DL2, which are a pair of complementary data lines, that is, a pair of bit lines, and a word line WL1, and is a driving transistor. A load transistor and a transfer transistor. That is, the SRAM memory cell MC includes a pair of driving MOSFETs QD1 and QD2, a pair of load MOSFETs QP1 and QP2, and a pair of transfer MOSFETs QT1 and QT2. The driving MOSFETs QD1 and QD2 and the transfer MOSFETs QT1 and QT2 are constituted by n-channel MOSFETs, and the load MOSFETs QP1 and QP2 are constituted by p-channel MOSFETs.

メモリセルMCを構成する上記6個のMOSFETのうち、駆動用MOSFETQD1および負荷用MOSFETQP1は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)インバータINV1を構成し、駆動用MOSFETQD2および負荷用MOSFETQP2は、CMOSインバータINV2を構成している。これら一対のCMOSインバータINV1、INV2の相互の入出力端子である蓄積ノードA、Bは、交差結合され、1ビットの情報を記憶する情報蓄積部としてのフリップフロップ回路を構成している。また、このフリップフロップ回路の一方の入出力端子である蓄積ノードAは、転送用MOSFETQT1のソース領域、ドレイン領域の一方に接続され、他方の入出力端子である蓄積ノードBは、転送用MOSFETQT2のソース・ドレイン領域の一方に接続されている。   Of the six MOSFETs constituting the memory cell MC, the driving MOSFET QD1 and the load MOSFET QP1 constitute a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) inverter INV1, and the driving MOSFET QD2 and the load MOSFET QP2 constitute a CMOS inverter INV2. doing. The storage nodes A and B which are mutual input / output terminals of the pair of CMOS inverters INV1 and INV2 are cross-coupled to form a flip-flop circuit as an information storage unit for storing 1-bit information. The storage node A, which is one input / output terminal of the flip-flop circuit, is connected to one of the source region and the drain region of the transfer MOSFET QT1, and the storage node B, which is the other input / output terminal, is connected to the transfer MOSFET QT2. It is connected to one of the source / drain regions.

さらに、転送用MOSFETQT1のソース・ドレイン領域の他方はデータ線DL1に接続され、転送用MOSFETQT2のソース・ドレイン領域の他方はデータ線DL2に接続されている。また、フリップフロップ回路の一端、つまり負荷用MOSFETQP1、QP2の各ソース領域は電源電圧Vddに接続され、他端、つまり駆動用MOSFETQD1、QD2の各ソース領域は基準電圧Vssに接続されている。   Further, the other of the source / drain regions of the transfer MOSFET QT1 is connected to the data line DL1, and the other of the source / drain regions of the transfer MOSFET QT2 is connected to the data line DL2. One end of the flip-flop circuit, that is, each source region of the load MOSFETs QP1 and QP2 is connected to the power supply voltage Vdd, and the other end, that is, each source region of the drive MOSFETs QD1 and QD2 is connected to the reference voltage Vss.

上記回路の動作を説明すると、一方のCMOSインバータINV1の蓄積ノードAが高電位(H)であるときには、駆動用MOSFETQD2がONになるので、他方のCMOSインバータINV2の蓄積ノードBが低電位(L)になる。したがって、駆動用MOSFETQD1がOFFになり、蓄積ノードAの高電位(H)が保持される。すなわち、一対のCMOSインバータINV1、INV2を交差結合させたラッチ回路によって相互の蓄積ノードA、Bの状態が保持され、電源電圧が印加されている間、情報が保存される。   Explaining the operation of the above circuit, when the storage node A of one CMOS inverter INV1 is at a high potential (H), the driving MOSFET QD2 is turned on, so that the storage node B of the other CMOS inverter INV2 is at a low potential (L )become. Therefore, the driving MOSFET QD1 is turned off, and the high potential (H) of the storage node A is held. That is, the state of the mutual storage nodes A and B is held by a latch circuit in which a pair of CMOS inverters INV1 and INV2 are cross-coupled, and information is stored while the power supply voltage is applied.

転送用MOSFETQT1、QT2のそれぞれのゲート電極にはワード線WL1が接続され、このワード線WL1によって転送用MOSFETQT1、QT2の導通、非導通が制御される。すなわち、ワード線WL1が高電位(H)であるときには、転送用MOSFETQT1、QT2がONになり、ラッチ回路と相補性データ線(データ線DL1、DL2)とが電気的に接続されるので、蓄積ノードA、Bの電位状態(HまたはL)がデータ線DL1、DL2に現れ、メモリセルMCの情報として読み出される。   A word line WL1 is connected to the gate electrodes of the transfer MOSFETs QT1 and QT2, and the conduction and non-conduction of the transfer MOSFETs QT1 and QT2 are controlled by the word line WL1. That is, when the word line WL1 is at a high potential (H), the transfer MOSFETs QT1 and QT2 are turned on, and the latch circuit and the complementary data lines (data lines DL1 and DL2) are electrically connected. The potential states (H or L) of the nodes A and B appear on the data lines DL1 and DL2, and are read as information of the memory cells MC.

読み出し動作において、転送用MOSFETQT1ではデータ線DL1から蓄積ノードAに電流が流れ、転送用MOSFETQT2ではデータ線DL2から蓄積ノードBに電流が流れる。つまり、読み出し時において、転送用MOSFETQT1、QT2のそれぞれの活性領域は、蓄積ノードA、B側がソース領域となり、データ線DL1、DL2側がドレイン領域となる。   In the read operation, a current flows from the data line DL1 to the storage node A in the transfer MOSFET QT1, and a current flows from the data line DL2 to the storage node B in the transfer MOSFET QT2. That is, at the time of reading, the active regions of the transfer MOSFETs QT1 and QT2 are the source regions on the storage nodes A and B sides and the drain regions on the data lines DL1 and DL2 sides.

メモリセルMCに情報を書き込むには、ワード線WL1を(H)電位レベル、転送用MOSFETQT1、QT2をON状態にしてデータ線DL1、DL2の情報を蓄積ノードA、Bに伝達する。この書き込み動作において、転送用MOSFETQT1では蓄積ノードAからデータ線DL1に電流が流れ、転送用MOSFETQT2では蓄積ノードBからデータ線DL2に電流が流れる。つまり、書き込み時において、転送用MOSFETQT1、QT2のそれぞれの活性領域は、データ線DL1、DL2側がソース領域となり、蓄積ノードA、B側がドレイン領域となる。このように、転送用MOSFETQT1、QT2は、SRAMの動作によって電流の流れる向きが変わり、ソース領域およびドレイン領域が入れ替わる素子である。以上のようにして、SRAMを動作させることができる。   In order to write information into the memory cell MC, the word line WL1 is set to the (H) potential level, the transfer MOSFETs QT1 and QT2 are turned on, and the information on the data lines DL1 and DL2 is transmitted to the storage nodes A and B. In this write operation, a current flows from the storage node A to the data line DL1 in the transfer MOSFET QT1, and a current flows from the storage node B to the data line DL2 in the transfer MOSFET QT2. That is, at the time of writing, the active regions of the transfer MOSFETs QT1 and QT2 are the source regions on the data lines DL1 and DL2 sides and the drain regions on the storage nodes A and B sides. As described above, the transfer MOSFETs QT1 and QT2 are elements in which the direction of current flow is changed by the operation of the SRAM, and the source region and the drain region are switched. As described above, the SRAM can be operated.

次に、本実施の形態におけるSRAMのレイアウト構成について説明する。SRAMのメモリセルMCは、例えば、図2に示すように、SOI基板(図示しない)上に形成された一対の駆動用MOSFETQD1、QD2、一対の負荷用MOSFETQP1、QP2および一対の転送用MOSFETQT1、QT2の6つの電界効果トランジスタから構成されている。図2では、複数のメモリセルMCがSOI基板の主面に沿う方向であるy方向(第1方向)およびy方向に直交するx方向(第2方向)に並ぶ構造を示している。   Next, the layout configuration of the SRAM in this embodiment will be described. For example, as shown in FIG. 2, the SRAM memory cell MC includes a pair of drive MOSFETs QD1, QD2, a pair of load MOSFETs QP1, QP2 and a pair of transfer MOSFETs QT1, QT2 formed on an SOI substrate (not shown). 6 field effect transistors. FIG. 2 shows a structure in which a plurality of memory cells MC are arranged in the y direction (first direction) that is a direction along the main surface of the SOI substrate and in the x direction (second direction) orthogonal to the y direction.

なお、図を分り易くするため、ここではマトリクス状に並ぶ各メモリセルMCの境界を二点鎖線により区切って示している。y方向またはx方向において隣り合うメモリセルMC同士は、当該二点鎖線を軸として線対称なレイアウトを有している。   For easy understanding, the boundaries of the memory cells MC arranged in a matrix are shown separated by a two-dot chain line. The memory cells MC adjacent in the y direction or the x direction have a line-symmetric layout with the two-dot chain line as an axis.

ここで、一対の駆動用MOSFETQD1、QD2および一対の転送用MOSFETQT1、QT2は、nチャネル型MOSFETにより構成され、一対の負荷用MOSFETQP1、QP2はpチャネル型MOSFETにより構成されている。   Here, the pair of driving MOSFETs QD1, QD2 and the pair of transfer MOSFETs QT1, QT2 are configured by n-channel MOSFETs, and the pair of load MOSFETs QP1, QP2 are configured by p-channel MOSFETs.

SOI基板上部の半導体層は、素子分離領域(図示しない)により複数の活性領域AN1、AN2、AP1およびAP2に区画されている。つまり、活性領域AN1、AN2、AP1およびAP2の周囲は素子分離領域により囲まれており、これらの活性領域のレイアウトは素子分離領域により規定されている。y方向に延在する複数の活性領域AN1、AN2、AP1およびAP2は、x方向に並んで配置されている。活性領域AN1、AN2、AP1およびAP2は図3に示すSOI層SLにより構成されており、支持基板である半導体基板SB(図3参照)は図2に示す各MOSFETの下にBOX膜BX(図3参照)を介して形成されている。   The semiconductor layer above the SOI substrate is partitioned into a plurality of active regions AN1, AN2, AP1, and AP2 by element isolation regions (not shown). That is, the periphery of the active regions AN1, AN2, AP1, and AP2 is surrounded by the element isolation region, and the layout of these active regions is defined by the element isolation region. A plurality of active regions AN1, AN2, AP1, and AP2 extending in the y direction are arranged side by side in the x direction. The active regions AN1, AN2, AP1, and AP2 are configured by the SOI layer SL shown in FIG. 3, and the semiconductor substrate SB (see FIG. 3) as a support substrate is placed under each MOSFET shown in FIG. 3).

図2に示すように、nチャネル型MOSFETが上部に形成された活性領域AN1およびAN2では、活性領域AN1内およびAN2内にP(リン)またはAs(ヒ素)などのn型不純物を導入することによりソース領域およびドレイン領域が形成されている。そして、ソース領域とドレイン領域との間の活性領域AN1上およびAN2上にゲート絶縁膜(図示しない)を介してゲート電極G1が形成されている。   As shown in FIG. 2, n-type impurities such as P (phosphorus) or As (arsenic) are introduced into the active regions AN1 and AN2 in the active regions AN1 and AN2 in which n-channel MOSFETs are formed. Thus, a source region and a drain region are formed. A gate electrode G1 is formed on the active region AN1 and AN2 between the source region and the drain region via a gate insulating film (not shown).

ゲート電極G1は、活性領域AN1、AN2、AP1およびAP2のそれぞれが延在するy方向に交差するx方向に延在している。活性領域AN1上およびAN2上に形成されたゲート電極G1と、当該ゲート電極G1を挟むように活性領域AN1内およびAN2内のそれぞれに形成されたソース・ドレイン領域とによりnチャネル型MOSFETが構成されている。同様に、活性領域AP1上およびAP2上に形成されたゲート電極G1と、当該ゲート電極G1を挟むように活性領域AP1内およびAP2内のそれぞれに形成されたソース・ドレイン領域によりpチャネル型MOSFETが形成されている。   The gate electrode G1 extends in the x direction intersecting the y direction in which each of the active regions AN1, AN2, AP1, and AP2 extends. An n-channel MOSFET is configured by the gate electrode G1 formed on the active region AN1 and AN2, and the source / drain regions formed in the active region AN1 and AN2 so as to sandwich the gate electrode G1. ing. Similarly, a p-channel MOSFET is formed by a gate electrode G1 formed on the active region AP1 and AP2, and a source / drain region formed in each of the active region AP1 and AP2 so as to sandwich the gate electrode G1. Is formed.

例えば、SRAMのメモリセルMCにおいて、活性領域AN1に形成されているソース領域およびドレイン領域と2本のゲート電極G1により、駆動用MOSFETQD1および転送用MOSFETQT1が同一の活性領域AN1上に形成されている。同様に、活性領域AN2に形成されているソース領域およびドレイン領域とゲート電極G1により、駆動用MOSFETQD2および転送用MOSFETQT2が同一の活性領域AN2上に形成されている。また、活性領域AP1に形成されているソース領域およびドレイン領域とゲート電極G1により、負荷用MOSFETQP1が形成されている。同様に、活性領域AP2に形成されているソース領域およびドレイン領域とゲート電極G1により、負荷MOSFETQP2が形成されている。   For example, in the SRAM memory cell MC, the driving MOSFET QD1 and the transfer MOSFET QT1 are formed on the same active region AN1 by the source region and the drain region formed in the active region AN1 and the two gate electrodes G1. . Similarly, the driving MOSFET QD2 and the transfer MOSFET QT2 are formed on the same active region AN2 by the source and drain regions formed in the active region AN2 and the gate electrode G1. A load MOSFET QP1 is formed by the source and drain regions formed in the active region AP1 and the gate electrode G1. Similarly, a load MOSFET QP2 is formed by the source and drain regions formed in the active region AP2 and the gate electrode G1.

pチャネル型MOSFETである負荷用MOSFETQP1、QP2においては、ゲート電極G1内にB(ホウ素)などのp型不純物が導入されており、nチャネル型MOSFETである転送用MOSFETQT1、QT2、駆動用MOSFETQD1およびQD2においては、ゲート電極G1内にP(リン)またはAs(ヒ素)などのn型不純物が導入されている。つまり、活性領域AP1上およびAP2上のゲート電極G1内にはB(ホウ素)などのp型不純物が導入されており、活性領域AN1上およびAN2上のゲート電極G1内には、P(リン)またはAs(ヒ素)などのn型不純物が導入されている。   In the load MOSFETs QP1 and QP2 that are p-channel MOSFETs, p-type impurities such as B (boron) are introduced into the gate electrode G1, and transfer MOSFETs QT1 and QT2, drive MOSFETs QD1 that are n-channel MOSFETs, and In QD2, an n-type impurity such as P (phosphorus) or As (arsenic) is introduced into the gate electrode G1. That is, p-type impurities such as B (boron) are introduced into the gate electrode G1 on the active region AP1 and AP2, and P (phosphorus) is introduced into the gate electrode G1 on the active region AN1 and AN2. Alternatively, an n-type impurity such as As (arsenic) is introduced.

x方向において隣り合うメモリセルMCは、転送用MOSFETQT1またはQT2を構成するゲート電極G1を共有している。また、y方向において隣り合うメモリセルMCは、活性領域AN1、AN2を共有しており、さらに活性領域AP1またはAP2を共有している。なお、活性領域AN1、AN2はx方向、つまりゲート幅方向において、活性領域AP1、AP2よりも広い幅を有している。   The memory cells MC adjacent in the x direction share the gate electrode G1 constituting the transfer MOSFET QT1 or QT2. The memory cells MC adjacent in the y direction share the active regions AN1 and AN2, and further share the active region AP1 or AP2. The active regions AN1 and AN2 have a width wider than that of the active regions AP1 and AP2 in the x direction, that is, the gate width direction.

活性領域AN1、AN2、AP1、AP2およびゲート電極G1にはコンタクトプラグが接続されている。活性領域AP1、AP2は、それぞれのy方向の両端においてシェアードコンタクトプラグによりゲート電極G1と電気的に接続されている。シェアードコンタクトプラグは、ゲート電極G1と活性領域AP1またはAP2とに跨るコンタクトプラグである。   Contact plugs are connected to the active regions AN1, AN2, AP1, AP2 and the gate electrode G1. The active regions AP1 and AP2 are electrically connected to the gate electrode G1 by shared contact plugs at both ends in the y direction. The shared contact plug is a contact plug that extends over the gate electrode G1 and the active region AP1 or AP2.

ここで、本実施の形態の特徴として、図2において破線で示す領域内の支持基板(図示しない)には、p型、つまり第1導電型の不純物が比較的高い濃度で注入されることで、拡散層D2が形成されている。   Here, as a feature of the present embodiment, p-type, that is, first conductivity type impurities are implanted at a relatively high concentration into a support substrate (not shown) in a region indicated by a broken line in FIG. A diffusion layer D2 is formed.

支持基板である半導体基板(図示しない)内であって、当該半導体基板の上面近傍に形成された拡散層D2は、1つのメモリセルMC内において、転送用MOSFETQT1を構成する一対のソース・ドレイン領域のうち、一方のソース・ドレイン領域であって、隣り合う駆動用MOSFETQD1側のソース・ドレイン領域と平面視において重なる位置に形成されている。また、拡散層D2は、1つのメモリセルMC内において、転送用MOSFETQT2を構成する一対のソース・ドレイン領域のうち、一方のソース・ドレイン領域であって、隣り合う駆動用MOSFETQD2側のソース・ドレイン領域と平面視において重なる位置に形成されている。   A diffusion layer D2 formed in the vicinity of the upper surface of a semiconductor substrate (not shown) as a support substrate is a pair of source / drain regions constituting the transfer MOSFET QT1 in one memory cell MC. Of these, one of the source / drain regions is formed at a position overlapping with the source / drain region on the side of the adjacent driving MOSFET QD1 in plan view. Further, the diffusion layer D2 is one source / drain region of the pair of source / drain regions constituting the transfer MOSFET QT2 in one memory cell MC, and the source / drain on the adjacent drive MOSFET QD2 side. It is formed at a position overlapping with the region in plan view.

つまり、拡散層D2は、転送用MOSFETQT1およびQT2のソース・ドレイン領域のうち、蓄積ノードAまたはB(図1参照)に接続されたソース・ドレイン領域の直下に形成されている。拡散層D2が形成された領域以外の領域、つまり、例えばデータ線DL1若しくはDL2(図1参照)に接続されている方の転送用MOSFETQT1、QT2のソース・ドレイン領域の直下の領域、または駆動用MOSFETQD1、QD2のソース・ドレイン領域の直下の領域の支持基板の不純物濃度は、拡散層D2よりも低い。   That is, the diffusion layer D2 is formed immediately below the source / drain region connected to the storage node A or B (see FIG. 1) in the source / drain regions of the transfer MOSFETs QT1 and QT2. A region other than the region where the diffusion layer D2 is formed, that is, a region immediately below the source / drain regions of the transfer MOSFETs QT1 and QT2 connected to the data line DL1 or DL2 (see FIG. 1), for example, or for driving The impurity concentration of the support substrate in the region immediately below the source / drain regions of the MOSFETs QD1, QD2 is lower than that of the diffusion layer D2.

言い換えれば、転送用MOSFETの蓄積ノード側のソース・ドレイン領域の近傍の半導体基板SB内の拡散層D2はp型不純物濃度が高く、転送用MOSFETのデータ線側のソース・ドレイン領域の近傍の半導体基板SB内の拡散層D3(図3参照)はp型不純物濃度が低い。このように、拡散層D2は、転送用MOSFETQT1またはQT2を構成するゲート電極G1の直下から、当該転送用MOSFETQT1またはQT2と隣り合う駆動用MOSFETQD1またはQD2との境界までの領域に亘って、転送用MOSFETQT1またはQT2のゲート電極G1に沿うように形成されている。   In other words, the diffusion layer D2 in the semiconductor substrate SB in the vicinity of the source / drain region on the storage node side of the transfer MOSFET has a high p-type impurity concentration, and the semiconductor in the vicinity of the source / drain region on the data line side of the transfer MOSFET. The diffusion layer D3 (see FIG. 3) in the substrate SB has a low p-type impurity concentration. As described above, the diffusion layer D2 is used for the transfer from the region immediately below the gate electrode G1 constituting the transfer MOSFET QT1 or QT2 to the boundary between the transfer MOSFET QT1 or QT2 and the drive MOSFET QD1 or QD2. It is formed along the gate electrode G1 of the MOSFET QT1 or QT2.

高濃度のp型不純物を含む拡散層D2を有する本実施の形態の半導体素子の構造について、以下に図3を用いて説明する。図3には、図2に示すy方向に並ぶ転送用MOSFETQT2および駆動用MOSFETQD2のゲート長方向における断面図を示している。図3では、図の左側から順に2個の転送用MOSFETQT2を形成する転送用MOSFET領域1A、および駆動用MOSFETQD2を形成する駆動用MOSFET領域1Bを示している。なお、図3の右側の図示していない領域にはさらに駆動用MOSFETQD2が形成されており、駆動用MOSFETQD2も転送用MOSFETQT2と同様にy方向において2個並んで配置されている。   The structure of the semiconductor element of this embodiment having the diffusion layer D2 containing a high-concentration p-type impurity will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view in the gate length direction of the transfer MOSFET QT2 and the drive MOSFET QD2 arranged in the y direction shown in FIG. FIG. 3 shows a transfer MOSFET region 1A for forming two transfer MOSFETs QT2 and a drive MOSFET region 1B for forming a drive MOSFET QD2 in order from the left side of the drawing. In addition, a driving MOSFET QD2 is further formed in a region (not shown) on the right side of FIG. 3, and two driving MOSFETs QD2 are arranged side by side in the y direction in the same manner as the transfer MOSFET QT2.

転送用MOSFET領域1Aはy方向において並ぶ2個の転送用MOSFETQT2を含む領域であり、駆動用MOSFET領域1Bはy方向において並ぶ2個の駆動用MOSFETQD2を含む領域である。なお、図3では駆動用MOSFET領域1Bに形成された2個の駆動用MOSFETQD2のうち1個のみを示している。転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bは、y方向において交互に複数並んで存在している。   The transfer MOSFET region 1A is a region including two transfer MOSFETs QT2 arranged in the y direction, and the drive MOSFET region 1B is a region including two drive MOSFETs QD2 arranged in the y direction. FIG. 3 shows only one of the two drive MOSFETs QD2 formed in the drive MOSFET region 1B. A plurality of transfer MOSFET regions 1A and drive MOSFET regions 1B are alternately arranged in the y direction.

図3に示すように、本実施の形態の半導体装置は、支持基板である半導体基板SB、半導体基板SB上のBOX膜BX、およびBOX膜上の半導体層であるSOI層SLからなるSOI基板を有している。半導体基板SBは例えば500μm〜700μm程度の厚さを有し、例えば750Ωcm以上の高い抵抗を有する単結晶シリコン基板である。半導体基板SBは、グランド電位に接続されていてもよい。BOX膜BXは例えば酸化シリコン膜からなり、その膜厚は50nm以下である。ここでは、BOX膜の膜厚は10nmである。SOI層SLは1〜10Ωcm程度の抵抗を有する単結晶シリコンからなる半導体層である。   As shown in FIG. 3, the semiconductor device of this embodiment includes an SOI substrate including a semiconductor substrate SB that is a support substrate, a BOX film BX on the semiconductor substrate SB, and an SOI layer SL that is a semiconductor layer on the BOX film. Have. The semiconductor substrate SB is a single crystal silicon substrate having a thickness of about 500 μm to 700 μm, for example, and having a high resistance of, for example, 750 Ωcm or more. The semiconductor substrate SB may be connected to the ground potential. The BOX film BX is made of, for example, a silicon oxide film, and the film thickness is 50 nm or less. Here, the thickness of the BOX film is 10 nm. The SOI layer SL is a semiconductor layer made of single crystal silicon having a resistance of about 1 to 10 Ωcm.

SOI基板上の転送用MOSFET領域1Aには転送用MOSFETQT2が2個並んで形成されており、駆動用MOSFET領域1Bには駆動用MOSFETQD2が形成されており、隣り合うMOSFET同士はそれぞれのソース・ドレイン領域を共有している。駆動用MOSFETQD2および転送用MOSFETQT2はいずれもSOI層SL上にゲート絶縁膜GFを介して形成されたゲート電極G1を有している。ゲート絶縁膜GFは例えば酸化シリコン膜からなり、ゲート電極G1は例えばポリシリコン膜からなる。ゲート電極G1の側壁は、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜の積層構造を有するサイドウォールSWにより覆われている。   Two transfer MOSFETs QT2 are formed side by side in the transfer MOSFET region 1A on the SOI substrate, and the drive MOSFET QD2 is formed in the drive MOSFET region 1B. Sharing area. Both the driving MOSFET QD2 and the transfer MOSFET QT2 have a gate electrode G1 formed on the SOI layer SL via a gate insulating film GF. The gate insulating film GF is made of, for example, a silicon oxide film and the gate electrode G1 is made of, for example, a polysilicon film. The side wall of the gate electrode G1 is covered with a sidewall SW having a stacked structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

ゲート電極G1の直下のSOI層SL、つまりシリコン層は各MOSFETの駆動時に電流が流れるチャネル領域であり、当該チャネル領域を挟むように、ゲート電極G1の横のSOI層SL内には一対のソース・ドレイン領域が形成されている。一対のソース・ドレイン領域のそれぞれは、n型の半導体層であり比較的不純物濃度が低いエクステンション領域EXと、n型の半導体層でありエクステンション領域EXよりも不純物濃度が高い拡散層D1とを有している。このようにソース・ドレイン領域は、高濃度および低濃度の不純物拡散領域を含むLDD(Lightly Doped Drain)構造を有している。   The SOI layer SL immediately below the gate electrode G1, that is, the silicon layer is a channel region through which current flows when each MOSFET is driven, and a pair of sources are provided in the SOI layer SL next to the gate electrode G1 so as to sandwich the channel region. A drain region is formed. Each of the pair of source / drain regions has an extension region EX that is an n-type semiconductor layer and has a relatively low impurity concentration, and a diffusion layer D1 that is an n-type semiconductor layer and has an impurity concentration higher than that of the extension region EX. doing. Thus, the source / drain regions have an LDD (Lightly Doped Drain) structure including high-concentration and low-concentration impurity diffusion regions.

エクステンション領域EXおよび拡散層D1にはn型、つまり第2導電型の不純物(例えばP(リン)またはAs(ヒ素))が打ち込まれている。エクステンション領域EXは拡散層D1よりも上記チャネル領域に近い領域に形成されている。つまり、エクステンション領域EXの形成位置は拡散層D1の形成位置よりもゲート電極G1に近い。   The extension region EX and the diffusion layer D1 are implanted with n-type, that is, second conductivity type impurities (for example, P (phosphorus) or As (arsenic)). The extension region EX is formed in a region closer to the channel region than the diffusion layer D1. That is, the formation position of the extension region EX is closer to the gate electrode G1 than the formation position of the diffusion layer D1.

ゲート絶縁膜GF、ゲート電極G1およびサイドウォールSWから露出するSOI層SL上、つまり拡散層D1上には、エピタキシャル成長法により積上げられたエピタキシャル層EPが形成されている。エピタキシャル層EP内にも、高濃度のn型不純物が打ち込まれて拡散層D1が形成されている。また、エピタキシャル層EPの上面およびゲート電極G1の上面にはシリサイド層S1が形成されている。シリサイド層S1は例えばCoSi(コバルトシリサイド)からなる。   On the SOI layer SL exposed from the gate insulating film GF, the gate electrode G1, and the sidewall SW, that is, on the diffusion layer D1, an epitaxial layer EP stacked by the epitaxial growth method is formed. Also in the epitaxial layer EP, a high concentration n-type impurity is implanted to form a diffusion layer D1. A silicide layer S1 is formed on the upper surface of the epitaxial layer EP and the upper surface of the gate electrode G1. The silicide layer S1 is made of, for example, CoSi (cobalt silicide).

駆動用MOSFETQD2、転送用MOSFETQT2を覆うように、SOI基板上には絶縁膜ESおよび層間絶縁膜CLが順に積層されている。また、層間絶縁膜CLおよび絶縁膜ESを貫通するように複数のコンタクトホールが形成され、当該複数のコンタクトホール内には、コンタクトプラグCD、CNまたはCPが接続されている。絶縁膜ESは例えば窒化シリコン膜からなり、コンタクトホール形成の際にエッチングストッパ膜として機能する。層間絶縁膜CLは例えば酸化シリコン膜からなり、その上面はコンタクトプラグCD、CNおよびCPのそれぞれの上面と同じ高さにおいて平坦化されている。   An insulating film ES and an interlayer insulating film CL are sequentially stacked on the SOI substrate so as to cover the driving MOSFET QD2 and the transfer MOSFET QT2. A plurality of contact holes are formed so as to penetrate the interlayer insulating film CL and the insulating film ES, and contact plugs CD, CN, or CP are connected to the plurality of contact holes. The insulating film ES is made of, for example, a silicon nitride film, and functions as an etching stopper film when forming contact holes. The interlayer insulating film CL is made of, for example, a silicon oxide film, and the upper surface thereof is flattened at the same height as the upper surfaces of the contact plugs CD, CN, and CP.

コンタクトプラグCD、CNおよびCPはいずれも同様の構造を有する柱状の導体であり、例えば、コンタクトホール内の側壁および底面を覆うバリア導体膜と、コンタクトホール内に当該バリア導体膜を介して形成され、コンタクトホールを完全に埋め込む主導体膜とからなる。バリア導体膜は例えばTi(チタン)またはTiN(窒化チタン)を含み、主導体膜は例えばW(タングステン)からなる。図3では、コンタクトプラグCD、CNおよびCPはいずれもシリサイド層S1およびエピタキシャル層EPを介して各MOSFETのソース・ドレイン領域に接続されている。なお、図2に示すように、他の活性領域のソース・ドレイン領域およびゲート電極G1にもコンタクトプラグが接続されている。   Each of the contact plugs CD, CN, and CP is a columnar conductor having a similar structure, and is formed, for example, with a barrier conductor film covering a side wall and a bottom surface in the contact hole, and in the contact hole via the barrier conductor film. And a main conductor film completely filling the contact hole. The barrier conductor film includes, for example, Ti (titanium) or TiN (titanium nitride), and the main conductor film is made of, for example, W (tungsten). In FIG. 3, the contact plugs CD, CN and CP are all connected to the source / drain regions of the MOSFETs via the silicide layer S1 and the epitaxial layer EP. As shown in FIG. 2, contact plugs are also connected to the source / drain regions of the other active regions and the gate electrode G1.

図3に示すように、y方向において並ぶ転送用MOSFETQT2同士が共有するソース・ドレイン領域に接続されたコンタクトプラグCDは、図1に示すデータ線DL2(図1参照)に接続されている。また、y方向において並ぶ転送用MOSFETQT2および駆動用MOSFETQD2が共有するソース・ドレイン領域に接続されたコンタクトプラグCNは、蓄積ノードB(図1参照)に接続されている。また、駆動用MOSFETQD2のソース・ドレイン領域であって、コンタクトプラグCDが接続されていない方のソース・ドレイン領域には、コンタクトプラグCPが接続されている。コンタクトプラグCPは、図1に示す基準電圧(Vss)に接続されている。   As shown in FIG. 3, the contact plug CD connected to the source / drain region shared by the transfer MOSFETs QT2 arranged in the y direction is connected to the data line DL2 (see FIG. 1) shown in FIG. Further, the contact plug CN connected to the source / drain region shared by the transfer MOSFET QT2 and the drive MOSFET QD2 arranged in the y direction is connected to the storage node B (see FIG. 1). A contact plug CP is connected to the source / drain region of the driving MOSFET QD2, which is not connected to the contact plug CD. The contact plug CP is connected to the reference voltage (Vss) shown in FIG.

層間絶縁膜CL、コンタクトプラグCD、CNおよびCPの上には、例えばSiOCからなる層間絶縁膜ILが形成されている。層間絶縁膜ILには、コンタクトプラグCD、CNおよびCPのそれぞれの上面を露出する複数の配線溝が形成されており、各配線溝内には配線M1が形成されている。配線M1は例えば配線溝内の側壁および底面を覆うバリア導体膜と、配線溝内に当該バリア導体膜を介して形成され、配線溝を完全に埋め込む主導体膜とからなる。このバリア導体膜は例えばTa(タンタル)またはTaN(窒化タンタル)を含み、主導体膜は例えばCu(銅)からなる。配線M1はコンタクトプラグCD、CNまたはCPに接続されている。   On the interlayer insulating film CL and the contact plugs CD, CN and CP, an interlayer insulating film IL made of, for example, SiOC is formed. In the interlayer insulating film IL, a plurality of wiring grooves that expose the upper surfaces of the contact plugs CD, CN, and CP are formed, and a wiring M1 is formed in each wiring groove. The wiring M1 includes, for example, a barrier conductor film that covers a side wall and a bottom surface in the wiring groove, and a main conductor film that is formed in the wiring groove via the barrier conductor film and completely fills the wiring groove. The barrier conductor film includes, for example, Ta (tantalum) or TaN (tantalum nitride), and the main conductor film is made of, for example, Cu (copper). The wiring M1 is connected to the contact plug CD, CN or CP.

半導体基板SB内であって、半導体基板SBの上面近傍には、比較的低濃度のp型不純物(例えばB(ホウ素))が打ち込まれた拡散層であるPウエルWLが形成されている。PウエルWLのp型不純物の濃度は、例えば1016/cm程度である。なお、ここでは転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bに亘って半導体基板SBの上面近傍に一様にPウエルを形成しているが、転送用MOSFET領域1Aと駆動用MOSFET領域1BとではPウエルの濃度または不純物の注入深さなどを変えてもよい。 In the semiconductor substrate SB, in the vicinity of the upper surface of the semiconductor substrate SB, a P well WL which is a diffusion layer into which a relatively low concentration p-type impurity (for example, B (boron)) is implanted is formed. The concentration of the p-type impurity in the P well WL is, for example, about 10 16 / cm 3 . Here, the P well is uniformly formed near the upper surface of the semiconductor substrate SB across the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B. However, the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B The concentration of the P well or the impurity implantation depth may be changed.

ここで、本実施の形態の半導体装置の特徴として、半導体基板SB内であって、半導体基板SBの上面近傍には、p型不純物(例えばB(ホウ素))が比較的高い濃度で打ち込まれることで、p型の拡散層D2が形成されている。また、半導体基板SB内であって、半導体基板SBの上面近傍には、p型不純物(例えばB(ホウ素))が比較的低い濃度で打ち込まれることで、p型の拡散層D3が形成されている。拡散層D2のp型不純物の濃度は例えば1018/cm以上、1019/cm以下である。拡散層D3のp型不純物の濃度は例えば1017/cm以上、1018/cm未満である。 Here, as a feature of the semiconductor device of this embodiment, a p-type impurity (for example, B (boron)) is implanted at a relatively high concentration in the semiconductor substrate SB and in the vicinity of the upper surface of the semiconductor substrate SB. Thus, the p-type diffusion layer D2 is formed. Further, in the semiconductor substrate SB, in the vicinity of the upper surface of the semiconductor substrate SB, a p-type impurity (for example, B (boron)) is implanted at a relatively low concentration, whereby a p-type diffusion layer D3 is formed. Yes. The concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D2 is, for example, 10 18 / cm 3 or more and 10 19 / cm 3 or less. The concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D3 is, for example, 10 17 / cm 3 or more and less than 10 18 / cm 3 .

拡散層D2、D3は、PウエルWLに比べ、半導体基板SBの主面から浅い位置に形成されている。つまり、PウエルWLは拡散層D2、D3よりも形成深さが深い。また、上記のようにPウエルWLのp型不純物の濃度は拡散層D2、D3よりも低い。また、拡散層D2のp型不純物の濃度は拡散層D3よりも高い。   The diffusion layers D2 and D3 are formed shallower than the main surface of the semiconductor substrate SB as compared with the P well WL. That is, the P well WL is formed deeper than the diffusion layers D2 and D3. As described above, the concentration of the p-type impurity in the P well WL is lower than that of the diffusion layers D2 and D3. Further, the concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D2 is higher than that of the diffusion layer D3.

拡散層D2、D3は転送用MOSFETQT2の直下に形成されており、拡散層D3は駆動用MOSFETQD2の直下にも形成されている。転送用MOSFETQT2の直下において、y方向における拡散層D2と拡散層D3との境界はゲート電極G1の直下にある。ここでは、y方向におけるゲート電極G1の中心の直下に拡散層D2と拡散層D3との境界が存在している。   The diffusion layers D2 and D3 are formed immediately below the transfer MOSFET QT2, and the diffusion layer D3 is also formed immediately below the drive MOSFET QD2. Immediately below the transfer MOSFET QT2, the boundary between the diffusion layer D2 and the diffusion layer D3 in the y direction is directly below the gate electrode G1. Here, a boundary between the diffusion layer D2 and the diffusion layer D3 exists immediately below the center of the gate electrode G1 in the y direction.

つまり、半導体基板SBの上面近傍の半導体基板SB内には、転送用MOSFETQT2のゲート長方向において、ゲート電極G1の直下の領域を境界として並ぶ第1領域および第2領域が存在し、第1領域には拡散層D2が形成され、第2領域には拡散層D3が形成されている。これにより、第1領域および第2領域のそれぞれのp型不純物の濃度は異なるものとなっている。つまり、第1領域は比較的高濃度のp型半導体領域であり、第2領域は比較的低濃度のp型半導体領域である。   That is, in the semiconductor substrate SB in the vicinity of the upper surface of the semiconductor substrate SB, there are a first region and a second region arranged in the gate length direction of the transfer MOSFET QT2 with the region immediately below the gate electrode G1 as a boundary. Is formed with a diffusion layer D2, and a diffusion layer D3 is formed in the second region. Thereby, the concentration of the p-type impurity in each of the first region and the second region is different. That is, the first region is a relatively high concentration p-type semiconductor region, and the second region is a relatively low concentration p-type semiconductor region.

拡散層D2は、転送用MOSFETQT2を構成する一対のソース・ドレイン領域のうち、蓄積ノードB(図1参照)に接続されたソース・ドレイン領域の直下に形成されており、拡散層D3は、他方のソース・ドレイン領域であって、データ線DL2(図1参照)に接続されたソース・ドレイン領域の直下に形成されている。つまり、転送用MOSFETQT2のゲート電極G1の一方のソース・ドレイン領域の直下に拡散層D2が形成され、当該ソース・ドレイン領域にはコンタクトプラグCNが接続されており、他方のソース・ドレイン領域の直下に拡散層D3が形成され、当該ソース・ドレイン領域にはコンタクトプラグCDが接続されている。   The diffusion layer D2 is formed immediately below the source / drain region connected to the storage node B (see FIG. 1) of the pair of source / drain regions constituting the transfer MOSFET QT2, and the diffusion layer D3 The source / drain region is formed immediately below the source / drain region connected to the data line DL2 (see FIG. 1). That is, the diffusion layer D2 is formed immediately below one source / drain region of the gate electrode G1 of the transfer MOSFET QT2, and the contact plug CN is connected to the source / drain region, and immediately below the other source / drain region. A diffusion layer D3 is formed on the source / drain region, and a contact plug CD is connected to the source / drain region.

このように、転送用MOSFETQT2を構成する一対のソース・ドレイン領域の直下の半導体基板SBには、不純物濃度が異なる拡散層D2、D3がそれぞれ形成されている。つまり、転送用MOSFETQT2の直下の半導体基板SBにはp型の半導体層が形成されており、ゲート電極G1の直下を対称軸として、ゲート長方向における当該p型の半導体層の不純物濃度が非対称となっている。   Thus, the diffusion layers D2 and D3 having different impurity concentrations are formed in the semiconductor substrate SB immediately below the pair of source / drain regions constituting the transfer MOSFET QT2. That is, a p-type semiconductor layer is formed on the semiconductor substrate SB immediately below the transfer MOSFET QT2, and the impurity concentration of the p-type semiconductor layer in the gate length direction is asymmetric with respect to the axis immediately below the gate electrode G1. It has become.

また、図1に示すように転送用MOSFETQT2と対になっている転送用MOSFETQT1も、上述した転送用MOSFETQT2と同様の構造を有している。つまり、図示は省略するが、転送用MOSFETQT1を構成するソース・ドレイン領域のうち、蓄積ノードAに接続されたソース・ドレイン領域の直下の半導体基板の上面には高い不純物濃度を有するp型の拡散層が形成されており、一方のソース・ドレイン領域の直下の半導体基板の上面に形成されたp型の拡散層は、当該不純物濃度よりも低い不純物濃度を有している。   Also, as shown in FIG. 1, the transfer MOSFET QT1 paired with the transfer MOSFET QT2 has the same structure as the transfer MOSFET QT2 described above. That is, although not shown in the drawing, a p-type diffusion having a high impurity concentration is formed on the upper surface of the semiconductor substrate immediately below the source / drain region connected to the storage node A among the source / drain regions constituting the transfer MOSFET QT1. The p-type diffusion layer formed on the upper surface of the semiconductor substrate immediately below one of the source / drain regions has an impurity concentration lower than the impurity concentration.

また、ここでは、転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bにおいて、転送用MOSFETQT2および駆動用MOSFETQD2は、BOX膜BXを介して半導体基板SBと絶縁されている。つまり、BOX膜BXを貫通するプラグなどを介して拡散層D2と駆動用MOSFETQT2とが電気的に接続されるような構成を有していない。すなわち、拡散層D2は回路を構成しておらず、SOI層SLとは絶縁されている。   Here, in the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B, the transfer MOSFET QT2 and the drive MOSFET QD2 are insulated from the semiconductor substrate SB via the BOX film BX. That is, the diffusion layer D2 and the driving MOSFET QT2 are not electrically connected via a plug or the like penetrating the BOX film BX. That is, the diffusion layer D2 does not constitute a circuit and is insulated from the SOI layer SL.

図1を用いて上述したように、図3に示す転送用MOSFETQT2のチャネル領域では、SRAMの書き込み動作の際、蓄積ノードB(図1参照)側からデータ線DL2(図1参照)側に向かって電流が流れる。つまり、蓄積ノードBにコンタクトプラグCNを介して接続された活性領域がソース領域となり、データ線DL2にコンタクトプラグCDを介して接続された活性領域がドレイン領域となる。   As described above with reference to FIG. 1, in the channel region of the transfer MOSFET QT2 shown in FIG. 3, during the SRAM write operation, the storage node B (see FIG. 1) side goes to the data line DL2 (see FIG. 1) side. Current flows. That is, the active region connected to the storage node B via the contact plug CN becomes a source region, and the active region connected to the data line DL2 via the contact plug CD becomes a drain region.

また、SRAMに記憶された情報の読み出し動作において、転送用MOSFETQT2のチャネル領域では上記とは逆方向に電流が流れる。すなわち、読み出し動作の際には、データ線DL2側から蓄積ノードB側に向かって電流が流れる。つまり、データ線DL2にコンタクトプラグCDを介して接続された活性領域がソース領域蓄積となり、蓄積ノードBにコンタクトプラグCNを介して接続された活性領域がドレイン領域となる。   Further, in the read operation of the information stored in the SRAM, a current flows in the opposite direction to the above in the channel region of the transfer MOSFET QT2. That is, during the read operation, a current flows from the data line DL2 side toward the storage node B side. That is, the active region connected to the data line DL2 via the contact plug CD is a source region accumulation, and the active region connected to the storage node B via the contact plug CN is a drain region.

ここで、SRAMにおいては、装置の微細化および駆動電圧の低電圧化により、SRAMに対する情報の書き込みの性能、および読み出し時における記憶情報の非破壊性能の低下が顕著となる問題がある。つまり、駆動電圧が低く過ぎると、書き込み時にSRAMに情報を書き込むことができない場合がある。また、駆動電圧が低くなり電流が小さくなると、読み出し時に記憶情報が破壊される虞がある。   Here, in the SRAM, there is a problem that the performance of writing information to the SRAM and the non-destructive performance of the stored information at the time of reading become remarkable due to the miniaturization of the device and the lowering of the drive voltage. That is, if the drive voltage is too low, information may not be written to the SRAM at the time of writing. Further, when the drive voltage is reduced and the current is reduced, the stored information may be destroyed during reading.

上記の問題は、SRAMを構成する転送用MOSFETのしきい値電圧を調整することにより改善することが可能である。すなわち、書き込み動作においては、駆動電圧が低くても、転送用MOSFETのしきい値電圧が低ければ、情報の書き込みをより確実に行うことができる。また、読み出し動作においては、駆動電圧が低くても、転送用MOSFETのしきい値電圧が高ければ、記憶情報の破壊を回避しつつ、情報を読み出すことができる。このように、駆動電圧を低くすることによる書き込みの失敗、および読み出し時の情報の破壊を防ぐことができれば、SRAMの省電力化および微細化が可能となるため、半導体装置の性能を向上させることができる。   The above problem can be improved by adjusting the threshold voltage of the transfer MOSFET constituting the SRAM. That is, in the write operation, even if the drive voltage is low, information can be written more reliably if the threshold voltage of the transfer MOSFET is low. In the read operation, even if the drive voltage is low, if the threshold voltage of the transfer MOSFET is high, information can be read while avoiding destruction of stored information. Thus, if the failure of writing and the destruction of information at the time of reading can be prevented by lowering the driving voltage, the power saving and miniaturization of the SRAM can be achieved, so that the performance of the semiconductor device is improved. Can do.

本実施の形態では、以下の2点の特性を利用して、書き込み時および読み出し時において転送用MOSFETのしきい値電圧の高さを変化させることを可能としている。つまり、書き込みまたは読み出しの動作によって転送用MOSFETの電流が流れる向きが入れ替わる点と、MOSFETのしきい値電圧がチャネル領域近傍の不純物濃度によって変化し、このしきい値電圧の変化には、ソース領域の近傍の半導体層の不純物濃度が支配的に影響する点とを利用する。なお、しきい値電圧の変化についてソース領域が支配的であるということは、つまり、ドレイン領域の近傍の半導体層の不純物濃度はMOSFETのしきい値電圧にあまり影響しないということである。   In the present embodiment, the threshold voltage of the transfer MOSFET can be changed at the time of writing and reading using the following two characteristics. That is, the direction in which the current of the transfer MOSFET flows is changed by the write or read operation, and the threshold voltage of the MOSFET changes depending on the impurity concentration in the vicinity of the channel region. The point that the impurity concentration of the semiconductor layer in the vicinity of the layer is dominantly used. Note that the fact that the source region is dominant with respect to the change in threshold voltage means that the impurity concentration of the semiconductor layer in the vicinity of the drain region does not significantly affect the threshold voltage of the MOSFET.

SRAMの読み出し時においては、高濃度の拡散層D2の直上に位置し、蓄積ノードBに接続された拡散層D1を含む半導体領域がソース領域となる。この場合、ソース領域の近傍に不純物濃度が高い拡散層D2が形成されていることにより、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧が高くなる。これは、チャネルの不純物濃度が高くなるとMOSFETのしきい値電圧が高くなる特性を利用したものである。   At the time of reading from the SRAM, a semiconductor region that is located immediately above the high-concentration diffusion layer D2 and includes the diffusion layer D1 connected to the storage node B serves as a source region. In this case, since the diffusion layer D2 having a high impurity concentration is formed in the vicinity of the source region, the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 increases. This utilizes the characteristic that the threshold voltage of the MOSFET increases as the impurity concentration of the channel increases.

不純物濃度が高い拡散層D2がBOX膜BXを介してソース領域の下に存在していたとしても、BOX膜BXの膜厚が小さければ、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧は拡散層D2の影響を受ける。このため本実施の形態では、拡散層D2の存在により転送用MOSFETQT2のしきい値電圧を高めるため、BOX膜BXの膜厚を50nm以下としている。   Even if the diffusion layer D2 having a high impurity concentration exists under the source region via the BOX film BX, if the thickness of the BOX film BX is small, the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 is influenced by the diffusion layer D2. Receive. Therefore, in the present embodiment, the thickness of the BOX film BX is set to 50 nm or less in order to increase the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 due to the presence of the diffusion layer D2.

このように、読み出し時の転送用MOSFETQT2のしきい値電圧が高くなるため、データ線DL2に印加される電圧の値が小さくても、SRAMが記憶した情報を破壊することなく読み出すことができる。   As described above, since the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 at the time of reading increases, even if the value of the voltage applied to the data line DL2 is small, the information stored in the SRAM can be read without being destroyed.

また、SRAMの書き込み時においては、低濃度の拡散層D3の直上に位置し、データ線DL2に接続された拡散層D1を含む半導体領域がソース領域となる。この場合、ソース領域の近傍には拡散層D2のような不純物濃度が高い拡散層が形成されていないため、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧は低くなる。   At the time of SRAM writing, a semiconductor region that is located immediately above the low-concentration diffusion layer D3 and includes the diffusion layer D1 connected to the data line DL2 serves as a source region. In this case, since the diffusion layer having a high impurity concentration such as the diffusion layer D2 is not formed in the vicinity of the source region, the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 becomes low.

このように、書き込み時の転送用MOSFETQT2のしきい値電圧が低くなるため、蓄積ノードBに印加される電圧、つまり電源電圧Vddの値が小さくても、SRAMに情報を書き込むことができる。つまり、駆動電圧が低くなり、電流が小さくなることに起因して、SRAMに対し情報を書き込みにくくなることを防ぐことができる。   Thus, since the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 at the time of writing becomes low, information can be written to the SRAM even when the voltage applied to the storage node B, that is, the value of the power supply voltage Vdd is small. That is, it is possible to prevent the information from being difficult to be written to the SRAM due to the drive voltage being lowered and the current being reduced.

本実施の形態では上記のように、駆動電圧を低くすることによる書き込みの失敗、および読み出し時の情報の破壊を防ぐことができるため、SOI基板上に形成したSRAMの動作を安定させることができ、SRAMの省電力化および微細化が可能となる。したがって、半導体装置の性能を向上させることができる。なお、ここでは転送用MOSFETQT2について説明したが、図3に示していない転送用MOSFETQT1(図1および図2参照)についても同様である。   In this embodiment mode, as described above, it is possible to prevent a writing failure and a destruction of information at the time of reading by lowering the driving voltage, so that the operation of the SRAM formed on the SOI substrate can be stabilized. The power saving and miniaturization of the SRAM can be realized. Therefore, the performance of the semiconductor device can be improved. Although the transfer MOSFET QT2 has been described here, the same applies to the transfer MOSFET QT1 (see FIGS. 1 and 2) not shown in FIG.

次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法について、図4〜図16を用いて説明する。図4〜図16は本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図3と同じ位置の断面を示すものである。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 16 are cross-sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, and show a cross-section at the same position as in FIG.

まず、図4に示すように、上方にBOX膜BXおよびSOI層SLが順に積層された半導体基板SBを準備する。半導体基板SBはSi(シリコン)からなる支持基板であり、半導体基板SB上のBOX膜BXは酸化シリコン膜であり、BOX膜BX上のSOI層SLは1〜10Ωcm程度の抵抗を有する単結晶シリコンからなる層である。本実施の形態ではBOX膜BXの膜厚は50nm以下である必要があるため、ここでは例として、当該膜厚を10nmとしている。   First, as shown in FIG. 4, a semiconductor substrate SB is prepared in which a BOX film BX and an SOI layer SL are sequentially stacked above. The semiconductor substrate SB is a support substrate made of Si (silicon), the BOX film BX on the semiconductor substrate SB is a silicon oxide film, and the SOI layer SL on the BOX film BX has a resistance of about 1 to 10 Ωcm. It is the layer which consists of. In this embodiment mode, the thickness of the BOX film BX needs to be 50 nm or less, and thus the thickness is set to 10 nm as an example here.

半導体基板SB、BOX膜BXおよびSOI層SLからなるSOI基板はSIMOX(Silicon Implanted Oxide)法で形成することができる。つまり、Si(シリコン)からなる半導体基板SBの主面に高いエネルギーでO(酸素)をイオン注入し、その後の熱処理でSi(シリコン)と酸素とを結合させ、半導体基板の表面よりも少し深い位置に埋込み酸化膜(BOX膜)を形成することで、SOI基板を形成することができる。また、SOI基板は、表面に酸化膜を形成した半導体基板SBと、もう1枚のSi(シリコン)からなる半導体基板とを高熱および圧力を加えることで接着して貼り合わせた後、片側のシリコン層を研磨して薄膜化することで形成することもできる。 The SOI substrate including the semiconductor substrate SB, the BOX film BX, and the SOI layer SL can be formed by a SIMOX (Silicon Implanted Oxide) method. In other words, O 2 (oxygen) is ion-implanted with high energy into the main surface of the semiconductor substrate SB made of Si (silicon), and Si (silicon) and oxygen are combined in a subsequent heat treatment, so that the surface is slightly smaller than the surface of the semiconductor substrate. An SOI substrate can be formed by forming a buried oxide film (BOX film) at a deep position. In addition, the SOI substrate is formed by bonding a semiconductor substrate SB having an oxide film formed thereon and another semiconductor substrate made of Si (silicon) by applying high heat and pressure, and then bonding the silicon substrate on one side. It can also be formed by polishing and thinning the layer.

次に、図示していない領域において、周知の方法を用いて素子分離領域を形成する。素子分離領域は、SOI基板の上面を開口する溝であって、BOX膜BXの上面または半導体基板SBの途中深さまで達する溝内に埋め込まれた絶縁膜からなる。   Next, in a region not shown, an element isolation region is formed using a known method. The element isolation region is a trench opening in the upper surface of the SOI substrate, and is made of an insulating film embedded in the trench reaching the upper surface of the BOX film BX or the intermediate depth of the semiconductor substrate SB.

次に、半導体基板SBにp型の不純物(例えばB(ホウ素))をイオン注入法により比較的低い濃度で打ち込むことで、半導体基板SBの上面から半導体基板SBの比較的深い領域に亘ってPウエルWLを形成する。なお、図示していないpチャネル型のMOSFETである負荷用MOSFETの形成領域にはPウエルを形成せず、n型の不純物(例えばP(リン)またはAs(ヒ素))を低濃度で打ち込んだNウエルを形成する。PウエルWLのp型不純物(例えばB(ホウ素))の濃度は例えば1016/cm程度である。 Next, p-type impurities (for example, B (boron)) are implanted into the semiconductor substrate SB at a relatively low concentration by an ion implantation method, so that P extends from the upper surface of the semiconductor substrate SB to a relatively deep region of the semiconductor substrate SB. A well WL is formed. Note that a p-well is not formed in the formation region of the load MOSFET, which is a p-channel MOSFET (not shown), and n-type impurities (for example, P (phosphorus) or As (arsenic)) are implanted at a low concentration. N well is formed. The concentration of the p-type impurity (for example, B (boron)) in the P well WL is, for example, about 10 16 / cm 3 .

次に、図5に示すように、半導体基板SBにp型の不純物(例えばB(ホウ素))をイオン注入法により比較的低い濃度で打ち込むことで、半導体基板SBの上面から半導体基板SBの比較的浅い領域に亘って拡散層D3を形成する。拡散層D3は転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bにおいて、PウエルWLよりも浅い深さで形成される。拡散層D3のp型不純物の濃度は例えば1017/cm以上、1018/cm未満ある。なお、このイオン注入工程は、フォトレジストパターンなどのマスクにより、pチャネル型のMOSFETである負荷用MOSFETの形成領域を覆った状態で行う。 Next, as shown in FIG. 5, a p-type impurity (for example, B (boron)) is implanted into the semiconductor substrate SB at a relatively low concentration by an ion implantation method, thereby comparing the semiconductor substrate SB from the upper surface of the semiconductor substrate SB. A diffusion layer D3 is formed over a shallow region. The diffusion layer D3 is formed at a depth shallower than the P well WL in the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B. The concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D3 is, for example, 10 17 / cm 3 or more and less than 10 18 / cm 3 . This ion implantation process is performed in a state where a region for forming a load MOSFET, which is a p-channel MOSFET, is covered with a mask such as a photoresist pattern.

次に、図6に示すように、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて、SOI基板上にフォトレジストパターンRP1を形成を形成する。フォトレジストパターンRP1は、後の工程で形成する転送用MOSFETのゲート電極と平面視において重なる領域から、当該ゲート電極と、後の工程で当該転送用MOSFETに隣接して形成する駆動用MOSFETのゲート電極との中間の領域までの範囲を露出する膜である。すなわち、フォトレジストパターンRP1は、後の工程で転送用MOSFET領域1Aに形成する2個の転送用MOSFETのそれぞれのゲート電極の間の領域を覆い、さらに駆動用MOSFET領域1B全体を覆う膜である。   Next, as shown in FIG. 6, a photoresist pattern RP1 is formed on the SOI substrate by using a well-known photolithography technique. The photoresist pattern RP1 is formed from a region overlapping the gate electrode of the transfer MOSFET formed in a later step in plan view, and the gate of the drive MOSFET formed adjacent to the transfer MOSFET in the later step. It is a film exposing a range up to an intermediate region with the electrode. That is, the photoresist pattern RP1 is a film that covers a region between the gate electrodes of two transfer MOSFETs to be formed in the transfer MOSFET region 1A in a later step, and further covers the entire drive MOSFET region 1B. .

言い換えれば、フォトレジストパターンRP1の開口部は、転送用MOSFET領域1Aにおいて後にゲート電極を形成する領域から、転送用MOSFET領域1Aと駆動用MOSFET領域1Bとの境界までの領域を露出している。つまり、フォトレジストパターンRP1は、後の工程で形成する転送用MOSFETのソース・ドレイン領域の一方と平面視において重なる領域を露出するように開口している。フォトレジストパターンRP1の開口部内に露出される領域は、図2に示す破線に囲まれた範囲内である。   In other words, the opening of the photoresist pattern RP1 exposes a region from the region where the gate electrode is later formed in the transfer MOSFET region 1A to the boundary between the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B. That is, the photoresist pattern RP1 is opened so as to expose a region overlapping with one of the source / drain regions of the transfer MOSFET formed in a later step in plan view. A region exposed in the opening of the photoresist pattern RP1 is within a range surrounded by a broken line shown in FIG.

続いて、フォトレジストパターンRP1をマスクとして、半導体基板SBにp型の不純物(例えばB(ホウ素))をイオン注入法により比較的高い濃度で打ち込むことで、半導体基板SBの上面から半導体基板SBの比較的浅い領域に亘って拡散層D2を形成する。拡散層D2は転送用MOSFET領域1Aにおいて、PウエルWLよりも浅い深さで形成される。拡散層D2のp型不純物の濃度は例えば1018/cm以上、1019/cm以下ある。つまり、拡散層D2は拡散層D3よりも高い不純物濃度を有している。 Subsequently, by using the photoresist pattern RP1 as a mask, a p-type impurity (for example, B (boron)) is implanted into the semiconductor substrate SB at a relatively high concentration by an ion implantation method, so that the semiconductor substrate SB is formed from the upper surface of the semiconductor substrate SB. A diffusion layer D2 is formed over a relatively shallow region. The diffusion layer D2 is formed at a shallower depth than the P well WL in the transfer MOSFET region 1A. The concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D2 is, for example, 10 18 / cm 3 or more and 10 19 / cm 3 or less. That is, the diffusion layer D2 has a higher impurity concentration than the diffusion layer D3.

次に、図7に示すように、フォトレジストパターンRP1を除去した後、SOI層SL上に熱酸化法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて酸化シリコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン膜上に、CVD法などを用いてポリシリコン膜および窒化シリコン(Si)膜を順次形成した後、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング法を用いて窒化シリコン膜をパターニングすることで、窒化シリコン膜からなる絶縁膜HMを形成する。続いて、絶縁膜HMをハードマスクとして用い、ドライエッチング法により前記ポリシリコン膜および前記酸化シリコン膜をパターニングする。これにより、SOI層SL上に、前記酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜GFを形成し、ゲート絶縁膜GF上に前記ポリシリコン膜からなるゲート電極G1を形成する。 Next, as shown in FIG. 7, after removing the photoresist pattern RP1, a silicon oxide film is formed on the SOI layer SL by using a thermal oxidation method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Thereafter, a polysilicon film and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film are sequentially formed on the silicon oxide film by using a CVD method or the like, and then the silicon nitride film is patterned by using a photolithography technique and a dry etching method. Thus, an insulating film HM made of a silicon nitride film is formed. Subsequently, the polysilicon film and the silicon oxide film are patterned by a dry etching method using the insulating film HM as a hard mask. Thereby, the gate insulating film GF made of the silicon oxide film is formed on the SOI layer SL, and the gate electrode G1 made of the polysilicon film is formed on the gate insulating film GF.

なお、ゲート電極G1を構成するポリシリコン膜は、P(リン)またはAs(ヒ素)などのn型の不純物をイオン注入することなどにより、低抵抗のn型半導体膜(ドープトポリシリコン膜)とされている。また、前記ポリシリコン膜は、成膜時にはアモルファスシリコン膜であったものを、成膜後(イオン注入後)の熱処理により多結晶シリコン膜に変えることもできる。ここでは、転送用MOSFET領域1Aでは、ゲート絶縁膜GF、ゲート電極G1および絶縁膜HMを、拡散層D2および拡散層D3の境界の直上に形成する。   The polysilicon film constituting the gate electrode G1 is a low-resistance n-type semiconductor film (doped polysilicon film) by ion-implanting an n-type impurity such as P (phosphorus) or As (arsenic). It is said that. The polysilicon film, which was an amorphous silicon film at the time of film formation, can be changed to a polycrystalline silicon film by heat treatment after film formation (after ion implantation). Here, in the transfer MOSFET region 1A, the gate insulating film GF, the gate electrode G1, and the insulating film HM are formed immediately above the boundary between the diffusion layer D2 and the diffusion layer D3.

次に、図8に示すように、SOI層SLの上面、絶縁膜HMおよびゲート電極G1を覆うように、例えばCVD法を用いて酸化シリコン膜O1および窒化シリコン(Si)膜N1を順に堆積して積層膜を形成する。その後、RIE(Reactive Ion Etching)法などにより異方性エッチングを行うことで酸化シリコン膜O1および窒化シリコン膜N1からなる当該積層膜を一部除去し、SOI層SLの上面および絶縁膜HMの上面を露出させる。これにより、ゲート電極G1の側壁には、酸化シリコン膜O1および窒化シリコン膜N1からなるサイドウォール状の積層膜が自己整合的に形成される。 Next, as shown in FIG. 8, a silicon oxide film O1 and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film N1 are formed using, for example, a CVD method so as to cover the upper surface of the SOI layer SL, the insulating film HM, and the gate electrode G1. A laminated film is formed by sequentially depositing. Thereafter, anisotropic etching is performed by an RIE (Reactive Ion Etching) method or the like to remove a part of the stacked film including the silicon oxide film O1 and the silicon nitride film N1, and to remove the upper surface of the SOI layer SL and the upper surface of the insulating film HM. To expose. As a result, a sidewall-like laminated film composed of the silicon oxide film O1 and the silicon nitride film N1 is formed on the side wall of the gate electrode G1 in a self-aligning manner.

ここで、酸化シリコン膜O1はサイドウォール形成用の絶縁膜であり、窒化シリコン膜N1は、後の工程でゲート電極から離間した位置にエピタキシャル層、つまり選択成長層を形成するために用いられるダミーサイドウォールを構成する絶縁膜である。つまり、酸化シリコン膜O1および窒化シリコン膜N1からなる積層膜はダミーサイドウォールを構成し、完成した半導体装置には、酸化シリコン膜O1は残るが窒化シリコン膜N1は残らない。なお、ゲート電極G1およびそれに隣接するダミーサイドウォールは、それらの直下に形成された拡散層D2を平面視において完全には覆っていない。   Here, the silicon oxide film O1 is an insulating film for forming a sidewall, and the silicon nitride film N1 is a dummy used for forming an epitaxial layer, that is, a selective growth layer in a position separated from the gate electrode in a later step. It is an insulating film constituting the sidewall. That is, the laminated film composed of the silicon oxide film O1 and the silicon nitride film N1 forms a dummy sidewall, and the silicon oxide film O1 remains but the silicon nitride film N1 does not remain in the completed semiconductor device. Note that the gate electrode G1 and the dummy sidewall adjacent thereto do not completely cover the diffusion layer D2 formed immediately below them in plan view.

次に、図9に示すように、ゲート電極G1、酸化シリコン膜O1および窒化シリコン膜N1から露出しているSOI層SLの上面に、エピタキシャル成長法を用いて、主にSi(シリコン)からなるエピタキシャル層EPを形成する。これにより、ゲート電極G1、酸化シリコン膜O1および窒化シリコン膜N1を含む構造体に対するy方向における横の領域には、SOI層SLよりも上面の高さが高いシリコン層であるエピタキシャル層EPが形成される。エピタキシャル層EPはゲート電極G1の側壁から離間した位置に、20〜50nmの膜厚で形成される。   Next, as shown in FIG. 9, an epitaxial growth method is used to form an epitaxial layer mainly made of Si (silicon) on the upper surface of the SOI layer SL exposed from the gate electrode G1, the silicon oxide film O1, and the silicon nitride film N1. Layer EP is formed. As a result, an epitaxial layer EP, which is a silicon layer whose upper surface is higher than the SOI layer SL, is formed in a lateral region in the y direction with respect to the structure including the gate electrode G1, the silicon oxide film O1, and the silicon nitride film N1. Is done. The epitaxial layer EP is formed with a thickness of 20 to 50 nm at a position spaced from the side wall of the gate electrode G1.

なお、ゲート電極G1の横にエピタキシャル層EPを形成するのは、SOI層SLの膜厚が極端に薄いことに起因している。つまり、エピタキシャル層EPを形成する理由の一つは、シリサイド層を形成する際に、ソース・ドレイン領域を構成するSOI層SL厚を補う必要があるためである。   The epitaxial layer EP is formed beside the gate electrode G1 because the SOI layer SL is extremely thin. That is, one of the reasons for forming the epitaxial layer EP is that it is necessary to supplement the thickness of the SOI layer SL constituting the source / drain region when forming the silicide layer.

次に、図10に示すように、ウェットエッチング法を用いて、ゲート電極G1の上部の絶縁膜HMおよびダミーサイドウォール形成用の絶縁膜である窒化シリコン膜N1を除去する。   Next, as shown in FIG. 10, the insulating film HM above the gate electrode G1 and the silicon nitride film N1 that is an insulating film for forming the dummy sidewall are removed by wet etching.

次に、図11に示すように、ゲート電極G1をマスクとして、イオン注入法を用いてn型の不純物(例えばP(リン)またはAs(ヒ素))を比較的低い濃度でSOI層SLに打ち込むことにより、ゲート電極G1およびゲート絶縁膜GFの横に露出しているSOI層SLおよびエピタキシャル層EPの上面にエクステンション領域EXを形成する。エクステンション領域EXはゲート電極G1の直下のSOI層SLの上面の一部には形成されない。また、このイオン注入工程で打ち込まれる不純物イオンは膜厚5nm程度の酸化シリコン膜O1を透過するため、酸化シリコン膜O1の直下のSOI層SLにもエクステンション領域EXは形成される。   Next, as shown in FIG. 11, an n-type impurity (for example, P (phosphorus) or As (arsenic)) is implanted into the SOI layer SL at a relatively low concentration by ion implantation using the gate electrode G1 as a mask. Thus, an extension region EX is formed on the upper surface of the SOI layer SL and the epitaxial layer EP exposed beside the gate electrode G1 and the gate insulating film GF. The extension region EX is not formed on a part of the upper surface of the SOI layer SL immediately below the gate electrode G1. Further, since the impurity ions implanted in this ion implantation process pass through the silicon oxide film O1 having a thickness of about 5 nm, the extension region EX is also formed in the SOI layer SL immediately below the silicon oxide film O1.

次に、図12に示すように、例えばCVD法を用いて、ゲート電極G1、酸化シリコン膜O1、SOI層SLおよびエピタキシャル層EPのそれぞれの露出した表面を覆うように、窒化シリコン膜N2を形成する。その後、RIE法などにより異方性エッチングを行うことで窒化シリコン膜N2を一部除去し、ゲート電極G1およびエピタキシャル層EPのそれぞれの上面を露出させる。これにより、ゲート電極G1の側壁には、酸化シリコン膜O1を介して窒化シリコン膜N2が自己整合的に形成され、酸化シリコン膜O1および窒化シリコン膜N2からなるサイドウォールSWが形成される。   Next, as shown in FIG. 12, a silicon nitride film N2 is formed so as to cover the exposed surfaces of the gate electrode G1, the silicon oxide film O1, the SOI layer SL, and the epitaxial layer EP by using, for example, the CVD method. To do. Thereafter, the silicon nitride film N2 is partially removed by performing anisotropic etching by the RIE method or the like, and the upper surfaces of the gate electrode G1 and the epitaxial layer EP are exposed. As a result, the silicon nitride film N2 is formed in a self-aligned manner on the side wall of the gate electrode G1 via the silicon oxide film O1, and the sidewall SW including the silicon oxide film O1 and the silicon nitride film N2 is formed.

次に、図13に示すように、ゲート電極G1およびサイドウォールSWをマスクとして、半導体基板SBの上方からn型の不純物(例えばP(リン)またはAs(ヒ素))を比較的高い濃度でイオン注入することにより、ゲート電極G1、酸化シリコン膜O1および窒化シリコン膜N2から露出しているエピタキシャル層EP内およびSOI層SL内に拡散層D1を形成する。エクステンション領域EXおよび拡散層D1はソース・ドレイン領域を構成する半導体領域である。前記ソース・ドレイン領域は、不純物が高濃度で導入された拡散層D1とゲート電極G1の直下のチャネル領域となるSOI層SLとの間に、低濃度の不純物を含むエクステンション領域EXが設けられたLDD構造を有している。つまり、拡散層D1の不純物濃度は、エクステンション領域EXの不純物濃度よりも高い。   Next, as shown in FIG. 13, n-type impurities (for example, P (phosphorus) or As (arsenic)) are ionized at a relatively high concentration from above the semiconductor substrate SB using the gate electrode G1 and the sidewall SW as a mask. By implantation, a diffusion layer D1 is formed in the epitaxial layer EP and the SOI layer SL exposed from the gate electrode G1, the silicon oxide film O1, and the silicon nitride film N2. The extension region EX and the diffusion layer D1 are semiconductor regions constituting source / drain regions. In the source / drain region, an extension region EX including a low concentration impurity is provided between the diffusion layer D1 into which the impurity is introduced at a high concentration and the SOI layer SL which is a channel region immediately below the gate electrode G1. It has an LDD structure. That is, the impurity concentration of the diffusion layer D1 is higher than the impurity concentration of the extension region EX.

以上により、ゲート電極G1と、エクステンション領域EXおよび拡散層D1からなるソース・ドレイン領域とを含むnチャネル型のMOSFETである転送用MOSFETQT2および駆動用MOSFETQD2を形成する。転送用MOSFETQT2は転送用MOSFET領域1Aに形成され、駆動用MOSFETQD2は駆動用MOSFET領域1Bに形成される。   As described above, the transfer MOSFET QT2 and the drive MOSFET QD2, which are n-channel MOSFETs including the gate electrode G1, and the source / drain regions including the extension region EX and the diffusion layer D1, are formed. The transfer MOSFET QT2 is formed in the transfer MOSFET region 1A, and the drive MOSFET QD2 is formed in the drive MOSFET region 1B.

なお、図示しない他の領域には同様の構造の転送用MOSFETQT1および駆動用MOSFETQD1(図1および図2参照)が形成される。y方向において隣り合う転送用MOSFETQT1および駆動用MOSFETQD1は互いのソース・ドレイン領域の一つを共有している。また、図示していない他の領域では、上記のnチャネル型のMOSFETと異なる導電型を有するpチャネル型の負荷用MOSFETQP1、QP2(図1および図2参照)も形成される。   A transfer MOSFET QT1 and a driving MOSFET QD1 (see FIGS. 1 and 2) having the same structure are formed in other regions not shown. The transfer MOSFET QT1 and the drive MOSFET QD1 adjacent in the y direction share one of the source / drain regions. In other regions not shown, p-channel load MOSFETs QP1 and QP2 (see FIGS. 1 and 2) having a conductivity type different from that of the n-channel MOSFET are also formed.

ここで、転送用MOSFETQT2の直下の半導体基板SB内であって、半導体基板SBの上面近傍には、転送用MOSFETQT2のゲート電極G1の直下の領域を境界として、ゲート長方向において拡散層D2と拡散層D3とが並んで形成されている。つまり、転送用MOSFETQT2の直下の半導体基板SBの上面において、当該転送用MOSFETQT2の一対のソース・ドレイン領域のうちの一方の直下に拡散層D2が形成され、もう一方の直下に拡散層D3が形成されており、拡散層D2およびD3の境界はゲート電極G1のゲート長方向における中心の直下にある。   Here, in the semiconductor substrate SB directly below the transfer MOSFET QT2, in the vicinity of the upper surface of the semiconductor substrate SB, the diffusion layer D2 and the diffusion layer are diffused in the gate length direction with the region immediately below the gate electrode G1 of the transfer MOSFET QT2 as a boundary. The layer D3 is formed side by side. That is, on the upper surface of the semiconductor substrate SB immediately below the transfer MOSFET QT2, the diffusion layer D2 is formed immediately below one of the pair of source / drain regions of the transfer MOSFET QT2, and the diffusion layer D3 is formed immediately below the other. The boundary between the diffusion layers D2 and D3 is immediately below the center of the gate electrode G1 in the gate length direction.

拡散層D2は、当該転送用MOSFETQT2のゲート電極G1の直下から、ゲート電極G1と、当該転送用MOSFETQT2と隣り合う駆動用MOSFETQD2のゲート電極G1との中間の領域の直下までの範囲に亘って半導体基板SBの上面に形成されている。この構造は転送用MOSFETQT1においても同様である。   The diffusion layer D2 is a semiconductor that extends from a region immediately below the gate electrode G1 of the transfer MOSFET QT2 to a region immediately below an intermediate region between the gate electrode G1 and the gate electrode G1 of the drive MOSFET QD2 adjacent to the transfer MOSFET QT2. It is formed on the upper surface of the substrate SB. This structure is the same in the transfer MOSFET QT1.

次に、図14に示すように、ゲート電極G1およびエピタキシャル層EP上に、周知のサリサイド技術を用いてシリサイド層S1を形成した後、転送用MOSFETQT2および駆動用MOSFETQD2を絶縁膜ESおよび層間絶縁膜CLにより順次覆う。シリサイド層S1は例えばCoSi(コバルトシリサイド)からなり、例えば窒化シリコン膜からなる絶縁膜ES、および例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜CLはCVD法などにより形成する。その後、層間絶縁膜CLの上面を例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法などにより研磨して平坦化する。   Next, as shown in FIG. 14, after the silicide layer S1 is formed on the gate electrode G1 and the epitaxial layer EP by using a well-known salicide technique, the transfer MOSFET QT2 and the drive MOSFET QD2 are replaced with the insulating film ES and the interlayer insulating film. Cover sequentially with CL. The silicide layer S1 is made of, for example, CoSi (cobalt silicide), and the insulating film ES made of, for example, a silicon nitride film and the interlayer insulating film CL made of, for example, a silicon oxide film are formed by a CVD method or the like. Thereafter, the upper surface of the interlayer insulating film CL is polished and planarized by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.

次に、図15に示すように、絶縁膜ESをエッチングストッパ膜として利用し、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング法を用いて層間絶縁膜CLおよび絶縁膜ESを開口することで、シリサイド層S1の上面を露出する複数のコンタクトホールを形成する。その後、例えばTi(チタン)またはTiN(窒化チタン)を含むバリア導体膜と、例えばW(タングステン)からなる主導体膜とを、例えばスパッタリング法を用いて順次形成することで、各コンタクトホールを完全に埋め込む。続いて、例えばCMP法によりバリア導体膜と主導体膜とを研磨して層間絶縁膜CLの上面を露出させることで、複数のコンタクトホール内に埋め込まれたバリア導体膜および主導体膜からなるコンタクトプラグCD、CNおよびCPを形成する。   Next, as shown in FIG. 15, the insulating film ES is used as an etching stopper film, and the interlayer insulating film CL and the insulating film ES are opened by using a photolithography technique and a dry etching method, whereby the upper surface of the silicide layer S1 is formed. A plurality of contact holes are formed to expose. Thereafter, a barrier conductor film containing, for example, Ti (titanium) or TiN (titanium nitride) and a main conductor film made of, for example, W (tungsten) are sequentially formed by using, for example, a sputtering method to completely form each contact hole. Embed in. Subsequently, the barrier conductor film and the main conductor film are polished by, for example, a CMP method to expose the upper surface of the interlayer insulating film CL, so that the contact made of the barrier conductor film and the main conductor film embedded in the plurality of contact holes. Plugs CD, CN and CP are formed.

駆動用MOSFETQD2の一対のソース・ドレイン領域のうち、転送用MOSFETQT2と共有するソース・ドレイン領域にはコンタクトプラグCNが接続され、駆動用MOSFETQD2の他方のソース・ドレイン領域にはコンタクトプラグCPが接続される。また、転送用MOSFETQT2の一対のソース・ドレイン領域のうち、コンタクトプラグCNが接続されていない方のソース・ドレイン領域には、コンタクトプラグCDが接続される。上記の工程により、図2に示すレイアウトが形成される。   Of the pair of source / drain regions of the driving MOSFET QD2, the contact plug CN is connected to the source / drain region shared with the transfer MOSFET QT2, and the contact plug CP is connected to the other source / drain region of the driving MOSFET QD2. The The contact plug CD is connected to the source / drain region of the pair of source / drain regions of the transfer MOSFET QT2 to which the contact plug CN is not connected. The layout shown in FIG. 2 is formed by the above process.

次に、図16に示すように、層間絶縁膜CL上に層間絶縁膜ILおよび配線M1を形成する。層間絶縁膜ILは例えばSiOCからなり、例えばCVD法により形成される。配線M1を形成する際には、まず層間絶縁膜ILをフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング法を用いて開口することで、コンタクトプラグCD、CNおよびCPのそれぞれの上面を露出する複数の配線溝を形成する。   Next, as shown in FIG. 16, an interlayer insulating film IL and a wiring M1 are formed on the interlayer insulating film CL. The interlayer insulating film IL is made of, for example, SiOC, and is formed by, for example, a CVD method. When the wiring M1 is formed, first, the interlayer insulating film IL is opened using a photolithography technique and a dry etching method, thereby forming a plurality of wiring grooves that expose the upper surfaces of the contact plugs CD, CN, and CP. To do.

その後、例えばTa(タンタル)またはTaN(窒化タンタル)を含むバリア導体膜と、例えばCu(銅)からなる主導体膜とを、例えばスパッタリング法を用いて順次形成することで、各配線溝を完全に埋め込む。その後、例えばCMP法によりバリア導体膜と主導体膜とを研磨して層間絶縁膜ILの上面を露出させることで、複数の配線溝内に埋め込まれたバリア導体膜および主導体膜からなる配線M1を形成する。以上の工程により、本実施の形態の半導体装置が完成する。   Thereafter, a barrier conductor film containing, for example, Ta (tantalum) or TaN (tantalum nitride) and a main conductor film made of, for example, Cu (copper) are sequentially formed by using, for example, a sputtering method to completely form each wiring groove. Embed in. Thereafter, the barrier conductor film and the main conductor film are polished by, for example, a CMP method to expose the upper surface of the interlayer insulating film IL, whereby the wiring M1 including the barrier conductor film and the main conductor film embedded in the plurality of wiring grooves. Form. Through the above steps, the semiconductor device of this embodiment is completed.

上記の工程を行うことで、図1および図2に示す転送用MOSFETQT1、QT2、駆動用MOSFETQD1、QD2、負荷用MOSFETQP1およびQP2を含むSRAMを形成する。   By performing the above steps, an SRAM including transfer MOSFETs QT1 and QT2, drive MOSFETs QD1 and QD2, and load MOSFETs QP1 and QP2 shown in FIGS. 1 and 2 is formed.

本実施の形態の半導体装置は、図1〜図3を用いて説明したように、転送用MOSFETの一方のソース・ドレイン領域であって、蓄積ノードに接続された方のソース・ドレイン領域の直下の半導体基板に、p型不純物が高い濃度で注入された拡散層を形成するものである。   As described with reference to FIGS. 1 to 3, the semiconductor device according to the present embodiment is one source / drain region of the transfer MOSFET, directly below the source / drain region connected to the storage node. In this semiconductor substrate, a diffusion layer in which p-type impurities are implanted at a high concentration is formed.

上記の構成では、図16に示すように、SRAMの書き込み時において、転送用MOSFETQT2のソース領域近傍の半導体基板SB、つまり拡散層D3のp型不純物濃度が低いため、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧が低くなる。このため、蓄積ノードB(図1参照)に印加される電圧の値が小さくても、SRAMに情報を書き込むことができる。つまり、駆動電圧が低くなり、電流が小さくなることに起因して、SRAMに対し情報を書き込みにくくなることを防ぐことができる。   In the above configuration, as shown in FIG. 16, when writing to the SRAM, the p-type impurity concentration of the semiconductor substrate SB in the vicinity of the source region of the transfer MOSFET QT2, that is, the diffusion layer D3 is low. The voltage goes down. Therefore, information can be written to the SRAM even if the value of the voltage applied to the storage node B (see FIG. 1) is small. That is, it is possible to prevent the information from being difficult to be written to the SRAM due to the drive voltage being lowered and the current being reduced.

また、SRAMの読み出し時においては、転送用MOSFETQT2のソース領域近傍の半導体基板SB、つまり拡散層D2のp型不純物濃度が高いため、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧が高くなる。このため、データ線DL2に印加される電圧の値が小さくても、SRAMが記憶した情報を破壊することなく読み出すことができる。なお、高濃度の拡散層D2を当該ソース領域に近い領域に形成するために、BOX膜BXの膜厚は50nm以下である必要がある。   At the time of reading from the SRAM, the semiconductor substrate SB in the vicinity of the source region of the transfer MOSFET QT2, that is, the p-type impurity concentration of the diffusion layer D2, is high, so that the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 is high. For this reason, even if the value of the voltage applied to the data line DL2 is small, the information stored in the SRAM can be read without being destroyed. Note that the film thickness of the BOX film BX needs to be 50 nm or less in order to form the high concentration diffusion layer D2 in a region close to the source region.

本実施の形態では上記のように、駆動電圧を低くすることによる書き込みの失敗、および読み出し時の情報の破壊を防ぐことができるため、SOI基板上に形成したSRAMの省電力化および微細化が可能となる。したがって、半導体装置の性能を向上させることができる。なお、ここでは転送用MOSFETQT2について説明したが、図16に示していない転送用MOSFETQT1(図1および図2参照)についても拡散層D2を設けて転送用MOSFETQT1の直下の半導体基板SBのp型不純物濃度を非対称にすることで、上記の効果と同様の効果を得ることができる。   In this embodiment mode, as described above, writing failure due to a low driving voltage and destruction of information at the time of reading can be prevented, so that power saving and miniaturization of an SRAM formed on an SOI substrate can be prevented. It becomes possible. Therefore, the performance of the semiconductor device can be improved. Although the transfer MOSFET QT2 has been described here, the transfer MOSFET QT1 (see FIGS. 1 and 2) not shown in FIG. 16 is also provided with a diffusion layer D2 to form a p-type impurity in the semiconductor substrate SB immediately below the transfer MOSFET QT1. By making the concentration asymmetric, the same effect as described above can be obtained.

また、ここではSOI基板の上方からイオン注入法などによりp型不純物を打ち込んで拡散層D2を形成しているが、このイオン注入を行う際にSOI基板上にパターンが形成されている場合、半導体基板SBの上面に均一にイオン注入を行うことが困難となり、不純物の一部がSOI領域内に打ち込まれる虞がある。このようにして不純物がSOI層SLに過度に導入されると、ソース領域およびドレイン領域間のチャネルにおいて電流が流れにくくなり、素子の特性にばらつきが生じる問題が発生する。   Here, the p-type impurity is implanted from above the SOI substrate by ion implantation or the like to form the diffusion layer D2. However, when a pattern is formed on the SOI substrate when performing this ion implantation, a semiconductor is formed. It becomes difficult to perform ion implantation uniformly on the upper surface of the substrate SB, and part of impurities may be implanted into the SOI region. When impurities are excessively introduced into the SOI layer SL in this manner, it becomes difficult for current to flow in the channel between the source region and the drain region, which causes a problem that variations in element characteristics occur.

これに対し、本実施の形態の半導体装置の製造工程では、図6を用いて説明した工程において、SOI基板上にゲート電極などのパターンが形成されていない状態で、イオン注入法などによりp型不純物を打ち込んで拡散層D2を形成するため、SOI層SLに当該p型不純物が打ち込まれることを防ぐことができる。つまり、ここではSOI基板上にパターンが形成される前に、拡散層D2、D3を形成するためのイオン注入を行うので、所定の深さの半導体層、つまり半導体基板SBを対象として、半導体基板SBの上面に均一に不純物を打ち込むことができる。   On the other hand, in the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment, the p-type is formed by an ion implantation method or the like in the state described with reference to FIG. 6 in a state where a pattern such as a gate electrode is not formed on the SOI substrate. Since the diffusion layer D2 is formed by implanting impurities, the p-type impurity can be prevented from being implanted into the SOI layer SL. That is, here, since the ion implantation for forming the diffusion layers D2 and D3 is performed before the pattern is formed on the SOI substrate, the semiconductor substrate having a predetermined depth, that is, the semiconductor substrate SB is targeted. Impurities can be uniformly implanted into the upper surface of the SB.

次に、本実施の形態の半導体装置の変形例について図17を用いて説明する。図17には、本実施の形態の半導体装置の変形例の断面図を示している。図17では、図3と同じ箇所の断面を示している。   Next, a modification of the semiconductor device of this embodiment is described with reference to FIGS. FIG. 17 shows a cross-sectional view of a variation of the semiconductor device of this embodiment. In FIG. 17, the cross section of the same location as FIG. 3 is shown.

図17に示す変形例の半導体装置は、図1〜図16を用いて上述したSRAMの構造とほぼ同様の構造を有しているが、拡散層D3が形成されていない点が異なっている。つまり、変形例の半導体装置の製造工程では図5を用いて説明した拡散層D3の形成工程を行っていない。このため、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。   The semiconductor device of the modification shown in FIG. 17 has substantially the same structure as that of the SRAM described above with reference to FIGS. 1 to 16 except that the diffusion layer D3 is not formed. That is, in the manufacturing process of the semiconductor device according to the modification, the formation process of the diffusion layer D3 described with reference to FIG. 5 is not performed. For this reason, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified.

本変形例においても、図1〜図16を用いて上述したSRAMと同様の効果を得ることができる。すなわち、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧を、書き込み時において低くし、読み込み時において高くすることで、低い駆動電圧でSRAMを動作させる場合であっても、その動作を安定させることができる。これは、拡散層D3を設けなくても、転送用MOSFETQT2の書き込み時のソース領域の近傍の半導体基板SBのp型不純物の濃度を拡散層D2に比べて低くすることができ、これにより書き込み時の転送用MOSFETQT2のしきい値電圧を低くすることができるためである。   Also in this modification, the same effect as the SRAM described above with reference to FIGS. 1 to 16 can be obtained. In other words, by lowering the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 at the time of writing and increasing it at the time of reading, the operation can be stabilized even when the SRAM is operated at a low driving voltage. Even if the diffusion layer D3 is not provided, the concentration of the p-type impurity in the semiconductor substrate SB in the vicinity of the source region at the time of writing of the transfer MOSFET QT2 can be made lower than that of the diffusion layer D2. This is because the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 can be lowered.

図17に示す本変形例では拡散層D3(図3参照)が形成されていないため、転送用MOSFETQT2の直下の半導体基板SBの上面には、ゲート電極G1の直下を境界として拡散層D2とPウエルWLとが形成されている。PウエルWLは拡散層D2、D3よりもp型不純物の濃度が低い半導体領域である。このように、ゲート電極G1の直下を境として半導体基板SBのp型不純物濃度を非対称とすることで、上記効果を得ることができる。   Since the diffusion layer D3 (see FIG. 3) is not formed in the present modification shown in FIG. 17, the diffusion layers D2 and P are formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB directly below the transfer MOSFET QT2 with the boundary immediately below the gate electrode G1 as a boundary. A well WL is formed. The P well WL is a semiconductor region having a lower p-type impurity concentration than the diffusion layers D2 and D3. As described above, the above-described effect can be obtained by making the p-type impurity concentration of the semiconductor substrate SB asymmetrical immediately below the gate electrode G1.

(実施の形態2)
本実施の形態の半導体装置は前記実施の形態1において説明した装置と同様の構造を有するものであるが、その製造方法が前記実施の形態1と異なる。具体的には、図3に示す拡散層D2およびD3を形成する工程が、本実施の形態ではゲート電極G1の形成工程の前ではなく、ゲート電極G1の形成後に行われ、この点が前記実施の形態1と異なる。以下では、図18を用いて本実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する。
(Embodiment 2)
The semiconductor device of the present embodiment has the same structure as the device described in the first embodiment, but its manufacturing method is different from that of the first embodiment. Specifically, the step of forming the diffusion layers D2 and D3 shown in FIG. 3 is performed not after the step of forming the gate electrode G1 but after the formation of the gate electrode G1 in this embodiment. This is different from Form 1. Below, the manufacturing process of the semiconductor device of this Embodiment is demonstrated using FIG.

本実施の形態の半導体装置の製造工程では、まず、図4および図5を用いて説明した工程を行うことにより、SOI基板を構成する半導体基板SBの上面にPウエルWLおよび拡散層D3を形成する。   In the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment, first, the P well WL and the diffusion layer D3 are formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB constituting the SOI substrate by performing the steps described with reference to FIGS. To do.

次に、図7〜図10を用いて説明した工程を行うことで、SOI基板上にゲート電極G1、酸化シリコン膜O1およびエピタキシャル層EPを形成する。つまり、ここでは図6を用いて説明した工程を行なっていないため、図10を用いて説明した工程を行った時点において、拡散層D2は形成されていない。次に、図11を用いて説明した工程を行うことで、エクステンション領域EXを形成する。   Next, the gate electrode G1, the silicon oxide film O1, and the epitaxial layer EP are formed on the SOI substrate by performing the steps described with reference to FIGS. That is, since the process described with reference to FIG. 6 is not performed here, the diffusion layer D2 is not formed when the process described with reference to FIG. 10 is performed. Next, the extension region EX is formed by performing the process described with reference to FIG.

次に、図18に示すように、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて、SOI基板上にフォトレジストパターンRP2を形成を形成する。フォトレジストパターンRP2は、後の工程で形成する転送用MOSFETのゲート電極G1と平面視において重なる領域から、当該ゲート電極G1と、後の工程で当該転送用MOSFETに隣接して形成する駆動用MOSFETのゲート電極G1との中間の領域までの範囲を露出する膜である。すなわち、フォトレジストパターンRP2は、転送用MOSFET領域1Aに形成した2本のゲート電極G1同士の間の領域を覆い、さらに駆動用MOSFET領域1B全体を覆う膜である。   Next, as shown in FIG. 18, a photoresist pattern RP2 is formed on the SOI substrate by using a well-known photolithography technique. The photoresist pattern RP2 is formed from a region overlapping with the gate electrode G1 of the transfer MOSFET formed in a later process in plan view, and adjacent to the transfer MOSFET in the later process. This is a film exposing a range up to an intermediate region with the gate electrode G1. That is, the photoresist pattern RP2 is a film that covers a region between the two gate electrodes G1 formed in the transfer MOSFET region 1A and further covers the entire driving MOSFET region 1B.

言い換えれば、フォトレジストパターンRP2の開口部は、転送用MOSFET領域1Aのゲート電極G1の直上の領域から、転送用MOSFET領域1Aと駆動用MOSFET領域1Bとの境界までの領域を露出している。つまり、フォトレジストパターンRP2は、後の工程で形成する転送用MOSFETのソース・ドレイン領域の一方と平面視において重なる領域を露出するように開口している。フォトレジストパターンRP2の開口部内に露出される領域は、図2に示す破線に囲まれた範囲内である。このように、フォトレジストパターンRP2は、図6を用いて示したフォトレジストパターンRP1と同様のレイアウトを有している。   In other words, the opening of the photoresist pattern RP2 exposes a region from the region immediately above the gate electrode G1 of the transfer MOSFET region 1A to the boundary between the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B. That is, the photoresist pattern RP2 is opened so as to expose a region overlapping with one of the source / drain regions of the transfer MOSFET formed in a later step in plan view. The region exposed in the opening of the photoresist pattern RP2 is within the range surrounded by the broken line shown in FIG. Thus, the photoresist pattern RP2 has the same layout as the photoresist pattern RP1 shown using FIG.

ここで、転送用MOSFET領域1Aにおいて隣り合うゲート電極G1同士の間の領域はフォトレジストパターンRP2から露出している。フォトレジストパターンRP2の両方の端部は、転送用MOSFET領域1Aの2個のゲート電極G1のそれぞれのy方向における中心の直上において終端している。したがって、転送用MOSFET領域1AにおけるフォトレジストパターンRP2の開口部内では、平面視においてゲート電極G1の一部の上面がフォトレジストパターンRP2から露出している。   Here, the region between the adjacent gate electrodes G1 in the transfer MOSFET region 1A is exposed from the photoresist pattern RP2. Both ends of the photoresist pattern RP2 terminate immediately above the centers in the y direction of the two gate electrodes G1 of the transfer MOSFET region 1A. Therefore, in the opening of the photoresist pattern RP2 in the transfer MOSFET region 1A, a part of the upper surface of the gate electrode G1 is exposed from the photoresist pattern RP2 in plan view.

続いて、フォトレジストパターンRP2およびゲート電極G1をマスクとして、半導体基板SBにp型の不純物(例えばB(ホウ素))をイオン注入法により比較的高い濃度で打ち込むことで、半導体基板SBの上面から半導体基板SBの比較的浅い領域に亘って拡散層D2を形成する。拡散層D2の濃度および形成箇所は図6を用いて説明した態様と同様である。   Subsequently, by using the photoresist pattern RP2 and the gate electrode G1 as a mask, a p-type impurity (for example, B (boron)) is implanted into the semiconductor substrate SB at a relatively high concentration by an ion implantation method. A diffusion layer D2 is formed over a relatively shallow region of the semiconductor substrate SB. The concentration and the formation location of the diffusion layer D2 are the same as those described with reference to FIG.

このイオン注入工程では、フォトレジストパターンRP2のみならず、フォトレジストパターンRP2から露出するゲート電極G1もマスクとして利用する。ただし、イオン注入により打ち込まれる不純物の一部はゲート電極G1、ゲート絶縁膜GF、SOI層SLおよびBOX膜BXを貫通して半導体基板SBの上面に導入される。また、ゲート電極G1の横を通過し、SOI層SLおよびBOX膜BXを貫通して半導体基板SBの上面に導入された不純物の一部は、半導体基板SB内において横方向に拡散するため、結果としてゲート電極G1の直下の半導体基板SBの上面にも不純物は導入される。したがって、拡散層D2と拡散層D3との境界は本実施の形態においても前記実施の形態1と同様にゲート電極G1の直下に存在する。   In this ion implantation process, not only the photoresist pattern RP2 but also the gate electrode G1 exposed from the photoresist pattern RP2 is used as a mask. However, some of the impurities implanted by ion implantation are introduced into the upper surface of the semiconductor substrate SB through the gate electrode G1, the gate insulating film GF, the SOI layer SL, and the BOX film BX. In addition, a part of the impurity that has passed through the side of the gate electrode G1 and penetrated the SOI layer SL and the BOX film BX and introduced into the upper surface of the semiconductor substrate SB diffuses in the lateral direction in the semiconductor substrate SB. As a result, impurities are also introduced into the upper surface of the semiconductor substrate SB immediately below the gate electrode G1. Therefore, the boundary between the diffusion layer D2 and the diffusion layer D3 is present immediately below the gate electrode G1 in the present embodiment as in the first embodiment.

その後、図12〜図16を用いて説明した工程と同様の工程を行うことで、図16に示す構造と同様の構造を有する半導体装置が完成する。このように、本実施の形態において形成された半導体装置は前記実施の形態1において説明した半導体装置と同様の構造を有している。よって、本実施の形態の半導体装置では、図1〜図3を用いて説明した前記実施の形態1の半導体装置と同様の効果を得ることができる。   Thereafter, the same process as that described with reference to FIGS. 12 to 16 is performed, whereby a semiconductor device having a structure similar to the structure shown in FIG. 16 is completed. As described above, the semiconductor device formed in the present embodiment has the same structure as the semiconductor device described in the first embodiment. Therefore, in the semiconductor device of the present embodiment, the same effects as those of the semiconductor device of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3 can be obtained.

また、本実施の形態の半導体装置の製造方法を用いた場合、図18に示す拡散層D2およびD3を形成し、書き込み時および読み出し時の転送用MOSFETQT2のしきい値電圧を調整することで、低電圧での書き込みを可能とし、および読み出し時のデータの破壊を防止することを可能とする効果が得られることは、前記実施の形態1と同様である。   Further, when the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment is used, the diffusion layers D2 and D3 shown in FIG. 18 are formed, and the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 at the time of writing and reading is adjusted. Similar to the first embodiment, the effect of enabling writing at a low voltage and preventing the destruction of data at the time of reading is obtained.

ここで、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、ゲート電極G1を形成した後に拡散層D2を形成する。上述したように、拡散層D2を形成するイオン注入工程では、フォトレジストパターンRP2から露出するゲート電極G1をマスクとするため、半導体基板SB内において形成される拡散層D2の端部の位置は、ゲート電極G1の形状に対し自己整合的に決まる。このため、転送用MOSFETQT2の下の拡散層D2およびD3間の境界の位置が、ゲート電極G1のパターンに対してずれにくいという効果を得ることができる。   Here, in the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, the diffusion layer D2 is formed after the gate electrode G1 is formed. As described above, in the ion implantation process for forming the diffusion layer D2, since the gate electrode G1 exposed from the photoresist pattern RP2 is used as a mask, the position of the end portion of the diffusion layer D2 formed in the semiconductor substrate SB is It is determined in a self-aligned manner with respect to the shape of the gate electrode G1. For this reason, it is possible to obtain an effect that the position of the boundary between the diffusion layers D2 and D3 under the transfer MOSFET QT2 is not easily displaced with respect to the pattern of the gate electrode G1.

したがって、本実施の形態の半導体装置の製造方法において、拡散層D2の形成位置はゲート電極G1により規定されるのだから、フォトレジストパターンRP2の形成位置にずれが生じたとしても、拡散層D2の形成位置にずれが生じることを防ぐことができる。よって、ゲート電極G1に対する拡散層D2の形成位置にばらつきが生じることを防ぐことができるため、MOSFETの特性にばらつきが生じることを防ぐことができる。   Therefore, in the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, since the formation position of the diffusion layer D2 is defined by the gate electrode G1, even if a deviation occurs in the formation position of the photoresist pattern RP2, the diffusion layer D2 It is possible to prevent the formation position from being shifted. Therefore, variation in the formation position of the diffusion layer D2 with respect to the gate electrode G1 can be prevented, so that variation in MOSFET characteristics can be prevented.

なお、ここではエクステンション領域EXを形成した後に拡散層D2を形成することについて説明したが、拡散層D2を、図10を用いて説明した窒化シリコン膜N1(図9参照)の除去工程の後であって、図11を用いて説明したエクステンション領域EXの形成工程の前に形成しても構わない。   Here, the formation of the diffusion layer D2 is described after the extension region EX is formed. However, the diffusion layer D2 is formed after the step of removing the silicon nitride film N1 (see FIG. 9) described with reference to FIG. Therefore, it may be formed before the extension region EX forming step described with reference to FIG.

また、前記実施の形態1において図17を用いて説明したように、本実施の形態の半導体装置においても、拡散層D3を形成しない構造を採用してもよい。   Further, as described with reference to FIG. 17 in the first embodiment, the structure in which the diffusion layer D3 is not formed may also be employed in the semiconductor device of the present embodiment.

(実施の形態3)
以下に、図19および図20を用いて、本実施の形態の半導体装置について説明する。図19は、本実施の形態の半導体装置を構成するSRAMの複数のメモリセルを示す平面レイアウトである。図20は図19のA1−A1線における断面図である。
(Embodiment 3)
The semiconductor device of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 19 is a planar layout showing a plurality of SRAM memory cells constituting the semiconductor device of the present embodiment. 20 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 of FIG.

図19および図20に示すように、本実施の形態の半導体装置の構造は前記実施の形態1とほぼ同様であるが、拡散層D2が転送用MOSFET領域1Aのみならず駆動用MOSFET領域1Bの下部にまで延在している点が前記実施の形態1と異なる。図19では、破線により拡散層D2の輪郭を示している。当該破線により示すように、拡散層D2は転送用MOSFETQT1、QT2のそれぞれのゲート電極G1の近傍の半導体基板内のみでなく、駆動用MOSFETQD1、QD2の直下の半導体基板内にも形成されている。   As shown in FIGS. 19 and 20, the structure of the semiconductor device of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment. However, the diffusion layer D2 includes not only the transfer MOSFET region 1A but also the drive MOSFET region 1B. It differs from the first embodiment in that it extends to the lower part. In FIG. 19, the outline of the diffusion layer D2 is indicated by a broken line. As indicated by the broken line, the diffusion layer D2 is formed not only in the semiconductor substrate near the gate electrodes G1 of the transfer MOSFETs QT1 and QT2, but also in the semiconductor substrate immediately below the drive MOSFETs QD1 and QD2.

つまり拡散層D2は、y方向において2個の駆動用MOSFETQD2を挟んで隣り合う2個の転送用MOSFETQT2のそれぞれを構成する2本のゲート電極G1間の領域と、平面視において重なる半導体基板内において、半導体基板の上面近傍に形成されている。   In other words, the diffusion layer D2 is formed in the semiconductor substrate that overlaps the region between the two gate electrodes G1 constituting each of the two transfer MOSFETs QT2 adjacent to each other with the two drive MOSFETs QD2 in the y direction in plan view. It is formed near the upper surface of the semiconductor substrate.

図20に示すように、転送用MOSFET領域1Aにおいて、間に駆動用MOSFETQD2を挟まずに隣り合う転送用MOSFETQT2同士の間では、それぞれの転送用MOSFETQT2のゲート電極G1の直下において終端する拡散層D3が形成されている。上記の構成は、転送用MOSFETQT1および駆動用MOSFETQD1が設けられた領域(図19参照)においても同様である。なお、前記実施の形態1において図17を用いて説明した変形例のように、拡散層D3は形成されていなくてもよい。   As shown in FIG. 20, in the transfer MOSFET region 1A, a diffusion layer D3 that terminates immediately below the gate electrode G1 of each transfer MOSFET QT2 between adjacent transfer MOSFETs QT2 without sandwiching the drive MOSFET QD2 therebetween. Is formed. The above configuration is the same in the region where the transfer MOSFET QT1 and the drive MOSFET QD1 are provided (see FIG. 19). Note that the diffusion layer D3 may not be formed as in the modification described with reference to FIG. 17 in the first embodiment.

本実施の形態の半導体装置では、転送用MOSFETQT1、QT2の直下の半導体基板SBの不純物濃度をゲート長方向において非対称にすることにより、前記実施の形態1の効果と同様の効果が得られる。また、駆動用MOSFETQD2の直下の半導体基板SBの上面全体にPウエルWLおよび拡散層D3よりもp型不純物濃度が高い拡散層D2を形成することで、駆動用MOSFETQD1、QD2のチャネル領域の下のp型不純物濃度を高めることができるため、拡散層D2の直上の駆動用MOSFETQD1、QD2の短チャネル特性を改善することができる。これにより、半導体装置の性能を向上させることが可能である。   In the semiconductor device of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by making the impurity concentration of the semiconductor substrate SB immediately below the transfer MOSFETs QT1 and QT2 asymmetric in the gate length direction. Further, a diffusion layer D2 having a p-type impurity concentration higher than that of the P well WL and the diffusion layer D3 is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate SB immediately below the driving MOSFET QD2, so that the area under the channel regions of the driving MOSFETs QD1 and QD2 is reduced. Since the p-type impurity concentration can be increased, the short channel characteristics of the driving MOSFETs QD1 and QD2 immediately above the diffusion layer D2 can be improved. Thereby, the performance of the semiconductor device can be improved.

次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程を、図21を用いて説明する。図21は本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図20と同じ位置の断面を示すものである。   Next, the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, and shows a cross section at the same position as FIG.

本実施の形態の半導体装置の製造工程では、まず、図4および図5を用いて説明した工程を行うことにより、SOI基板を構成する半導体基板SBの上面にPウエルWLおよび拡散層D3を形成する。   In the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment, first, the P well WL and the diffusion layer D3 are formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB constituting the SOI substrate by performing the steps described with reference to FIGS. To do.

次に、図21に示すように、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて、SOI基板上にフォトレジストパターンRP3を形成を形成する。フォトレジストパターンRP3は、後の工程で1つの転送用MOSFET領域1A内に形成する2個の転送用MOSFETのそれぞれのゲート電極の間の領域を覆う膜であり、当該転送用MOSFET領域1A内のその他の領域、および駆動用MOSFET領域1BはフォトレジストパターンRP3から露出している。   Next, as shown in FIG. 21, a photoresist pattern RP3 is formed on the SOI substrate by using a well-known photolithography technique. The photoresist pattern RP3 is a film that covers a region between the gate electrodes of two transfer MOSFETs to be formed in one transfer MOSFET region 1A in a later process. The other regions and the driving MOSFET region 1B are exposed from the photoresist pattern RP3.

言い換えれば、フォトレジストパターンRP3の開口部は、y方向において駆動用MOSFET領域1Bを挟んで隣り合う2つの転送用MOSFET領域1A間を開口しており、後の工程で形成する転送用MOSFETのソース・ドレイン領域のうち、転送用MOSFET領域1A間のy方向における端部のソース・ドレイン領域を形成する領域を露出している。フォトレジストパターンRP3の開口部内に露出される領域は、図19に示す破線に囲まれた範囲内である。   In other words, the opening portion of the photoresist pattern RP3 opens between two adjacent transfer MOSFET regions 1A across the drive MOSFET region 1B in the y direction, and the source of the transfer MOSFET formed in a later step. Of the drain region, the region forming the source / drain region at the end in the y direction between the transfer MOSFET regions 1A is exposed. The region exposed in the opening of the photoresist pattern RP3 is within the range surrounded by the broken line shown in FIG.

続いて、フォトレジストパターンRP3をマスクとして、半導体基板SBにp型の不純物(例えばB(ホウ素))をイオン注入法により比較的高い濃度で打ち込むことで、半導体基板SBの上面から半導体基板SBの比較的浅い領域に亘って拡散層D2を形成する。転送用MOSFET領域1Aにおいて、PウエルWLの形成深さ、ならびに、拡散層D2、D3およびPウエルWLのp型不純物の濃度は前記実施の形態1と同様である。   Subsequently, using the photoresist pattern RP3 as a mask, a p-type impurity (for example, B (boron)) is implanted into the semiconductor substrate SB at a relatively high concentration by an ion implantation method, so that the semiconductor substrate SB is formed from the upper surface of the semiconductor substrate SB. A diffusion layer D2 is formed over a relatively shallow region. In the transfer MOSFET region 1A, the formation depth of the P well WL and the concentration of the p-type impurity in the diffusion layers D2, D3 and the P well WL are the same as those in the first embodiment.

これにより形成された拡散層D2は、図6を用いて説明した前記実施の形態1と同じ領域に加えて、駆動用MOSFET領域1Bにも形成されている。このように、本実施の形態と前記実施の形態1との違いは、拡散層D2が駆動用MOSFET領域1Bの全体に広がって形成されている点にある。   The diffusion layer D2 thus formed is also formed in the driving MOSFET region 1B in addition to the same region as that of the first embodiment described with reference to FIG. Thus, the difference between the present embodiment and the first embodiment is that the diffusion layer D2 is formed so as to extend over the entire driving MOSFET region 1B.

その後、図7〜図16を用いて説明した工程を行うことで、図19および図20に示す本実施の形態の半導体装置が完成する。   Thereafter, the steps described with reference to FIGS. 7 to 16 are performed, whereby the semiconductor device of the present embodiment shown in FIGS. 19 and 20 is completed.

本実施の形態の半導体装置の製造方法を用いた場合、図19および図20を用いて上述したように、前記実施の形態1の効果と同様の効果が得られ、さらに駆動用MOSFETQD1、QD2の短チャネル特性を改善することができる。これにより、半導体装置の性能を向上させることが可能である。   When the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment is used, as described above with reference to FIGS. 19 and 20, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the driving MOSFETs QD1 and QD2 can be obtained. Short channel characteristics can be improved. Thereby, the performance of the semiconductor device can be improved.

また、図21に示すフォトレジストパターンRP3の開口部は、図6に示すフォトレジストパターンRP1の開口部よりも大きい。このように、拡散層D2を転送用MOSFET領域1Aのみに形成する場合(図6参照)に比べ、本実施の形態の半導体装置の製造工程では、拡散層D2を形成するためのフォトレジストパターンRP3の開口部が大きいため、拡散層D2を形成するイオン注入が容易となる。つまり、フォトマスクの開口部が大きいことにより、イオン注入を行う対象の面に対し、より均一に不純物を打ち込むことができる。したがって、拡散層D2の不純物濃度がばらつくことを防ぐことができるため、転送用MOSFETQT2の特性がばらつくことを防ぐことができる。   Further, the opening of the photoresist pattern RP3 shown in FIG. 21 is larger than the opening of the photoresist pattern RP1 shown in FIG. Thus, compared with the case where the diffusion layer D2 is formed only in the transfer MOSFET region 1A (see FIG. 6), in the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment, the photoresist pattern RP3 for forming the diffusion layer D2 is used. Therefore, the ion implantation for forming the diffusion layer D2 is facilitated. That is, since the opening of the photomask is large, impurities can be implanted more uniformly into the surface to be ion-implanted. Therefore, it is possible to prevent the impurity concentration of the diffusion layer D2 from varying, and thus it is possible to prevent the characteristics of the transfer MOSFET QT2 from varying.

なお、ここでは前記実施の形態1と同様に、ゲート電極G1の形成前に拡散層D2を形成する工程を説明したが、前記実施の形態2と同様に、ゲート電極G1の形成後に拡散層D2を形成してもよい。   Here, as in the first embodiment, the step of forming the diffusion layer D2 before the formation of the gate electrode G1 has been described. However, as in the second embodiment, the diffusion layer D2 is formed after the formation of the gate electrode G1. May be formed.

(実施の形態4)
本実施の形態では、p型に対して逆種の導電型であるn型の不純物(例えばAs(ヒ素)またはP(リン))を半導体基板に打ち込むことで、転送用MOSFETの直下の半導体基板内の不純物の分布を非対称にすることについて説明する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, an n-type impurity (for example, As (arsenic) or P (phosphorus)) having a conductivity type opposite to that of the p-type is implanted into the semiconductor substrate, so that the semiconductor substrate immediately below the transfer MOSFET. An explanation will be given of making the distribution of the impurities in the inside asymmetric.

まず、本実施の形態の半導体装置を図22および図23を用いて説明する。図22は、本実施の形態の半導体装置を構成するSRAMの複数のメモリセルを示す平面レイアウトである。図23は図22のA1−A1線における断面図である。   First, the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a plan layout showing a plurality of SRAM memory cells constituting the semiconductor device of the present embodiment. 23 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 of FIG.

図22および図23に示すように、本実施の形態の半導体装置の構造は前記実施の形態1とほぼ同様であるが、本実施の形態では拡散層D2、D3(図2および図3参照)は形成されていない。ここでは図22および図23に示すように、半導体基板SB内にn型の不純物を打ち込まれた半導体層である拡散層D4と、後述するp型の拡散層D5とが形成されている。   As shown in FIGS. 22 and 23, the structure of the semiconductor device of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment, but in this embodiment, diffusion layers D2 and D3 (see FIGS. 2 and 3). Is not formed. Here, as shown in FIGS. 22 and 23, a diffusion layer D4, which is a semiconductor layer in which an n-type impurity is implanted, and a p-type diffusion layer D5 described later are formed in the semiconductor substrate SB.

図22では、半導体基板(図示しない)内に形成された拡散層D4の平面視における輪郭を破線により示している。拡散層D4は、y方向において隣り合う転送用MOSFETQT2のそれぞれを構成する2本のゲート電極G1同士の間の領域と平面視において重なる領域に形成されている。図22および図23に示すように、拡散層D4は、互いに隣り合う2個の転送用MOSFETQT2同士が共有するソース・ドレイン領域と平面視において重なるように、半導体基板SB内において、半導体基板SBの上面近傍に形成されている。拡散層D4の両端は、上記2個の転送用MOSFETQT2のそれぞれのゲート電極G1のy方向における中心の直下において終端している。   In FIG. 22, the outline of the diffusion layer D4 formed in the semiconductor substrate (not shown) in plan view is indicated by a broken line. Diffusion layer D4 is formed in a region overlapping in plan view with a region between two gate electrodes G1 constituting each of transfer MOSFETs QT2 adjacent in the y direction. As shown in FIGS. 22 and 23, the diffusion layer D4 is formed in the semiconductor substrate SB within the semiconductor substrate SB so as to overlap with a source / drain region shared by two adjacent transfer MOSFETs QT2 in plan view. It is formed near the upper surface. Both ends of the diffusion layer D4 are terminated just below the center in the y direction of the respective gate electrodes G1 of the two transfer MOSFETs QT2.

また、図23に示すように、半導体基板SB内であって半導体基板SBの上面近傍には、p型不純物(例えばB(ホウ素))が比較的高い濃度で導入された拡散層D5が形成されている。転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bにおいて、拡散層D5は拡散層D4が形成された領域以外の半導体基板SBの上面に形成されている。つまり、転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bにおいて拡散層D5が形成されている領域は、前記実施の形態3において説明した拡散層D2(図20参照)と同様である。また、転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bにおいて拡散層D4が形成されている領域は、前記実施の形態3において説明した拡散層D3(図20参照)と同様である。   Further, as shown in FIG. 23, a diffusion layer D5 into which a p-type impurity (for example, B (boron)) is introduced at a relatively high concentration is formed in the semiconductor substrate SB and in the vicinity of the upper surface of the semiconductor substrate SB. ing. In the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B, the diffusion layer D5 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB other than the region where the diffusion layer D4 is formed. That is, the region where the diffusion layer D5 is formed in the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B is the same as the diffusion layer D2 (see FIG. 20) described in the third embodiment. The region where the diffusion layer D4 is formed in the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B is the same as the diffusion layer D3 (see FIG. 20) described in the third embodiment.

拡散層D5のp型不純物の濃度は例えば1017/cm以上、1019/cm以下である。拡散層D4のn型不純物の濃度は例えば1016/cm以上、1017/cm以下である。なお、PウエルWLの不純物濃度は前記実施の形態1と同様である。つまり、拡散層D5のp型不純物の濃度はPウエルWLよりも高い。また、拡散層D4内にはp型不純物が分布していることが考えられるが、拡散層D5内のp型不純物の濃度に比べると、拡散層D4内のp型不純物の濃度は低い。また、拡散層D4、D5の形成深さは拡散層D2、D3(図2および図3参照)と同様であり、PウエルWLの形成深さより浅い。 The concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D5 is, for example, 10 17 / cm 3 or more and 10 19 / cm 3 or less. The concentration of the n-type impurity in the diffusion layer D4 is, for example, 10 16 / cm 3 or more and 10 17 / cm 3 or less. The impurity concentration of the P well WL is the same as that in the first embodiment. That is, the concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D5 is higher than that of the P well WL. Further, it is conceivable that p-type impurities are distributed in the diffusion layer D4, but the concentration of the p-type impurities in the diffusion layer D4 is lower than the concentration of the p-type impurities in the diffusion layer D5. The formation depth of the diffusion layers D4 and D5 is the same as that of the diffusion layers D2 and D3 (see FIGS. 2 and 3), and is shallower than the formation depth of the P well WL.

前記実施の形態1は、p型不純物を半導体基板の上面の特定の領域に打ち込むことで、転送用MOSFETの下の半導体基板内のp型不純物の濃度を非対称にするものであるが、これに対し本実施の形態は、n型不純物を、p型の半導体層が形成された半導体基板の上面の特定の領域に打ち込むことで、転送用MOSFETの下の半導体基板内のp型不純物の濃度を非対称にするものである。   In the first embodiment, the concentration of the p-type impurity in the semiconductor substrate under the transfer MOSFET is made asymmetric by implanting the p-type impurity into a specific region on the upper surface of the semiconductor substrate. On the other hand, in this embodiment, the concentration of the p-type impurity in the semiconductor substrate under the transfer MOSFET is reduced by implanting an n-type impurity into a specific region on the upper surface of the semiconductor substrate on which the p-type semiconductor layer is formed. It is intended to be asymmetric.

ここでは、図23に示すように、転送用MOSFETQT2のソース・ドレイン領域のうち、コンタクトプラグCDを介してデータ線に接続されたソース・ドレイン領域の直下の領域にn型の半導体層である拡散層D4を形成しており、半導体基板SBの上面におけるその他の領域には、高濃度のp型不純物が打ち込まれた拡散層D5が形成されている。つまり、コンタクトプラグCNを介して蓄積ノードに接続された転送用MOSFETQT2のソース・ドレイン領域の直下には拡散層D5が形成されている。   Here, as shown in FIG. 23, the diffusion which is an n-type semiconductor layer in the source / drain region of the transfer MOSFET QT2 immediately below the source / drain region connected to the data line via the contact plug CD. A layer D4 is formed, and a diffusion layer D5 into which a high-concentration p-type impurity is implanted is formed in other regions on the upper surface of the semiconductor substrate SB. That is, the diffusion layer D5 is formed immediately below the source / drain region of the transfer MOSFET QT2 connected to the storage node via the contact plug CN.

SRAMの書き込み時の転送用MOSFETQT2のソース領域の直下にはp型不純物濃度が拡散層D5よりも低い拡散層D4が存在しているため、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧は低くなる。また、SRAMの読み出し時の転送用MOSFETQT2のソース領域の直下にはp型不純物濃度が拡散層D4よりも高い拡散層D5が存在しているため、転送用MOSFETQT2のしきい値電圧は低くなる。このようにして、書き込み時および読み出し時でソース領域とドレイン領域とが入れ替わる転送用MOSFETQT2のしきい値電圧を調整することができる。   Since the diffusion layer D4 having a p-type impurity concentration lower than that of the diffusion layer D5 exists immediately below the source region of the transfer MOSFET QT2 at the time of SRAM writing, the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 becomes low. Further, since the diffusion layer D5 having a p-type impurity concentration higher than the diffusion layer D4 exists immediately below the source region of the transfer MOSFET QT2 at the time of reading from the SRAM, the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 becomes low. In this way, it is possible to adjust the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 in which the source region and the drain region are switched during writing and reading.

書き込み時の転送用MOSFETQT2のしきい値電圧を低くすることで、蓄積ノードBに印加される電圧の値が小さくても、SRAMに情報を書き込むことが可能となる。つまり、駆動電圧が低くなり、電流が小さくなることに起因して、SRAMに対し情報を書き込みにくくなることを防ぐことができる。   By reducing the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 at the time of writing, information can be written to the SRAM even when the value of the voltage applied to the storage node B is small. That is, it is possible to prevent the information from being difficult to be written to the SRAM due to the drive voltage being lowered and the current being reduced.

また、読み出し時の転送用MOSFETQT2のしきい値電圧を高くすることで、データ線DL2(図1参照)に印加される電圧の値が小さくても、SRAMが記憶した情報を破壊することなく読み出すことができる。   Further, by increasing the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 at the time of reading, even if the value of the voltage applied to the data line DL2 (see FIG. 1) is small, the information stored in the SRAM is read without being destroyed. be able to.

本実施の形態では上記のように、駆動電圧を低くすることによる書き込みの失敗、および読み出し時の情報の破壊を防ぐことができるため、SOI基板上に形成したSRAMの動作を安定させることができ、SRAMの省電力化および微細化が可能となる。したがって、半導体装置の性能を向上させることができる。なお、ここでは転送用MOSFETQT2について説明したが、図23に示していない転送用MOSFETQT1(図22参照)も、転送用MOSFETQT2と同様の構造を有しており、上記の効果を得ることができる。   In this embodiment mode, as described above, it is possible to prevent a writing failure and a destruction of information at the time of reading by lowering the driving voltage, so that the operation of the SRAM formed on the SOI substrate can be stabilized. The power saving and miniaturization of the SRAM can be realized. Therefore, the performance of the semiconductor device can be improved. Although the transfer MOSFET QT2 has been described here, the transfer MOSFET QT1 (see FIG. 22) not shown in FIG. 23 also has the same structure as the transfer MOSFET QT2, and the above effects can be obtained.

ここでは、p型不純物の非対称構造を実現するために、転送用MOSFETQT2の一対のソース・ドレイン領域のそれぞれの直下の半導体基板SBに、異なる濃度でp型不純物を打ち込むのではなく、p型の拡散層D5を形成した半導体基板SBの一部にn型不純物を打ち込んだ構造を用いている。したがって、転送用MOSFETQT2の下の拡散層D4、D5間の不純物濃度の差が大きくなるため、書き込み時と読み出し時の転送用MOSFETQT2のしきい値電圧の変化が顕著となる。   Here, in order to realize the asymmetric structure of the p-type impurity, the p-type impurity is not implanted into the semiconductor substrate SB immediately below each of the pair of source / drain regions of the transfer MOSFET QT2 at different concentrations. A structure in which an n-type impurity is implanted into a part of the semiconductor substrate SB on which the diffusion layer D5 is formed is used. Therefore, the difference in impurity concentration between the diffusion layers D4 and D5 under the transfer MOSFET QT2 becomes large, and the change in the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 during writing and reading becomes significant.

つまり、書き込み時は転送用MOSFETQT2のしきい値電圧がより低くなり、読み出し時には転送用MOSFETQT2のしきい値電圧がより高くなる。これにより、転送用MOSFETQT2の一対のソース・ドレイン領域のそれぞれの直下の半導体基板SBに、異なる濃度でp型不純物を打ち込む場合に比べ、より安定して書き込み動作および読み出し動作を行うことが可能である。   That is, the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 is lower during writing, and the threshold voltage of the transfer MOSFET QT2 is higher during reading. As a result, it is possible to perform the write operation and the read operation more stably than in the case where p-type impurities are implanted at different concentrations into the semiconductor substrate SB immediately below the pair of source / drain regions of the transfer MOSFET QT2. is there.

次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程を、図24および図25を用いて説明する。図24および図25は本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図23と同じ位置の断面を示すものである。   Next, the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 24 and 25 are cross-sectional views showing the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, and show a cross section at the same position as in FIG.

本実施の形態の半導体装置の製造工程では、まず、図4を用いて説明した工程を行うことにより、SOI基板を構成する半導体基板SBの上面にPウエルWLを形成する。   In the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment, first, the P well WL is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SB constituting the SOI substrate by performing the process described with reference to FIG.

次に、図24に示すように、半導体基板SBにp型の不純物(例えばB(ホウ素))をイオン注入法により比較的高い濃度で打ち込むことで、半導体基板SBの上面から半導体基板SBの比較的浅い領域に亘って拡散層D5を形成する。拡散層D5は転送用MOSFET領域1Aおよび駆動用MOSFET領域1Bにおいて、PウエルWLよりも浅い深さで形成される。拡散層D5のp型不純物の濃度は例えば1017/cm以上、1019/cm以下ある。なお、このイオン注入工程は、フォトレジストパターンなどのマスクにより、pチャネル型のMOSFETである負荷用MOSFETの形成領域を覆った状態で行う。 Next, as shown in FIG. 24, the semiconductor substrate SB is compared with the semiconductor substrate SB from the upper surface of the semiconductor substrate SB by implanting a p-type impurity (for example, B (boron)) at a relatively high concentration by ion implantation. A diffusion layer D5 is formed over a shallow region. The diffusion layer D5 is formed at a depth shallower than the P well WL in the transfer MOSFET region 1A and the drive MOSFET region 1B. The concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D5 is, for example, 10 17 / cm 3 or more and 10 19 / cm 3 or less. This ion implantation process is performed in a state where a region for forming a load MOSFET, which is a p-channel MOSFET, is covered with a mask such as a photoresist pattern.

次に、図25に示すように、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて、SOI基板上にフォトレジストパターンRP4を形成する。フォトレジストパターンRP4は、後の工程で転送用MOSFET領域1Aに形成する2個の転送用MOSFETのそれぞれのゲート電極の間の領域を露出する膜であり、転送用MOSFET領域1A内のその他の領域、負荷用MOSFETを形成する領域、および駆動用MOSFET領域1BはフォトレジストパターンRP4により覆われている。   Next, as shown in FIG. 25, a photoresist pattern RP4 is formed on the SOI substrate by using a well-known photolithography technique. The photoresist pattern RP4 is a film that exposes a region between the gate electrodes of two transfer MOSFETs to be formed in the transfer MOSFET region 1A in a later process, and other regions in the transfer MOSFET region 1A. The region for forming the load MOSFET and the drive MOSFET region 1B are covered with a photoresist pattern RP4.

続いて、フォトレジストパターンRP4をマスクとして、半導体基板SBにn型の不純物(例えばAs(ヒ素)またはP(リン))をイオン注入法により比較的高い濃度で打ち込むことで、半導体基板SBの上面から半導体基板SBの比較的浅い領域に亘って拡散層D4を形成する。拡散層D4は、転送用MOSFET領域1Aにおいて、図20を用いて説明した拡散層D3と同じ領域に形成される。このように、本実施の形態では、図24を用いて説明した工程によりp型不純物濃度の高い拡散層D5を形成し、図25を用いて説明した工程によりp型不純物濃度の低い拡散層D4を形成する。y方向における拡散層D4およびD5の境界は、後の工程で形成されるゲート電極G1の直下の領域に存在する。   Subsequently, by using the photoresist pattern RP4 as a mask, an n-type impurity (for example, As (arsenic) or P (phosphorus)) is implanted into the semiconductor substrate SB at a relatively high concentration by an ion implantation method. The diffusion layer D4 is formed over a relatively shallow region of the semiconductor substrate SB. The diffusion layer D4 is formed in the same region as the diffusion layer D3 described with reference to FIG. 20 in the transfer MOSFET region 1A. Thus, in this embodiment, the diffusion layer D5 having a high p-type impurity concentration is formed by the process described with reference to FIG. 24, and the diffusion layer D4 having a low p-type impurity concentration is formed by the process described using FIG. Form. The boundary between the diffusion layers D4 and D5 in the y direction exists in a region immediately below the gate electrode G1 formed in a later step.

その後、図7〜図16を用いて説明した工程を行うことで、図22および図23に示す本実施の形態の半導体装置が完成する。   Thereafter, the steps described with reference to FIGS. 7 to 16 are performed, whereby the semiconductor device of the present embodiment shown in FIGS. 22 and 23 is completed.

本実施の形態の半導体装置の製造方法を用いた場合、転送用MOSFETQT2の直下の半導体基板SBのp型不純物濃度を非対称にすることで、図22および図23を用いて上述した効果を得ることができる。また、拡散層D5のp型不純物の濃度を例えば1018/cm以上とした場合には、前記実施の形態2と同様に、駆動用MOSFETQD1、QD2の短チャネル特性を改善することができる。 When the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment is used, the effect described above with reference to FIGS. 22 and 23 is obtained by making the p-type impurity concentration of the semiconductor substrate SB immediately below the transfer MOSFET QT2 asymmetric. Can do. Further, when the concentration of the p-type impurity in the diffusion layer D5 is, for example, 10 18 / cm 3 or more, the short channel characteristics of the driving MOSFETs QD1 and QD2 can be improved as in the second embodiment.

なお、図23に示していない転送用MOSFETQT1(図22参照)についても拡散層D4、D5を設けて、転送用MOSFETQT1の直下の半導体基板SBのp型不純物濃度を非対称にすることで、上記の効果と同様の効果を得ることができる。   Note that the transfer MOSFET QT1 (see FIG. 22) not shown in FIG. 23 is also provided with diffusion layers D4 and D5 so that the p-type impurity concentration of the semiconductor substrate SB immediately below the transfer MOSFET QT1 is asymmetrical. An effect similar to the effect can be obtained.

また、ここでは前記実施の形態1のように、ゲート電極G1の形成前に拡散層D4を形成する工程を説明したが、前記実施の形態2のように、ゲート電極G1の形成後に拡散層D4を形成してもよい。   Although the step of forming the diffusion layer D4 before the formation of the gate electrode G1 has been described here as in the first embodiment, the diffusion layer D4 is formed after the formation of the gate electrode G1 as in the second embodiment. May be formed.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

1A 転送用MOSFET領域
1B 駆動用MOSFET領域
AN1、AN2、AP1、AP2 活性領域
BX BOX膜
CD、CN、CP コンタクトプラグ
CL 層間絶縁膜
D1〜D5 拡散層
EP エピタキシャル層
ES 絶縁膜
EX エクステンション領域
G1 ゲート電極
GF ゲート絶縁膜
HM 絶縁膜
IL 層間絶縁膜
M1 配線
O1 酸化シリコン膜
N1、N2 窒化シリコン膜
QD1、QD2 駆動用MOSFET
QP1、QP2 負荷用MOSFET
QT1、QT2 転送用MOSFET
RP1〜RP4 フォトレジストパターン
SB 半導体基板
SL SOI層(シリコン層)
SW サイドウォール
WL Pウエル
1A Transfer MOSFET region 1B Drive MOSFET region AN1, AN2, AP1, AP2 Active region BX BOX film CD, CN, CP Contact plug CL Interlayer insulating film D1-D5 Diffusion layer EP Epitaxial layer ES Insulating film EX Extension region G1 Gate electrode GF Gate insulating film HM Insulating film IL Interlayer insulating film M1 Wiring O1 Silicon oxide film N1, N2 Silicon nitride film QD1, QD2 Driving MOSFET
QP1, QP2 Load MOSFET
QT1, QT2 Transfer MOSFET
RP1 to RP4 Photoresist pattern SB Semiconductor substrate SL SOI layer (silicon layer)
SW side wall WL P well

Claims (16)

上面近傍の内部に第1領域および第2領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上の第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上の半導体層と、
前記半導体層上に第2絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の横の半導体層内に第1導電型の不純物が導入されて形成された一対のソース・ドレイン領域と、
を有し、
前記半導体基板、前記第1絶縁膜および前記半導体層は、SOI基板を構成し、
前記ゲート電極および前記ソース・ドレイン領域は、電界効果トランジスタを構成し、
前記第1領域および前記第2領域は、前記電界効果トランジスタのゲート長方向において、前記ゲート電極の直下の領域を境界として並んでおり、
前記第1領域の前記第1導電型の不純物濃度と、前記第2領域の前記第1導電型の不純物濃度とが異なる、半導体装置。
A semiconductor substrate having a first region and a second region in the vicinity of the upper surface;
A first insulating film on the semiconductor substrate;
A semiconductor layer on the first insulating film;
A gate electrode formed on the semiconductor layer via a second insulating film;
A pair of source / drain regions formed by introducing a first conductivity type impurity into a semiconductor layer next to the gate electrode;
Have
The semiconductor substrate, the first insulating film, and the semiconductor layer constitute an SOI substrate,
The gate electrode and the source / drain region constitute a field effect transistor,
The first region and the second region are arranged with a region immediately below the gate electrode as a boundary in the gate length direction of the field effect transistor,
The semiconductor device, wherein an impurity concentration of the first conductivity type in the first region is different from an impurity concentration of the first conductivity type in the second region.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1領域は、前記第1導電型の半導体領域であり、
前記第2領域は、前記第1導電型の半導体領域であり、
前記第1領域は、前記第2領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が高い、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The first region is a semiconductor region of the first conductivity type;
The second region is a semiconductor region of the first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the first region has an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the second region.
請求項2記載の半導体装置において、
前記半導体基板の上面近傍の前記半導体基板内には、前記第1領域および前記第2領域よりも形成深さが深く、前記第1領域および前記第2領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が低い拡散層が形成されている、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
In the semiconductor substrate near the upper surface of the semiconductor substrate, the formation depth is deeper than that of the first region and the second region, and the impurity concentration of the first conductivity type is higher than that of the first region and the second region. A semiconductor device in which a low diffusion layer is formed.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1領域は、前記第1導電型の半導体層であり、
前記第2領域は、前記第1導電型と異なる第2導電型の半導体層である、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The first region is a semiconductor layer of the first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the second region is a semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type.
請求項1記載の半導体装置において、
一対の前記ソース・ドレイン領域のうち、一方の直下に前記第1領域が存在し、もう一方の直下に前記第2領域が存在する、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the first region is present immediately below one of the pair of source / drain regions, and the second region is present immediately below the other.
請求項1記載の半導体装置において、
前記電界効果トランジスタは、前記電界効果トランジスタを含む回路の動作により、ソース領域とドレイン領域とが入れ替わる素子である、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the field effect transistor is an element in which a source region and a drain region are switched by an operation of a circuit including the field effect transistor.
請求項6記載の半導体装置において、
駆動用トランジスタ、負荷用トランジスタおよび転送用トランジスタを含むSRAMを有し、
前記電界効果トランジスタは、前記転送用トランジスタであり、
前記第1領域は、一対の前記ソース・ドレイン領域のうち、互いに隣り合う前記転送用トランジスタおよび前記駆動用トランジスタが共有している前記ソース・ドレイン領域の直下に存在しており、
前記第1領域は、前記第2領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が高い、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6.
An SRAM including a driving transistor, a load transistor and a transfer transistor;
The field effect transistor is the transfer transistor;
The first region exists immediately below the source / drain region shared by the transfer transistor and the driving transistor adjacent to each other in the pair of source / drain regions,
The semiconductor device, wherein the first region has an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the second region.
請求項7記載の半導体装置において、
前記第1領域は、前記転送用トランジスタと隣り合う前記駆動用トランジスタの直下に存在している、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 7.
The semiconductor device, wherein the first region exists immediately below the driving transistor adjacent to the transfer transistor.
(a1)所定の方向において互いに隣接する第1領域および第2領域を上面近傍の内部に有する半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成された半導体層とにより構成されるSOI基板を準備する工程、
(b1)前記第1領域に第1導電型の不純物を打ち込む工程、
(c1)前記半導体層上に第2絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程、
(d1)前記ゲート電極の横の前記半導体層に一対のソース・ドレイン領域を形成することで、前記ゲート電極および前記ソース・ドレイン領域を含む電界効果トランジスタを形成する工程、
を有し、
前記電界効果トランジスタのゲート長方向において、前記ゲート電極の直下の領域を境界として並ぶ前記第1領域および前記第2領域の、それぞれの前記第1導電型の不純物濃度が異なる、半導体装置の製造方法。
(A1) A semiconductor substrate having a first region and a second region adjacent to each other in a predetermined direction in the vicinity of the upper surface, a first insulating film formed on the semiconductor substrate, and formed on the first insulating film A step of preparing an SOI substrate constituted by the formed semiconductor layer;
(B1) implanting impurities of the first conductivity type into the first region;
(C1) forming a gate electrode on the semiconductor layer via a second insulating film;
(D1) forming a field effect transistor including the gate electrode and the source / drain region by forming a pair of source / drain regions in the semiconductor layer beside the gate electrode;
Have
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first region and the second region arranged in the gate length direction of the field effect transistor with the region immediately below the gate electrode as a boundary have different impurity concentrations of the first conductivity type. .
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b1)工程を、前記(c1)工程の前に行う、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the step (b1) is performed before the step (c1).
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b1)工程を、前記(c1)工程の後、前記(d1)工程の前に行う、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (b1) is performed after the step (c1) and before the step (d1).
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
(a2)前記第2領域に前記第1導電型の不純物を打ち込む工程をさらに有し、
前記第1領域は、前記第2領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が高い、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
(A2) further comprising a step of implanting the first conductivity type impurity into the second region;
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first region has an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the second region.
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
(a3)前記第2領域に、前記第1導電型と異なる第2導電型の不純物を打ち込む工程をさらに有し、
前記第1領域は、前記第2領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が高い、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
(A3) further comprising a step of implanting an impurity of a second conductivity type different from the first conductivity type into the second region;
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first region has an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the second region.
請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記電界効果トランジスタは、前記電界効果トランジスタを含む回路の動作により、ソース領域とドレイン領域とが入れ替わる素子である、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the field effect transistor is an element in which a source region and a drain region are switched by an operation of a circuit including the field effect transistor.
請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
駆動用トランジスタ、負荷用トランジスタおよび転送用トランジスタを含むSRAMを有し、
前記電界効果トランジスタは、前記転送用トランジスタであり、
前記第1領域は、一対の前記ソース・ドレイン領域のうち、互いに隣り合う前記転送用トランジスタおよび前記駆動用トランジスタが共有している前記ソース・ドレイン領域の直下に存在しており、
前記第1領域は、前記第2領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が高い、半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14,
An SRAM including a driving transistor, a load transistor and a transfer transistor;
The field effect transistor is the transfer transistor;
The first region exists immediately below the source / drain region shared by the transfer transistor and the driving transistor adjacent to each other in the pair of source / drain regions,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first region has an impurity concentration of the first conductivity type higher than that of the second region.
請求項15記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1領域は、前記転送用トランジスタと隣り合う前記駆動用トランジスタの直下に存在している、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 15,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first region exists immediately below the driving transistor adjacent to the transfer transistor.
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