JP2001110905A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2001110905A
JP2001110905A JP28318099A JP28318099A JP2001110905A JP 2001110905 A JP2001110905 A JP 2001110905A JP 28318099 A JP28318099 A JP 28318099A JP 28318099 A JP28318099 A JP 28318099A JP 2001110905 A JP2001110905 A JP 2001110905A
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JP
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mos transistor
oxide film
film
voltage mos
breakdown voltage
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Masashige Aoyama
将茂 青山
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる膜厚のゲート酸化膜を有する半導体装
置におけるゲート耐圧劣化を抑止する。 【解決手段】 通常耐圧MOSトランジスタと高耐圧M
OSトランジスタとが混載された半導体装置の製造方法
において、基板全面に高耐圧MOSトランジスタ用の厚
いゲート酸化膜6を形成した後に、通常耐圧MOSトラ
ンジスタ形成領域上に形成したポリシリコン膜7をマス
クに厚いゲート酸化膜6を除去する。次に、全面にTE
OS膜9を形成した後に、このTEOS膜9を介して通
常耐圧MOSトランジスタ形成領域上に熱酸化膜10を
形成する。そして、前記TEOS膜9及び熱酸化膜10
をエッチング除去し、前記ポリシリコン膜7をエッチン
グ除去した後に、通常耐圧MOSトランジスタ形成領域
上に薄いゲート酸化膜11を形成することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、更に詳しく言えば高耐圧MOSトランジスタと
通常耐圧MOSトランジスタとが同一基板上に混載され
た半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、LCDドライバーICにおいて
は、高耐圧MOSトランジスタと通常耐圧MOSトラン
ジスタとを同一基板上に形成し、ドライバー回路等の高
電源(40V程度)が供給される回路については高耐圧
MOSトランジスタで構成し、シフトレジスタ等の低電
源(3V程度)が供給される回路については通常耐圧M
OSトランジスタで構成するということが一般に行われ
ている。
【0003】このような高耐圧MOSトランジスタと通
常耐圧MOSトランジスタとを同一基板上に混載した半
導体装置の製造方法を図8乃至図12を参照しながら説
明する。
【0004】図8(a)において、例えばP型シリコン
基板51上の全面におよそ400Å程度のパッド酸化膜
52を形成し、その上におよそ1000Å程度のシリコ
ン窒化膜53を形成した後に、このシリコン窒化膜53
をマスクにしてLOCOS法により選択酸化して素子分
離膜54を形成する。
【0005】次に、図8(b)において、前記シリコン
窒化膜53及び酸化膜52をエッチング除去する。この
際、オーバーエッチングしているために基板上面が削ら
れ、特に素子分離膜54のバーズビーク端部には窪み5
5が形成されてしまう。
【0006】そして、図9(a)において、基板上の通
常耐圧MOSトランジスタ形成領域上及び高耐圧MOS
トランジスタ形成領域上におよそ1000Å程度の厚い
ゲート酸化膜56を熱酸化により形成する。
【0007】次に、図9(b)において、高耐圧MOS
トランジスタ形成領域上に形成したレジスト膜57をマ
スクにして通常耐圧MOSトランジスタ形成領域の厚い
ゲート酸化膜56をエッチングして除去する。そして、
図10(a)において再度ゲ−ト酸化を行い、通常耐圧
MOSトランジスタ形成領域上に70Å程度の薄いゲー
ト酸化膜58を形成する。
【0008】続いて、図10(b)において、厚いゲー
ト酸化膜56及び薄いゲート酸化膜58上にポリシリコ
ン等からなるゲート電極59A,59Bを形成する。次
に、図11(a)において、前記ゲート電極59A,5
9Bにそれぞれ隣接するように基板表層にN型不純物を
イオン注入する。即ち、前記高耐圧MOSトランジスタ
形成領域上に形成したレジスト膜(図示せず)をマスク
に例えば、リンイオンをイオン注入して、通常耐圧MO
Sトランジスタの低濃度のn−型ソース・ドレイン層6
0を形成する。続いて、前記レジスト膜を除去した後
に、図11(a)に示すように通常耐圧MOSトランジ
スタ形成領域上に形成したレジスト膜61をマスクに例
えば、リンイオンをイオン注入して、高耐圧MOSトラ
ンジスタのn−型ソース・ドレイン層62を形成する。
このn−型ソース・ドレイン層62は高耐圧構造とする
ため、リンイオン注入の加速電圧を高くして前記n−型
ソース・ドレイン層60よりもおよそ8倍の拡散深さと
なるようにしている。
【0009】次いで、図11(b)において、前記ゲー
ト電極59A,59Bの側壁部にサイドウォールスペー
サ膜63を形成した後に、図12に示すようにサイドウ
ォールスペーサ膜63に隣接するように基板表層にN型
不純物をイオン注入する。即ち、前記高耐圧MOSトラ
ンジスタ形成領域上に形成したレジスト膜(図示せず)
をマスクに例えば、ヒ素イオンをイオン注入して、通常
耐圧MOSトランジスタの低濃度のn+型ソース・ドレ
イン層64を形成する。続いて、前記レジスト膜を除去
した後に、図12に示すように通常耐圧MOSトランジ
スタ形成領域上及び高耐圧MOSトランジスタの高濃度
のn+型ソース・ドレイン層形成領域以外の領域上に形
成したレジスト膜65をマスクに例えば、リンイオンを
イオン注入して、高耐圧MOSトランジスタの高濃度の
n+型ソース・ドレイン層66を形成する。
【0010】そして、図示した説明は省略するが、全面
にBPSG膜等の層間絶縁膜を形成し、コンタクト孔を
形成し、n+型のソース・ドレイン層64,66とコン
タクトする金属配線層を形成する。
【0011】これにより、通常耐圧MOSトランジスタ
と高耐圧MOSトランジスタが完成する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では、ゲート酸化膜厚が相異なるために通常耐
圧MOSトランジスタの薄いゲート酸化膜58を形成す
る際に、高耐圧MOSトランジスタ用に形成した厚いゲ
ート酸化膜56を除去していた。
【0013】このとき、図8(b)に示す窪み55が更
に、深くなってしまい、素子分離膜54のバーズビーク
端部の傾斜部が急峻となり、薄いゲート酸化膜58のゲ
ート耐圧劣化を引き起こすという問題があった。
【0014】従って、本発明は高耐圧MOSトランジス
タと通常耐圧MOSトランジスタを混載した半導体装置
において、バーズビーク端部の傾斜を緩やかなものと
し、ゲート耐圧劣化の抑止を図ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑みなされたもので、通常耐圧MOSトランジスタ
と高耐圧MOSトランジスタとが混載された半導体装置
の製造方法において、図2(a)に示すように基板全面
に高耐圧MOSトランジスタ用の厚いゲート酸化膜6を
形成した後に、全面にポリシリコン膜7を形成し、図2
(b)に示すようにこのポリシリコン膜7を前記高耐圧
MOSトランジスタ形成領域上に形成したレジスト膜8
をマスクにしてウエットエッチングする。続いて、図3
(a)に示すように前記ポリシリコン膜7をマスクにし
て前記通常耐圧MOSトランジスタ形成領域上の厚いゲ
ート酸化膜6を除去する。更に、図3(b)に示すよう
に全面にLPCVD法によりTEOS膜9を形成した後
に、図4(a)に示すようにこのTEOS膜9を介して
基板上を熱酸化して熱酸化膜10を形成する。そして、
図4(b)に示すように前記TEOS膜9及び熱酸化膜
10をエッチング除去し、図5(a)に示すように前記
ポリシリコン膜7をエッチング除去した後に、図5
(b)に示すように前記通常耐圧MOSトランジスタ形
成領域上に薄いゲート酸化膜11を形成する。
【0016】
【実施の形態】以下で、本発明の半導体装置の製造方法
に係る一実施形態について図面を参照しながら説明す
る。
【0017】図1(a)において、例えばP型シリコン
基板1上の全面におよそ400Å程度の酸化膜2を形成
し、その上におよそ1000Å程度のシリコン窒化膜3
を形成した後に、このシリコン窒化膜3をマスクにして
LOCOS法により選択酸化して素子分離膜4を形成す
る。
【0018】次に、図1(b)において、前記シリコン
窒化膜3及び酸化膜2をエッチング除去する。この際、
オーバーエッチングしているために基板上面が削られ、
特に素子分離膜4のバーズビーク端部には窪み5が形成
されてしまう。
【0019】そして、図2(a)において、基板上の通
常耐圧MOSトランジスタ形成領域上及び高耐圧MOS
トランジスタ形成領域上におよそ1000Å程度の厚い
ゲート酸化膜6を熱酸化により形成する。
【0020】続いて、図2(b)において、全面におよ
そ3000Å程度のポリシリコン膜7を形成し、その上
に通常耐圧MOSトランジスタ形成領域上に開口を有す
るレジスト膜8を形成した後に、このレジスト膜8をマ
スクにして前記ポリシリコン膜7を、例えばフッ酸(H
F)と硝酸(HNO3)とギ酸(HAC)との混合液を
用いてウエットエッチングする。尚、ドライエッチング
法を用いても良いが、基板表面にエッチングダメージが
残るおそれがある。
【0021】次に、図3(a)において、前記レジスト
膜8を除去した後に、前記ポリシリコン膜7をマスクに
して前記通常耐圧MOSトランジスタ形成領域上の厚い
ゲート酸化膜6を、例えば水(H2O)とフッ酸(H
F)とフッ化アンモニウム(NH4F)との混合液を用
いてエッチング除去する。
【0022】続いて、図3(b)において、基板全面に
LPCVD法におよそ600Å程度のLPCVD酸化膜
としてTEOS膜9を形成する。尚、このとき、図3
(b)に示すように前記TEOS膜9は、素子分離膜4
のバーズビーク端部での膜厚がその他の平坦な領域に比
して厚く(およそ前記窪み5の深さに相当する分だけ厚
く)形成されている。
【0023】そして、図4(a)において、前記TEO
S膜9を介して前記通常耐圧MOSトランジスタ形成領
域上におよそ200Å程度の熱酸化膜10を形成する。
このとき、前記高耐圧MOSトランジスタ形成領域上に
はポリシリコン膜7が形成されているため、この高耐圧
MOSトランジスタ形成領域上に熱酸化膜10が形成さ
れることはない。また、このとき、図4(a)に示すよ
うに前記素子分離膜4のバーズビーク端部でのTEOS
膜9の膜厚が、その他の平坦な領域に形成されたTEO
S膜9の膜厚に比して厚くなっているため、熱酸化膜1
0を形成する際の熱酸化量が少なくなり、前記素子分離
膜4の端部での膜厚が、その他の平坦な領域に形成され
た熱酸化膜10の膜厚に比して薄くなる。
【0024】次に、図4(b)において、前記熱酸化膜
10とTEOS膜9とを、例えば水(H2O)とフッ酸
(HF)とフッ化アンモニウム(NH4F)との混合液
を用いてエッチング除去する。このとき、図4(b)に
示すように前記素子分離膜4のバーズビーク端部の傾斜
は、前述したように熱酸化膜10の膜厚が素子分離膜4
のバーズビーク端部で薄くなるように形成しているた
め、従来に比して緩やかになる。
【0025】更に、図5(a)において、前記ポリシリ
コン膜7をエッチング除去した後に、図5(b)におい
て、前記通常耐圧MOSトランジスタ形成領域上におよ
そ70Å程度の薄いゲート酸化膜4を形成する。
【0026】次に、図6(a)において、全面にポリシ
リコン等から成る導電膜を形成し、この導電膜をパター
ニングすることで、前記厚いゲート酸化膜6及び薄いゲ
ート酸化膜11上に第1,第2のゲート電極12A,1
2Bを形成する。尚、前記導電膜として、ポリシリコン
膜とタングステンシリサイド膜等の積層膜を用いても良
い。
【0027】そして、図6(b)において、前記ゲート
電極12A,12Bにそれぞれ隣接するように基板表層
にN型不純物をイオン注入する。即ち、前記高耐圧MO
Sトランジスタ形成領域上に形成したレジスト膜(図示
せず)をマスクに例えば、リンイオンを5×1013/c
2,100KeVの条件でイオン注入して、通常耐圧
MOSトランジスタの低濃度のn−型ソース・ドレイン
層13を形成する。続いて、前記レジスト膜を除去した
後に、図6(b)に示すように通常耐圧MOSトランジ
スタ形成領域上に形成したレジスト膜14をマスクに例
えば、リンイオンを2×1013/cm2,600KeV
の条件でイオン注入して、高耐圧MOSトランジスタの
n−型ソース・ドレイン層15を形成する。
【0028】次いで、前記ゲート電極12A,12Bを
被覆するように全面に酸化膜を形成した後に、図7
(a)に示すようにこの酸化膜を異方性エッチングして
第1,第2のゲート電極12A,12Bの側壁部にサイ
ドウォールスペーサ膜16を形成する。また、図7
(b)に示すようにサイドウォールスペーサ膜16に隣
接するように基板表層にN型不純物をイオン注入する。
即ち、前記高耐圧MOSトランジスタ形成領域上に形成
したレジスト膜(図示せず)をマスクに例えば、ヒ素イ
オンを5×1015/cm2,80KeVの条件でイオン
注入して、通常耐圧MOSトランジスタの低濃度のn+
型ソース・ドレイン層17を形成する。続いて、前記レ
ジスト膜を除去した後に、図7(b)に示すように通常
耐圧MOSトランジスタ形成領域上及び高耐圧MOSト
ランジスタの高濃度のn+型ソース・ドレイン層形成領
域以外の領域上に形成したレジスト膜18をマスクに例
えば、ヒ素イオンを5×1015/cm2,220KeV
の条件でイオン注入して、高耐圧MOSトランジスタの
高濃度のn+型ソース・ドレイン層19を形成する。
【0029】そして、図示した説明は省略するが、全面
にBPSG膜等の層間絶縁膜を形成し、コンタクト孔を
形成し、n+型のソース・ドレイン層17,19とコン
タクトする金属配線層を形成する。
【0030】これにより、通常耐圧MOSトランジスタ
(図面左側)と高耐圧MOSトランジスタ(図面右側)
が完成する。
【0031】以上説明したように本発明では、通常耐圧
MOSトランジスタ形成領域上に薄いゲート酸化膜11
を形成する際、この通常耐圧MOSトランジスタ形成領
域上面をTEOS膜9を介して熱処理し、素子分離膜の
バーズビーク端部での膜厚が他の平面部に比して薄い熱
酸化膜10を形成することで、この熱酸化膜10を除去
した場合の素子分離膜4のバーズビーク端部の傾斜を従
来よりも緩やかなものとすることができ、この部分での
ゲート耐圧劣化を抑止することができる。
【0032】また、高耐圧MOSトランジスタ形成領域
上の厚いゲート酸化膜6は、薄いゲート酸化膜11を形
成する際に、再度熱処理が加えられるため、更にゲート
耐圧の向上が図れる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、通常耐圧MOSトラン
ジスタ形成領域上に薄いゲート酸化膜を形成した際の素
子分離膜のバーズビーク端部の傾斜を従来よりも緩やか
なものとすることができ、この部分でのゲート耐圧劣化
を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図である。
【図8】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明する
断面図である。
【図9】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明する
断面図である。
【図10】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る断面図である。
【図11】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る断面図である。
【図12】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄いゲート酸化膜上に第1のゲート電極
    を有する通常耐圧MOSトランジスタと、厚いゲート酸
    化膜上に第2のゲート電極を有する高耐圧MOSトラン
    ジスタとを同一基板上に形成する半導体装置の製造方法
    において、 基板全面に厚いゲート酸化膜を形成した後に前記高耐圧
    MOSトランジスタ形成領域上に形成したポリシリコン
    膜をマスクにして前記通常耐圧MOSトランジスタ形成
    領域上の厚いゲート酸化膜を除去する工程と、 全面にCVD法によりCVD酸化膜を形成した後にこの
    CVD酸化膜を介して前記通常耐圧MOSトランジスタ
    形成領域上に熱酸化膜を形成する工程と、 前記CVD酸化膜と熱酸化膜とをエッチング除去し、更
    に前記ポリシリコン膜を除去した後に通常耐圧MOSト
    ランジスタ形成領域上に薄いゲート酸化膜を形成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体基板上の通常耐圧MO
    Sトランジスタ形成領域上及び高耐圧MOSトランジス
    タ形成領域上に厚いゲート酸化膜を形成する工程と、 全面にポリシリコン膜を形成した後に通常耐圧MOSト
    ランジスタ形成領域上のポリシリコン膜をエッチング除
    去する工程と、 ポリシリコン膜をマスクにして前記通常耐圧MOSトラ
    ンジスタ形成領域上の厚いゲート酸化膜を除去する工程
    と、 全面にCVD法によりCVD酸化膜を形成した後にこの
    CVD酸化膜を介して前記通常耐圧MOSトランジスタ
    形成領域上に熱酸化膜を形成する工程と、 前記CVD酸化膜と熱酸化膜とをエッチング除去し、更
    に前記ポリシリコン膜を除去した後に通常耐圧MOSト
    ランジスタ形成領域上に薄いゲート酸化膜を形成する工
    程と、 全面に導電膜を形成した後にこの導電膜をパターニング
    して前記通常耐圧MOSトランジスタ形成領域上に薄い
    ゲート酸化膜を介して第1のゲート電極を形成すると共
    に、前記高耐圧MOSトランジスタ形成領域上に厚いゲ
    ート酸化膜を介して第2のゲート電極を形成する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003100901A (ja) * 2001-09-20 2003-04-04 Fujitsu Amd Semiconductor Kk 半導体装置の製造方法

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JP2003100901A (ja) * 2001-09-20 2003-04-04 Fujitsu Amd Semiconductor Kk 半導体装置の製造方法

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