JP2002057326A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2002057326A
JP2002057326A JP2000239047A JP2000239047A JP2002057326A JP 2002057326 A JP2002057326 A JP 2002057326A JP 2000239047 A JP2000239047 A JP 2000239047A JP 2000239047 A JP2000239047 A JP 2000239047A JP 2002057326 A JP2002057326 A JP 2002057326A
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JP
Japan
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forming
gate electrode
concentration
semiconductor substrate
film
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JP2000239047A
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Japanese (ja)
Inventor
Mika Shiiki
美香 椎木
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MOS transistor having a high drain breakdown voltage, small capacitance between a drain-source region and a gate electrode, and a high junction breakdown voltage of a channel stop and a source-drain region formed under a field oxide film, which are impossible in a conventional MOS transistor having an LDD structure and having an intermediate breakdown voltage structure capable of controlling the drain breakdown voltage. SOLUTION: A high concentration diffused region is formed by ion implanting with a contact hole of the MOS transistor as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法、特に8Vから30Vの耐圧をもつ中耐圧構造を
有するMOS型トランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a MOS transistor having a medium withstand voltage structure having a withstand voltage of 8 V to 30 V.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は図6に示すように、シリコン半導
体基板101上に形成するゲート酸化膜102及び両端
にサイドスペーサ103を有する多結晶シリコンゲート
電極104と、前記サイドスペーサの直下に位置するシ
リコン基板表面に形成する低濃度の拡散層105と、ゲ
ート電極両端のシリコン基板表面に形成するソース・ド
レインと呼ばれる高濃度の拡散層106及びその間のチ
ャネル領域107から成っているLDD構造が知られて
いた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 6, a polycrystalline silicon gate electrode 104 having a gate oxide film 102 formed on a silicon semiconductor substrate 101 and side spacers 103 at both ends, and located immediately below the side spacers. An LDD structure including a low-concentration diffusion layer 105 formed on the surface of a silicon substrate, high-concentration diffusion layers 106 called source / drain formed on the surface of the silicon substrate at both ends of the gate electrode, and a channel region 107 therebetween is known. I was

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
LDD構造を有するMOS型トランジスタにおいては前
記サイドスペーサの幅は極めて小さく、それ故、前記不
純物濃度領域の幅も小さく8Vから30Vの耐圧が得られ
ず、またドレイン・ソース領域とゲート電極間の容量が
小さくならなかった。また、高不純物濃度領域であるソ
ース・ドレイン領域の端部は前記フィールド酸化膜に終
端しているので、前記フィールド酸化膜下に形成された
チャネルストップ層との接合耐圧も低いと言う問題点を
有していた。
However, in the conventional MOS transistor having the LDD structure, the width of the side spacer is extremely small, and therefore, the width of the impurity concentration region is also small and a withstand voltage of 8 V to 30 V can be obtained. And the capacitance between the drain / source region and the gate electrode did not decrease. In addition, since the ends of the source / drain regions, which are high impurity concentration regions, terminate at the field oxide film, there is a problem that the junction breakdown voltage with the channel stop layer formed under the field oxide film is low. Had.

【0004】本発明は、従来のLDD構造を有するM0
S型トランジスタでは不可能であったドレイン耐圧が大
きく・ドレイン・ソース領域とゲート電極間の容量が小
さく・フィールド酸化膜下に形成されたチャネルストッ
プとソース・ドレイン領域の接合耐圧の高い、しかもそ
のドレイン耐圧を制御することのできる10V以上の耐
圧をもつ中耐圧MOS型トランジスタを簡単なプロセス
により提供することを目的とする。
[0004] The present invention relates to an M0 having a conventional LDD structure.
The drain breakdown voltage, which was impossible with an S-type transistor, is large. The capacitance between the drain / source region and the gate electrode is small. The junction breakdown voltage between the channel stop formed under the field oxide film and the source / drain region is high. It is an object of the present invention to provide a medium-voltage MOS transistor having a withstand voltage of 10 V or more that can control a drain withstand voltage by a simple process.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次の手段を用いた。 (1)一導電型半導体基板上に形成されたフィールド酸
化膜と、前記一導電型半導体基板上にゲート酸化膜を介
して形成されたゲート電極と、前記フィールド酸化膜と
前記ゲート電極とに囲まれていて低濃度の逆導電型ソー
ス・ドレイン領域と、前記ゲート電極と前記低濃度逆導
電型ソース・ドレインとそれらの上層に形成される配線
とを電気的に絶縁する層間膜と、前記配線と前記ゲート
電極と前記低濃度逆導電型ソース・ドレインとを電気的
に接続を行うためのコンタクト孔と、前記コンタクト孔
が開口している前記低濃度の逆導電型ソース・ドレイン
領域だけを選択的に高濃度の逆導電型拡散層とした事を
特徴とする半導体装置。 (2)前記低濃度逆導電型ソース・ドレイン領域の不純
物濃度を1E16〜1E18atoms/cm3としたことを特徴
とする半導体装置。 (3)前記高濃度逆導電型拡散層の不純物濃度を1E1
9〜5E20atoms/cm3とした事を特徴とする半導体装
置。 (4)中耐圧構造を有するMOS型トランジスタにおい
て、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極をパターニング
して形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして不
純物を前記半導体基板の表面にイオン注入することによ
り低濃度拡散領域を形成する工程と、前面に不純物を含
む層間膜を成膜し、熱処理により平坦化する工程と、前
記層間膜を選択的にエッチングし前記低濃度拡散領域及
び前記ゲート電極にコンタクトホールを形成する工程
と、前記コンタクトホールをマスクとして不純物を前記
半導体基板の表面にイオン注入することにより高濃度拡
散領域を形成する工程と、熱処理を行う工程と、真空蒸
着あるいはスパッタリング等により金属材を全面的に成
膜した後フォトリソグラフィ法及びエッチングを行い前
記金属材をパターニングする工程と、前記半導体基板の
全体を表面保護膜で被覆する工程とからなることを特徴
とした。 (5)前記不純物を含む層間膜がBPSG層間膜である事を
特徴とした。 (6)前記不純物を含む酸化膜成膜後の熱処理を800
〜1050℃の温度で3分以内で行い活性化して形成す
る事を特徴とした。 (7)MOS型トランジスタの製造方法において、半導
体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲ
ート絶縁膜の上にゲート電極をパターニングして形成す
る工程と、前記ゲート電極をマスクとして不純物を前記
半導体基板の表面にイオン注入することにより低濃度拡
散領域を形成する工程と、前面に不純物を含む層間膜を
成膜し、熱処理により平坦化する工程と、前記層間膜を
選択的にエッチングし前記低濃度拡散領域及び前記ゲー
ト電極にコンタクトホールを形成する工程と、CVD法に
よりポリシリコンを全面的に成膜した後イオン注入ない
し不純物核酸炉により不純物元素である燐を高濃度注入
する工程と、フォトリソグラフィ法及びエッチングを行
い前記ポリシリコンをパターニングする工程と、前記ポ
リシリコン中の不純物を熱処理を加えることにより前記
半導体基板の表面に拡散させ高濃度拡散領域を形成する
工程と、真空蒸着あるいはスパッタリング等により金属
材を全面的に成膜した後フォトリソグラフィ法及びエッ
チングを行い前記金属材をパターニングする工程と、前
記半導体基板の全体を表面保護膜で被覆する工程とから
なることを特徴とした。 (8)前記不純物を含む層間膜がBPSG層間膜である事を
特徴とした。 (9)前記不純物を含む酸化膜成膜後の熱処理を800
〜1050℃の温度で3分以内で行い活性化して形成す
る事を特徴とした。
To achieve the above object, the present invention uses the following means. (1) A field oxide film formed on the one conductivity type semiconductor substrate, a gate electrode formed on the one conductivity type semiconductor substrate via the gate oxide film, and surrounded by the field oxide film and the gate electrode A low-concentration reverse-conductivity-type source / drain region, an interlayer film for electrically insulating the gate electrode, the low-concentration reverse-conductivity-type source / drain, and a wiring formed thereover; And a contact hole for electrically connecting the gate electrode and the low-concentration reverse-conductivity-type source / drain, and only the low-concentration reverse-conductivity-type source / drain region where the contact hole is opened. A semiconductor device characterized in that it is a high-concentration reverse conductivity type diffusion layer. (2) The semiconductor device, wherein the impurity concentration of the low-concentration reverse conductivity type source / drain region is 1E16 to 1E18 atoms / cm 3 . (3) The impurity concentration of the high concentration reverse conductivity type diffusion layer is 1E1
A semiconductor device characterized in that the density is 9 to 5E20 atoms / cm 3 . (4) In a MOS transistor having a medium withstand voltage structure, a step of forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor substrate, a step of patterning and forming a gate electrode on the gate insulating film, and using the gate electrode as a mask Forming a low-concentration diffusion region by ion-implanting impurities into the surface of the semiconductor substrate, forming an impurity-containing interlayer film on the front surface, and flattening the film by heat treatment; Forming a contact hole in the low-concentration diffusion region and the gate electrode, and forming a high-concentration diffusion region by ion-implanting impurities into the surface of the semiconductor substrate using the contact hole as a mask; A heat treatment process and a photolithographic process after forming a metal film over the entire surface by vacuum evaporation or sputtering. Patterning the metal material subjected Ficoll method and etching was characterized by comprising the step of covering the whole of the semiconductor substrate with the surface protective film. (5) The interlayer film containing impurities is a BPSG interlayer film. (6) The heat treatment after forming the oxide film containing the impurity is performed by 800
It is characterized in that it is formed at a temperature of 501050 ° C. within 3 minutes and activated. (7) In the method for manufacturing a MOS transistor, a step of forming a gate insulating film on the surface of a semiconductor substrate, a step of patterning and forming a gate electrode on the gate insulating film, and an impurity using the gate electrode as a mask Forming a low-concentration diffusion region by ion-implanting into the surface of the semiconductor substrate, forming an interlayer film containing impurities on the front surface, planarizing the film by heat treatment, and selectively etching the interlayer film. Forming a contact hole in the low-concentration diffusion region and the gate electrode; and forming a polysilicon film over the entire surface by a CVD method and then ion-implanting or implanting a high-concentration phosphorus as an impurity element using an impurity nucleic acid furnace. Patterning the polysilicon by photolithography and etching; and impurities in the polysilicon. Forming a high-concentration diffusion region by diffusing the metal material over the surface of the semiconductor substrate by applying heat treatment, and forming a metal material over the entire surface by vacuum evaporation or sputtering or the like, and then performing photolithography and etching on the metal material. And a step of covering the entirety of the semiconductor substrate with a surface protective film. (8) The interlayer film containing impurities is a BPSG interlayer film. (9) The heat treatment after the formation of the oxide film containing the impurity is performed by 800
It is characterized in that it is formed at a temperature of 501050 ° C. within 3 minutes and activated.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置によれば、ド
レイン耐圧が大きく、ドレイン・ソース領域とゲート電
極間の容量が小さく、フィールド酸化膜下に形成された
チャネルストップとソース・ドレイン領域の接合耐圧も
高く、しかもそのドレイン耐圧を制御することのでき
る、8Vから30Vの動作領域に適したMOS型トランジ
スタを提供すること事ができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the drain withstand voltage is large, the capacitance between the drain / source region and the gate electrode is small, and the channel stop and the source / drain region formed below the field oxide film are formed. It is possible to provide a MOS transistor having a high junction breakdown voltage and capable of controlling the drain breakdown voltage thereof and suitable for an operation region of 8 V to 30 V.

【0007】以下、図面を参照して本発明の好適な実施
例を説明する。本発明にかかる半導体装置の第一実施例
を詳細に説明する。図1は本発明の半導体装置の中耐圧
構造を有するPチャネルMOS型トランジスタの模式的断
面図である。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A first embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic sectional view of a P-channel MOS transistor having a medium breakdown voltage structure of a semiconductor device according to the present invention.

【0008】PチャネルMOS型トランジスタは、P型シリ
コン半導体基板201上に形成されたN型ウェル領域2
02上に形成されたゲート酸化膜211及び多結晶シリ
コンゲート電極205と、ゲート電極両端のシリコン基
板表面に形成する低濃度のP−型拡散層204及びコン
タクトホール210をマスクとして形成された高濃度の
P+型拡散層203とその間のチャネル領域207から
成っている。素子の間に分離を目的としてフィールド酸
化膜208及びチャネルストップ領域209が形成され
る。尚、必ずしもP型シリコン半導体基板を用いて、N型
ウェル領域を作る必要はなく、N型シリコン半導体基板
にPチャネルMOS型トランジスタを作ってもよい。
[0008] The P-channel MOS type transistor is composed of an N-type well region 2 formed on a P-type silicon semiconductor substrate 201.
02, and a high-concentration P-type diffusion layer 204 formed on the silicon substrate surface at both ends of the gate electrode and a high-concentration formed using the contact hole 210 as a mask. And a channel region 207 therebetween. A field oxide film 208 and a channel stop region 209 are formed between the elements for the purpose of isolation. It is not always necessary to form an N-type well region using a P-type silicon semiconductor substrate, and a P-channel MOS transistor may be formed on an N-type silicon semiconductor substrate.

【0009】また、逆導電型NチャネルMOS型トランジス
タを形成する時は、 N型シリコン半導体基板上にP型ウ
ェル領域をつくり、P型ウェル領域上に形成するゲート
酸化膜及び多結晶シリコンゲート電極と、ゲート電極両
端のシリコン基板表面に形成する低濃度のN−型拡散層
及び高濃度のN+型拡散層とその間のチャネル領域から
構成する。素子の間に分離を目的としてフィールド酸化
膜及びチャネルストップ領域が形成される。尚、必ずし
もN型シリコン半導体基板を用いる必要はなく、P型シリ
コン半導体基板を用いて、NチャネルMOS型トランジスタ
を作ってもよい。
When forming a reverse conductivity type N-channel MOS transistor, a P-type well region is formed on an N-type silicon semiconductor substrate, and a gate oxide film and a polycrystalline silicon gate electrode formed on the P-type well region are formed. And a low-concentration N- type diffusion layer and a high-concentration N + type diffusion layer formed on the surface of the silicon substrate at both ends of the gate electrode, and a channel region therebetween. A field oxide film and a channel stop region are formed between the devices for the purpose of isolation. Note that it is not necessary to use an N-type silicon semiconductor substrate, and an N-channel MOS transistor may be manufactured using a P-type silicon semiconductor substrate.

【0010】図1から明らかなように、コンタクトホー
ルの形成位置を変えることにより前記ゲート電極の一端
部と前記高濃度拡散領域の一端部との距離(S1)を容易に
変える事が可能である。また、コンタクトホールの形成
位置を変える事により、前記高濃度拡散領域の一端部と
前記フィールド酸化膜の一端部の距離(S2)も容易に変え
る事が可能である。つまり、必要とされるドレイン耐
圧、フィールド酸化膜下のチャネルストップとの接合耐
圧、ドレイン・ソース領域とゲート電極のオーバーラッ
プ容量に応じて、前記低濃度拡散領域の幅S1,S2及び低
濃度拡散領域の濃度を制御することにより、高集積化・
高速化に適したMOS型トランジスタを得る事ができる。
例として、図2、図3を用いて説明する。
As is clear from FIG. 1, the distance (S1) between one end of the gate electrode and one end of the high concentration diffusion region can be easily changed by changing the formation position of the contact hole. . Further, by changing the position where the contact hole is formed, the distance (S2) between one end of the high concentration diffusion region and one end of the field oxide film can be easily changed. That is, the widths S1 and S2 of the low-concentration diffusion region and the low-concentration diffusion region depend on the required drain breakdown voltage, the junction breakdown voltage with the channel stop under the field oxide film, and the overlap capacitance between the drain / source region and the gate electrode. By controlling the concentration of the region, high integration and
A MOS transistor suitable for high speed operation can be obtained.
An example will be described with reference to FIGS.

【0011】図2は前記低濃度拡散領域をイオン注入法
によりドーズ量が2.5E12 atom/cm で形成したとき
の、前記ゲート電極の一端部と前記コンタクトホールの
一端部の距離(S1)とドレイン耐圧の関係を示した図であ
る。図2より、S1を変化させるとドレイン電圧が変化し
ていることが分かる。また、前記低濃度領域及び前記高
濃度領域の濃度を変えることにより容易にドレイン耐圧
を変える事もできる。
FIG. 2 shows an ion implantation method for the low concentration diffusion region.
Dose is 2.5E12 atom / cm 2When formed with
Between one end of the gate electrode and the contact hole.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a distance (S1) at one end and a drain withstand voltage.
You. According to FIG. 2, the drain voltage changes when S1 is changed.
You can see that it is. Further, the low concentration region and the high concentration region
Easy drain breakdown voltage by changing the concentration of the concentration region
Can be changed.

【0012】また、図3は前記高濃度拡散領域の一端部
と前記フィールド酸化膜の一端部の距離(S2)と前記高濃
度拡散領域と酸化膜下のチャネルストップとの接合耐圧
の関係を示した図である。
FIG. 3 shows the relationship between the distance (S2) between one end of the high concentration diffusion region and one end of the field oxide film and the junction breakdown voltage between the high concentration diffusion region and the channel stop below the oxide film. FIG.

【0013】図3より、S2を変化させると接合耐圧が容
易に変えられることが分かる。また、チャネルストッ
プ、前記低濃度拡散領域及び前記高濃度拡散領域の濃度
を変えることにより容易に接合耐圧を変える事もでき
る。
FIG. 3 shows that the junction withstand voltage can be easily changed by changing S2. Also, the junction withstand voltage can be easily changed by changing the concentration of the channel stop, the low concentration diffusion region and the high concentration diffusion region.

【0014】図4は、本発明にかかる半導体装置の第一
実施例のPチャネルMOSの製造方法を示す工程順断面図で
ある。
FIG. 4 is a sectional view in the order of steps showing a method for manufacturing a P-channel MOS in a first embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【0015】まず、工程aにおいて、P型シリコン半導
体基板201の表面にNウェル層202を形成する。基
板表面にマスクとして所定の形状にパターニングされた
シリコン窒化膜を形成した後、N型の不純物例えば燐を
2E12atoms/cm2のドーズ量でイオン注入する。この
後、所謂LOCOS処理を行い、前工程で形成されたシリコ
ン窒化膜を除去する。次に、1150℃で6時間加熱処
理を施し、注入された不純物燐の拡散及び活性化を行い
図示するようにNウェル層202を形成する。このNウェ
ル層202にPチャネルMOS型トランジスタが形成され
る。また、必ずしもP型シリコン半導体基板を用いる必
要はなく、N型シリコン半導体基板を用いて、N型ウェ
ル領域を作り、N型ウェル領域中にPチャネルMOS型ト
ランジスタを作ってもよく、またN型シリコン半導体基
板中にPチャネルMOS型トランジスタを作ってもよい。
First, in step a, an N-well layer 202 is formed on the surface of a P-type silicon semiconductor substrate 201. After a silicon nitride film patterned into a predetermined shape is formed as a mask on the substrate surface, N-type impurities, for example, phosphorus are ion-implanted at a dose of 2E12 atoms / cm 2 . Thereafter, a so-called LOCOS process is performed to remove the silicon nitride film formed in the previous step. Next, a heat treatment is performed at 1150 ° C. for 6 hours to diffuse and activate the implanted impurity phosphorus, thereby forming an N well layer 202 as shown. A P-channel MOS transistor is formed in N well layer 202. Further, it is not always necessary to use a P-type silicon semiconductor substrate. An N-type silicon semiconductor substrate may be used to form an N-type well region, and a P-channel MOS transistor may be formed in the N-type well region. A P-channel MOS transistor may be formed in a silicon semiconductor substrate.

【0016】工程bにおいてチャネルストップ領域20
9を形成する。この為に、まずトランジスタ素子の形成
される活性領域を被覆するようにシリコン窒化膜601
をパターニング形成する。Nウェル層202の上にはシ
リコン窒化膜601に重ねてフォトレジスト602も形
成する。この状態で不純物ボロンを30KeVの加速エネ
ルギーおよび2E13atoms/cm2のドーズ量でイオン
注入しチャネルストップ領域209を形成する。図示す
るように、素子領域を含む部分にチャネルストップ領域
209が形成される。
In step b, the channel stop region 20
9 is formed. For this purpose, first, a silicon nitride film 601 is formed so as to cover an active region where a transistor element is formed.
Is formed by patterning. A photoresist 602 is also formed on the N-well layer 202 so as to overlap the silicon nitride film 601. In this state, impurity boron is ion-implanted at an acceleration energy of 30 KeV and a dose of 2E13 atoms / cm 2 to form a channel stop region 209. As illustrated, a channel stop region 209 is formed in a portion including the element region.

【0017】続いて工程cにおいて所謂LOCOS処理を行
い素子領域を囲むようにフィールド酸化膜206を形成
する。この後、犠牲酸化およびその除去処理を行い、基
板の表面に残された異物を除去し清浄化する。工程dに
おいて基板表面の熱酸化処理はH2O雰囲気中でゲート酸
化膜211を成膜する。本発明では熱酸化処理をH2O雰
囲気中で860℃の温度で行い約300Å程度に酸化膜
を成膜した。通常、半導体装置の信頼性を保証するため
に熱酸化膜で形成されるゲート絶縁膜の膜厚は3MV/cm
程度の膜厚に設定する必要がある。例えば、電源電圧が
30VのMOS型トランジスタである時、1000Å以上
の酸化膜厚を必要とする。
Subsequently, in step c, a so-called LOCOS process is performed to form a field oxide film 206 so as to surround the element region. After that, sacrificial oxidation and removal treatment are performed to remove and clean foreign substances left on the surface of the substrate. In step d, thermal oxidation of the substrate surface forms a gate oxide film 211 in an H 2 O atmosphere. In the present invention, the thermal oxidation treatment was performed at a temperature of 860 ° C. in an H 2 O atmosphere to form an oxide film at about 300 °. Normally, the thickness of a gate insulating film formed of a thermal oxide film to guarantee the reliability of a semiconductor device is 3 MV / cm.
It is necessary to set the thickness to about the same. For example, when the MOS transistor has a power supply voltage of 30 V, an oxide film thickness of 1000 ° or more is required.

【0018】次に工程eにおいてゲート酸化膜211上
にポリシリコン603をCVD法により堆積させる。本発
明品では4000Åのポリシリコンを形成している。MO
Sトランジスタ用のゲート電極205を形成するため、
ポリシリコン603をN型化する。このポリシリコン6
03にイオン注入ないし不純物核酸炉により不純物元素
である燐を高濃度注入する。注入濃度はイオン注入/ポ
リシリコン膜厚=2E19atoms/cm3以上にする。尚、MO
Sトランジスタ用のゲート電極は必ずしもN型化する必要
はなく、イオン注入ないし不純物拡散炉により不純物元
素であるボロンを高濃度注入し、P型化してもよい。
Next, in step e, a polysilicon 603 is deposited on the gate oxide film 211 by a CVD method. In the present invention, 4000 ° polysilicon is formed. MO
In order to form the gate electrode 205 for the S transistor,
The polysilicon 603 is made N-type. This polysilicon 6
03 is ion-implanted or an impurity nucleic acid furnace is used to implant a high concentration of phosphorus as an impurity element. The implantation concentration is set to ion implantation / polysilicon film thickness = 2E19 atoms / cm 3 or more. In addition, MO
The gate electrode for the S transistor does not necessarily need to be N-type, but may be P-type by implanting boron as an impurity element at a high concentration by ion implantation or an impurity diffusion furnace.

【0019】次に工程fにおいて前工程で形成されたフ
ォトレジストを除去した後、P型MOSトランジスタの低濃
度の拡散層204を形成する。この状態でゲート電極2
05をマスクに利用したセルファアライメントによりP
型不純物であるBF2またはボロンをドーズ量1×1012〜
1×1013atoms/cm2イオン注入する。これは濃度に換算
すると1×1016〜1×1018atoms/cm3程度である。
Next, after removing the photoresist formed in the previous step in step f, a low concentration diffusion layer 204 of the P-type MOS transistor is formed. In this state, the gate electrode 2
P by self-alignment using 05 as a mask
The BF 2 or boron is type impurity dose of 1 × 1012~
1 × 10 13 atoms / cm 2 ions are implanted. This is about 1 × 10 16 to 1 × 10 18 atoms / cm 3 in terms of density.

【0020】続いて工程gはPチャネルMOS型トランジス
タの低濃度の拡散層204を形成した後フォトレジスト
を除去し前面に例えばBPSG層間膜213を成膜する。こ
の層間膜は例えばCVD法等により形成され引き続き90
0〜950℃で30分〜2時間程度の熱処理により平坦
化される。続いて層間膜213を選択的にエッチングし
高濃度拡散領域203及びゲート電極205にコンタク
トホール210を形成する。本発明では前記コンタクト
ホールはドライエッチング後ウェットエッチングにより
ラウンドエッチを行った。この状態でコンタクトホール
210をマスクに利用したセルファアライメントにより
P型不純物BF2をドーズ量3×1015〜5×1016atoms/cm2
オン注入する。これは濃度に換算すると1×1019〜5×
1020atoms/cm3程度である。その後イオン注入した不純
物の活性化及びコンタクト形状改善を行うために熱処理
を行う。本発明では800〜1050℃で3分以内の熱
処理を行った。
Subsequently, in step g, after forming the low-concentration diffusion layer 204 of the P-channel MOS transistor, the photoresist is removed and, for example, a BPSG interlayer film 213 is formed on the front surface. This interlayer film is formed, for example, by a CVD method or the like.
It is planarized by a heat treatment at 0 to 950 ° C. for about 30 minutes to 2 hours. Subsequently, the interlayer film 213 is selectively etched to form a contact hole 210 in the high concentration diffusion region 203 and the gate electrode 205. In the present invention, the contact hole is round-etched by wet etching after dry etching. In this state, self-alignment using contact hole 210 as a mask is performed.
Dose of P-type impurity BF 2 3 × 10 15 ~5 × 10 16 atoms / cm 2 is ion-implanted. This is 1 × 10 19 to 5 ×
It is about 10 20 atoms / cm 3 . Thereafter, heat treatment is performed to activate the ion-implanted impurities and improve the contact shape. In the present invention, heat treatment was performed at 800 to 1050 ° C. for 3 minutes or less.

【0021】続いて工程hにおいて真空蒸着あるいはス
パッタリング等により金属材を全面的に成膜した後フォ
トリソグラフィ法及びエッチングを行いパターニングさ
れたメタル配線212を形成する。最後に基板の全体を
表面保護膜214で被覆する。上記はPチャネルMOS型ト
ランジスタの実施例を説明したが、逆導電型の不純物を
用いてNチャネルMOS型トランジスタを形成して同様な効
果は得られる。
Subsequently, in a step h, a metal material is entirely formed by vacuum evaporation or sputtering, and then photolithography and etching are performed to form a patterned metal wiring 212. Finally, the entire substrate is covered with a surface protection film 214. Although the embodiment of the P-channel MOS transistor has been described above, similar effects can be obtained by forming an N-channel MOS transistor using impurities of the opposite conductivity type.

【0022】図5は、本発明にかかる半導体装置の第一
実施例のPチャネルMOSの製造方法を示す工程順断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing a method of manufacturing a P-channel MOS according to a first embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【0023】本発明は、図4(a)〜(f)の工程は同
じで、その後、工程IにおいてPチャネルMOS型トランジ
スタの低濃度の拡散層204を形成した後フォトレジス
トを除去し前面に例えばBPSG層間膜213を成膜する。
この層間膜は例えばCVD法等により形成され引き続き9
00〜950℃で30分〜2時間程度の熱処理により平
坦化される。続いて層間膜213を選択的にエッチング
し高濃度拡散領域203及びゲート電極205にコンタ
クトホール210を形成する。本発明では前記コンタク
トホールはドライエッチング後ウェットエッチングによ
りラウンドエッチを行った。この状態で例えば、CVD法
によりポリシリコンを前面に成膜しP型化する。このポ
リシリコンにイオン注入ないし不純物核酸炉により不純
物元素であるボロンまたはBF2を高濃度注入する。注入
濃度はイオン注入/ポリシリコン膜厚=2E19atoms/c
3以上にする。その後、フォトリソグラフィ法及びエ
ッチングを行いパターニングされたポリシリコン配線3
01を形成する。その後ポリシリコンから基板表面への
不純物の拡散及びコンタクト形状改善を行うために熱処
理を行う。本発明では800〜1050℃で3分以内の
熱処理を行った。コンタクトホール210をマスクに利
用したセルフアライメントにより高濃度拡散領域が形成
される。
In the present invention, the steps of FIGS. 4A to 4F are the same. Thereafter, in step I, after forming a low-concentration diffusion layer 204 of a P-channel MOS transistor, the photoresist is removed and the front surface is removed. For example, a BPSG interlayer film 213 is formed.
This interlayer film is formed by, for example,
The surface is planarized by a heat treatment at 00 to 950 ° C. for about 30 minutes to 2 hours. Subsequently, the interlayer film 213 is selectively etched to form a contact hole 210 in the high concentration diffusion region 203 and the gate electrode 205. In the present invention, the contact hole is round-etched by wet etching after dry etching. In this state, for example, a polysilicon film is formed on the front surface by a CVD method to form a P-type. The polysilicon in the ion implantation or impurity nucleic furnace to a high concentration implanting boron or BF 2 is an impurity element. The implantation concentration is ion implantation / polysilicon film thickness = 2E19atoms / c
m 3 or more. Thereafter, the polysilicon wiring 3 patterned by photolithography and etching is used.
01 is formed. Thereafter, heat treatment is performed to diffuse impurities from the polysilicon to the substrate surface and improve the contact shape. In the present invention, heat treatment was performed at 800 to 1050 ° C. for 3 minutes or less. A high concentration diffusion region is formed by self-alignment using contact hole 210 as a mask.

【0024】続いて工程IIにおいて真空蒸着あるいはス
パッタリング等により金属材を全面的に成膜した後フォ
トリソグラフィ法及びエッチングを行いパターニングさ
れたメタル配線212を形成する。最後に基板の全体を
表面保護膜214で被覆する。上記はPチャネルMOS型ト
ランジスタの実施例を説明したが、逆導電型の不純物を
用いてNチャネルMOS型トランジスタを形成して同様な効
果は得られる。
Subsequently, in a step II, a metal material is entirely formed by vacuum evaporation or sputtering, and then photolithography and etching are performed to form a patterned metal wiring 212. Finally, the entire substrate is covered with a surface protection film 214. Although the embodiment of the P-channel MOS transistor has been described above, similar effects can be obtained by forming an N-channel MOS transistor using impurities of the opposite conductivity type.

【0025】[0025]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、8Vか
ら30Vの中耐圧領域での動作を要求されるMOS型ト
ランジスタを、コンタクトホールをマスクとしイオン注
入を行い、高濃度拡散領域を形成する事により、容易に
コンタクトホール一端部とゲート電極の一端部とコンタ
クトホールの一端部とフィールド酸化膜の一端部の距離
を変えることができ、これによって、従来のLDD構造を
有するMOS型トランジスタでは不可能であったドレイ
ン耐圧が大きく、しかもそのドレイン耐圧を制御するこ
とができ、ドレイン・ソース領域とゲート電極間のオー
バーラップ容量が小さく、フィールド酸化膜下に形成さ
れたチャネルストップとソース・ドレイン領域の接合耐
圧の高いMOS型トランジスタを簡単なプロセスにより
提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, a high-concentration diffusion region is formed by ion-implanting a MOS transistor required to operate in a medium withstand voltage region of 8 V to 30 V using a contact hole as a mask. This makes it possible to easily change the distance between one end of the contact hole, one end of the gate electrode, one end of the contact hole, and one end of the field oxide film. The drain withstand voltage, which was impossible, is large, and the drain withstand voltage can be controlled. The overlap capacitance between the drain / source region and the gate electrode is small, and the channel stop and the source / drain formed under the field oxide film are formed. It is possible to provide a MOS transistor with a high junction breakdown voltage in the region by a simple process. That.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置の第一実施例を示すPチャ
ネルMOS型トランジスタの模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a P-channel MOS transistor showing a first embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】ゲート電極の一端部とソース・ドレイン用コン
タクトホールの一端部の距離(S1)とドレイン耐圧の関係
を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a distance (S1) between one end of a gate electrode and one end of a source / drain contact hole and a drain withstand voltage.

【図3】フィールド酸化膜下のチャネルストップの一端
部とソース・ドレイン用コンタクトホールの一端部の距
離(S1)と接合耐圧の関係を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a distance (S1) between one end of a channel stop below a field oxide film and one end of a source / drain contact hole and a junction withstand voltage.

【図4】本発明の半導体装置の第一実施例で示したPチ
ャネルMOS型トランジスタの製造方法を示す工程順断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view in the order of steps showing a method for manufacturing the P-channel MOS transistor shown in the first embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の第一実施例で示したPチ
ャネルMOS型トランジスタの製造方法を示す工程順断
面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the P-channel MOS transistor shown in the first embodiment of the semiconductor device according to the present invention in the order of steps.

【図6】従来の製造方法での最終断面図である。FIG. 6 is a final sectional view of a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体基板 102 ゲート酸化膜 103 サイドスペーサ 104 多結晶シリコンゲート電極 105 低濃度拡散層 106 高濃度拡散層 107 チャネルドープ層 201 P−−型シリコン半導体基板 202 N−−型ウェル層 203 P+型拡散層 204 P-型拡散層 205 多結晶シリコンゲート電極 207 チャネル領域 208 フィールド酸化膜 209 チャネルストップ 210 コンタクトホール 211 ゲート酸化膜 212 メタル配線 213 BPSG層間膜 214 保護膜 301 ポリシリコン配線 601 シリコン窒化膜 602 フォトレジスト 603 ポリシリコン DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Semiconductor substrate 102 Gate oxide film 103 Side spacer 104 Polycrystalline silicon gate electrode 105 Low concentration diffusion layer 106 High concentration diffusion layer 107 Channel dope layer 201 P− type silicon semiconductor substrate 202 N− type well layer 203 P + type diffusion layer 204 P-type diffusion layer 205 polycrystalline silicon gate electrode 207 channel region 208 field oxide film 209 channel stop 210 contact hole 211 gate oxide film 212 metal wiring 213 BPSG interlayer film 214 protective film 301 polysilicon wiring 601 silicon nitride film 602 photoresist 603 polysilicon

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型半導体基板上に形成されたフィ
ールド酸化膜と、前記一導電型半導体基板上にゲート酸
化膜を介して形成されたゲート電極と、前記フィールド
酸化膜と前記ゲート電極とに囲まれていて低濃度の逆導
電型ソース・ドレイン領域と、前記ゲート電極と前記低
濃度逆導電型ソース・ドレインとそれらの上層に形成さ
れる配線とを電気的に絶縁する層間膜と、前記配線と前
記ゲート電極と前記低濃度逆導電型ソース・ドレインと
を電気的に接続を行うためのコンタクト孔と、前記コン
タクト孔が開口している前記低濃度の逆導電型ソース・
ドレイン領域だけを選択的に高濃度の逆導電型拡散層と
した事を特徴とする半導体装置。
A field oxide film formed on the one conductivity type semiconductor substrate, a gate electrode formed on the one conductivity type semiconductor substrate via a gate oxide film, the field oxide film and the gate electrode, A low-concentration reverse-conductivity-type source / drain region surrounded by an interlayer film that electrically insulates the gate electrode, the low-concentration reverse-conductivity-type source / drain, and a wiring formed thereover; A contact hole for electrically connecting the wiring, the gate electrode, and the low-concentration reverse-conduction-type source / drain;
A semiconductor device characterized in that only a drain region is selectively formed as a high concentration reverse conductivity type diffusion layer.
【請求項2】 前記低濃度逆導電型ソース・ドレイン領
域の不純物濃度を1E16〜1E18atoms/cm3としたこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of said low concentration reverse conductivity type source / drain region is 1E16 to 1E18 atoms / cm 3 .
【請求項3】 前記高濃度逆導電型拡散層の不純物濃度
を1E19〜5E20atoms/cm3とした事を特徴とする請
求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration of the high concentration reverse conductivity type diffusion layer is 1E19 to 5E20 atoms / cm 3 .
【請求項4】 MOS型トランジスタの製造方法におい
て、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極をパターニング
して形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして不
純物を前記半導体基板の表面にイオン注入することによ
り低濃度拡散領域を形成する工程と、前面に不純物を含
む層間膜を成膜し、熱処理により平坦化する工程と、前
記層間膜を選択的にエッチングし前記低濃度拡散領域及
び前記ゲート電極にコンタクトホールを形成する工程
と、前記コンタクトホールをマスクとして不純物を前記
半導体基板の表面にイオン注入することにより高濃度拡
散領域を形成する工程と、熱処理を行う工程と、真空蒸
着あるいはスパッタリング等により金属材を全面的に成
膜した後フォトリソグラフィ法及びエッチングを行い前
記金属材をパターニングする工程と、前記半導体基板の
全体を表面保護膜で被覆する工程とからなるMOS型トラ
ンジスタの製造方法。
4. A method of manufacturing a MOS transistor, comprising: forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor substrate; forming a gate electrode on the gate insulating film by patterning; and masking the gate electrode. Forming a low-concentration diffusion region by ion-implanting impurities into the surface of the semiconductor substrate, forming an impurity-containing interlayer film on the front surface, and flattening the film by heat treatment; Forming a contact hole in the low-concentration diffusion region and the gate electrode, and forming a high-concentration diffusion region by ion-implanting impurities into the surface of the semiconductor substrate using the contact hole as a mask; A heat treatment process and a photolithographic process after forming a metal film over the entire surface by vacuum evaporation or sputtering. A method of manufacturing a MOS transistor, comprising: a step of patterning the metal material by performing a fi method and etching; and a step of covering the entire semiconductor substrate with a surface protective film.
【請求項5】 前記不純物を含む層間膜がBPSG層間膜で
ある事を特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方
法。
5. The method according to claim 4, wherein said interlayer film containing impurities is a BPSG interlayer film.
【請求項6】 前記不純物を含む酸化膜成膜後の熱処理
を800〜1050℃の温度で3分以内で行い活性化し
て形成する事を特徴とする請求項4記載の半導体装置の
製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the heat treatment after forming the oxide film containing the impurity is performed at a temperature of 800 to 1050 ° C. within 3 minutes and activated.
【請求項7】 MOS型トランジスタの製造方法におい
て、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極をパターニング
して形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして不
純物を前記半導体基板の表面にイオン注入することによ
り低濃度拡散領域を形成する工程と、前面に不純物を含
む層間膜を成膜し、熱処理により平坦化する工程と、前
記層間膜を選択的にエッチングし前記低濃度拡散領域及
び前記ゲート電極にコンタクトホールを形成する工程
と、CVD法によりポリシリコンを全面的に成膜した後イ
オン注入ないし不純物核酸炉により不純物元素である燐
を高濃度注入する工程と、フォトリソグラフィ法及びエ
ッチングを行い前記ポリシリコンをパターニングする工
程と、前記ポリシリコン中の不純物を熱処理を加えるこ
とにより前記半導体基板の表面に拡散させ高濃度拡散領
域を形成する工程と、真空蒸着あるいはスパッタリング
等により金属材を全面的に成膜した後フォトリソグラフ
ィ法及びエッチングを行い前記金属材をパターニングす
る工程と、前記半導体基板の全体を表面保護膜で被覆す
る工程とからなるMOS型トランジスタの製造方法。
7. A method for manufacturing a MOS transistor, wherein a step of forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor substrate, a step of patterning and forming a gate electrode on the gate insulating film, and masking the gate electrode Forming a low-concentration diffusion region by ion-implanting impurities into the surface of the semiconductor substrate, forming an impurity-containing interlayer film on the front surface, and flattening the film by heat treatment; Forming a contact hole in the low-concentration diffusion region and the gate electrode, and then performing high-concentration implantation of phosphorus as an impurity element by ion implantation or an impurity nucleic acid furnace after forming polysilicon entirely by a CVD method. Performing a patterning process by photolithography and etching to pattern the polysilicon; A step of forming a high-concentration diffusion region by diffusing the impurities in the surface of the semiconductor substrate by applying a heat treatment, and performing a photolithography method and etching after forming a metal material over the entire surface by vacuum evaporation or sputtering. A method for manufacturing a MOS transistor, comprising: a step of patterning a metal material; and a step of covering the entire semiconductor substrate with a surface protective film.
【請求項8】 前記不純物を含む層間膜がBPSG層間膜で
ある事を特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方
法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein said interlayer film containing impurities is a BPSG interlayer film.
【請求項9】 前記不純物を含む酸化膜成膜後の熱処理
を800〜1050℃の温度で3分以内で行い活性化し
て形成する事を特徴とする請求項7記載の半導体装置の
製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the heat treatment after forming the oxide film containing the impurity is performed at a temperature of 800 to 1050 ° C. within 3 minutes to activate the semiconductor device.
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