JP2003060072A - 半導体装置の製造方法及びこれにより製造された半導体装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及びこれにより製造された半導体装置

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敦之 神田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高耐圧および低耐圧のMOSトランジスタを
それぞれの特性を損なうことなく効率良く同一基板上に
形成する。 【解決手段】 前記基板上に形成されたゲート酸化膜の
中央部上にゲート電極を形成後、前記ゲート電極を含む
前記基板表面全体にシリコン酸化膜を形成し、形成され
たシリコン酸化膜を全面エッチングすることにより、前
記ゲート電極の側面に前記シリコン酸化膜による側壁を
形成する。形成するトランジスタのチャネルに応じて不
純物イオンを注入することにより、ドレイン領域および
ソース領域を形成する際に、あらかじめ、高耐圧MOS
トランジスタのゲート酸化膜の周辺部の下層領域に、不
純物イオンが注入まれないように、少なくともゲート酸
化膜の周辺部上にレジストを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ドレイン耐圧の
異なる高耐圧MOS(Metal Oxide Semiconductor )ト
ランジスタおよび低耐圧MOSトランジスタを同一基板
上に混在する半導体装置を製造するための方法及びこれ
により製造された半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、撮像素子やLCD、印刷ヘッド
等を駆動するための集積回路(以下、「駆動IC」と呼
ぶ)は、十V程度以上の電源電圧で動作可能なドレイン
およびソース間の耐圧(単に「ドレイン耐圧」とも呼
ぶ。)の高い高耐圧MOSトランジスタを有する駆動出
力部と、数V以下の電源電圧で使用されるドレイン耐圧
の低い低耐圧MOSトランジスタを有し、駆動出力部を
制御するためのロジック部とで構成されている。なお、
以下では、MOSトランジスタを単にトランジスタと呼
ぶ場合もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】駆動ICにおいては、
これらの高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジスタ
を同一基板上に形成することが好ましい。このような耐
圧の異なるトランジスタを同一基板上に形成する方法と
して最も単純な方法は、それぞれを別々のプロセスで形
成する方法がある。すなわち、まず、高耐圧または低耐
圧のいずれか一方のトランジスタを基板上に形成し、そ
の後、他方のトランジスタを同一の基板上に形成する方
法である。
【0004】しかし、高耐圧トランジスタと低耐圧トラ
ンジスタを別々のプロセスで形成する場合、製造工程数
が非常に多くなるため、製造効率が悪く製造コストも高
くなる。
【0005】従って、高耐圧トランジスタおよび低耐圧
トランジスタを、それぞれの特性を損なうことなく効率
良く同一基板上に形成することが望まれている。
【0006】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、高耐圧MOSト
ランジスタおよび低耐圧MOSトランジスタを、それぞ
れの特性を損なうことなく効率良く同一基板上に形成す
る技術を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
1の方法は、ドレイン耐圧の異なる高耐圧MOSトラン
ジスタおよび低耐圧MOSトランジスタが同一の半導体
基板上に混在する半導体装置を製造するための方法であ
って、(1)前記基板上に形成されたゲート酸化膜の中
央部上にゲート電極を形成後、前記ゲート電極を含む前
記基板表面全体にシリコン酸化膜を形成し、形成された
シリコン酸化膜を全面エッチングすることにより、前記
ゲート電極の側面に前記シリコン酸化膜による側壁を形
成する工程と、(2)形成するトランジスタのチャネル
に応じて不純物イオンを注入することにより、ドレイン
領域およびソース領域を形成する工程とを備え、前記工
程(2)の際に、あらかじめ、前記高耐圧MOSトラン
ジスタにおける前記ゲート酸化膜の周辺部の下層領域
に、前記不純物イオンが注入されないように、少なくと
も前記ゲート酸化膜の周辺部上にレジストを形成するこ
とを特徴とする。
【0008】上記第1の方法によれば、高耐圧MOSト
ランジスタおよび低耐圧MOSトランジスタを効率良く
同一基板上に形成することができる。特に、高耐圧MO
Sトランジスタにおけるゲート酸化膜の周辺部の下層領
域に、ドレイン領域およびソース領域を形成するための
不純物イオンが注入されないようにすることができるの
で、ドレイン耐圧の低下を抑制することが可能となり、
高耐圧MOSトランジスタの耐圧特性を損なうことがな
い。
【0009】上記第1の方法において、さらに、(3)
形成したゲート電極とドレイン領域とソース領域の上に
金属膜を形成して熱処理することにより、前記ゲート電
極、前記ドレイン領域、および前記ソース領域を構成す
るそれぞれの半導体を、前記金属膜を構成する金属と融
合させてシリサイド化する工程、を備え、前記工程
(3)の際に、あらかじめ、前記ゲート酸化膜の周辺部
の下層領域にある半導体がシリサイド化されないよう
に、少なくとも前記ゲート酸化膜の周辺部上に保護膜を
形成することが好ましい。
【0010】上記方法においては、高耐圧MOSトラン
ジスタにおけるゲート酸化膜の周辺部の下層領域にある
半導体がシリサイド化されないようにすることができる
ので、ゲート酸化膜の周辺部の下層領域にある半導体が
シリサイド化されことによるドレイン耐圧の低下を抑制
することが可能となる。
【0011】第2の方法は、ドレイン耐圧の異なる高耐
圧MOSトランジスタおよび低耐圧MOSトランジスタ
が同一の半導体基板上に混在する半導体装置を製造する
ための方法であって、(1)前記基板上に形成されたゲ
ート酸化膜の中央部上にゲート電極を形成後、前記ゲー
ト電極を含む前記基板表面全体にシリコン酸化膜を形成
し、形成されたシリコン酸化膜を全面エッチングするこ
とにより、前記ゲート電極の側面に前記シリコン酸化膜
による側壁を形成する工程と、(2)形成するMOSト
ランジスタのチャネルに応じて不純物イオンを注入する
ことにより、ドレイン領域およびソース領域を形成する
工程と、(3)形成したゲート電極とドレイン領域とソ
ース領域の上に金属膜を形成して熱処理することによ
り、前記ゲート電極、前記ドレイン領域、および前記ソ
ース領域を構成するそれぞれの半導体を、前記金属膜を
構成する金属と融合させてシリサイド化する工程と、を
備え、前記工程(3)の際に、あらかじめ、前記高耐圧
MOSトランジスタにおける前記ゲート酸化膜の周辺部
の下層領域にある半導体がシリサイド化されないよう
に、少なくとも前記ゲート酸化膜の周辺部上に保護膜を
形成することを特徴とする。
【0012】上記第2の方法においても、高耐圧MOS
トランジスタおよび低耐圧MOSトランジスタを効率良
く同一基板上に形成することができる。特に、高耐圧M
OSトランジスタにおけるゲート酸化膜の周辺部の下層
領域にある半導体がシリサイド化されないようにするこ
とができるので、ゲート酸化膜の周辺部の下層領域にあ
る半導体がシリサイド化されことによるドレイン耐圧の
低下を抑制することが可能となり、高耐圧MOSトラン
ジスタの耐圧特性を損なうことがない。
【0013】なお、本発明の第1の半導体装置は、ドレ
イン耐圧の異なる高耐圧MOSトランジスタおよび低耐
圧MOSトランジスタが同一の半導体基板上に混在する
半導体装置であって、前記高耐圧MOSトランジスタ
は、前記基板上に形成されたゲート酸化膜と、前記ゲー
ト酸化膜の中央部上に形成されたゲート電極と、前記ゲ
ート酸化膜の周辺部上を覆う保護膜と、を備えるという
特徴がある。
【0014】また、前記保護膜は、前記ゲート酸化膜の
周辺部上から前記ゲート電極表面の周辺端部上までを覆
っているという特徴もある。
【0015】また、本発明の第2の半導体装置は、ドレ
イン耐圧の異なる高耐圧MOSトランジスタおよび低耐
圧MOSトランジスタが同一の半導体基板上に混在する
半導体装置であって、前記高耐圧MOSトランジスタの
ゲート電極は、前記ゲート電極の周辺端部を除く表面上
がシリサイド化されているという特徴がある。
【0016】
【発明の実施の形態】A.基本的な製造工程例:まず、
本発明の半導体装置の製造工程を説明するために、その
前提となる基本的な製造工程について説明する。図1〜
図28は、本発明の半導体製造装置の製造工程の前提と
なる基本的な製造工程を示す概略断面図である。この製
造工程は、高耐圧と低耐圧のCMOS(Complimentary
Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを同一基板
上に混在形成する工程の一例を示している。各図の領域
HVは高耐圧トランジスタ領域を示し、領域LVは低耐
圧トランジスタ領域を示している。また、領域HVpは
高耐圧のpチャネルMOSトランジスタ(以下、単に
「pMOS」と呼ぶ。)領域を示し、領域HVnは高耐
圧のnチャネルMOSトランジスタ(以下、単に「nM
OS」と呼ぶ。)領域を示している。また、領域LVp
は低耐圧pMOS領域を示し、領域LVnは低耐圧nM
OS領域を示している。
【0017】まず、半導体基板上に、素子領域とその他
の領域(「フィールド部」あるいは「アイソレーション
部」と呼ばれる。)とを分離して素子形成領域を限定し
形成する。図1は、フィールド部の表面にフィールド酸
化膜を形成する工程を示す概略断面図である。図1に示
すように、p形のシリコン(Si)基板(Psub)1
00のフィールド部の表面にフィールド酸化膜(LOC
OS(Local Oxidation of Silicon)膜)102を形成
する。なお、以下では、p形のSi基板を、単に「基
板」と呼ぶ。LOCOS膜102の形成は、一般的なホ
トリソグラフィ技術により実行される。LOCOS膜1
02の形成後、基板100の表面全体に第1の酸化膜
(SiO2)110を形成する。第1の酸化膜110は
例えば、基板100の表面を熱酸化することにより形成
される。
【0018】次に、高耐圧pMOSを形成するためのn
形のウェル(以下、単に「nウェル」と呼ぶ)を、高耐
圧トランジスタ領域HVに形成する。図2および図3
は、高耐圧トランジスタ領域HVにnウェルを形成する
工程を示す概略断面図である。
【0019】図2に示すように、高耐圧トランジスタ領
域HVを除く他の領域上に第1のレジストR1を形成す
る。なお、レジストの形成は、一般的なホトリソグラフ
ィ技術により行われる。そして、第1のレジストR1の
開口領域、すなわち、高耐圧トランジスタ領域HVの基
板100内に、n形の不純物をイオン注入により打ち込
む。なお、図中の×は打ち込まれた不純物を表してお
り、以下の図でも同様である。本例では、2.6MeV
のエネルギーを有するリンイオン(P+)を注入する。
さらに、図3に示すように、第1のレジストR1を除去
して高温、長時間の熱処理を行うことにより、注入され
たn形不純物(リン)を基板100中に拡散し、nウェ
ル120を形成する。本例では、1200℃で12時間
の熱処理を行う。
【0020】次に、高耐圧nMOSを形成するためのp
形のウェル(以下、単に「pウェル」と呼ぶ。)を、高
耐圧トランジスタ領域HVに形成する。図4および図5
は、高耐圧トランジスタ領域HVにpウェルを形成する
工程を示す概略断面図である。
【0021】図4に示すように、高耐圧nMOS領域H
Vnを除く他の領域上に第2のレジストR2を形成す
る。そして、第2のレジストR2の開口領域、すなわ
ち、高耐圧nMOS領域HVnのnウェル120内に、
p形の不純物をイオン注入により打ち込む。本例では、
400keVのエネルギーを有する硼素イオン(B+
を注入する。さらに、図5に示すように、第2のレジス
トR2を除去して高温、長時間の熱処理を行うことによ
り、注入されたp形不純物(硼素)をnウェル120中
に拡散し、pウェル130を形成する。本例では、12
00℃で12時間の熱処理を行う。
【0022】次に、高耐圧トランジスタのソース領域お
よびドレイン領域を形成するためのオフセットソース領
域およびオフセットドレイン領域(以下、単に「オフセ
ット領域」とも呼ぶ。)を形成する。図6〜図8は、高
耐圧トランジスタのドレインおよびソースのオフセット
領域を形成する工程を示す概略断面図である。
【0023】まず、図6に示すように、高耐圧nMOS
のドレインおよびソースのオフセット領域に相当する部
分を除く他の領域上に第3のレジストR3を形成する。
そして、第3のレジストR3の開口領域、すなわち、高
耐圧nMOSのオフセット領域に対応するpウェル13
0内に、n形の不純物をイオン注入により打ち込む。第
3のレジストR3は、イオン注入後除去される。なお、
本例では、300keVのエネルギーを有するリンイオ
ン(P+)を注入する。
【0024】次に、図7に示すように、高耐圧pMOS
のドレインおよびソースのオフセット領域に相当する部
分を除く他の領域上に第4のレジストR4を形成する。
そして、第4のレジスト膜R4の開口領域、すなわち、
高耐圧pMOSのオフセット領域に対応するnウェル1
20内に、p形の不純物をイオン注入により打ち込む。
第4のレジストR4は、イオン注入後除去される。な
お、本例では、150keVのエネルギーを有する硼素
イオン(B+)を注入する。
【0025】なお、図6に示すイオン注入工程と、図7
に示すイオン注入工程とは、順番を逆にすることも可能
である。
【0026】そして、図8に示すように、高温、長時間
の熱処理により、注入されたp形不純物(硼素)をnウ
ェル120中に拡散して高耐圧pMOSのオフセットド
レイン領域122およびオフセットソース領域124を
形成する。また、注入されたn形不純物(リン)をpウ
ェル130中に拡散して高耐圧nMOSのオフセットド
レイン領域132およびオフセットソース領域134を
形成する。
【0027】次に、高耐圧トランジスタの閾値電圧を制
御するために、チャネル領域に不純物をイオン注入す
る。図9は、高耐圧nMOSのチャネル領域にn形不純
物をイオン注入する工程を示す概略断面図であり、図1
0は、高耐圧pMOSのチャネル領域にp形不純物をイ
オン注入する工程を示す概略断面図である。
【0028】まず、図9に示すように、高耐圧nMOS
領域HVnを除く他の領域上に第5のレジストR5を形
成する。そして、高耐圧nMOSの閾値電圧を制御する
ために、第5のレジストR5の開口領域、すなわち、チ
ャネル領域にn形の不純物をイオン注入する。本例で
は、80keVのエネルギーを有するリンイオン
(P+)を注入する。第5のレジストR5は、イオン注
入後除去される。
【0029】また、図10に示すように、高耐圧pMO
S領域HVpを除く他の領域上に第6のレジストR6を
形成する。そして、高耐圧pMOSの閾値電圧を制御す
るために、第6のレジストR6の開口領域、すなわち、
チャネル領域にp形の不純物をイオン注入する。本例で
は、40keVのエネルギーを有する硼素イオン
(B +)を注入する。第6のレジストR6は、イオン注
入後除去される。
【0030】なお、図9のイオン注入工程と、図10の
イオン注入工程とは、順番を逆にして行うことも可能で
ある。
【0031】次に、高耐圧トランジスタのゲート酸化膜
を形成する。図11および図12は、高耐圧トランジス
タのゲート酸化膜を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【0032】図11に示すように、高耐圧トランジスタ
のゲート酸化膜を形成するために、第1の酸化膜110
の上に、さらに、第2の酸化膜112を堆積形成する。
そして、ゲート酸化膜として必要な領域を保護するよう
に第7のレジストR7を形成し、第7のレジストR7の
開口領域にある、不要な第1および第2の酸化膜11
0,112をエッチングにより除去する。これにより、
図12に示すように、高耐圧nMOSのためのゲート酸
化膜112Gnおよび高耐圧pMOSのためのゲート酸
化膜112Gpを形成する。なお、図中の破線は、高耐
圧nMOSおよびpMOSのチャネル領域を示してお
り、以下の図においても同様である。以下の図において
も。
【0033】ここで、形成されたゲート酸化膜112G
p,112Gnは、第1の酸化膜110と、第1の酸化
膜110の上に堆積形成された第2の酸化膜112とで
構成される。ただし、最終的なゲート酸化膜は、後述す
る工程でさらに堆積形成される酸化膜を含めた構造とな
る。なお、本例において、第2の酸化膜112は、ゲー
ト酸化膜112Gp、112Gnの厚みが約700Åと
なるように、第1の酸化膜110の上に堆積形成され
る。
【0034】次に、低耐圧pMOSを形成するためのn
ウェルを低耐圧トランジスタ領域LVの低耐圧pMOS
領域LVpに形成する。図13は、低耐圧pMOS領域
LVpにnウェルを形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【0035】図13に示すように、基板100の表面全
体に犠牲酸化膜としての第3の酸化膜114を堆積形成
する。そして、低耐圧pMOS領域LVpを除く他の領
域に第8のレジストR8を形成する。そして、第8のレ
ジストの開口領域、すなわち、低耐圧pMOS領域LV
pの基板100内に、n形の不純物をイオン注入するこ
とによりnウェル140を形成する。本例では、1.2
MeV、380keV、180keV、30keVの4
種類のエネルギーを有するリンイオン(P+)をイオン
注入してnウェル140を形成する。第8のレジストR
8は、イオン注入後除去される。
【0036】次に、低耐圧nMOSを形成するためのp
ウェルとを、低耐圧トランジスタ領域LVの低耐圧nM
OS領域LVnに形成する。図14は、低耐圧nMOS
領域LVnにpウェルを形成する工程を示す概略断面図
である。
【0037】図14に示すように、低耐圧nMOS領域
LVnを除く他の領域上に第9のレジストR9を形成す
る。第9のレジストR9の開口部、すなわち、低耐圧n
MOS領域LVnの基板100内に、p形の不純物をイ
オン注入することによりpウェル150を形成する。本
例では、700keV、130keV、60keVの3
種類のエネルギーを有する硼素イオン(B+)と、50
keVのエネルギーを有するフッ化硼素イオン(B
2 +)とをイオン注入してpウェル150を形成する。
第9のレジストR9は、イオン注入後除去される。
【0038】なお、図13に示すnウェル140の形成
工程と、図14に示すpウェル150の形成工程は、順
番を逆にすることも可能である。
【0039】ところで、図13および図14の工程終了
時における高耐圧nMOSのゲート酸化膜112Gnお
よび高耐圧pMOSのゲート酸化膜112Gpは、第1
〜第3の酸化膜110,112,114で構成されてい
る。なお、本例における第3の酸化膜114は約100
Åの厚みで堆積形成され、高耐圧nMOSのゲート酸化
膜112Gnおよび高耐圧pMOSのゲート酸化膜11
2Gpは、約760〜770Åの厚みで形成されてい
る。
【0040】次に、低耐圧トランジスタのゲート酸化膜
を形成する。図15および図16は、低耐圧トランジス
タのゲート酸化膜を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【0041】まず、図15に示すように、第10のレジ
ストR10を形成して、エッチングにより不要な第3の
酸化膜114を除去する。その後、第10のレジストR
10を除去した後、図16に示すように、基板100の
表面全体に第4の酸化膜116を堆積形成する。低耐圧
nMOS領域LVnおよび低耐圧pMOS領域LVpの
素子形成領域(LOCOS102に挟まれた領域)上に
形成された第4の酸化膜116がそれぞれの領域に形成
されるトランジスタのゲート酸化膜116Gn,116
Gpとなる。
【0042】なお、高耐圧nMOSのゲート酸化膜11
2Gnおよび高耐圧pMOSのゲート酸化膜112Gp
は、第1〜第4の酸化膜110,112,114,11
6で構成されることになる。ここで、本例における第4
の酸化膜116は約70Åの厚みで堆積形成され、高耐
圧nMOSのゲート酸化膜112Gnおよび高耐圧pM
OSのゲート酸化膜112Gpは、約800Åの厚みと
なるように形成される。
【0043】次に、高耐圧トランジスタおよび低耐圧ト
ランジスタのゲート電極を形成する。図17〜図19
は、高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジスタのゲ
ート電極を形成する工程を示す概略断面図である。
【0044】まず、図17に示すように、基板100の
表面全体にゲート電極となるポリシリコン(ポリSi)
膜160を堆積形成する。そして、高耐圧nMOSおよ
び低耐圧nMOSのゲート電極となる領域を除く他の領
域に第11のレジストR11を形成する。第11のレジ
ストR11の開口領域、すなわち、高耐圧nMOSおよ
び低耐圧nMOSのゲート電極となるポリSi膜160
の領域にn形の不純物をイオン注入する。本例では、3
0keVのエネルギーを有するリンイオン(P +)を注
入する。さらに、図18に示すように、第11のレジス
トR11を除去した後、注入されたn形不純物(リン)
を熱処理により拡散する。
【0045】そして、図19に示すように、各トランジ
スタのゲート電極に対応する領域上に第12のレジスト
R12を形成する。そして、第12のレジストR12で
保護されていない不要なポリSi膜160をエッチング
により除去する。これにより、高耐圧pMOSのゲート
電極160Hpと、高耐圧nMOSのゲート電極160
Hnと、低耐圧pMOSのゲート電極160Lpと、低
耐圧nMOSのゲート電極160Lnとが形成される。
【0046】ここで、ポリSiの抵抗値は電極材料とし
ては他の一般的な金属材料に比べて高いので、ポリSi
を用いてゲート電極を構成する場合には、それぞれのチ
ャネルに対応した不純物を注入することにより低抵抗化
することが行われる。後述する図24に示す工程におい
てnMOSのドレインおよびソース領域にn形の不純物
をイオン注入する際に、対応するゲート電極にもn形不
純物がイオン注入されるが、この際のイオン注入量では
nMOSのゲート電極に対するイオン注入量が不足し、
低抵抗化が十分ではない。このため、上記図17および
図18に示す処理において、nMOSのゲート電極に対
応するポリSi領域160Lを予備的に低抵抗化してい
る。
【0047】なお、図17における第11のレジストR
11は、ゲート電極に対応しない領域にも開口領域を有
しているが、これは、後述する図24に示すように、ド
レインおよびソース領域へのイオン注入の工程において
使用されるレジストマスクを利用しているためである。
このようにしても、図19に示すように、ゲート電極に
対応しない領域のポリSiはエッチングで除去されるの
で、問題はない。なお、専用のマスクにより形成される
第11のレジストR11のゲート電極に対応しない領域
を開口しないようにすることも可能である。
【0048】次に低耐圧nMOSのソースおよびドレイ
ンのオフセット領域をpウェル150の基板表面側に形
成する。図20は、低耐圧nMOSのソースおよびドレ
インのオフセット領域を形成する工程を示す概略断面図
である。
【0049】図20に示すように、基板100の表面全
体に、第5の酸化膜118を熱酸化により形成する。そ
して、低耐圧nMOS領域LVnを除く他の領域上に第
13のレジストR13を形成し、n形不純物をpウェル
150の浅い領域にイオン注入する。本例では、n形の
不純物として30keVのエネルギーを有するリンイオ
ン(P+)をイオン注入する。これにより、ドレイン領
域およびソース領域を形成するためのドレインオフセッ
ト領域152およびソースオフセット領域154が形成
される。
【0050】さらに、p形不純物をpウェル150の深
い領域にイオン注入する。本例では、p形不純物として
55keVのエネルギーを有する硼素イオン(B+)を
注入する。これにより、pウェル150の深い領域が浅
い領域に比べてn形の不純物濃度が薄くなるように形成
される。このようなpウェル150の構造により、形成
される低耐圧nMOSの各電極間の耐圧を比較的高くす
ることが可能である。
【0051】また、低耐圧pMOSのソースおよびドレ
インのオフセット領域をnウェル140の基板表面側に
形成する。図21は、低耐圧pMOSのソースおよびド
レインのオフセット領域を形成する工程を示す概略断面
図である。
【0052】図21に示すように、低耐圧pMOS領域
LVpを除く他の領域上に第14のレジストR14を形
成し、p形不純物をnウェル140の浅い領域にイオン
注入する。本例では、p形不純物として20keVのエ
ネルギーを有するフッ化硼素イオン(BF2 +)をイオン
注入する。これにより、ドレイン領域およびソース領域
を形成するためのドレインオフセット領域142および
ソースオフセット領域144が形成される。
【0053】さらに、n形不純物をnウェル140の深
い領域にイオン注入する。本例では、n形不純物として
100keVのエネルギーを有するリンイオン(P+
を注入する。これにより、nウェル140の深い領域が
浅い領域に比べてp形の不純物濃度が薄くなるように形
成される。このようなnウェル150の構造により、形
成される低耐圧pMOSの各電極間の耐圧を比較的高く
することが可能である。
【0054】なお、図20に示す低耐圧nMOSのオフ
セット領域の形成工程と、図21に示す低耐圧pMOS
のオフセット領域の形成工程とは、順番を逆にして行う
ことも可能である。
【0055】次に、低耐圧nMOSのゲート電極160
Lnおよび低耐圧pMOSのゲート電極160Lpの側
面に、ソース領域およびドレイン領域形成時のマスクと
なるサイドウォールを形成する。図22および図23
は、サイドウォール形成工程を示す概略断面図である。
【0056】図22に示すように、基板100の表面全
体に第6の酸化膜119を形成する。そして、図23に
示すように、各トランジスタのゲート電極160Hp,
160Hn,160Lp,160Lnの上面を覆う第5
の酸化膜118および第6の酸化膜119が完全に除去
されるまでエッチバックする。これにより低耐圧pMO
SおよびnMOSのゲート電極160Lp,160Ln
の側面に第5の酸化膜118および第6の酸化膜119
によるサイドウォール119SWを形成する。なお、こ
の工程において、高耐圧nMOSのゲート電極160H
nおよび高耐圧pMOSのゲート電極160Hpの側面
にも、同様に、サイドウォール119SWが形成され
る。
【0057】次に、高耐圧トランジスタおよび低耐圧ト
ランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成す
る。図24〜図26は、高耐圧トランジスタおよび低耐
圧トランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成
する工程を示す概略断面図である。
【0058】まず、図24に示すように、高耐圧nMO
S領域HVnおよび低耐圧nMOS領域LVnの素子形
成領域を除く他の領域上に第15のレジストR15を形
成する。そして、第15のレジストR15と、ゲート電
極160Hn,160Lnと、サイドウォール119S
Wとをマスクとして、n形不純物をイオン注入する。本
例では、50keVのエネルギーを有する砒素イオン
(As+)を注入する。
【0059】また、図25に示すように、高耐圧pMO
S領域HVpおよび低耐圧pMOS領域LVpの素子形
成領域を除く他の領域上に第16のレジストR16を形
成する。そして、第16のレジストR16と、ゲート電
極160Hp,160Lpと、サイドウォール119S
Wとをマスクとして、p形不純物をイオン注入する。本
例では、10keVのエネルギーを有する硼素イオン
(B+)を注入する。
【0060】なお、図24に示すイオン注入工程と、図
25に示すイオン注入工程は、順番を逆にして行うこと
も可能である。
【0061】そして、高温、長時間の熱処理を行って注
入された不純物を拡散することにより、図26に示すよ
うに、高耐圧pMOSのドレイン領域126およびソー
ス領域128と、高耐圧nMOSのドレイン領域136
およびソース領域138と、低耐圧pMOSのドレイン
領域146およびソース領域148と、低耐圧nMOS
のドレイン領域156およびソース領域158とが形成
される。
【0062】なお、図24および図25に示すように、
nMOSのゲート電極160Hn、160Lnにはn形
の不純物が注入され、pMOSのゲート電極160H
p、160Lpにはp形の不純物が注入されるので、こ
れにより各ゲート電極160Hn,160Ln,160
Hp,160Lpnは低抵抗化される。
【0063】また、図24および図25に示すように、
高耐圧トランジスタ領域HVにおいて、nMOSやpM
OSが形成される領域以外のLOCOS膜102で挟ま
れた領域にも、不純物をイオン注入している。これは、
このようなLOCOS膜102で挟まれた領域に寄生的
にチャネルが生じることにより、素子間の分離が不完全
となる場合があるので、これを防ぐためである。
【0064】次に、各トランジスタのドレイン、ゲー
ト、ソース領域の表面をシリサイド化する。図27およ
び図28は、シリサイド化工程を示す概略断面図であ
る。
【0065】図27に示すように、基板100の表面全
体上に、スパッタリングによりチタン(Ti)膜180
を形成する。そして、高温、長時間熱処理することによ
り、各トランジスタにおけるゲート160Hp,160
Hn,160Lp,160Lnと、ドレイン126,1
36,146,148と、ソース128,138,14
8,158のチタン膜180との接触領域160SH
p,160SHn,160SLp,160SLn,12
6S,136S,146S,148S,128S,13
8S,148S,158Sをシリサイド化する。なお、
シリサイド化されていないチタン膜180は、図28に
示すように、セルフアライン的に除去される。
【0066】以上の図1〜図28に示す各工程の後、図
示しない配線工程等を実施することにより、同一の基板
100上に高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジス
タを混在形成した半導体装置が効率良く製造することが
できる。
【0067】B.基本的な製造工程により形成される高
耐圧トランジスタの構造上の特徴:図29および図30
は、基本的な製造工程例により形成される高耐圧nMO
Sの構造上の特徴を示す概略断面図である。高耐圧nM
OSのゲート酸化膜112Gnは、図22および図23
に示した工程においてサイドウォール119SWを形成
する際にオーバエッチングされるため、図29(A)に
示すようにサイドウォール119SWが形成されていな
い周辺部(○で囲まれた部分)の厚みが中央部に比べて
薄くなっている。このため、図24および図25に示す
工程においてオフセット領域132,134に不純物を
イオン注入する際に、図29(A)に示すように、ゲー
ト酸化膜112Gnの周辺部(○で囲まれた部分)の下
層のオフセット領域にも不純物が注入されることにな
る。そして、注入された不純物を図26に示す工程にお
いて熱処理により拡散することにより、図29(B)に
示すように、ゲート酸化膜112Gnの周辺部(○で囲
まれた部分)の下層領域にもドレイン領域136αおよ
びソース領域128αが形成される。これにより、ドレ
イン領域とソース領域との間隔が狭くなり、これに応じ
て各電極間の耐圧の低下が発生する場合がある。
【0068】また、図27に示す工程においてシリサイ
ド化を行う際に、図30に示すように、ゲート酸化膜1
12Gnの周辺部(○で囲まれた部分)の下層領域13
6α,138αの表面領域136Sα,138Sαがシ
リサイド化される場合もある。これによっても、ドレイ
ン領域とソース領域との間隔が狭くなり、各電極間の耐
圧の低下を招く場合もある。なお、このシリサイド化
は、下層領域136α,138αに不純物が注入されな
いでドレイン領域およびソース領域が形成されない場合
においても、ゲート酸化膜112Gnの周辺部(○で囲
まれた部分)が中央部に比べて薄いことにより、発生す
る場合がある。
【0069】なお、高耐圧pMOSも高耐圧nMOSと
同様であるので説明を省略する。
【0070】以上説明したように、基本的な製造工程に
より形成される高耐圧トランジスタは、低耐圧トランジ
スタのゲート電極に対するサイドウォールの製造工程に
おいて、ゲート酸化膜がオーバエッチングされることに
より、各電極間の耐圧の低下を招く場合があるという特
徴を有している。
【0071】C.実施例の製造工程:実施例の半導体装
置の製造工程を、基本的な製造工程と比較して説明す
る。実施例の製造工程は、図24および図25に示す工
程を、図31および図32に示す工程に変更し、図27
に示す工程の前に、図33および図34に示す工程を追
加する点に特徴を有している。他の工程は基本的な製造
工程と同じである。
【0072】図31は、高耐圧nMOSおよび低耐圧n
MOSのソース領域およびドレイン領域を形成する工程
を示す概略断面図である。図31に示す工程では、図2
4に示す工程と比較すればわかるように、第15のレジ
ストR15がレジストR15Aに変更されている。この
レジストR15Aには、高耐圧nMOS領域HVnにお
けるゲート酸化膜112Gnおよびサイドウォール11
9SWを少なくとも覆うように、レジストR15nがさ
らに形成されている。従って、このレジストR15nが
マスクとなるため、ゲート酸化膜112Gnの薄くなっ
ている部分のオフセット領域136α,138α(図2
9参照)にn形不純物(図24では、砒素)が注入され
るのを防止することができる。
【0073】図32は、高耐圧pMOSおよび低耐圧p
MOSのソース領域およびドレイン領域を形成する工程
を示す概略断面図である。図32に示す工程において
も、図25に示す工程と比較すればわかるように、第1
6のレジストR16がレジストR16Aに変更されてい
る。このレジストR16Aには、高耐圧pMOS領域H
Vpにおけるゲート酸化膜112Gpおよびサイドウォ
ール119SWを少なくとも覆うように、レジストR1
6pがさらに形成されている。従って、このレジストR
16pがマスクとなるため、ゲート酸化膜112Gpの
薄くなっている部分のオフセット領域126α,128
α(図29参照)にp形不純物(図25では、硼素)が
注入されるのを防止することができる。
【0074】なお、さらに形成されるレジストR15
p、R16pは、形成寸法精度を考慮して、それぞれの
電極160Hn,160Hpの周辺端部上も覆うように
形成される。
【0075】図33および図34は、高耐圧nMOSの
ゲート酸化膜112Gnおよびサイドウォール119S
Wと、高耐圧pMOSのゲート酸化膜112Gpおよび
サイドウォール119SWとを保護する保護酸化膜を形
成する工程を示す概略断面図である。
【0076】図33に示すように、基板100の表面全
体に第7の酸化膜190を堆積形成する。本例では、第
7の酸化膜190を約700Åの厚みで堆積形成してい
る。そして、高耐圧nMOSのゲート酸化膜112Gn
およびサイドウォール119SWと、高耐圧pMOSの
ゲート酸化膜112Gpおよびサイドウォール119S
Wとを覆うように第17のレジストR17を形成する。
そして、第17のレジストR17で覆われた部分を除く
第7の酸化膜190をエッチングにより除去することに
より、図34に示すように、高耐圧nMOSのゲート酸
化膜112Gnおよびサイドウォール119SWと、高
耐圧pMOSのゲート酸化膜112Gpおよびサイドウ
ォール119SWとを保護する保護酸化膜190Pが形
成される。
【0077】なお、あらたに追加された第17のレジス
トR17は、形成寸法精度を考慮して、それぞれの電極
160Hn,160Hpの周辺端部上も覆うように形成
される。これにより、エッチングにより形成された保護
酸化膜190Pも、ゲート電極160Hp,160Hn
の周辺端部上を覆うように形成されている。
【0078】そして、図27および図28に示す工程に
より、各トランジスタのドレイン,ゲート,ソース領域
の表面がシリサイド化される。
【0079】ここで本実施例において、図33に示すよ
うにゲート酸化膜112Gp,112Gnの薄い部分
は、約700Åの十分厚い第7の酸化膜190により覆
われて保護されている。従って、図27および図28に
示す工程によりシリサイド化を行ったとしても、図31
で示したような、ゲート酸化膜112Gp,112Gn
の薄い部分のオフセット領域126α,128α,13
6α,138αの表面領域126Sα,128Sα,1
36Sα,138Sαがシリサイド化されることはな
い。
【0080】以上説明したように、本実施例において
も、基本的な製造工程例と同様に、同一の基板100上
に高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジスタを効率
良く混在形成することができる。特に、本実施例におて
いは、基本的な製造工程例において発生する可能性のあ
る耐圧の低下を防止することができるという利点を有し
ている。
【0081】図35は、本実施例の製造工程により形成
された高耐圧トランジスタの構造上の特徴を示す概略断
面図である。図35に示すように、高耐圧pMOSのゲ
ート酸化膜112Gpおよびサイドウォール119SW
を覆うように保護酸化膜190Pが形成されている。ま
た、この保護酸化膜190Pは、上述したように、寸法
精度を考慮して、ゲート電極160Hpの周辺端部も覆
うように形成されている。このため、高耐圧pMOSの
ゲート電極160Hpにおいてシリサイド化されている
領域160SHpは、保護酸化膜190Pにより覆われ
ていない開口部のみとなる。すなわち、高耐圧pMOS
のゲート電極160Hp表面の周辺端部にはシリサイド
化されていない領域が発生する。
【0082】高耐圧nMOSも、同様に、ゲート酸化膜
112Gpおよびサイドウォール119SWを覆うよう
に保護酸化膜190Pが形成されている。また、この保
護酸化膜190Pは、高耐圧nMOSのゲート電極16
0Hnの周辺端部も覆うように形成されている。このた
め、高耐圧nMOSのゲート電極160Hnにおいてシ
リサイド化されている領域160SHnも、保護酸化膜
190Pにより覆われていない開口部のみとなる。すな
わち、高耐圧nMOSのゲート電極160Hn表面の周
辺端部にもシリサイド化されていない領域が発生する。
【0083】なお、本発明は上記の実施例や実施形態に
限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様において実施することが可能である。
【0084】例えば、上記実施例においては、ゲート酸
化膜の薄い部分のシリサイド化を防止するための保護膜
として酸化膜を形成する場合を例に説明しているが、こ
れに限定するものではなく、例えば、窒化膜(Si
34)等であってもよい。すなわち、保護膜として形成
可能なものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】フィールド部の表面にフィールド酸化膜を形成
する工程を示す概略断面図である。
【図2】高耐圧トランジスタ領域HVにnウェルを形成
する工程を示す概略断面図である。
【図3】高耐圧トランジスタ領域HVにnウェルを形成
する工程を示す概略断面図である。
【図4】高耐圧トランジスタ領域HVにpウェルを形成
する工程を示す概略断面図である。
【図5】高耐圧トランジスタ領域HVにpウェルを形成
する工程を示す概略断面図である。
【図6】高耐圧トランジスタのドレインおよびソースの
オフセット領域を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【図7】高耐圧トランジスタのドレインおよびソースの
オフセット領域を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【図8】高耐圧トランジスタのドレインおよびソースの
オフセット領域を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【図9】高耐圧nMOSのチャネル領域にn形不純物を
イオン注入する工程を示す概略断面図である。
【図10】高耐圧pMOSのチャネル領域にp形不純物
をイオン注入する工程を示す概略断面図である。
【図11】高耐圧トランジスタのゲート酸化膜を形成す
る工程を示す概略断面図である。
【図12】高耐圧トランジスタのゲート酸化膜を形成す
る工程を示す概略断面図である。
【図13】低耐圧pMOS領域LVpにnウェルを形成
する工程を示す概略断面図である。
【図14】低耐圧nMOS領域LVnにpウェルを形成
する工程を示す概略断面図である。
【図15】低耐圧トランジスタのゲート酸化膜を形成す
る工程を示す概略断面図である。
【図16】低耐圧トランジスタのゲート酸化膜を形成す
る工程を示す概略断面図である。
【図17】高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジス
タのゲート電極を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【図18】高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジス
タのゲート電極を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【図19】高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジス
タのゲート電極を形成する工程を示す概略断面図であ
る。
【図20】低耐圧nMOSのソースおよびドレインのオ
フセット領域を形成する工程を示す概略断面図である。
【図21】低耐圧pMOSのソースおよびドレインのオ
フセット領域を形成する工程を示す概略断面図である。
【図22】サイドウォール形成工程を示す概略断面図で
ある。
【図23】サイドウォール形成工程を示す概略断面図で
ある。
【図24】高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジス
タのソース領域およびドレイン領域を形成する工程を示
す概略断面図である。
【図25】高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジス
タのソース領域およびドレイン領域を形成する工程を示
す概略断面図である。
【図26】高耐圧トランジスタおよび低耐圧トランジス
タのソース領域およびドレイン領域を形成する工程を示
す概略断面図である。
【図27】シリサイド化工程を示す概略断面図である。
【図28】シリサイド化工程を示す概略断面図である。
【図29】基本的な製造工程例により形成される高耐圧
nMOSの構造上の特徴を示す概略断面図である。
【図30】基本的な製造工程例により形成される高耐圧
nMOSの構造上の特徴を示す概略断面図である。
【図31】高耐圧nMOSおよび低耐圧nMOSのソー
ス領域およびドレイン領域を形成する工程を示す概略断
面図である。
【図32】高耐圧pMOSおよび低耐圧pMOSのソー
ス領域およびドレイン領域を形成する工程を示す概略断
面図である。
【図33】高耐圧nMOSのゲート酸化膜112Gnお
よびサイドウォール119SWと、高耐圧pMOSのゲ
ート酸化膜112Gpおよびサイドウォール119SW
とを保護する保護酸化膜を形成する工程を示す概略断面
図である。
【図34】高耐圧nMOSのゲート酸化膜112Gnお
よびサイドウォール119SWと高耐圧pMOSのゲー
ト酸化膜112Gpおよびサイドウォール119SWと
を保護する保護酸化膜を形成する工程を示す概略断面図
である。
【図35】本実施例の製造工程により形成された高耐圧
トランジスタの構造上の特徴を示す概略断面図である。
【符号の説明】
100…シリコン基板(基板) 102…フィールド酸化膜(LOCOS膜) 110,112,114,116,118,119…酸
化膜 112Gp,112Gn…ゲート酸化膜 119SW…サイドウォール 120…nウェル 122…オフセットドレイン領域 124…オフセットソース領域 126…ドレイン領域 126α…オフセット領域 128…ソース領域 128α…オフセット領域 130…pウェル 132…オフセットドレイン領域 134…オフセットソース領域 136…ドレイン領域 136α…オフセット領域 138…ソース領域 138α…オフセット領域 140…nウェル 142…ドレインオフセット領域 144…ソースオフセット領域 146…ドレイン領域 148…ソース領域 150…pウェル 152…ドレインオフセット領域 154…ソースオフセット領域 156…ドレイン領域 158…ソース領域 160Hp,160Hn,160Lp,160Ln…ゲ
ート電極 160SHp,160SHn,160SLp,160S
Ln,126S,136S,146S,148S,12
8S,138S,148S,158S…接触領域(シリ
サイド化領域) 180…チタン膜 190…酸化膜 190P…保護酸化膜 HV…高耐圧トランジスタ領域 HVp…高耐圧pMOS領域 HVn…高耐圧nMOS領域 LV…低耐圧トランジスタ領域 LVp…低耐圧pMOS領域 LVn…低耐圧nMOS領域 R1〜R17…レジスト R15A…レジスト R15n…レジスト R15p…レジスト R16A…レジスト R16p…レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F048 AC01 AC03 BA01 BB06 BB08 BB12 BB16 BC05 BC06 BC19 BD04 BE03 BF06 BG12 DA25 DA27 DA30

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレイン耐圧の異なる高耐圧MOSトラ
    ンジスタおよび低耐圧MOSトランジスタが同一の半導
    体基板上に混在する半導体装置を製造するための方法で
    あって、(1)前記基板上に形成されたゲート酸化膜の
    中央部上にゲート電極を形成後、前記ゲート電極を含む
    前記基板表面全体にシリコン酸化膜を形成し、形成され
    たシリコン酸化膜を全面エッチングすることにより、前
    記ゲート電極の側面に前記シリコン酸化膜による側壁を
    形成する工程と、(2)形成するトランジスタのチャネ
    ルに応じて不純物イオンを注入することにより、ドレイ
    ン領域およびソース領域を形成する工程とを備え、 前記工程(2)の際に、あらかじめ、前記高耐圧MOS
    トランジスタにおける前記ゲート酸化膜の周辺部の下層
    領域に、前記不純物イオンが注入されないように、少な
    くとも前記ゲート酸化膜の周辺部上にレジストを形成す
    ることを特徴とする、方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法であって、さらに、
    (3)形成したゲート電極とドレイン領域とソース領域
    の上に金属膜を形成して熱処理することにより、前記ゲ
    ート電極、前記ドレイン領域、および前記ソース領域を
    構成するそれぞれの半導体を、前記金属膜を構成する金
    属と融合させてシリサイド化する工程、を備え、 前記工程(3)の際に、あらかじめ、前記ゲート酸化膜
    の周辺部の下層領域にある半導体がシリサイド化されな
    いように、少なくとも前記ゲート酸化膜の周辺部上に保
    護膜を形成する、方法。
  3. 【請求項3】 ドレイン耐圧の異なる高耐圧MOSトラ
    ンジスタおよび低耐圧MOSトランジスタが同一の半導
    体基板上に混在する半導体装置を製造するための方法で
    あって、(1)前記基板上に形成されたゲート酸化膜の
    中央部上にゲート電極を形成後、前記ゲート電極を含む
    前記基板表面全体にシリコン酸化膜を形成し、形成され
    たシリコン酸化膜を全面エッチングすることにより、前
    記ゲート電極の側面に前記シリコン酸化膜による側壁を
    形成する工程と、(2)形成するMOSトランジスタの
    チャネルに応じて不純物イオンを注入することにより、
    ドレイン領域およびソース領域を形成する工程と、
    (3)形成したゲート電極とドレイン領域とソース領域
    の上に金属膜を形成して熱処理することにより、前記ゲ
    ート電極、前記ドレイン領域、および前記ソース領域を
    構成するそれぞれの半導体を、前記金属膜を構成する金
    属と融合させてシリサイド化する工程と、を備え、 前記工程(3)の際に、あらかじめ、前記高耐圧MOS
    トランジスタにおける前記ゲート酸化膜の周辺部の下層
    領域にある半導体がシリサイド化されないように、少な
    くとも前記ゲート酸化膜の周辺部上に保護膜を形成する
    ことを特徴とする、方法。
  4. 【請求項4】 ドレイン耐圧の異なる高耐圧MOSトラ
    ンジスタおよび低耐圧MOSトランジスタが同一の半導
    体基板上に混在する半導体装置であって、 前記高耐圧MOSトランジスタは、 前記基板上に形成されたゲート酸化膜と、 前記ゲート酸化膜の中央部上に形成されたゲート電極
    と、 前記ゲート酸化膜の周辺部上を覆う保護膜と、を備え
    る、 半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置であって、 前記保護膜は、前記ゲート酸化膜の周辺部上から前記ゲ
    ート電極表面の周辺端部上までを覆っている、半導体装
    置。
  6. 【請求項6】 ドレイン耐圧の異なる高耐圧MOSトラ
    ンジスタおよび低耐圧MOSトランジスタが同一の半導
    体基板上に混在する半導体装置であって、 前記高耐圧MOSトランジスタのゲート電極は、前記ゲ
    ート電極の周辺端部を除く表面上がシリサイド化されて
    いる、半導体装置。
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