JP2003124229A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method for manufacturing the same

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JP2003124229A
JP2003124229A JP2001311637A JP2001311637A JP2003124229A JP 2003124229 A JP2003124229 A JP 2003124229A JP 2001311637 A JP2001311637 A JP 2001311637A JP 2001311637 A JP2001311637 A JP 2001311637A JP 2003124229 A JP2003124229 A JP 2003124229A
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JP
Japan
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impurity diffusion
gate electrode
region
layer
diffusion layer
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Application number
JP2001311637A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Yokoyama
聡 横山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To extend a depletion layer of an impurity diffusion layer under a gate electrode while suppressing an increase in the resistance of the impurity diffusion layer. SOLUTION: There are provided a gate electrode 12 formed via a gate oxide film 17 on a P well layer 3 defined by a field oxide film 6 for device isolation, and an N type source region 18 and drain region 19 provided on a P well layer 3 located on opposite sides of the gate electrode 12. At least the drain region 19 is provided from a position where it overlaps the gate electrode 12 to the field oxide film 6, and impurity diffusion concentration is adjusted by multiple ion doping such that the impurity diffusion concentration is lowest below the gate electrode 12, and the impurity diffusion concentration is distributed denser as it goes away from the gate electrode 12. The resistance of the impurity diffusion layer is substantially the same as in a prior art, and the N type drain region 19 where a depletion layer below the gate electrode 12 is extended can be provided on the P well layer 3.

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】この発明は、アナログ回路と
デジタル回路を同一半導体基板に混載した集積回路等に
適用して好適な半導体装置及びその製造方法に関するも
のである。詳しくは、一方の半導体層に反対導電型の不
純物イオンを注入して形成した不純物拡散層に、多重に
不純物イオンを注入してその拡散濃度を調整した後、当
該不純物拡散層の端部を含む領域の半導体層上に絶縁膜
を介在してゲート電極を形成し、不純物拡散層の空乏層
をゲート電極下で伸長できるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device suitable for application to an integrated circuit or the like in which an analog circuit and a digital circuit are mixedly mounted on the same semiconductor substrate, and a manufacturing method thereof. Specifically, the impurity diffusion layer formed by implanting impurity ions of the opposite conductivity type into one semiconductor layer is injected with multiple impurity ions to adjust its diffusion concentration, and then the end portion of the impurity diffusion layer is included. A gate electrode is formed on the semiconductor layer in the region with an insulating film interposed so that the depletion layer of the impurity diffusion layer can be extended under the gate electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MOS−IC(Metal Oxide Semi
conducyor Structure-Integrated Circuit)の製造プロ
セスはますます微細化が進みつつある。これに伴って、
MOSトランジスタを駆動する電源電圧(Vdd)は、
5Vよりも低く設定される傾向にある。特に、0.35
μmルールより微細なプロセスで製造されたMOSトラ
ンジスタのVddは、既に3.3V以下が一般的となっ
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, MOS-IC (Metal Oxide Semi)
The manufacturing process of conducyor structure-integrated circuits) is becoming more and more miniaturized. With this,
The power supply voltage (Vdd) for driving the MOS transistor is
It tends to be set lower than 5V. Especially 0.35
The Vdd of a MOS transistor manufactured by a process finer than the μm rule is generally 3.3 V or less.

【0003】その一方で、5Vでの動作を必要とする電
子部品も依然として多数存在する。また、これらの電子
部品とMOS−ICとを混載して使用する場合も多い。
その一例として、例えば、BiC(Bipolar Conplement
ary)MOS−ICが挙げられる。
On the other hand, there are still many electronic components that require operation at 5V. In many cases, these electronic components and a MOS-IC are mixed and used.
As an example thereof, for example, BiC (Bipolar Complement
ary) MOS-IC.

【0004】このBiCMOS−ICは、アナログ回路
とデジタル回路を混載した集積回路である。この中で、
アナログ回路はバイポーラ型トランジスタ等から構成さ
れている。また、デジタル回路は、CMOSトランジス
タの他に、しきい値電圧が特に低く設定された低電圧駆
動型MOSトランジスタや、デプレッション型MOSト
ランジスタ等から構成されている。さらに、BiCMO
S−ICには、5Vの電源のON、OFFを扱うドライ
バーが内蔵されている場合もある。このBiCMOS−
ICに0.35μmルールを適用した場合、各MOSト
ランジスタの耐圧は3.3V以下の電圧に対応するよう
になされる。
This BiCMOS-IC is an integrated circuit in which an analog circuit and a digital circuit are mounted together. In this,
The analog circuit is composed of bipolar transistors and the like. In addition to the CMOS transistor, the digital circuit is composed of a low voltage drive type MOS transistor whose threshold voltage is set to be particularly low, a depletion type MOS transistor and the like. In addition, BiCMO
The S-IC may have a built-in driver for handling ON / OFF of the 5V power supply. This BiCMOS-
When the 0.35 μm rule is applied to the IC, the breakdown voltage of each MOS transistor corresponds to a voltage of 3.3 V or less.

【0005】このため、例えば、0.35μmルールの
MOSトランジスタをドライバーに使用し、そのソース
・ドレイン領域間に5Vの電圧を印加した場合には、ホ
ットキャリア耐性や、オフ耐圧等のMOSトランジスタ
の信頼性が問題となる。
Therefore, for example, when a MOS transistor having a rule of 0.35 μm is used as a driver and a voltage of 5 V is applied between the source and drain regions of the MOS transistor, a MOS transistor having a hot carrier resistance, an off breakdown voltage, or the like is used. Reliability is an issue.

【0006】特に、N型MOSトランジスタをドライバ
−として使用する場合には、そのホットキャリア耐性が
大きな問題となる。そこで、N型MOSトランジスタの
ドレイン領域に、電界緩和用の低濃度N型拡散層を、よ
り低濃度で、より深く形成し、当該ドレイン領域にドレ
イン電圧5Vを印加した場合でもホットキャリアの生成
を抑制できるようにする必要がある。
Particularly, when an N-type MOS transistor is used as a driver, its hot carrier resistance becomes a serious problem. Therefore, in the drain region of the N-type MOS transistor, a low-concentration N-type diffusion layer for relaxing an electric field is formed at a lower concentration and deeper, and hot carriers are generated even when a drain voltage of 5 V is applied to the drain region. We need to be able to suppress it.

【0007】図8は従来例に係る第1の半導体装置80
の構成例を示す断面図である。この半導体装置80は、
BiCMOS−ICであり、5Vの電圧をON、OFF
できる高耐圧型NMOSトランジスタ(以下で、Hv-NMO
Sともいう)81を半導体基板82に備えている。
FIG. 8 shows a first semiconductor device 80 according to a conventional example.
3 is a cross-sectional view showing a configuration example of FIG. This semiconductor device 80 is
BiCMOS-IC, 5V voltage is turned on and off
High withstand voltage NMOS transistor (Hv-NMO
(Also referred to as S) 81 is provided on the semiconductor substrate 82.

【0008】このHv-NMOS81の高耐圧構造は、以下の
通りである。まず、Hv-NMOS81のソース電極と接続す
るソース拡散層85と、ドレイン電極と接続するドレイ
ン拡散層86間には、フィールド酸化膜84が設けられ
ている。そして、このフィールド酸化膜84とドレイン
拡散層86下には電界緩和用のN型オフセット拡散層
(以下で、Noffsetともいう)87が設けられている。
The high breakdown voltage structure of the Hv-NMOS 81 is as follows. First, the field oxide film 84 is provided between the source diffusion layer 85 connected to the source electrode of the Hv-NMOS 81 and the drain diffusion layer 86 connected to the drain electrode. Under the field oxide film 84 and the drain diffusion layer 86, an N-type offset diffusion layer for relaxing the electric field is formed.
(Hereinafter, also referred to as Noffset) 87 is provided.

【0009】さらに、Hv-NMOS81のゲート電極83
は、フィールド酸化膜84に半分乗り上げるようにして
設けられている。このような構造により、Hv-NMOS81
は、同一半導体基板82に搭載された他のMOSトラン
ジスタ(図示せず)と比べて、ホットキャリア耐性や、
オフ耐圧等が高くなされている。以下で、Hv-NMOS81
のこのような高耐圧構造をLOCOSオフセットゲート
構造と称する。
Further, the gate electrode 83 of the Hv-NMOS 81
Are provided so as to extend half over the field oxide film 84. With this structure, the Hv-NMOS 81
Is more resistant to hot carriers than other MOS transistors (not shown) mounted on the same semiconductor substrate 82.
The off breakdown voltage is high. Below, Hv-NMOS81
Such a high breakdown voltage structure is referred to as a LOCOS offset gate structure.

【0010】図9〜図11は半導体装置80の製造方法
(その1〜3)を示す工程図である。まず、図9Aに示
す半導体基板82上に50nm程度のシリコン酸化膜
(図示せず)を形成する。次に、図9Bに示すように、
フォトリソグラフィによって、このシリコン酸化膜上に
Noffsetを形成する領域を開口したレジストパターン8
8を形成する。そして、このレジストパターン88をマ
スクにして、半導体基板82にリンをイオン注入する。
このときの注入エネルギーは40〜50keV程度であ
り、リンの注入量は1.5E13/cm2〜2.0E1
3/cm2程度である。
9 to 11 are process diagrams showing a method (Nos. 1 to 3) for manufacturing the semiconductor device 80. First, a silicon oxide film (not shown) of about 50 nm is formed on the semiconductor substrate 82 shown in FIG. 9A. Next, as shown in FIG. 9B,
By photolithography, on this silicon oxide film
Resist pattern 8 with an opening in the area where Noffset is formed
8 is formed. Then, using this resist pattern 88 as a mask, phosphorus is ion-implanted into the semiconductor substrate 82.
The implantation energy at this time is about 40 to 50 keV, and the implantation amount of phosphorus is 1.5E13 / cm 2 to 2.0E1.
It is about 3 / cm 2 .

【0011】レジストパターン88及び半導体基板82
上のシリコン酸化膜を除去した後、当該半導体基板上に
10nm程度のシリコン酸化膜(図示せず)を再度形成
する。そして、図9Cに示すように、半導体基板82上
にシリコン窒化膜89を選択的に形成する。その後、1
000℃〜1050℃の温度でLOCOSプロセスを実
施し、図10Aに示すようなフィールド酸化膜84を形
成する。このフィールド酸化膜84の膜厚は350nm
〜500nm程度である。また、この熱処理によって、
前に注入したリンイオンがフィールド酸化膜84の下方
まで拡散して、Noffset87が形成される。
Resist pattern 88 and semiconductor substrate 82
After removing the upper silicon oxide film, a silicon oxide film (not shown) of about 10 nm is formed again on the semiconductor substrate. Then, as shown in FIG. 9C, a silicon nitride film 89 is selectively formed on the semiconductor substrate 82. Then 1
A LOCOS process is performed at a temperature of 000 ° C. to 1050 ° C. to form a field oxide film 84 as shown in FIG. 10A. The thickness of the field oxide film 84 is 350 nm
It is about 500 nm. Also, by this heat treatment,
The phosphorus ions implanted previously diffuse to the lower part of the field oxide film 84 to form the Noffset 87.

【0012】その後、図10Bに示すように、半導体基
板82のN型MOSトランジスタ(以下で、NMOSともい
う)を形成する領域のみに、ボロンを1MeVから20
keVのエネルギーで数回に分けてイオン注入し、Pウ
ェル層91を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 10B, boron is added from 1 MeV to 20 in only a region of the semiconductor substrate 82 where an N-type MOS transistor (hereinafter, also referred to as NMOS) is formed.
The P well layer 91 is formed by ion implantation with energy of keV divided into several times.

【0013】次に、Pウェル層91を含むウェハ表面を
ウエットエッチングで清浄化する。そして、清浄化され
たPウェル層91を含むウェハ表面を熱酸化して、7〜
10nmのゲート酸化膜(図示せず)を形成する。ゲー
ト酸化膜を形成した後、当該ゲート酸化膜上にリンをド
ープしたポリシリコン膜と、タングステンシリサイドを
順次堆積する。そして、これらのタングステンシリサイ
ドとポリシリコンを、フォトリソグラフィによってパタ
ーニングし、ドライエッチングする。これにより、図1
0Cに示すゲート電極83と配線パターン(図示せず)
を形成できる。また、LOCOSオフセットゲート構造
を形成するために、ゲート電極83をフィールド酸化膜
84上にオーバラップさせる。
Next, the wafer surface including the P well layer 91 is cleaned by wet etching. Then, the wafer surface including the cleaned P well layer 91 is thermally oxidized to 7 to
A 10 nm gate oxide film (not shown) is formed. After forming the gate oxide film, a phosphorus-doped polysilicon film and tungsten silicide are sequentially deposited on the gate oxide film. Then, these tungsten silicide and polysilicon are patterned by photolithography and dry-etched. As a result,
0C gate electrode 83 and wiring pattern (not shown)
Can be formed. Further, the gate electrode 83 is overlapped on the field oxide film 84 to form a LOCOS offset gate structure.

【0014】次に、図11Aに示すように、Hv-NMOS8
1のソース領域とゲート電極83を開口するようにし
て、半導体基板82上にレジストパターン92を形成す
る。そして、このレジストパターン92をマスクにし
て、ヒ素とボロンを順次イオン注入する。これにより、
ソース領域に電界緩和用の低濃度N型拡散層(以下で、
NLDDともいう)93と、パンチスルーストッパ用の
P_Pocket94を形成できる。
Next, as shown in FIG. 11A, Hv-NMOS 8
A resist pattern 92 is formed on the semiconductor substrate 82 so that the first source region and the gate electrode 83 are opened. Then, using this resist pattern 92 as a mask, arsenic and boron are sequentially ion-implanted. This allows
A low-concentration N-type diffusion layer (hereinafter,
(Also referred to as NLDD) 93 for punch through stopper
P_Pocket 94 can be formed.

【0015】その後、図11Bに示すように、ゲート電
極83の側壁にシリコン酸化膜のスペーサ95を形成す
る。そして、Hv-NMOS81を形成する領域を開口するレ
ジストパターン96を半導体基板82上に形成し、当該
レジストパターン96をマスクにしてヒ素をイオン注入
する。これにより、半導体基板82のソース領域にソー
ス拡散層85を、ドレイン領域にドレイン拡散層86を
それぞれ形成できる。
Thereafter, as shown in FIG. 11B, a spacer 95 of a silicon oxide film is formed on the side wall of the gate electrode 83. Then, a resist pattern 96 which opens an area where the Hv-NMOS 81 is formed is formed on the semiconductor substrate 82, and arsenic is ion-implanted using the resist pattern 96 as a mask. Thereby, the source diffusion layer 85 can be formed in the source region of the semiconductor substrate 82, and the drain diffusion layer 86 can be formed in the drain region.

【0016】そして、半導体基板82の全面に層間絶縁
膜を形成し、ソース電極とドレイン電極をそれぞれ形成
する。これらのソース電極及びドレイン電極上に、さら
に、所定の配線パターンを形成し、図8に示した半導体
装置80を完成する。
Then, an interlayer insulating film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 82 to form a source electrode and a drain electrode, respectively. A predetermined wiring pattern is further formed on the source electrode and the drain electrode to complete the semiconductor device 80 shown in FIG.

【0017】図8に示すように、Hv-NMOS81のゲート長
L2は、3μm程度である。また、Noffset87の拡散
深さは約0.4μm、表面濃度は1.0E18/cm3
程度である。これにより、トランジスタのオフ耐圧は2
0V程度、オン耐圧はドレイン電圧で5.5Vであり、
高耐圧化が図れている。
As shown in FIG. 8, the gate length L2 of the Hv-NMOS 81 is about 3 μm. The diffusion depth of Noffset 87 is about 0.4 μm, and the surface concentration is 1.0E18 / cm 3.
It is a degree. As a result, the off breakdown voltage of the transistor is 2
The on-state breakdown voltage is about 0V and the drain voltage is 5.5V.
High breakdown voltage is achieved.

【0018】また、図12は従来例に係る第2の半導体
装置90の構成例を示す断面図である。この半導体装置
90は、上述した半導体装置80と同様にBiCMOS
−ICであり、高耐圧型NMOSトランジスタ(Hv-NMO
S)99を半導体基板82に備えている。
FIG. 12 is a sectional view showing a structural example of a second semiconductor device 90 according to a conventional example. This semiconductor device 90 is similar to the above-described semiconductor device 80 in BiCMOS.
-IC, high breakdown voltage NMOS transistor (Hv-NMO
S) 99 is provided on the semiconductor substrate 82.

【0019】このHv-NMOS99は、ソース領域及びドレ
イン領域にNoffset98を備えている。このNoffset98
は、同一半導体基板82に設けられた他のNMOSトラ
ンジスタ(図示せず)の低濃度N型拡散層(NLDD)
よりも深く、かつ、不純物拡散濃度が低くなされてい
る。これにより、同一半導体基板82に設けられた他の
NMOSトランジスタと比べて、Hv-NMOS99は高耐圧
になされている。
The Hv-NMOS 99 has Noffset 98 in the source region and the drain region. This Noffset98
Is a low concentration N type diffusion layer (NLDD) of another NMOS transistor (not shown) provided on the same semiconductor substrate 82.
And the impurity diffusion concentration is low. As a result, the Hv-NMOS 99 has a higher breakdown voltage than other NMOS transistors provided on the same semiconductor substrate 82.

【0020】図13及び14は半導体装置90の製造方
法(その1、2)を示す工程図である。図13Aに示す
ように、まず、半導体基板82にフィールド酸化膜84
とPウェル層91を形成する。次に、図13Bに示すよ
うに、半導体基板82にゲート酸化膜とゲート電極97
を形成する。ここまでは、上述した半導体装置80と比
べて、特別な追加工程は無い。
FIGS. 13 and 14 are process diagrams showing a method (Nos. 1 and 2) for manufacturing the semiconductor device 90. As shown in FIG. 13A, first, the field oxide film 84 is formed on the semiconductor substrate 82.
And a P-well layer 91 are formed. Next, as shown in FIG. 13B, a gate oxide film and a gate electrode 97 are formed on the semiconductor substrate 82.
To form. Up to this point, there are no special additional steps as compared with the semiconductor device 80 described above.

【0021】ゲート電極97を形成した後、半導体基板
82に形成するHv-NMOS99(図12参照)以外のMO
Sトランジスタ形成領域(図示せず)にNLDD及び低
濃度P型拡散層(以下で、PLDDともいう)を形成す
る。
After forming the gate electrode 97, an MO other than the Hv-NMOS 99 (see FIG. 12) formed on the semiconductor substrate 82.
An NLDD and a low-concentration P-type diffusion layer (hereinafter also referred to as PLDD) are formed in an S transistor formation region (not shown).

【0022】その後、図13Cに示すように、半導体基
板82のHv-NMOS99を形成する領域のみ開口したレジ
ストパターン59を形成し、このレジストパターン59
をマスクにしてリンをイオン注入する。このときの注入
エネルギーは50keV程度であり、リンの注入量は8
E12/cm2〜8E13/cm2程度である。これによ
り、Hv-NMOS99のソース・ドレイン領域にNoffset98
を形成できる。
Thereafter, as shown in FIG. 13C, a resist pattern 59 having an opening only in a region of the semiconductor substrate 82 where the Hv-NMOS 99 is to be formed is formed.
Is used as a mask to implant phosphorus ions. The implantation energy at this time is about 50 keV, and the implantation amount of phosphorus is 8
It is about E12 / cm 2 to 8E13 / cm 2 . As a result, the Noffset 98 is added to the source / drain region of the Hv-NMOS 99.
Can be formed.

【0023】次に、ゲート電極97の側壁にスペーサを
形成する。そして、図14Aに示すように、Noffset9
8のゲート電極側を0.2μm〜1.2μm程度の長さ
で残すようにして、ソース・ドレイン領域を開口したレ
ジストパターン79を形成する。このレジストパターン
79をマスクにして、Hv-NMOS99を形成する領域に5
E15/cm2程度のヒ素をイオン注入する。これによ
り、ソース領域にソース拡散層77を、ドレイン領域に
ドレイン拡散層78を形成できる。
Next, a spacer is formed on the side wall of the gate electrode 97. Then, as shown in FIG. 14A, Noffset9
A resist pattern 79 having openings in the source / drain regions is formed so that the gate electrode side of 8 is left with a length of about 0.2 μm to 1.2 μm. This resist pattern 79 is used as a mask to form a mask in the region where the Hv-NMOS 99 is formed.
Arsenic of about E15 / cm 2 is ion-implanted. As a result, the source diffusion layer 77 can be formed in the source region and the drain diffusion layer 78 can be formed in the drain region.

【0024】その後、図14Bに示すように、半導体基
板82に層間絶縁膜57を形成する。そして、上述した
半導体装置80と同様に、ソース電極及びドレイン電極
と、電極に続く配線パターンを順次形成し、図12に示
した半導体装置90を完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 14B, an interlayer insulating film 57 is formed on the semiconductor substrate 82. Then, similarly to the semiconductor device 80 described above, a source electrode and a drain electrode, and a wiring pattern following the electrodes are sequentially formed to complete the semiconductor device 90 shown in FIG.

【0025】図12に示すように、Hv-NMOS81のゲート
長L3は、1.5μm程度である。また、Noffset98
の深さ(Xj)は0.15〜0.2μm程度であり、そ
の表面濃度は7.0E17/cm3〜1.0E18/c
3程度である。
As shown in FIG. 12, the gate length L3 of the Hv-NMOS 81 is about 1.5 μm. Also, Noffset98
Depth (Xj) is about 0.15 to 0.2 μm, and the surface concentration is 7.0E17 / cm 3 to 1.0E18 / c.
It is about m 3 .

【0026】これに対して、同一半導体基板82に形成
した他のNMOSトランジスタのNLDDの深さ(X
j)は、0.05〜0.1μm程度であり、表面濃度3
E18/cm3程度である。即ち、他のNMOSトラン
ジスタのNLDDと比べて、Hv-NMOS99のNoffset98
の方がより深く、かつ、不純物拡散濃度が薄くなされて
いる。これにより、Hv-NMOS99のトランジスタのオフ
耐圧は、12V程度、オン耐圧はドレイン電圧で5.5
V程度で、高耐圧化が図られている。
On the other hand, the depth of the NLDD of another NMOS transistor formed on the same semiconductor substrate 82 (X
j) is about 0.05 to 0.1 μm, and the surface concentration is 3
It is about E18 / cm 3 . That is, the Noffset 98 of the Hv-NMOS 99 is higher than that of the NLDD of other NMOS transistors.
Is deeper and the impurity diffusion concentration is thinner. As a result, the Hv-NMOS99 transistor has an off breakdown voltage of about 12 V and an on breakdown voltage of 5.5 V as its drain voltage.
At a voltage of about V, high breakdown voltage is achieved.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来方式に
かかる第1の半導体装置80によれば、ホットキャリア
耐性や、オフ耐圧等を高めるために、Hv-NMOS81には
LOCOSオフセット構造が採用されていた。このた
め、Hv-NMOS81のゲート長L2が3μm程度と長くな
ってしまい、半導体装置80のさらなる縮小化ができな
いおそれがあった。
By the way, according to the first semiconductor device 80 of the conventional method, the LOCOS offset structure is adopted in the Hv-NMOS 81 in order to enhance the hot carrier resistance and the off breakdown voltage. It was Therefore, the gate length L2 of the Hv-NMOS 81 becomes as long as about 3 μm, and there is a possibility that the semiconductor device 80 cannot be further downsized.

【0028】また、従来方式にかかる第2の半導体装置
90によれば、ホットキャリア耐性を高く維持し、か
つ、第1の半導体装置80よりもゲート長を短くするた
めに、Hv-NMOS99に設けられたNoffset98の不純物拡散
濃度は7E17/cm3〜1.0E18/cm3程度に薄
くなされていた。このため、Noffset98の抵抗値は高
くなってしまい、Hv-NMOS99に流れる電流の損失量は
大きいという問題があった。
Further, according to the second semiconductor device 90 of the conventional method, in order to maintain high hot carrier resistance and to shorten the gate length as compared with the first semiconductor device 80, the Hv-NMOS 99 is provided. The impurity diffusion concentration of the obtained Noffset 98 was thinned to about 7E17 / cm 3 to 1.0E18 / cm 3 . Therefore, the resistance value of the Noffset 98 becomes high, and there is a problem that the loss amount of the current flowing through the Hv-NMOS 99 is large.

【0029】さらに、このNoffset98の抵抗値を低減
するために、その不純物拡散濃度を高めに調整すると、
ゲート電極下97におけるNoffset98の空乏層の伸び
が短くなってしまい、ホットキャリア耐性が悪くなって
しまうという問題があった。
Further, in order to reduce the resistance value of the Noffset 98, if the impurity diffusion concentration is adjusted to be high,
There is a problem that the extension of the depletion layer of Noffset 98 under the gate electrode 97 becomes short and the hot carrier resistance deteriorates.

【0030】そこで、この発明は、このような問題を解
決したものであって、従来方式と比べて、不純物拡散層
の抵抗値の増大を抑制したまま、当該不純物拡散層の空
乏層をゲート電極下で伸長できるようにした半導体装置
及びその製造方法の提供を目的とする。
Therefore, the present invention solves such a problem, and the depletion layer of the impurity diffusion layer is kept in the gate electrode while suppressing the increase of the resistance value of the impurity diffusion layer as compared with the conventional method. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be stretched below and a manufacturing method thereof.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】上述した課題は、素子分
離用の絶縁膜によって画定された一導電型の半導体層に
絶縁膜を介在して設けられたゲート電極と、このゲート
電極の両側の半導体層に設けられた一対の反対導電型の
不純物拡散層とを備え、少なくともこの不純物拡散層の
一方は、このゲート電極とオーバラップする位置から素
子分離用の絶縁膜に至る位置に設けられると共に、多重
イオン注入によって不純物拡散濃度が調整され、ゲート
電極下において不純物拡散濃度が最も低く当該ゲート電
極から離れるに従ってこの不純物拡散濃度を濃く分布し
て成ることを特徴とする半導体装置によって解決され
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problems are solved by a gate electrode provided on a semiconductor layer of one conductivity type defined by an insulating film for element isolation with an insulating film interposed, and on both sides of the gate electrode. A pair of opposite-conductivity-type impurity diffusion layers provided in the semiconductor layer, and at least one of the impurity diffusion layers is provided at a position from the position overlapping with the gate electrode to the insulating film for element isolation. The impurity diffusion concentration is adjusted by multiple ion implantation, and the impurity diffusion concentration is lowest under the gate electrode, and the impurity diffusion concentration is distributed deeper as the distance from the gate electrode increases.

【0032】本発明に係る半導体装置によれば、従来方
式と比べて、抵抗値がほぼ同じで、かつ、ゲート電極下
における空乏層が伸張された反対導電型の不純物拡散層
を一導電型の半導体層に備えることができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the resistance value is almost the same as that of the conventional method, and the impurity diffusion layer of the opposite conductivity type in which the depletion layer under the gate electrode is extended is of the one conductivity type. The semiconductor layer can be provided.

【0033】本発明に係る半導体装置の製造方法は、一
導電型の半導体層を絶縁膜によって素子分離してトラン
ジスタ形成領域を画定する工程と、このトランジスタ形
成領域においてゲート電極を形成する領域の両側の少な
くとも一方の半導体層に反対導電型の不純物イオンを注
入して不純物拡散層を形成する工程と、この不純物拡散
層に多重に反対導電型の不純物イオンを注入して不純物
拡散濃度を調整する工程と、少なくとも不純物拡散層の
端部を含む領域の半導体層上に絶縁膜を介在してゲート
電極を形成する工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of defining a transistor formation region by isolating a semiconductor layer of one conductivity type with an insulating film and both sides of the region where a gate electrode is formed in the transistor formation region are formed. A step of implanting impurity ions of opposite conductivity type into at least one of the semiconductor layers to form an impurity diffusion layer, and a step of multiply implanting impurity ions of opposite conductivity type into this impurity diffusion layer to adjust the impurity diffusion concentration And a step of forming a gate electrode with an insulating film interposed on the semiconductor layer in a region including at least an end portion of the impurity diffusion layer.

【0034】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、不純物拡散層の不純物拡散濃度をゲート電極下で最
も低くでき、当該ゲート電極から離れるにしたがって不
純物拡散濃度を濃くすることができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the impurity diffusion concentration of the impurity diffusion layer can be the lowest under the gate electrode, and the impurity diffusion concentration can be increased as the distance from the gate electrode increases.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法につ
いて説明する。図1は本発明の実施形態に係る半導体装
置100の構成例を示す断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention.

【0036】この実施形態では、一導電型の半導体層に
画定されたトランジスタ形成領域において、ゲート電極
を形成する領域の両側の少なくとも一方の半導体層に反
対導電型の不純物イオンを注入して形成した不純物拡散
層に多重に不純物イオンを注入してその拡散濃度を調整
した後、当該不純物拡散層の端部を含む領域の半導体層
上に絶縁膜を介在してゲート電極を形成し、不純物拡散
層の不純物拡散濃度をゲート電極下で最も低くできるよ
うにし、従来方式と比べて、不純物拡散層の抵抗値の増
大を抑制したまま、当該不純物拡散層の空乏層をゲート
電極下で伸長できるようにしたものである。
In this embodiment, in the transistor formation region defined in the semiconductor layer of one conductivity type, impurity ions of the opposite conductivity type are implanted into at least one semiconductor layer on both sides of the region where the gate electrode is formed. Impurity ions are multiply injected into the impurity diffusion layer to adjust its diffusion concentration, and then a gate electrode is formed on the semiconductor layer in the region including the end portion of the impurity diffusion layer with an insulating film interposed therebetween. Of the impurity diffusion layer under the gate electrode so that the depletion layer of the impurity diffusion layer can be extended under the gate electrode while suppressing an increase in the resistance value of the impurity diffusion layer as compared with the conventional method. It was done.

【0037】図1に示す半導体装置100は、BiCM
OS−ICであり、第1の電界効果トランジスタの一例
となる高耐圧型NMOSトランジスタ(Hv-NMOS)10
と、第2の電界効果トランジスタの一例となるデプレッ
ション型NMOS(以下で、Dep-NMOSともいう)20
と、第3の電界効果トランジスタの一例となる低しきい
値電圧NMOSトランジスタ(以下で、L-Vth-NMOSとも
いう)30と、ロジック用のNMOS(以下で、単にNM
OSともいう)40と、ロジック用のPMOS(以下で、
単にPMOSともいう)50を同一半導体基板に備えたもの
である。
The semiconductor device 100 shown in FIG. 1 is a BiCM.
A high breakdown voltage NMOS transistor (Hv-NMOS) 10 which is an OS-IC and is an example of a first field effect transistor.
And a depletion type NMOS (hereinafter, also referred to as Dep-NMOS) 20 which is an example of the second field effect transistor.
A low threshold voltage NMOS transistor (hereinafter also referred to as L-Vth-NMOS) 30 as an example of a third field effect transistor, and a logic NMOS (hereinafter simply referred to as NM).
Also called OS 40, and PMOS for logic (below,
The same semiconductor substrate is provided with (also simply referred to as PMOS) 50.

【0038】まず、半導体装置100は、半導体基板1
を有している。この半導体基板1は、例えばP型(10
0)のシリコンウェハである。この半導体基板1の所定
領域にはN型分離層2が設けられており、当該領域は半
導体基板1と電位的に分離するようになされている。こ
のN型分離層2上には、さらに一導電型の半導体層の一
例となる第1のPウェル層3と、第2のPウェル層4が
設けられている。
First, the semiconductor device 100 includes the semiconductor substrate 1
have. This semiconductor substrate 1 is, for example, a P-type (10
0) silicon wafer. An N-type isolation layer 2 is provided in a predetermined region of the semiconductor substrate 1, and the region is electrically separated from the semiconductor substrate 1. A first P-well layer 3 and a second P-well layer 4, which are an example of a semiconductor layer of one conductivity type, are further provided on the N-type isolation layer 2.

【0039】上述したHv-NMOS10と、Dep-NMOS20
と、L-Vth-NMOS30と、NMOS40は、Pウェル層3に設
けられている。また、Pウェル層4上にはNウェル層5
が設けられており、このNウェル層5上にはPMOS50が
設けられている。各MOSトランジスタは、図1の左側
から、Hv-NMOS10、NMOS40、PMOS50、L-Vth-NMOS
30、Dep-NMOS20の順に配置されており、当該各MO
Sトランジスタ間は素子分離用の絶縁膜の一例となるフ
ィールド酸化膜6で素子分離されている。
The above-mentioned Hv-NMOS 10 and Dep-NMOS 20
The L-Vth-NMOS 30 and the NMOS 40 are provided in the P well layer 3. In addition, the N well layer 5 is formed on the P well layer 4.
Is provided, and the PMOS 50 is provided on the N well layer 5. Each MOS transistor is, from the left side of FIG. 1, Hv-NMOS 10, NMOS 40, PMOS 50, L-Vth-NMOS.
30 and Dep-NMOS 20 are arranged in this order, and each MO
The S transistors are separated from each other by a field oxide film 6 which is an example of an insulating film for separating elements.

【0040】これらの中で、図2に示すHv-NMOS10
は、Pウェル層3上に絶縁膜の一例となるゲート酸化膜
17を有している。このゲート酸化膜17は、例えば、
厚さ15nm程度のシリコン酸化膜である。
Among these, the Hv-NMOS 10 shown in FIG.
Has a gate oxide film 17 as an example of an insulating film on the P well layer 3. This gate oxide film 17 is, for example,
It is a silicon oxide film having a thickness of about 15 nm.

【0041】また、Hv-NMOS10は、ゲート酸化膜17
上にゲート電極12を有している。このゲート電極12
は、100nm程度のリンドープドポリシリコンと、1
00nm程度のタングステンシリサイドから成るポリサ
イド構造を有している。このゲート電極12のゲート長
をL1としたとき、L1=1.5μm程度である。ま
た、このゲート電極12の側壁にはスペーサ13が設け
られている。
The Hv-NMOS 10 has a gate oxide film 17
It has a gate electrode 12 on it. This gate electrode 12
Is about 100 nm of phosphorus-doped polysilicon and 1
It has a polycide structure made of tungsten silicide of about 00 nm. When the gate length of the gate electrode 12 is L1, L1 = about 1.5 μm. A spacer 13 is provided on the side wall of the gate electrode 12.

【0042】さらに、このゲート電極12の両側のPウ
ェル層3には、一対の反対導電型の不純物拡散層の一例
となるN型のソース領域18及びドレイン領域19が設
けられている。これらのソース領域18及びドレイン領
域19は、ゲート電極12とオーバラップ(重複)する
位置からフィールド酸化膜6に至る位置に設けられてい
る。
Further, the P well layer 3 on both sides of the gate electrode 12 is provided with an N type source region 18 and a drain region 19 as an example of a pair of opposite conductivity type impurity diffusion layers. The source region 18 and the drain region 19 are provided at positions where they overlap with the gate electrode 12 and reach the field oxide film 6.

【0043】これらのソース領域18及びドレイン領域
19上には、ソース電極8及びドレイン電極9が設けら
れており、Hv-NMOS10を覆う層間絶縁膜57上に至る
ようになされている。
A source electrode 8 and a drain electrode 9 are provided on the source region 18 and the drain region 19, respectively, and reach the interlayer insulating film 57 covering the Hv-NMOS 10.

【0044】ところで、Hv-NMOS10では、ソース領域
18及びドレイン領域19のゲート電極12とオーバラ
ップする位置に、N型の第1の電界緩和層14A及び1
4Bがそれぞれ設けられている。また、ゲート電極12
とソース電極8間のソース領域18と、ゲート電極12
とドレイン電極9間のドレイン領域19には、N型の第
2の電界緩和層15A及び15Bがそれぞれ設けられて
いる。さらに、ソース電極8下のソース領域18及びド
レイン電極9下のドレイン領域19には、ソース拡散層
11Aおよびドレイン拡散層11Bがそれぞれ設けられ
ている。
By the way, in the Hv-NMOS 10, the N-type first electric field relaxation layers 14 A and 1 are formed at the positions where the source region 18 and the drain region 19 overlap with the gate electrode 12.
4B are provided respectively. In addition, the gate electrode 12
A source region 18 between the gate electrode 12 and the source electrode 8;
In the drain region 19 between the drain electrode 9 and the drain electrode 9, N-type second electric field relaxation layers 15A and 15B are provided, respectively. Further, a source diffusion layer 11A and a drain diffusion layer 11B are provided in the source region 18 below the source electrode 8 and the drain region 19 below the drain electrode 9, respectively.

【0045】電界緩和層14A及び14Bと、電界緩和
層15A及び15Bを構成するN型の不純物イオンは、
例えばリンイオンである。電界緩和層14A及び14B
のリンイオンの拡散濃度は、例えば、4.0E17/c
3〜5.0E17/cm3程度である。また、電界緩和
層15A及び15Bのリンイオンの拡散濃度は、例え
ば、7.0E17/cm3〜1.0E18/cm3程度
である。即ち、ゲート電極12とオーバーラップする電
界緩和層14A及び14Bのリンイオンの拡散濃度は、
ゲート電極から外れた電界緩和層15A及び15Bの拡
散濃度よりも低く成されている。
The N-type impurity ions constituting the electric field relaxation layers 14A and 14B and the electric field relaxation layers 15A and 15B are
For example, phosphorus ion. Electric field relaxation layers 14A and 14B
The diffusion concentration of phosphorus ion is, for example, 4.0E17 / c.
m is 3 ~5.0E17 / cm 3 about. The diffusion concentration of phosphorus ions in the electric field relaxation layers 15A and 15B is, for example, about 7.0E17 / cm 3 to 1.0E18 / cm 3 . That is, the diffusion concentration of phosphorus ions in the electric field relaxation layers 14A and 14B overlapping the gate electrode 12 is
The diffusion concentration is lower than the diffusion concentration of the electric field relaxation layers 15A and 15B separated from the gate electrode.

【0046】このようなHv-NMOS10を有する半導体装
置100と従来例に係る第1の半導体装置80(図8参
照)を比較した場合、当該半導体装置100はHv-NMOS
10にLOCOSオフセット構造を採用していないの
で、Hv-NMOS10は半導体装置80のHv-NMOS81よりも
素子サイズが小さくて済む。即ち、Hv-NMOS81のゲー
ト長L2が3.0μm程度であるのに対して、Hv-NMOS
10のゲート長L1は1.5μm程度である。
When the semiconductor device 100 having such Hv-NMOS 10 is compared with the first semiconductor device 80 according to the conventional example (see FIG. 8), the semiconductor device 100 is Hv-NMOS.
Since the LOCOS offset structure is not used for the Hv-NMOS 10, the element size of the Hv-NMOS 10 is smaller than that of the Hv-NMOS 81 of the semiconductor device 80. That is, while the gate length L2 of the Hv-NMOS 81 is about 3.0 μm, the Hv-NMOS 81
The gate length L1 of 10 is about 1.5 μm.

【0047】また、半導体装置100と従来例に係る第
2の半導体装置90(図12参照)を比較した場合、ゲ
ート電極とオーバーラップする電界緩和層のリンイオン
の拡散濃度は、Hv-NMOS99よりもHv-NMOS10の方が低
い。即ち、Hv-NMOS99のNoffset98のリンイオン拡散
濃度が7.0E17/cm3〜1.0E18/cm3程度
であるのに対して、Hv-NMOS10の電界緩和層14A及
び14Bの拡散濃度は4.0E17/cm3〜5.0E
17/cm3程度である。また、Noffset98と、Hv-NMO
S10の電界緩和層15A及び15Bの不純物拡散濃度
は、同程度に成されている。
When the semiconductor device 100 and the second semiconductor device 90 according to the conventional example (see FIG. 12) are compared, the diffusion concentration of phosphorus ions in the electric field relaxation layer overlapping the gate electrode is higher than that in the Hv-NMOS 99. Hv-NMOS10 is lower. That is, the phosphorus ion diffusion concentration of Noffset 98 of the Hv-NMOS 99 is about 7.0E17 / cm 3 to 1.0E18 / cm 3 , while the diffusion concentration of the electric field relaxation layers 14A and 14B of the Hv-NMOS 10 is 4.0E17. / Cm 3 ~ 5.0E
It is about 17 / cm 3 . Also, Noffset98 and Hv-NMO
The impurity diffusion concentrations of the electric field relaxation layers 15A and 15B of S10 are set to be approximately the same.

【0048】これにより、例えば、一定のドレイン電流
を、一定のゲート長(L3=L1=1.5μm程度)を
有するHv-NMOS99とHv-NMOS10に流したとき、双方の
ドレイン電流の損失量はほぼ同程度になされる。また、
ゲート電極下の空乏層は、Hv-NMOS99よりもHv-NMOS1
0の方が伸張される。それゆえ、Hv-NMOS99よりも、H
v-NMOS10の方がホットキャリアの発生を抑制できる。
Thus, for example, when a constant drain current is passed through the Hv-NMOS 99 and Hv-NMOS 10 having a constant gate length (about L3 = L1 = 1.5 μm), the loss amount of both drain currents is It is done about the same. Also,
The depletion layer under the gate electrode is Hv-NMOS1 rather than Hv-NMOS99.
0 is stretched. Therefore, rather than Hv-NMOS99, H
The v-NMOS 10 can suppress the generation of hot carriers.

【0049】次に、本発明に係る半導体装置100の製
造方法について説明する。図3〜図7は半導体装置10
0の製造方法(その1〜5)を示す工程図である。ここ
では、上述したHv-NMOS10と、Dep-NMOS20と、L-Vth
-NMOS30と、NMOS40と、PMOS50とを半導体基板1
に同時並行的に形成する場合を想定する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device 100 according to the present invention will be described. 3 to 7 show the semiconductor device 10.
It is process drawing which shows the manufacturing method (No. 1-5) of 0. Here, the above-mentioned Hv-NMOS 10, Dep-NMOS 20, and L-Vth
-NMOS 30, NMOS 40, and PMOS 50 are included in the semiconductor substrate 1.
It is assumed that they are simultaneously formed in parallel.

【0050】まず、図3Aに示す半導体基板1を用意す
る。次に、図3Bに示すように、半導体基板1のMOS
トランジスタを形成する領域に、1MeV程度の加速電
圧でリンイオンを選択的に注入する。これにより、半導
体基板1と電位的に分離したN型分離層2を当該半導体
基板1に形成する。
First, the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 3A is prepared. Next, as shown in FIG. 3B, the MOS of the semiconductor substrate 1 is
Phosphorus ions are selectively implanted at an acceleration voltage of about 1 MeV in a region where a transistor is formed. As a result, the N-type separation layer 2 that is electrically separated from the semiconductor substrate 1 is formed on the semiconductor substrate 1.

【0051】次に、NPNトランジスタの埋め込みコレ
クタの形成をアンチモンを気相拡散して行う(図示せ
ず)。そして、抵抗率1.0Ω・cm〜5.0Ω・c
m、厚さ0.5μm〜1.0μmのN型シリコン結晶を
半導体基板1の全面にエピタキシャル成長させ、図3C
に示すエピタキシャル層7を形成する。
Next, the buried collector of the NPN transistor is formed by vapor diffusion of antimony (not shown). And resistivity 1.0 Ω · cm to 5.0 Ω · c
3C, an N-type silicon crystal having a thickness of 0.5 μm to 1.0 μm is epitaxially grown on the entire surface of the semiconductor substrate 1.
The epitaxial layer 7 shown in is formed.

【0052】このエピタキシャル層7を熱酸化して、1
0nm程度のパッド酸化膜(図示せず)を形成した後、
当該パッド酸化膜上にシリコン窒化膜を100nm程度
形成する。このシリコン窒化膜の形成は、CVDによっ
て行う。
The epitaxial layer 7 is thermally oxidized to 1
After forming a pad oxide film (not shown) of about 0 nm,
A silicon nitride film of about 100 nm is formed on the pad oxide film. The silicon nitride film is formed by CVD.

【0053】そして、図4Aに示すように、MOSトラ
ンジスタの形成領域のみにシリコン窒化膜23を残すよ
うに、当該シリコン窒化膜23を選択的にエッチングす
る。その後、1000℃〜1050℃の温度でLOCO
Sプロセスを実施する。これにより、図4Bに示すよう
に、半導体基板1のエピタキシャル層7上にMOSトラ
ンジスタの形成領域を画定するフィールド酸化膜6を形
成できる。形成したフィールド酸化膜6の膜厚は、例え
ば、350nm〜500nm程度である。
Then, as shown in FIG. 4A, the silicon nitride film 23 is selectively etched so that the silicon nitride film 23 is left only in the formation region of the MOS transistor. After that, LOCO is performed at a temperature of 1000 ° C to 1050 ° C.
Carry out the S process. As a result, as shown in FIG. 4B, the field oxide film 6 defining the formation region of the MOS transistor can be formed on the epitaxial layer 7 of the semiconductor substrate 1. The film thickness of the formed field oxide film 6 is, for example, about 350 nm to 500 nm.

【0054】次に、図4Cに示すように、N型のMOS
トランジスタを形成する領域のみ、ボロンを1MeVか
ら20keVで数回に分けてイオン注入し、第1のPウ
ェル層3を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, N-type MOS
Boron is ion-implanted several times at 1 MeV to 20 keV only in the region where the transistor is formed, and the first P-well layer 3 is formed.

【0055】Pウェル層3を形成した後、半導体基板1
の全面にフォトレジストを塗布する。次に、このフォト
レジストをフォトリソグラフィによって露光及び現像し
て、図5Aに示すように、半導体基板1上にL-Vth-NMOS
30(図1参照)を形成する領域と、Hv-NMOS10のソ
ース領域18及びドレイン領域19(図2参照)を形成
する領域に開口部を有する第1のレジストパターン60
を形成する。このレジストパターン60をマスクにし
て、反対導電型の不純物イオンの一例となるリンイオン
を半導体基板1に注入する(以下で、第1回目のイオン
注入とも言う)。
After forming the P well layer 3, the semiconductor substrate 1
Apply photoresist to the entire surface of. Next, this photoresist is exposed and developed by photolithography to form an L-Vth-NMOS on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 5A.
A first resist pattern 60 having an opening in a region where 30 (see FIG. 1) is formed and in a region where the source region 18 and the drain region 19 (see FIG. 2) of the Hv-NMOS 10 are formed.
To form. Using this resist pattern 60 as a mask, phosphorus ions, which are an example of impurity ions of the opposite conductivity type, are implanted into the semiconductor substrate 1 (hereinafter, also referred to as first ion implantation).

【0056】これにより、半導体基板1のL-Vth-NMOS3
0を形成する領域に、N_Low_Vth拡散層31を形成でき
る。このN_Low_Vth拡散層31は、L-Vth-NMOS30の閾
値電圧を調整するためのものである。また、このN_Low_
Vth拡散層31を形成すると同時に、Hv-NMOS10にソー
ス領域18及びドレイン領域19を形成できる。第1回
目のイオン注入における注入エネルギーは50keVで
あり、リンイオンの注入量は3.5E12/cm2
4.0E12/cm2程度である。
As a result, the L-Vth-NMOS 3 of the semiconductor substrate 1 is
The N_Low_Vth diffusion layer 31 can be formed in the region where 0 is formed. The N_Low_Vth diffusion layer 31 is for adjusting the threshold voltage of the L-Vth-NMOS 30. Also, this N_Low_
At the same time when the Vth diffusion layer 31 is formed, the source region 18 and the drain region 19 can be formed in the Hv-NMOS 10. The implantation energy in the first ion implantation is 50 keV, and the phosphorus ion implantation amount is 3.5E12 / cm 2 ~.
It is about 4.0E12 / cm 2 .

【0057】レジストパターン60をアッシングして除
去した後、半導体基板1の全面に再度フォトレジストを
塗布する。次に、このフォトレジストを所定のパターン
に露光、現像して、図5Bに示すように、半導体基板1
上に第2のレジストパターン61を形成する。
After removing the resist pattern 60 by ashing, a photoresist is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 1 again. Next, this photoresist is exposed to a predetermined pattern and developed to form a semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 5B.
A second resist pattern 61 is formed on top.

【0058】このレジストパターン61は、半導体基板
1のDep-NMOS20(図1参照)を形成する領域上に開口
部を有している。また、このレジストパターン61は、
上述した第1の電界緩和層14A及び14B(図2参
照)として使用する領域以外のソース領域18及びドレ
イン領域19上にも開口部を有している。図5Bにおい
て、ソース領域18及びドレイン領域19のゲート電極
12(図2参照)を形成する領域側の一端から約0.2
μm〜0.6μm程度までがレジストパターン61によ
ってマスクされている。
The resist pattern 61 has an opening on the region of the semiconductor substrate 1 where the Dep-NMOS 20 (see FIG. 1) is formed. The resist pattern 61 is
Openings are also provided on the source region 18 and the drain region 19 other than the regions used as the first electric field relaxation layers 14A and 14B (see FIG. 2). In FIG. 5B, about 0.2 from one end of the source region 18 and the drain region 19 on the side where the gate electrode 12 (see FIG. 2) is formed.
The resist pattern 61 masks up to about μm to 0.6 μm.

【0059】このレジストパターン61をマスクにし
て、半導体基板1にリンイオンを注入する(以下で、第
2回目のイオン注入とも言う)。これにより、半導体基
板1のDep-NMOS20を形成する領域には、N_Dep拡散層
21が形成される。このN_Dep拡散層21は、Dep-NMOS
20の閾値電圧を調整するためのものである。
Phosphorus ions are implanted into the semiconductor substrate 1 using the resist pattern 61 as a mask (hereinafter, also referred to as a second ion implantation). As a result, the N_Dep diffusion layer 21 is formed in the region of the semiconductor substrate 1 where the Dep-NMOS 20 is formed. This N_Dep diffusion layer 21 is a Dep-NMOS
It is for adjusting the threshold voltage of 20.

【0060】また、N_Dep拡散層21が形成されると同
時に、Hv-NMOS10のソース領域18及びドレイン領域
19の非マスク領域には、リンイオンが多重に注入され
て、その拡散濃度が調整される。第2回目のイオン注入
における注入エネルギーは50keVであり、リンイオ
ンの注入量は5.0E12/cm2〜6.0E12/c
2程度である。これにより、ソース領域18及びドレ
イン領域19には、電界緩和層14A及び14Bが画定
される。
At the same time when the N_Dep diffusion layer 21 is formed, phosphorus ions are multiply injected into the unmasked regions of the source region 18 and the drain region 19 of the Hv-NMOS 10 to adjust the diffusion concentration thereof. The implantation energy in the second ion implantation is 50 keV, and the phosphorus ion implantation amount is 5.0E12 / cm 2 to 6.0E12 / c.
It is about m 2 . As a result, the electric field relaxation layers 14A and 14B are defined in the source region 18 and the drain region 19.

【0061】図5Bに戻って、レジストパターン61を
除去した後、半導体基板1にフォトレジストを再度塗布
する。そして、図5Cに示すように、PMOS50(図1参
照)を形成する領域上にのみ開口部を有する第3のレジ
ストパターン62を半導体基板1上に形成する。
Returning to FIG. 5B, after removing the resist pattern 61, the semiconductor substrate 1 is coated with photoresist again. Then, as shown in FIG. 5C, a third resist pattern 62 having an opening only in the region where the PMOS 50 (see FIG. 1) is formed is formed on the semiconductor substrate 1.

【0062】このレジストパターン62をマスクにし
て、半導体基板1にボロンイオンを注入し、Pウェル層
4を形成する。このときのイオン注入エネルギーは85
0keV程度であり、ボロンイオンの注入量は5.0E
12/cm2程度である。
Using the resist pattern 62 as a mask, boron ions are implanted into the semiconductor substrate 1 to form the P well layer 4. The ion implantation energy at this time is 85
It is about 0 keV, and the implantation amount of boron ions is 5.0E.
It is about 12 / cm 2 .

【0063】さらに、このレジストパターン62をマス
クにして、半導体基板1にリンとヒ素を数回に分けてイ
オン注入する。これにより、前に形成したPウェル層4
上にNウェル層5を形成できる。これらのリンとヒ素の
イオン注入エネルギは、700MeV〜200keV程
度である。
Further, using the resist pattern 62 as a mask, phosphorus and arsenic are ion-implanted into the semiconductor substrate 1 in several times. Thereby, the P well layer 4 previously formed is formed.
The N well layer 5 can be formed thereon. The ion implantation energies of these phosphorus and arsenic are about 700 MeV to 200 keV.

【0064】その後、さらにレジストパターン62をマ
スクにして、閾値電圧調整用のボロンイオンをNウェル
層5に注入する。このときのボロンイオンの注入エネル
ギーは、例えば、20keV程度であり、注入量は5E
12/cm2〜7E12/cm2である。
Thereafter, using the resist pattern 62 as a mask, boron ions for adjusting the threshold voltage are implanted into the N well layer 5. The implantation energy of boron ions at this time is, for example, about 20 keV, and the implantation amount is 5E.
It is a 12 / cm 2 ~7E12 / cm 2 .

【0065】PMOS50の閾値電圧調整用のイオン注入を
終了した後、レジストパターン62をアッシングして除
去する。そして、半導体基板1を覆うパッド酸化膜をウ
ェットエッチングで除去する。
After the ion implantation for adjusting the threshold voltage of the PMOS 50 is completed, the resist pattern 62 is removed by ashing. Then, the pad oxide film covering the semiconductor substrate 1 is removed by wet etching.

【0066】半導体基板1を含むウェハ全体の表面をウ
エットエッチングによって十分清浄にした後、半導体基
板1を熱酸化して、少なくとも、上述した各MOSトラ
ンジスタの形成領域にゲート酸化膜を形成する。形成し
たゲート酸化膜の膜厚は、7nm〜10nm程度であ
る。
After the entire surface of the wafer including the semiconductor substrate 1 is sufficiently cleaned by wet etching, the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a gate oxide film in at least the formation region of each MOS transistor described above. The thickness of the formed gate oxide film is about 7 nm to 10 nm.

【0067】次に、ゲート酸化膜を形成した半導体基板
1の全面にリンをドープしたポリシリコン(リンドープ
ドポリシリコン)を約100nm程度堆積する。このリ
ンドープドポリシリコン上に、さらにタングステンシリ
サイドをCVDで100nm程度堆積し、いわゆるポリ
サイド構造にする。
Next, phosphorus-doped polysilicon (phosphorus-doped polysilicon) is deposited to a thickness of about 100 nm on the entire surface of the semiconductor substrate 1 having the gate oxide film formed thereon. Tungsten silicide is further deposited on the phosphorus-doped polysilicon by CVD to a thickness of about 100 nm to form a so-called polycide structure.

【0068】その後、半導体基板1上に形成される各M
OSトランジスタのゲート電極および配線となる部分を
レジストパターン(図示せず)で覆い、ドライエッチン
グを施す。これにより、図6Aに示すゲート電極12及
び配線パターン(図示せず)を形成する。
Thereafter, each M formed on the semiconductor substrate 1
The gate electrode and wiring of the OS transistor are covered with a resist pattern (not shown), and dry etching is performed. As a result, the gate electrode 12 and the wiring pattern (not shown) shown in FIG. 6A are formed.

【0069】次に、図6Bに示すように、PMOS50を形
成する領域に開口部を有する第4のレジストパターン6
5を半導体基板1上に設ける。そして、このレジストパ
ターン65をマスクにして、半導体基板1にボロンイオ
ンを注入する。
Next, as shown in FIG. 6B, a fourth resist pattern 6 having an opening in the region where the PMOS 50 is formed.
5 is provided on the semiconductor substrate 1. Then, using the resist pattern 65 as a mask, boron ions are implanted into the semiconductor substrate 1.

【0070】これにより、PMOS50を形成する領域に、
電界緩和用の低濃度P型拡散層(PLDD)68を形成
できる。このときのイオン注入エネルギーは60keV
程度であり、ボロンイオンの注入量は3.0E13/c
2〜4.0E13/cm2程度である。
As a result, in the region where the PMOS 50 is formed,
A low-concentration P-type diffusion layer (PLDD) 68 for relaxing an electric field can be formed. Ion implantation energy at this time is 60 keV
The amount of boron ion implantation is 3.0E13 / c
It is about m 2 to 4.0E13 / cm 2 .

【0071】さらに、パンチスルーストッパーを目的
に、レジストパターン65をマスクにして、PLDD6
8にリンを斜めにイオン注入し、N_Pocket69
を形成する。このときのリンイオンの注入エネルギー
は、例えば、30keV程度であり、その注入量は1.
0E13/cm2程度である。
Further, with the resist pattern 65 as a mask, the PLDD 6 is used as a punch-through stopper.
Phosphorus is ion-implanted at an angle of 8, and N_Pocket69
To form. The implantation energy of phosphorus ions at this time is, for example, about 30 keV, and the implantation amount is 1.
It is about 0E13 / cm 2 .

【0072】次に、図6Cに示すように、NMOS40、L-
Vth-NMOS30、Dep-NMOS20を形成する領域に開口部を
有する第5のレジストパターン71を半導体基板1上に
設ける。そして、このレジストパターン71をマスクに
して、半導体基板1にヒ素をイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 6C, NMOS 40, L-
A fifth resist pattern 71 having an opening in a region where the Vth-NMOS 30 and Dep-NMOS 20 are formed is provided on the semiconductor substrate 1. Then, using this resist pattern 71 as a mask, arsenic is ion-implanted into the semiconductor substrate 1.

【0073】これにより、NMOS40、L-Vth-NMOS30、
Dep-NMOS20を形成する領域に、電界緩和用の低濃度N
型拡散層(NLDD)66を形成できる。このときのイ
オン注入エネルギーは60keV程度であり、ヒ素イオ
ンの注入量は3.0E13/cm2〜4.0E13/c
2程度である。
As a result, the NMOS 40, the L-Vth-NMOS 30,
A low concentration N for electric field relaxation is formed in the region where the Dep-NMOS 20 is formed.
A type diffusion layer (NLDD) 66 can be formed. The ion implantation energy at this time is about 60 keV, and the arsenic ion implantation amount is 3.0E13 / cm 2 to 4.0E13 / c.
It is about m 2 .

【0074】さらに、パンチスルーストッパーを目的
に、フォトレジスト71をマスクにして、NLDD66
にボロンを斜めにイオン注入し、P_Pocket67
を形成する。このときのボロンイオンの注入エネルギー
は、例えば、30keV程度であり、その注入量は1.
0E13/cm2程度である。
Further, the photoresist 71 is used as a mask for the purpose of a punch-through stopper, and the NLDD 66 is used.
Boron is obliquely ion-implanted to the P_Pocket67
To form. The implantation energy of boron ions at this time is, for example, about 30 keV, and the implantation amount is 1.
It is about 0E13 / cm 2 .

【0075】次に、フォトレジスト71をアッシングし
て除去する。そして、半導体基板1の全面に250nm
程度のシリコン酸化膜をCVDで堆積する。このシリコ
ン酸化膜に異方性エッチングを施して、図7Aに示すス
ペーサ70をゲート電極12の側壁に形成する。
Next, the photoresist 71 is removed by ashing. Then, the entire surface of the semiconductor substrate 1 is 250 nm
A silicon oxide film is deposited by CVD. This silicon oxide film is anisotropically etched to form the spacer 70 shown in FIG. 7A on the side wall of the gate electrode 12.

【0076】その後、半導体基板1に第6のレジストパ
ターン37を形成する。このレジストパターン37は、
NMOS40と、L-Vth-NMOS30と、Dep-NMOS20を形成す
る領域上に開口部を有している。また、このレジストパ
ターン37は、Hv-NMOS10の電界緩和層として使用す
る領域以外のソース領域18及びドレイン領域19上に
も開口部を有している。
Then, a sixth resist pattern 37 is formed on the semiconductor substrate 1. This resist pattern 37 is
The NMOS 40, the L-Vth-NMOS 30, and the Dep-NMOS 20 have an opening on a region where they are formed. The resist pattern 37 also has openings on the source region 18 and the drain region 19 other than the region used as the electric field relaxation layer of the Hv-NMOS 10.

【0077】図7Aにおいて、ソース領域18及びドレ
イン領域19のゲート電極12側の一端から0.2μm
〜0.8μm程度までがレジストパターン37でマスク
されている。このレジストパターン37をマスクにし
て、半導体基板1にヒ素をイオン注入し、N型のソース
拡散層11A及びドレイン拡散層11Bを形成する。こ
のときのヒ素イオンの注入エネルギーは30〜40ke
V、ヒ素イオンの注入量は5E15/cm2程度であ
る。
In FIG. 7A, 0.2 μm from one end of the source region 18 and the drain region 19 on the gate electrode 12 side.
Up to about 0.8 μm is masked by the resist pattern 37. Arsenic is ion-implanted into the semiconductor substrate 1 using the resist pattern 37 as a mask to form the N-type source diffusion layer 11A and the drain diffusion layer 11B. The implantation energy of arsenic ions at this time is 30 to 40 ke.
The dose of V and arsenic ions is about 5E15 / cm 2 .

【0078】また、ソース拡散層11A及びドレイン拡
散層11Bを形成することにより、Hv-NMOS10のソー
ス領域18及びドレイン領域19には、第2の電界緩和
層15A及び15Bが画定される。
Further, by forming the source diffusion layer 11A and the drain diffusion layer 11B, the second electric field relaxation layers 15A and 15B are defined in the source region 18 and the drain region 19 of the Hv-NMOS 10.

【0079】ところで、従来例に係る半導体装置80及
び90の製造方法では、Hv-NMOSに電界緩和用のNoffset
層を形成するために、専用のフォトマスク工程とイオン
注入工程をそれぞれ1工程ずつ設ける必要があった。
By the way, in the method of manufacturing the semiconductor devices 80 and 90 according to the conventional example, the Hv-NMOS is provided with Noffset for electric field relaxation.
In order to form the layer, it was necessary to provide a dedicated photomask process and an ion implantation process, respectively.

【0080】これに対して、半導体装置100の製造方
法では、Hv-NMOS10の電界緩和層14A及び14Bの
形成工程を、閾値電圧調整用のN_Low_Vth拡散層31の
形成工程と兼用することができた。また、電界緩和層1
5A及び15Bの形成工程を、閾値電圧調整用のN_Dep
拡散層21の形成工程と兼用することができた。
On the other hand, in the method of manufacturing the semiconductor device 100, the step of forming the electric field relaxation layers 14A and 14B of the Hv-NMOS 10 can be combined with the step of forming the N_Low_Vth diffusion layer 31 for adjusting the threshold voltage. . In addition, the electric field relaxation layer 1
5A and 15B forming process, N_Dep for threshold voltage adjustment
It could be used also in the step of forming the diffusion layer 21.

【0081】即ち、Hv-NMOS10に電界緩和層を形成す
るために、それ専用のフォトマスク工程とイオン注入工
程をわざわざ設ける必要がなかった。これにより、従来
方式と比べて、半導体装置の製造工程におけるサイクル
タイムを確実に短縮でき、かつ、その製造コストを確実
に低減できる。
That is, in order to form the electric field relaxation layer on the Hv-NMOS 10, it is not necessary to bother to provide a dedicated photomask step and ion implantation step. As a result, the cycle time in the manufacturing process of the semiconductor device can be surely shortened and the manufacturing cost thereof can be surely reduced as compared with the conventional method.

【0082】次に、レジストパターン37を除去する。
そして、図7Bに示すように、PMOS50を形成する領域
に開口部を有する第7のレジストパターン73を半導体
基板1に形成する。このレジストパターン73をマスク
にして、半導体基板1にボロンをイオン注入して、P型
のソース拡散層74A及びドレイン拡散層74Bを形成
する。このときのボロンイオンの注入エネルギーは30
〜40keV程度であり、その注入量は3E15/cm
2程度であるP型のソース拡散層74A及びドレイン拡
散層74Bを形成した後、レジストパターン73を除去
する。そして、半導体基板1をRTA(Rapid Thermal
Anneal)で1000℃、10秒程度の処理を行い、注入
した不純物イオンを活性化する。
Next, the resist pattern 37 is removed.
Then, as shown in FIG. 7B, a seventh resist pattern 73 having an opening in a region where the PMOS 50 is formed is formed on the semiconductor substrate 1. Boron is ion-implanted into the semiconductor substrate 1 using the resist pattern 73 as a mask to form a P-type source diffusion layer 74A and a drain diffusion layer 74B. The implantation energy of boron ions at this time is 30
Is about 40 keV, and the injection amount is 3E15 / cm.
After forming the P-type source diffusion layer 74A and the drain diffusion layer 74B of about 2 , the resist pattern 73 is removed. Then, the semiconductor substrate 1 is set to RTA (Rapid Thermal
Anneal) is performed at 1000 ° C. for about 10 seconds to activate the implanted impurity ions.

【0083】次に、図7Cに示すように、BPSG(Bo
ron Phosphorous Silicate Glass)膜75を半導体基板
1上に600nm程度堆積する。そして、このBPSG
膜75を、900℃で10分程度アニールして、平坦化
する。
Next, as shown in FIG. 7C, BPSG (Bo
A ron phosphorous Silicate Glass) film 75 is deposited on the semiconductor substrate 1 to a thickness of about 600 nm. And this BPSG
The film 75 is annealed at 900 ° C. for about 10 minutes to be flattened.

【0084】その後、BPSG膜75を選択的にドライ
エッチングして、上述した各MOSトランジスタの電極
形成領域上にコンタクトホールを設ける。そして、コン
タクトホールを形成したBPSG膜75の全面にTiN
等のバリアメタルをスパッタする。このバリアメタル上
にさらに600nm程度のタングステン膜をCVDで形
成する。このとき、BPSG膜75に設けられたコンタ
クトホールは、バリアメタルとタングステン膜で充填さ
れる。
After that, the BPSG film 75 is selectively dry-etched to form a contact hole on the electrode forming region of each MOS transistor described above. Then, TiN is formed on the entire surface of the BPSG film 75 in which the contact hole is formed.
Sputtering barrier metal such as A tungsten film of about 600 nm is further formed on this barrier metal by CVD. At this time, the contact hole provided in the BPSG film 75 is filled with the barrier metal and the tungsten film.

【0085】次に、このタングステン膜をエッチバック
して平坦化する。そして、平坦化したタングステン膜上
に、0.5μm程度のAlCuをスパッタして形成す
る。その後、このAlCuを選択的にエッチングして配
線パターンを形成する。これにより、図1に示した半導
体装置100を完成する。
Next, this tungsten film is etched back to be flattened. Then, AlCu of about 0.5 μm is formed by sputtering on the flattened tungsten film. Thereafter, this AlCu is selectively etched to form a wiring pattern. As a result, the semiconductor device 100 shown in FIG. 1 is completed.

【0086】このように、本発明に係る半導体装置10
0によれば、ゲート電極12の両側のPウェル層3にN
型のソース領域18及びドレイン領域19を備え、少な
くともドレイン領域19は、ゲート電極12とオーバラ
ップする位置からPウェル層3を画定する素子分離用の
フィールド酸化膜6に至る位置に設けられると共に、多
重イオン注入によってその不純物拡散濃度が調整され、
ゲート電極12下において不純物拡散濃度が最も低く当
該ゲート電極12から離れるに従って不純物拡散濃度を
濃く分布して成るものである。
Thus, the semiconductor device 10 according to the present invention
0 indicates that the P well layer 3 on both sides of the gate electrode 12 has N
A source region 18 and a drain region 19 of a mold, and at least the drain region 19 is provided at a position where it overlaps with the gate electrode 12 to a field oxide film 6 for element isolation which defines the P well layer 3. The impurity diffusion concentration is adjusted by multiple ion implantation,
The impurity diffusion concentration is the lowest under the gate electrode 12, and the impurity diffusion concentration is distributed deeper as the distance from the gate electrode 12 increases.

【0087】従って、従来方式と比べて、抵抗値がほぼ
同じで、かつ、ゲート電極12下における空乏層が伸張
されたN型のドレイン領域19を、Pウェル層3に備え
ることができる。これにより、電流の損失量が少なく、
かつ、ホットキャリア耐性を向上したHv-NMOS10を具
備できる。
Therefore, it is possible to provide the P-well layer 3 with the N-type drain region 19 having substantially the same resistance value as that of the conventional method and having the extended depletion layer under the gate electrode 12. This reduces the amount of current loss,
Moreover, the Hv-NMOS 10 having improved hot carrier resistance can be provided.

【0088】尚、この実施形態では、ソース領域18及
びドレイン領域19に第1の電界緩和層14A及び14
Bと、第2の電界緩和層15A及び15Bをそれぞれ形
成する場合について説明した。しかし、ホットキャリア
は主にチャネル領域とドレイン領域19の界面付近で発
生するので、これらの電界緩和層をドレイン領域19だ
けに形成しても良い。
In this embodiment, the first electric field relaxation layers 14A and 14A are formed in the source region 18 and the drain region 19, respectively.
The case of forming B and the second electric field relaxation layers 15A and 15B has been described. However, since hot carriers are mainly generated near the interface between the channel region and the drain region 19, these electric field relaxation layers may be formed only in the drain region 19.

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明に係る半導体装置によれば、ゲー
ト電極の両側の一導電型の半導体層に一対の反対導電型
の不純物拡散層を備え、少なくともその一方は、ゲート
電極とオーバラップする位置から半導体層を画定する素
子分離用の絶縁膜に至る位置に設けられると共に、多重
イオン注入によって不純物拡散濃度が調整され、ゲート
電極下において不純物拡散濃度が最も低く当該ゲート電
極から離れるに従って不純物拡散濃度を濃く分布して成
るものである。
According to the semiconductor device of the present invention, one conductivity type semiconductor layer on each side of the gate electrode is provided with a pair of opposite conductivity type impurity diffusion layers, at least one of which overlaps with the gate electrode. The impurity diffusion concentration is adjusted by multiple ion implantation, and the impurity diffusion concentration is the lowest under the gate electrode, and the impurity diffusion is performed as the distance from the gate electrode increases. It is composed of a dense distribution.

【0090】この構成によって、従来方式と比べて、抵
抗値がほぼ同じで、かつ、ゲート電極下における空乏層
が伸張された反対導電型の不純物拡散層を一導電型の半
導体層に備えることができる。従って、電流の損失量が
少なく、かつ、ホットキャリア耐性を向上したトランジ
スタを具備できる。
With this structure, the one conductivity type semiconductor layer can be provided with an impurity diffusion layer of the opposite conductivity type, which has substantially the same resistance value as that of the conventional method and in which the depletion layer under the gate electrode is extended. it can. Therefore, a transistor with a small amount of current loss and improved hot carrier resistance can be provided.

【0091】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、一導電型の半導体層を絶縁膜によって素子分離して
トランジスタ形成領域を画定した後、このトランジスタ
形成領域においてゲート電極を形成する領域の両側の少
なくとも一方の半導体層に反対導電型の不純物イオンを
注入して形成した不純物拡散層に多重に反対導電型の不
純物イオンを注入してその拡散濃度を調整し、その後、
少なくとも当該不純物拡散層の端部を含む領域の半導体
層上に絶縁膜を介在してゲート電極を形成するようにな
される。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after a semiconductor layer of one conductivity type is isolated by an insulating film to define a transistor formation region, a region where a gate electrode is formed is formed in the transistor formation region. Impurity ions of opposite conductivity type are implanted into at least one of the semiconductor layers on both sides to form impurity diffusion layers of opposite conductivity type in the impurity diffusion layer, and the diffusion concentration is adjusted.
A gate electrode is formed on the semiconductor layer in a region including at least an end portion of the impurity diffusion layer with an insulating film interposed.

【0092】この構成によって、不純物拡散層の不純物
拡散濃度をゲート電極下で最も低くでき、当該ゲート電
極から離れるにしたがって不純物拡散濃度を濃くするこ
とができる。
With this structure, the impurity diffusion concentration of the impurity diffusion layer can be minimized below the gate electrode, and the impurity diffusion concentration can be increased as the distance from the gate electrode increases.

【0093】従って、従来方式と比べて、不純物拡散層
の抵抗値の増大を抑制したまま、当該不純物拡散層の空
乏層をゲート電極下で伸長できる。これにより、電流の
損失量が少なく、かつ、ホットキャリア耐性を向上した
トランジスタを搭載した半導体装置を再現性良く製造で
きる。この発明は、アナログ回路とデジタル回路を同一
半導体基板に混載したBiCMOS−IC等に適用して
極めて好適である。
Therefore, as compared with the conventional method, the depletion layer of the impurity diffusion layer can be extended under the gate electrode while suppressing the increase of the resistance value of the impurity diffusion layer. As a result, it is possible to manufacture with good reproducibility a semiconductor device having a transistor with a small amount of current loss and improved hot carrier resistance. The present invention is extremely suitable when applied to a BiCMOS-IC in which an analog circuit and a digital circuit are mixedly mounted on the same semiconductor substrate.

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

【図1】半導体装置100の構成例を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor device 100.

【図2】Hv-NMOS10の構成例を示す拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration example of Hv-NMOS 10.

【図3】A〜Cは半導体装置100の製造方法(その
1)を示す工程図である。
3A to 3C are process diagrams showing a manufacturing method (1) of the semiconductor device 100.

【図4】A〜Cは半導体装置100の製造方法(その
2)を示す工程図である。
4A to 4C are process diagrams showing a manufacturing method (No. 2) of the semiconductor device 100.

【図5】A〜Cは半導体装置100の製造方法(その
3)を示す工程図である。
5A to 5C are process diagrams showing a manufacturing method (3) of the semiconductor device 100.

【図6】A〜Cは半導体装置100の製造方法(その
4)を示す工程図である。
6A to 6C are process diagrams showing a manufacturing method (4) of the semiconductor device 100.

【図7】A〜Cは半導体装置100の製造方法(その
5)を示す工程図である。
7A to 7C are process diagrams showing a manufacturing method (5) of the semiconductor device 100.

【図8】従来例に係る第1の半導体装置80の構成例を
示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a first semiconductor device 80 according to a conventional example.

【図9】A〜Cは半導体装置80の製造方法(その1)
を示す工程図である。
9A to 9C are a manufacturing method (1) of a semiconductor device 80.
FIG.

【図10】A〜Cは半導体装置80の製造方法(その
2)を示す工程図である。
10A to 10C are process diagrams showing a manufacturing method (No. 2) of the semiconductor device 80.

【図11】A及びBは半導体装置80の製造方法(その
3)を示す工程図である。
11A and 11B are process diagrams showing a manufacturing method (3) of the semiconductor device 80.

【図12】従来例に係る第2の半導体装置90の構成例
を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example of a second semiconductor device 90 according to a conventional example.

【図13】A〜Cは半導体装置90の製造方法(その
1)を示す工程図である。
13A to 13C are process diagrams showing a manufacturing method (1) of the semiconductor device 90.

【図14】A及びBは半導体装置90の製造方法(その
2)を示す工程図である。
14A and 14B are process drawings showing the method of manufacturing the semiconductor device 90 (No. 2).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・半導体基板、10・・・Hv-NMOS、12・・・
ゲート電極、14A,14B・・・第1の電界緩和層、
15A,15B・・・第2の電界緩和層、18・・・ソ
ース領域、19・・・ドレイン領域、20・・・Dep-NM
OS、30・・・L-Vth-NMOS、40・・・NMOS、50・・
・PMOS
1 ... Semiconductor substrate, 10 ... Hv-NMOS, 12 ...
Gate electrodes, 14A, 14B ... First electric field relaxation layer,
15A, 15B ... Second electric field relaxation layer, 18 ... Source region, 19 ... Drain region, 20 ... Dep-NM
OS, 30 ... L-Vth-NMOS, 40 ... NMOS, 50 ...
・ PMOS

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8238 H01L 21/265 F 21/8249 21/90 C 27/06 21/76 J 27/08 331 27/06 321A 27/092 29/62 G 29/43 29/78 Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB30 BB40 CC01 CC05 DD19 DD26 DD43 FF14 FF18 GG09 GG10 GG14 5F032 AA13 AB03 CA01 CA03 CA17 CA18 CA20 CA24 CA25 DA02 DA12 DA43 DA53 5F033 HH04 HH09 JJ19 JJ33 KK01 LL04 MM07 NN07 PP06 QQ31 QQ37 QQ58 QQ65 RR15 5F048 AA05 AA09 AC01 AC03 AC05 BA02 BA12 BB06 BB08 BB12 BC05 BC06 BC18 BD04 BD09 BF01 BF07 BF16 BG12 DA25 5F140 AA02 AA23 AB01 AB03 AC02 BA01 BA16 BC06 BE07 BF04 BF11 BF18 BG02 BG08 BG12 BG28 BG38 BH13 BH15 BH49 BJ10 BJ11 BJ17 BJ27 BK02 BK05 BK13 BK21 BK26 BK29 BK30 BK39 CA03 CB01 CB08 CC07 CC20 CD02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/8238 H01L 21/265 F 21/8249 21/90 C 27/06 21/76 J 27/08 331 27/06 321A 27/092 29/62 G 29/43 29/78 F term (reference) 4M104 AA01 BB01 BB30 BB40 CC01 CC05 DD19 DD26 DD43 FF14 FF18 GG09 GG10 GG14 5F032 AA13 AB03 CA01 CA03 CA17 CA18 CA20 CA24 CA25 DA02 DA12 DA43 DA53 5F033 HH04 HH09 JJ19 JJ33 KK01 LL04 MM07 NN07 PP06 QQ31 QQ37 QQ58 QQ65 RR15 5F048 AA05 AA09 AC01 AC03 AC05 BA02 BA12 BB06 BB08 BF08 BF08 BB12 AB16 AB16 AB16 AB05 AB06 AB16 AB05 AB06 AB16 AB06 AB16 AB05 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB06 AB16 AB16 BG02 BG08 BG12 BG28 BG38 BH13 BH15 BH49 BJ10 BJ11 BJ17 BJ27 BK02 BK05 BK13 BK21 BK26 BK29 BK30 BK39 CA03 CB01 CB08 CC07 CC20 CD02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 素子分離用の絶縁膜によって画定された
一導電型の半導体層に絶縁膜を介在して設けられたゲー
ト電極と、 前記ゲート電極の両側の前記半導体層に設けられた一対
の反対導電型の不純物拡散層とを備え、 少なくとも前記不純物拡散層の一方は、 前記ゲート電極とオーバラップする位置から前記素子分
離用の絶縁膜に至る位置に設けられると共に、多重イオ
ン注入によって不純物拡散濃度が調整され、 前記ゲート電極下において不純物拡散濃度が最も低く当
該ゲート電極から離れるに従って前記不純物拡散濃度を
濃く分布して成ることを特徴とする半導体装置。
1. A gate electrode provided on a semiconductor layer of one conductivity type defined by an insulating film for element isolation with an insulating film interposed, and a pair of gate electrodes provided on both sides of the gate electrode in the semiconductor layer. An impurity diffusion layer of opposite conductivity type is provided, and at least one of the impurity diffusion layers is provided at a position from a position overlapping with the gate electrode to the insulating film for element isolation, and impurity diffusion is performed by multiple ion implantation. The semiconductor device is characterized in that the concentration is adjusted, and the impurity diffusion concentration is the lowest under the gate electrode, and the impurity diffusion concentration is densely distributed with increasing distance from the gate electrode.
【請求項2】 一導電型の半導体層を絶縁膜によって素
子分離してトランジスタ形成領域を画定する工程と、 前記トランジスタ形成領域においてゲート電極を形成す
る領域の両側の少なくとも一方の前記半導体層に反対導
電型の不純物イオンを注入して不純物拡散層を形成する
工程と、 前記不純物拡散層に多重に反対導電型の不純物イオンを
注入して不純物拡散濃度を調整する工程と、 少なくとも前記不純物拡散層の端部を含む領域の半導体
層上に絶縁膜を介在してゲート電極を形成する工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of isolating an element of a semiconductor layer of one conductivity type by an insulating film to define a transistor formation region, and opposing at least one of the semiconductor layers on both sides of a region where a gate electrode is formed in the transistor formation region. Implanting conductivity type impurity ions to form an impurity diffusion layer, and multiply implanting impurity ions of opposite conductivity type into the impurity diffusion layer to adjust the impurity diffusion concentration, and at least the impurity diffusion layer And a step of forming a gate electrode on the semiconductor layer in a region including an end portion with an insulating film interposed therebetween, a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】 多重に前記反対導電型の不純物イオンを
注入する際に、 前記不純物拡散層において、ゲート電極を形成する領域
側の不純物拡散濃度が最も低く当該ゲート電極を形成す
る領域から離れるに従って前記不純物拡散濃度を濃くす
ることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造
方法。
3. When the impurity ions of the opposite conductivity type are multiply implanted, in the impurity diffusion layer, the impurity diffusion concentration on the region side where the gate electrode is formed is the lowest, and the impurity diffusion layer is separated from the region where the gate electrode is formed. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the impurity diffusion concentration is increased.
【請求項4】 前記トランジスタを第1のトランジスタ
としたとき、 一導電型の半導体層を絶縁膜によって素子分離して第1
のトランジスタ形成領域と、第2のトランジスタ形成領
域と、第3のトランジスタ形成領域を画定する工程と、 前記第1のトランジスタ形成領域においてゲート電極を
形成する領域の両側の少なくとも一方に反対導電型の不
純物イオンを注入して不純物拡散層を形成すると共に、
当該不純物イオンを前記第2のトランジスタ形成領域に
注入して閾値電圧調整用の不純物拡散層を形成する工程
と、 前記第1のトランジスタ形成領域に形成した不純物拡散
層に多重に反対導電型の不純物イオンを注入して不純物
拡散濃度を調整すると共に、当該不純物イオンを前記第
3のトランジスタ形成領域に注入して閾値電圧調整用の
不純物拡散層を形成する工程とを含むことを特徴とする
請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
4. When the transistor is a first transistor, a semiconductor layer of one conductivity type is isolated by an insulating film to form a first transistor.
Defining a transistor forming region, a second transistor forming region, and a third transistor forming region, and forming a gate electrode in the first transistor forming region on at least one of both sides of the opposite conductivity type. While implanting impurity ions to form an impurity diffusion layer,
Implanting the impurity ions into the second transistor formation region to form an impurity diffusion layer for adjusting a threshold voltage, and multiplying impurities of opposite conductivity type in the impurity diffusion layer formed in the first transistor formation region. A step of implanting ions to adjust the impurity diffusion concentration and implanting the impurity ions into the third transistor formation region to form an impurity diffusion layer for adjusting the threshold voltage. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to 2.
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