JP2003218230A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2003218230A
JP2003218230A JP2002014272A JP2002014272A JP2003218230A JP 2003218230 A JP2003218230 A JP 2003218230A JP 2002014272 A JP2002014272 A JP 2002014272A JP 2002014272 A JP2002014272 A JP 2002014272A JP 2003218230 A JP2003218230 A JP 2003218230A
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Nobuyuki Toyokawa
暢之 豊川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作電圧の異なる複数の回路を、一つの半導
体基板上に形成することによりプリント基板上の占有面
積を小さくする。 【解決手段】 一つのP型半導体基板1上に、第1と第
2のN型ウエル7A,7Bが形成され、第1のN型ウエ
ル7Aに高耐圧のCMOSを構成するPMOSトランジ
スタが形成され、第2のN型ウエル7Bに抵抗とキャパ
シタの各構成要素を形成する多結晶シリコン層19を備
えたアナログ回路部が形成された半導体装置。その製造
に際しては、一つのP型半導体基板1上に、第1と第2
のN型ウエル7A,7Bを1つのプロセスで同時に形成
し、第1のN型ウエル7Aに高耐圧のCMOSを構成す
るPMOSトランジスタおよび第2のN型ウエル7Bに
抵抗とキャパシタからなる高抵抗多結晶シリコン層19
を有するアナログ回路部をそれぞれ共通化したプロセス
で同時並行的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高耐圧のトランジ
スタ回路と低圧のアナログ回路とを一つの半導体基板上
に形成する半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、CCD(電荷結合素子)を撮像
素子として用いた撮像デバイスにおいては、CCDの動
作電圧を得るために使用されるLocos(局所酸化)
オフセットドレイン構造のCMOS(相補性金属酸化膜
半導体(Complementary MetalOxide Semiconductor))
回路から成る電源電圧回路と、CCDからの信号変換処
理等を行う200〜300Ω以上の高抵抗とキャパシタ
の2種類の素子を形成した多結晶シリコンを有するアナ
ログ回路が用いられる。前者のCCDを動作させる電源
電圧回路は、例えば3〜4Vの電圧を20〜30Vの高
電圧に昇圧する。後者のアナログ回路は、通常3〜4V
の低電圧で駆動されるトランジスタと抵抗とキャパシタ
からなる。
【0003】このように、CMOS回路とアナログ回路
とでは、耐圧が異なるため、従来は各々別の半導体基板
上に形成され、個別の半導体装置として製造されてい
る。そして、一つのプリント基板上にCMOS回路の半
導体装置とアナログ回路の半導体装置を搭載している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年の半導体装置の小
型化、高密度化、省力化の要請に伴い、プリント基板へ
の実装面積を小さくすることが求められている。しかし
ながら、複数の半導体装置をプリント基板に実装するの
では、占有面積を低減することには限界があった。
【0005】そこで本発明は、このような個別の半導体
装置を、一つの半導体基板上に形成することによりプリ
ント基板上の占有面積を小さくすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
一つのP型半導体基板上に、第1と第2のN型ウエル
(量子井戸)領域が形成され、前記第1のN型ウエル領
域に高耐圧のCMOSを構成するPMOSトランジスタ
が形成され、前記第2のN型ウエル領域に抵抗とキャパ
シタからなるアナログ回路部が形成された構成であり、
同一半導体基板中に高耐圧CMOS回路とアナログ回路
とを形成することにより実装面積を低減できる。
【0007】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
一つのP型半導体基板上に、第1と第2のN型ウエル領
域を1つのプロセスで同時に形成する工程と、前記第1
のN型ウエル領域に高耐圧のCMOSを構成するPMO
Sトランジスタ及び前記第2のN型ウエル領域に抵抗と
キャパシタの各構成要素を形成する多結晶シリコン層を
備えたアナログ回路部をそれぞれ共通のプロセスで形成
する工程とを有するので、プロセスフローが短縮され
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、製造工程を示す図1〜図24を参照しながら説明す
る。
【0009】第1工程 図1に示すように、半導体基板1上に酸化層2とシリコ
ン窒化層を成膜後、フィールド酸化層15(図6参照)
を形成する領域をマスク体で覆い、エッチングにより、
フィールド酸化層15を形成しない領域にシリコン窒化
層3を形成し、さらに、Pウエル5を形成する領域以外
をマスク体4で覆い、イオン注入による不純物ドーピン
グを行い、高耐圧MOSトランジスタのPウエル5を形
成する。
【0010】第2工程 図2に示すように、Nウエル7A,7Bを形成する領域
以外をマスク体6で覆い、イオン注入による不純物ドー
ピングを行い、高耐圧MOSトランジスタのNウエル7
A,7Bを形成する。
【0011】第3工程 図3に示すように、N型Locosオフセットドレイン
9とN型Locosオフセット拡散層10を形成する領
域以外をマスク体8で覆い、イオン注入による不純物ド
ーピングを行い、高耐圧MOSトランジスタのPウエル
5中に高耐圧NMOSのN型Locosオフセットドレ
イン9を形成するとともに、高耐圧MOSトランジスタ
のNウエル7A中にチャネルストッパとしてのN型Lo
cosオフセット拡散層10を形成する。
【0012】第4工程 図4に示すように、P型Locosオフセットドレイン
12とP型Locosオフセット拡散層13を形成する
領域以外をマスク体11で覆い、イオン注入による不純
物ドーピングを行い、高耐圧MOSトランジスタのNウ
エル7A中に高耐圧PMOSのP型Locosオフセッ
トドレイン12を形成するとともに、高耐圧MOSトラ
ンジスタのPウエル5中にチャネルストッパとしてのP
型Locosオフセット拡散層13を形成する。
【0013】第5工程 図5に示すように、半導体基板1表面の酸化層2上に更
に酸化層を形成して酸化層14となした後、高温、長時
間の熱処理により、高耐圧MOSトランジスタのPウエ
ル5及びNウエル7A,7B中の不純物を半導体基板1
中に十分に拡散させる。
【0014】第6工程 図6に示すように、シリコン窒化層3が形成されていな
い領域に対する酸化工程によりフィールド酸化層15を
形成した後、半導体基板1上に形成された酸化層14及
びフィールド酸化層15上の、拡散層17を形成する領
域以外をマスク体16で覆い、イオン注入により所望の
容量が得られる量の不純物をドーピングして、MOSキ
ャパシタの拡散層17を形成する。また、酸化工程によ
り拡散層17の表面に第1のゲート酸化層18が形成さ
れる。
【0015】第7工程 図7に示すように、半導体基板1上に第1の多結晶シリ
コン19を堆積させた後、第1の多結晶シリコン19全
体に、イオン注入により、所望の高抵抗値(200〜3
00Ω以上)が得られる量の不純物をドーピングする。
【0016】第8工程 図8に示すように、高抵抗を保つ領域をマスク体20a
で覆い、その後、イオン注入により、マスク体20a以
外の領域に、低抵抗(数Ω〜数十Ω)として所望の抵抗
値が得られる量の不純物をドーピングする。
【0017】第9工程 図9に示すように、第1の多結晶シリコン19をエッチ
ングする領域以外をマスク体20bで覆い、第1の多結
晶シリコン19をエッチングし、MOSキャパシタの上
部電極となる領域とそれ以外の領域を分離する。
【0018】第10工程 図10に示すように、層間絶縁層21を形成する。
【0019】第11工程 図11に示すように、MIS(金属−絶縁体−半導体)
キャパシタ及び高抵抗層の層間絶縁層となる領域をマス
ク体22で覆い、層間絶縁層21をエッチングし、更に
半導体基板1上に露出した第1のゲート酸化層18をエ
ッチングする。
【0020】第12工程 図12に示すように、半導体基板1上に第2のゲート酸
化層23を形成する。
【0021】第13工程 図13に示すように、半導体基板1上の高耐圧CMOS
回路とN領域をマスク体24で覆い、イオン注入による
不純物ドーピングを行い、Nウエル7B中に通常耐圧M
OSトランジスタのPウエル25を形成する。
【0022】第14工程 図14に示すように、通常耐圧MOSトランジスタのN
ウエル27を形成する領域以外をマスク体26で覆い、
イオン注入による不純物ドーピングを行い、高耐圧トラ
ンジスタのNウエル7B中に形成された通常耐圧MOS
トランジスタのPウエル25中に通常耐圧MOSトラン
ジスタのNウエル27を形成する。
【0023】第15工程 図15に示すように、高耐圧CMOSトランジスタ領域
をマスク体28で覆い、通常耐圧MOSトランジスタ領
域の第2のゲート酸化層23をエッチングにより除去す
る。
【0024】第16工程 図16に示すように、半導体基板1上に第3のゲート酸
化層29を形成後、第2の多結晶シリコン30及び金属
シリサイド31を堆積させる。
【0025】第17工程 図17に示すように、高耐圧CMOSトランジスタ及び
通常耐圧MOSトランジスタのゲート電極層並びにMI
Sキャパシタの上部電極層となる領域をマスク体32で
覆い、金属シリサイド31及び第2の多結晶シリコン3
0をエッチングにより除去する。
【0026】第18工程 図18に示すように、通常耐圧MOSトランジスタ領減
をマスク体33で覆い、高耐圧MOSトランジスタのゲ
ート電極層直下以外の高耐圧MOSトランジスタ領域の
第2のゲート酸化層23をエッチングにより除去する。
【0027】第19工程 図19に示すように、N型LDD(Lightly Doped Drai
n)拡散層35を形成する領域以外をマスク体34で覆
い、イオン注入による不純物ドーピングを行い、通常耐
圧MOSトランジスタのN型LDD拡散層35を形成す
る。
【0028】第20工程 図20に示すように、通常耐圧MOSトランジスタのP
型LDD拡散層37を形成する領域以外をマスク体36
で覆い、イオン注入による不純物ドーピングを行い、通
常MOSトランジスタのP型LDD拡散層37を形成す
る。
【0029】第21工程 図21に示すように、半導体基板1上にシリコン酸化層
を形成した後、全面的なエッチングによってゲート電極
側壁部分にサイドウォール38を形成する。
【0030】第22工程 図22に示すように、半導体基板1上に表面をキャッピ
ングするためのシリコン酸化層39を形成した後、ゲー
ト電極層の金属シリサイド31とシリコン酸化層39の
密着性向上のための熱処理を行う。
【0031】第23工程 図23に示すように、高耐圧MOSトランジスタ及び通
常耐圧MOSトランジスタのN型ソース/ドレイン拡散
層41を形成する領域以外をマスク体40で覆い、イオ
ン注入による不純物ドーピングを行い、高耐圧MOSト
ランジスタ及び通常耐圧MOSトランジスタのN型ソー
ス/ドレイン拡散層41を形成する。
【0032】第24工程 図24に示すように、高耐圧MOSトランジスタ及び通
常耐圧MOSトランジスタのP型ソース/ドレイン拡散
層43を形成する領域以外をマスク体42で覆い、イオ
ン注入による不純物ドーピングを行い、高耐圧MOSト
ランジスタ及び通常耐圧MOSトランジスタのP型ソー
ス/ドレイン拡散層43を形成する。
【0033】以上により、図24に示すように、半導体
基板1上に、(1)高耐圧トランジスタのPウエル5、
N型Locosオフセットドレイン9、チャネルストッ
プとしてのP型Locosオフセット拡散層13、第2
のゲート酸化層23、第2の多結晶シリコン30と金属
シリサイド31からなるゲート電極層、サイドウォール
38、N型ソース/ドレイン拡散層41からなる高耐圧
NMOSトランジスタ及び、(2)高耐圧トランジスタ
のNウエル7A、P型Locosオフセットドレイン1
2、チャネルストップとしてのN型Locosオフセッ
ト拡散層10、第2のゲート酸化層23、第2の多結晶
シリコン30と金属シリサイド31からなるゲート電極
層、サイドウォール38、P型ソース/ドレイン拡散層
43からなる高耐圧PMOSトランジスタが形成され、
半導体基板1上の高耐圧トランジスタのNウエル7B中
に(3)通常耐圧MOSトランジスタのPウエル25、
第3のゲート酸化層29、第2の多結晶シリコン30と
金属シリサイド31からなるゲート電極、N型LDD拡
散層35、サイドウォール38、N型ソース/ドレイン
拡散層41からなる通常耐圧NMOSトランジスタ及
び、(4)通常耐圧MOSトランジスタのNウエル2
7、第3のゲート酸化層29、第2の多結晶シリコン3
0と金属シリサイド31からなるゲート電極層、P型L
DD拡散層37、サイドウォール38、Pソース/ドレ
イン拡散層43からなる通常耐圧PMOSトランジス
タ、並びに(5)通常耐圧MOSトランジスタのPウエ
ル25、キャパシタの拡散層17、第1のゲート酸化層
18、第1の多結晶シリコン19、層間絶縁層21、第
2の多結晶シリコン30、金属シリサイド31からなる
MISキャパシタ及び、(6)第1の多結晶シリコン1
9、層間絶縁層21からなる高抵抗が形成される。
【0034】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、次の
効果を奏する。 (1)同一半導体基板上に高耐圧CMOS回路とアナロ
グ回路を形成することにより、実装面積を小さくできる
と共に、両回路のプリント基板への実装工程、両回路の
接続工程がなくなり、製造コストの大幅な削減が可能と
なる。 (2)高耐圧CMOS回路とアナログ回路を同一半導体
基板上に共通のプロセスで並行的に形成することによ
り、拡散層形成フロー及び電極形成フローの共有化を図
ることができ、プロセスフローを短縮することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明実施形態の第1工程を示す断面図であ
る。
【図2】 本発明実施形態の第2工程を示す断面図であ
る。
【図3】 本発明実施形態の第3工程を示す断面図であ
る。
【図4】 本発明実施形態の第4工程を示す断面図であ
る。
【図5】 本発明実施形態の第5工程を示す断面図であ
る。
【図6】 本発明実施形態の第6工程を示す断面図であ
る。
【図7】 本発明実施形態の第7工程を示す断面図であ
る。
【図8】 本発明実施形態の第8工程を示す断面図であ
る。
【図9】 本発明実施形態の第9工程を示す断面図であ
る。
【図10】 本発明実施形態の第10工程を示す断面図
である。
【図11】 本発明実施形態の第11工程を示す断面図
である。
【図12】 本発明実施形態の第12工程を示す断面図
である。
【図13】 本発明実施形態の第13工程を示す断面図
である。
【図14】 本発明実施形態の第14工程を示す断面図
である。
【図15】 本発明実施形態の第15工程を示す断面図
である。
【図16】 本発明実施形態の第16工程を示す断面図
である。
【図17】 本発明実施形態の第17工程を示す断面図
である。
【図18】 本発明実施形態の第18工程を示す断面図
である。
【図19】 本発明実施形態の第19工程を示す断面図
である。
【図20】 本発明実施形態の第20工程を示す断面図
である。
【図21】 本発明実施形態の第21工程を示す断面図
である。
【図22】 本発明実施形態の第22工程を示す断面図
である。
【図23】 本発明実施形態の第23工程を示す断面図
である。
【図24】 本発明実施形態の第24工程を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 酸化層 3 シリコン窒化層 4 マスク体 5 Pウエル 6 マスク体 7A,7B Nウエル 8 マスク体 9 N型Locosオフセットドレイン 10 N型Locosオフセット拡散層 11 マスク体 12 P型Locosオフセットドレイン 13 P型Locosオフセット拡散層 14 酸化層 15 フィールド酸化層 16 マスク体 17 拡散層 18 第1のゲート酸化層 19 第1の多結晶シリコン 20a,20b マスク体 21 層間絶縁層 22 マスク体 23 第2のゲート酸化層 24 マスク体 25 Pウエル 26 マスク体 27 Nウエル 28 マスク体 29 第3のゲート酸化層 30 第2の多結晶シリコン 31 金属シリサイド 32 マスク体 33 マスク体 34 マスク体 35 N型LDD拡散層 36 マスク体 37 P型LDD拡散層 38 サイドウォール 39 シリコン酸化層 40 マスク体 41 N型ソース/ドレイン拡散層 42 マスク体 43 P型ソース/ドレイン拡散層
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/092 Fターム(参考) 5F038 AC03 AC05 AC15 AR09 AV06 CA02 EZ20 5F048 AA01 AA05 AC01 AC03 AC10 BA01 BB05 BB08 BB16 BC02 BC03 BC06 BC18 BE02 BE03 BF03 BF06 BG12 BG15 BH07 DA25

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つのP型半導体基板上に、第1と第2
    のN型ウエル領域が形成され、 前記第1のN型ウエル領域に高耐圧のCMOSを構成す
    るPMOSトランジスタが形成され、 前記第2のN型ウエル領域に抵抗とキャパシタの各構成
    要素を形成する多結晶シリコン層を備えたアナログ回路
    部が形成された半導体装置。
  2. 【請求項2】 一つのP型半導体基板上に、第1と第2
    のN型ウエル領域を1つのプロセスで同時に形成する工
    程と、 前記第1のN型ウエル領域に高耐圧のCMOSを構成す
    るPMOSトランジスタ及び前記第2のN型ウエル領域
    に抵抗とキャパシタの各構成要素を形成する多結晶シリ
    コン層を備えたアナログ回路部をそれぞれ共通のプロセ
    スで形成する工程とを有する半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1のN型ウエル領域に高耐圧のCMO
    Sを構成するPMOS回路のP型局所酸化工程オフセッ
    トドレイン並びにN型局所酸化オフセット拡散層が形成
    され、第2のN型ウエル領域にキャパシタ拡散層が形成
    され、それらの上面に酸化層と局所酸化部が選択的に形
    成された半導体基板に対し、多結晶ポリシリコンを積層
    することにより、前記高耐圧のCMOSの電極、通常耐
    圧CMOS回路の電極、前記キャパシタの電極、及び抵
    抗を形成するようになした半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の製造工程に引き続き、
    前記半導体基板に前記抵抗の部分を除いた状態でイオン
    注入を行い、抵抗となるべき部分以外の抵抗値を所定値
    まで下げるようになした半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007227536A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2015506578A (ja) * 2011-12-29 2015-03-02 無錫華潤上華半導体有限公司 半導体装置の製造方法

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