JP2004072073A - 半導体デバイスの製造方法および半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板の上に、動作電圧が異なる少なくとも2つのトランジスタのチャネルを形成し、基板の各チャネル上にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する。その後、動作電圧が高いトランジスタの領域に低濃度不純物の注入を行い、動作電圧が高いトランジスタの領域に酸化プロセスを行った後に、動作電圧が低いトランジスタの領域に低濃度不純物の注入を行う。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、動作電圧が異なる少なくとも2つのトランジスタ有する半導体デバイス、すなわち、高電圧で動作するトランジスタ(高電圧トランジスタ)と、低電圧で動作するトランジスタ(低電圧トランジスタ)とを有する半導体デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、高電圧トランジスタ(動作電圧約1.8〜5.0ボルト、厚いゲート酸化物を有する)および低電圧トランジスタ(動作電圧約1.0〜2.5ボルト、薄いゲート酸化物を有する)の両方を有するMOSトランジスタなどの従来の半導体デバイスでは、設計に際しての目標は、ショートチャネル効果を避けるため、サイズを最小化して、製造に際しての加熱プロセス数を制限して半導体デバイスを製造することである。しかし、加熱プロセス数が減少すると、低電圧トランジスタの製造にとっては好都合であるが、高電圧動作のトランジスタでは、加熱プロセスが減少することによって、信頼性が損なわれて好ましくない高電圧トランジスタを有する半導体デバイスが製造されるおそれがある。加熱プロセス数が増加する場合には、低電圧トランジスタにとっても、性能が低下するという悪影響が生じるおそれがある。
【0003】
従って、設計者は、ドレインの近傍における電界密度を低減させるために、1つ以上のさらなるドレイン層または領域をトランジスタに追加する、低濃度ドープドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)技術を採用する。しかし、LDD構造のための不純物の注入またはドーピングの効果は、最終的なトランジスタが、半導体デバイス上で高電圧トランジスタになるか、または、低電圧トランジスタになるかに依存して変動する。低電圧トランジスタでは、高い不純物濃度、浅い接合深度等の特性が好ましい。対照的に、高電圧トランジスタは、低い不純物濃度を必要とし、しかも、深い接合深度特性を必要とする。
【0004】
これらのことからトレードオフが生じる。LDD(低濃度不純物)領域を変化させることによって、高電圧トランジスタおよび低電圧トランジスタの両方において、信頼性が低下するという問題が生じる。高電圧トランジスタに関して、信頼性の問題を解消するためには拡散が必要であり、従って、熱処理数の増加、またはイオン注入のエネルギーの増大が必要になる。しかし、このイオン注入エネルギーの増大は、低電圧トランジスタにおけるLDD領域の接合深度の増大へとつながる。これは、ショートチャネルに対する耐性が不十分なことによって、トランジスタ性能が制限されるおそれがある。
【0005】
以下でより詳細に説明するように、従来の半導体デバイスの製造方法は、特に、上記の問題点の直接の理由の1つである。図1に、従来の半導体デバイスを形成する一般的な方法を示す。具体的には、ステップS0.1において、熱酸化によって、高電圧トランジスタ用の厚いゲート酸化物(ゲート絶縁膜)を形成する。次のステップS0.2において、低電圧トランジスタ領域における厚いゲート酸化物を除去した後に、低電圧トランジスタ領域に、低電圧トランジスタ用の薄いゲート酸化物(ゲート絶縁膜)を熱酸化によって形成する。
【0006】
その後のステップS1では、Si基板上に、ゲート電極と、最終的なNMOSおよびPMOSトランジスタの島をそれぞれ形成する。その後、ステップS2において、酸化プロセスによって酸化膜を形成して、半導体デバイスの最終的な高電圧トランジスタまたは低電圧トランジスタであるNMOSトランジスタまたはPMOSトランジスタを形成するさらなるドーピング処理に備えて、Si基板およびゲート絶縁膜を保護するために、酸化プロセスまたは加熱プロセスを実施する。ステップS1のゲート電極の形成と、ステップS2の酸化(加熱)プロセスとが完了すると、その後に、高電圧または低電圧トランジスタ領域のいずれかを形成するドーピングまたはイオン注入プロセスが行われる。このプロセスにおいて、予め形成されているトランジスタの島にドーピングまたは注入が行われ、LDD領域、n型領域およびp型領域、およびソース領域およびドレイン領域とされる(ステップS3およびステップS4)。
【0007】
この従来の方法における問題は、高電圧トランジスタが形成されるべき領域では、LDD領域を充分に拡散することができないことである。なぜなら、酸化プロセス(ステップ2)が、ステップS3の低濃度不純物(LDD)ドーピングプロセスより前に行われるからである。特に、高電圧トランジスタの接合深度が充分な深さにならない。その結果、高電圧および低電圧トランジスタの両方についてのLDDの接合深度がほぼ等しくなり、高電圧トランジスタの信頼性が低下して、半導体デバイス全体の性能が低下するおそれがある。
【0008】
この問題を解消する1つの試みが、特開2000−31292号公報(特許文献1)に記載されている。この公報は、高電圧トランジスタおよび低電圧トランジスタのLDD領域の構造を変化させることによって、低電圧トランジスタの特性を低下させることなく、高電圧トランジスタの信頼性を確保する技術を開示する。特開2000−31292号公報においては、低電圧トランジスタおよび高電圧トランジスタのLDD構造は、単に注入条件を変化させることによってのみ変化している。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−31292号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱ヒステリシスが充分に低い最近のLSIプロセスにおいて、酸化プロセスの後に行われるLDD領域の低濃度不純物の注入プロセスによっては、LDD領域において滑らかな接合を形成することは困難であり、従って、高電圧トランジスタの信頼性を確保することが困難である。このことから、LSIプロセスにおいて、高電圧および低電圧トランジスタを有する半導体デバイスを形成する方法において、高電圧トランジスタが許容できる信頼性および性能を確保することが望まれている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、1つの基板上に高電圧トランジスタおよび低電圧トランジスタの少なくとも1つを有する半導体デバイスの製造方法において、上記の欠点を解消する方法を提供する。この方法において、酸化プロセスを行う前に、高電圧トランジスタを低濃度不純物(LDD)注入プロセスでドーピングして、その上にLDD領域を形成して、基板およびゲート電極を保護することにより、高電圧トランジスタの信頼性を高める。そして、酸化プロセスステップが行われた後、低電圧トランジスタが、低濃度不純物(LDD)注入プロセスでドーピングされる。得られる半導体デバイスは、LDD注入プロセス後の酸化ステップによって深いLDD領域の接合深度が得られるために、信頼性が確保された高電圧トランジスタが形成され、しかも、酸化ステップの後に低濃度不純物(LDD)ドーピングされることにより、LDD領域の接合深度がより浅く、ショートチャネル効果耐性を維持する低電圧トランジスタが形成される。
【0012】
本発明は、また、ゲート絶縁膜、ソース領域、ドレイン領域、およびゲート電極の直下に位置するチャネルを含む各トランジスタに関する。動作電圧がより高い高電圧トランジスタのゲート絶縁膜は、動作電圧がより低い低電圧トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い。各トランジスタは、低濃度不純物(LDD)注入が実施される低濃度不純物(LDD)領域を含み、酸化プロセスは、閾値電圧がより高い高電圧トランジスタ内のLDD領域の熱拡散をひき起こし、そのLDD領域の接合深度がより深くなる。各トランジスタは、LDD注入が実施されるLDD領域をそれぞれ含み、酸化プロセスによって、動作電圧がより高い高電圧トランジスタ内のLDD領域の熱拡散され、LDD領域と隣接するn型不純物領域またはp型不純物領域との間の接合を確実に滑らかにする。
【0013】
本発明において、さらにまた、トランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタ、高電圧および低電圧PMOSトランジスタのうち少なくとも1つ、ならびに、高電圧および低電圧NMOSトランジスタのうち少なくとも1つをさらに含む。トランジスタの閾値電圧値は、マスクを用いて、p型不純物をNMOSトランジスタのNMOS領域に注入するとともに、n型不純物をPMOSトランジスタのPMOS領域に注入して、各トランジスタ内にチャネルをそれぞれ形成することによって調節される。p型不純物は、ボロンまたはインジウムのうちの少なくとも1つであり、n型不純物は、リン、ヒ素、またはアンチモンのうちの少なくとも1つである。ゲート電極は、ポリSi、またはアモルファスSiであり、酸化プロセスは、約800〜1100℃の温度で実施される。
【0014】
さらに、本発明は、基板と、基板の上に形成されるゲート電極と、基板の上に設けられた閾値電圧が異なる少なくとも2つのトランジスタを含む半導体デバイスに関し、各トランジスタに対して低濃度不純物(LDD)注入が実施され、閾値電圧が高いトランジスタは、注入された低濃度不純物(LDD)ドーパントを熱的に拡散させる酸化プロセスの前に、LDDドーパント注入プロセスが実施される。
【0015】
本発明の用途のさらなる範囲は、以下の詳細な説明から明らかである。しかし、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の好適な実施形態を示しているが、例示のために与えられているだけであり、本発明の精神および範囲内の様々な変更および改変が、この詳細な説明から当業者にとって明らかになることが、理解されるべきである。
【0016】
本発明は、半導体デバイスを製造する方法であって、基板を提供する工程と、該基板の上に、動作電圧が異なる少なくとも2つのトランジスタのチャネルを形成する工程と、該基板の各チャネル上にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程と、動作電圧が高いトランジスタの領域に低濃度不純物の注入を行う工程と、酸化プロセスを行う工程と、該酸化プロセスの後に、動作電圧が低いトランジスタの領域に低濃度不純物の注入を行う工程とを包含する。
【0017】
前記各トランジスタが、ゲート絶縁膜およびゲート電極、ソース領域、ドレイン領域、および該ゲート絶縁膜の直下に位置するチャネルを有する。
【0018】
前記動作電圧が高いトランジスタの前記ゲート絶縁膜が、前記動作電圧が低いトランジスタの前記ゲート絶縁膜より厚くなっている。
【0019】
前記各トランジスタが、前記低濃度不純物の注入によって形成された低濃度不純物領域を有し、前記酸化プロセスによって、前記動作電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域が熱拡散されて該低濃度不純物領域の接合深度が深くなっている。
【0020】
前記各トランジスタが、前記低濃度不純物の注入によって形成された低濃度不純物領域を有し、前記酸化プロセスによって、前記動作電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域が熱拡散されて、該低濃度不純物領域と、隣接するn型不純物またはp型不純物領域との間の接合が滑らかになっている。
【0021】
前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタ、または、高電圧および低電圧のいずれかのPMOSトランジスタと、高電圧および低電圧のいずれかのNMOSトランジスタとである。
【0022】
前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタであり、マスクを用いて、p型不純物を該NMOSトランジスタのNMOS領域に注入するとともに、n型不純物を該PMOSトランジスタのPMOS領域に注入して、各トランジスタ内にチャネルを形成することによって、前記各トランジスタの閾値電圧値が調節される。
【0023】
前記p型不純物が、ボロンまたはインジウムの少なくとも1つであり、n型不純物が、リン、ヒ素、またはアンチモンの少なくとも1つである。
【0024】
前記ゲート電極が、ポリSiまたはアモルファスSiである。
【0025】
前記酸化プロセスが、約800〜1000℃の温度で実施される。
【0026】
また、本発明の半導体デバイスは、基板と、該基板上に設けられた、異なる閾値電圧を有する少なくとも2つのトランジスタとを有するで半導体デバイスであって、前記各トランジスタは、それぞれ前記低濃度不純物の注入によって形成された低濃度不純物領域を有し、閾値電圧が高いトランジスタの低濃度不純物領域は、低濃度不純物の注入が実施された後に、注入された低濃度不純物のドーパントを熱的に拡散させる酸化プロセスが実施されることによって形成され、閾値電圧が低いトランジスタの低濃度不純物領域は、該酸化プロセスの後の低濃度不純物の注入によって形成されている。
【0027】
前記各トランジスタが、ゲート絶縁膜およびゲート電極、ソース領域およびドレイン領域、および該ゲート絶縁膜の直下に位置するチャネルをさらに有する。
【0028】
前記閾値電圧が高いトランジスタのゲート絶縁膜が、前記閾値電圧が低いトランジスタのゲート絶縁膜より厚くなっている。
【0029】
前記閾値電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域は、前記酸化プロセスによる熱拡散によって、該低濃度不純物領域の接合深度が深くなっている。
【0030】
前記閾値電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域は、前記酸化プロセスによる熱拡散によって、前記低濃度不純物領域と、隣接するn型不純物またはp型不純物領域との間の接合が滑らかになっている。
【0031】
前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタ、または、高電圧および低電圧のいずれかのPMOSトランジスタと高電圧および低電圧のいずれかのNMOSトランジスタとである。
【0032】
前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタであり、前記トランジスタの閾値電圧値が、マスクを用いて、p型不純物をNMOSトランジスタのNMOS領域に注入するとともに、n型不純物をPMOSトランジスタのPMOS領域に注入して、各トランジスタ内にチャネルを形成することによって調節される。
【0033】
前記p型不純物が、ボロンまたはインジウムのうち少なくとも1つであり、n型不純物が、リン、ヒ素、またはアンチモンのうち少なくとも1つである。
【0034】
前記ゲート電極が、ポリSiまたはアモルファスSiである。
【0035】
前記酸化プロセスが、約800〜1000℃の温度で実施される。
【0036】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下の詳細な説明および添付の図面から、より良く理解される。添付の図面において、同一の部材は、同一の参照符号によって示されるが、例示のために示されているだけであり、本発明を限定するものではない。
【0037】
本発明は、例えば、大規模集積回路(LSI)に用いられる、低電圧トランジスタおよび高電圧トランジスタを有する半導体デバイス、および、その半導体デバイスの低電圧トランジスタおよび高電圧トランジスタを形成する方法を提供する。この方法において、好ましくは、少なくとも1つの低電圧トランジスタが、高電圧トランジスタとともに形成されたLSIにおいて、高電圧トランジスタの低濃度不純物(LDD)注入が行われる。次いで、低電圧トランジスタの低濃度不純物の注入に際しての保護的な機能を有する酸化物膜が、熱酸化または熱化学気相蒸着(CVD)などの適切な酸化プロセスを用いて形成される。その後、低電圧トランジスタの低濃度不純物(LDD)注入が行われる。
【0038】
本発明方法を用いることによって、高電圧トランジスタの低濃度不純物(LDD)領域において、深い接合が得られる。なぜなら、低濃度不純物(LDD)の注入後、酸化プロセス(熱酸化/熱CVD)が適用され、任意の不純物が拡散されることになるからである。さらに、高電圧トランジスタのLDD接合が滑らかであって深いために、ドレイン領域近傍での任意のホットキャリアの生成が抑制される。滑らかなLDD接合は、ドレイン領域近傍の電界密度を緩和させる。また、深いLDD接合は、ゲート絶縁膜との境界のチャネル領域に電流の集中を防ぐ。これにより、トランジスタ特性が、実質的に低下するおそれがない構造が得られる。
【0039】
さらに、熱プロセスの酸化が、低電圧トランジスタのLDD領域に適用されないので、低電圧トランジスタのLDD領域は浅く、ショートチャネル効果の発生が困難になる。この方法を用いることによって、低電圧トランジスタおよび高電圧トランジスタの両方の特性が最適化される。すなわち、高電圧トランジスタのLDD接合は深く滑らかであるので、良好なホットキャリア耐性が得られる。しかも、低電圧トランジスタのLDD接合が浅く、高濃度ドープなので、良好なショートチャネル耐性および高性能が確保される。
【0040】
図2は、1つのチップ上に少なくとも1つの高電圧トランジスタと、少なくとも1つの低電圧トランジスタを有する半導体デバイス10を示す断面図である。この半導体デバイス10は、本発明の好適な実施形態に従って形成された例示的な半導体デバイスである。
【0041】
半導体デバイス10は、nチャネルMOS(NMOS)トランジスタ12および14と、pチャネルMOS(PMOS)トランジスタ16および18とを有している。NMOSトランジスタ12およびPMOSトランジスタ16は、所定の低い電圧、例えば、約1.8ボルトの動作電圧(閾値電圧:0.2〜1.0V)で駆動する低電圧トランジスタである。対照的に、NMOSトランジスタ14およびPMOSトランジスタ18は、高い電圧、例えば、約3.3ボルトの動作電圧(閾値電圧:0.4〜1.5V)で駆動する高電圧トランジスタである。
【0042】
低い動作電圧で駆動されるNMOSトランジスタ12およびPMOSトランジスタ16は、半導体デバイス10内の信号を交換する回路、例えば、ロジック回路に用いられる。低電圧NMOSトランジスタ12およびPMOSトランジスタ16は、それぞれ、薄膜ゲート酸化物膜(ゲート絶縁膜)20および22をそれぞれ有する。
【0043】
対照的に、高電圧NMOSトランジスタ14およびPMOSトランジスタ18は、通常は、半導体デバイス10と外部回路との間のインターフェースの一部として用いられる。高電圧MOSトランジスタ14および18は、それぞれ、厚い膜であるゲート酸化物膜(ゲート絶縁膜)24および26をそれぞれ有する。
【0044】
NMOSトランジスタ12におけるゲート絶縁膜20の直下には、p型チャネル領域28が形成され、NMOSトランジスタ14におけるゲート絶縁膜24の直下には、p型チャネル領域30が形成されている。NMOSトランジスタ12のチャネル領域28の両側には、n型LDD(低濃度不純物)領域32がそれぞれ形成され、各n型LDD領域32の両側に、n型ソース領域およびn型ドレイン領域の一方の領域(以下、ソース領域およびn型ドレイン領域のいずれか一方を、ソース領域/ドレイン領域とする)36がそれぞれ形成されている。同様に、NMOSトランジスタ14のチャネル領域30の両側に、n型LDD領域34が形成されるとともに、n型LDD領域34の両側にn型ソース/ドレイン領域38がそれぞれ形成されている。各LDD領域32および34は、不純物の濃度が、ソース/ドレイン領域36および38の不純物の濃度よりも低くなるように形成されている。
【0045】
PMOSトランジスタ16におけるゲート絶縁膜22の直下には、n型チャネル領域40が形成されており、PMOSトランジスタ18におけるゲート絶縁膜26の直下には、n型チャネル領域42が形成されている。チャネル領域40の両側には、p型LDD領域44がそれぞれ形成されており、各p型LDD領域44の両側に、p型ソース/ドレイン領域48がそれぞれ形成されている。チャネル領域42の両側には、p型LDD領域46がそれぞれ形成されており、各p型LDD領域46の両側にp型ソース/ドレイン領域50がそれぞれ形成されている。LDD領域44および46は、不純物濃度が、ソース/ドレイン領域48および50の不純物濃度よりも低くなるように形成されている。
【0046】
図2には、NMOSトランジスタ12におけるLDD領域32の接合の断面の深度Paが示されている。同様に、NMOSトランジスタ14におけるLDD領域34の接合の断面の深度Pb、PMOSトランジスタ16におけるLDD領域44の接合の断面の深度Pc、PMOSトランジスタ18におけるLDD領域46の接合の断面の深度Pdが、それぞれ示されている。
【0047】
図2に示すように、本発明による半導体デバイス10において、高電圧トランジスタであるNMOSトランジスタ14のLDD領域34における接合の断面の深度Pbは、低電圧トランジスタであるNMOSトランジスタ12における接合の断面の深度Paよりも深くなっており(Pa<Pb)、同様に、PMOSトランジスタ18のLDD領域46における接合の断面の深度Pdは、低電圧トランジスタであるPMOSトランジスタ16における接合の断面の深度Pcよりも深くなっている(Pc<Pd)。
【0048】
図3は、本発明の半導体デバイス10の製造方法を示すフローチャートである。図3を参照すると、ステップS30において、半導体基板11上に、STI(Shallow Trench Isolation)等を用いて、素子分離部(図2の52参照)を形成する。また、このステップS30では、フォトレジストによって形成されたマスクを用いて、例えば、p型不純物をNMOSトランジスタ12および14のNMOS領域に、また、n型不純物をPMOSトランジスタ16および18のPMOS領域に、それぞれ注入することによって、各トランジスタの閾値電圧値を調節するウェルを形成する。これによって、図2のNMOSトランジスタ12および14におけるp型チャネル28および30、ならびに、PMOSトランジスタ16および18におけるn型チャネル領域40および42がそれぞれ形成される。
【0049】
なお、他のさらなるマスクを用いて不純物を注入することによって、低電圧トランジスタであるNMOSトランジスタ12およびPMOSトランジスタ16、ならびに高電圧トランジスタであるNMOSトランジスタ14およびPMOSトランジスタ18の閾値電圧値をそれぞれ調節することも可能である。
【0050】
次に、ステップS31において、シリコン酸化物膜によってゲート絶縁膜を形成する。この場合、高電圧トランジスタであるNMOSトランジスタ14およびPMOSトランジスタ18のゲート絶縁膜24および26が、低電圧トランジスタであるNMOSトランジスタ12およびPMOSトランジスタ16のゲート絶縁膜20および22よりも厚くなるように、高電圧トランジスタであるNMOSトランジスタ14およびPMOSトランジスタ18に対してのみ、ゲート酸化物膜が設けられる。ゲート酸化物の形成は、公知のマスキング技術等を用いて行うことができる。
【0051】
その後、ステップS32において、各トランジスタ用のゲート電極としてポリSiが堆積され、ポリSiを所望の形状に加工することによって、各トランジスタ用のゲート電極54、56、58、60(図2参照)をそれぞれゲート絶縁膜20、24、22、26上に形成する。
【0052】
その後、ステップS33において、n型不純物のドーパント、例えばリンが、例えば、約20keVのエネルギー、約6×1013/cm2のドープ量で、高電圧NMOSトランジスタ14のLDD領域34のみに、また、p型不純物のドーパント、例えばBF2が、例えば、約20keVのエネルギー、約6×1013/cm2ドープ量で、高電圧PMOSトランジスタ18のLDD領域46のみに注入される。
【0053】
次いで、ステップS34において、酸化プロセスが実施される。このステップS34では、トランジスタ12、14、16、および18、ならびにシリコン基板11表面のそれぞれの上のポリSi表面に対して、約800〜1100℃の温度の酸化プロセスによって、厚さが約3〜7nmの酸化物膜が形成される。このステップS34の酸化プロセスは、ドーパント(ステップS33において既に注入されている)の酸化による熱拡散が、図2に示すように、より深いLDD領域の接合を形成することができるので、高電圧トランジスタにとっては特に有効である。
【0054】
さらに、酸化プロセスにおけるドーパントの熱拡散は、各高電圧トランジスタ内でn型領域とp型領域との間を円滑な接合とすることができ、このことによって、各高電圧トランジスタの信頼性が高められる。得られる円滑な接合は、ドレイン領域の近傍の電界密度を緩和し、これにより、ホットキャリアの生成が抑制される。
【0055】
その後、ステップS35において、低電圧NMOSトランジスタ12のLDD領域32に、n型不純物のドーパント、例えばヒ素が、約5keVのエネルギー、約1×1015/cm2のドープ量で注入されるとともに、その低電圧NMOSトランジスタ12のポケット領域33に、p型不純物のドーパント、例えばボロンが、約15keVのエネルギー、約3×1013/cm2のドープ量で、20度の傾きをもって注入される。
【0056】
さらには、低電圧PMOSトランジスタ16のLDD領域44に、p型不純物のドーパント、例えばボロンが、約2keVのエネルギー、約3×1014/cm2のドープ量で注入されるとともに、その低電圧PMOSトランジスタ16のポケット領域45に、n型不純物のドーパント、例えばリンが、約45keVのエネルギー、約5×1013/cm2のドープ量で、25度の傾きで注入される。
【0057】
次いで、ゲートスペーサー(図示せず)を形成した後、NMOSトランジスタ12および16、PMOSトランジスタ14および18のそれぞれのソース領域およびドレイン領域36、38、48、および50用のソースおよびドレイン注入が行われ(ステップS36)、その後、ケイ化物層間膜を形成する(ステップS37)。最終的に、配線形成プロセス(ステップS38)が行われて、各トランジスタを半導体デバイス10の表面に接続する配線(図2の62参照)が、各トランジスタ毎にそれぞれ形成する。
【0058】
上述したように、本発明の半導体デバイスの製造方法によって、信頼性がそれぞれ高められた高電圧トランジスタおよび低電圧トランジスタの両方を有する半導体デバイスが製造される。特に、高電圧トランジスタの信頼性、低電圧トランジスタの性能が低下するおそれがない。さらに、高電圧トランジスタのLDDドーピングの後の酸化が、より深いLDD領域の接合を形成する拡散を可能にし、また、低電圧トランジスタは、酸化膜が保護膜として機能することによって、比較的浅いLDD接合の深さを維持するために、性能および信頼性を最適化することが可能になる。
【0059】
従って、本発明において、酸化のような熱プロセスは、高電圧トランジスタ用の低濃度不純物(LDD)の注入ステップと、低電圧トランジスタ用の低濃度不純物(LDD)の注入ステップとの間に行われる。その結果、高電圧トランジスタのLDD領域内の不純物は、熱拡散を経験し、そのことにより、LDD/チャネルまたはLDD/ドレイン領域、LDD/ソース領域での接合が滑らかになり、ドレイン領域の近傍の電界密度が緩和される。低電圧トランジスタに関しては、熱プロセスが行われないので、LDD領域の構造は、接合の深さが浅く、良好なトランジスタ性能が維持される。
【0060】
以上のように本発明が説明されたが、同様のことが多くの点で異なり得ることが明らかである。上記の方法は、いくつかの部分、フローチャート、またはブロックを含むとして説明されてきたが、半導体デバイスを製造する方法が、特定用途向け集積回路、ソフトウェア駆動プロセッサ回路、または別の部品を含む他の構成によって実施され得ることが理解されるべきである。このような変形例は、本発明の精神および範囲から逸脱するとみなされるべきではなく、当業者にとって明らかであるこのような改変例は、全て、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるものである。
【0061】
【発明の効果】
本発明の半導体デバイスの製造方法および半導体デバイスは、このように、高電圧トランジスタ用の低濃度不純物の注入ステップと、低電圧トランジスタ用の低濃度不純物の注入ステップとの間に、高電圧トランジスタの熱酸化が行われるために、高電圧トランジスタのLDD領域は、隣接する領域との接合が滑らかになり、ドレイン領域の近傍の電界密度が緩和される。しかも、低電圧トランジスタは、熱プロセスが行われないので、LDD領域の構造は、接合の深さが浅く、良好なトランジスタ性能が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体デバイスを形成する一般的な方法を示す図である。
【図2】本発明の好適な実施形態を用いて形成された例示的な半導体デバイスを示す図である。
【図3】本発明の半導体デバイスの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
10 半導体デバイス
12、14 NMOSトランジスタ
16、18 PMOSトランジスタ
20、22、24、26 ゲート絶縁膜
28、30 p型チャネル領域
32、34、 LDD領域
36、38 ソース/ドレイン領域
40、42 n型チャネル領域
44、46 LDD領域
48、50 ソース/ドレイン領域
Claims (20)
- 半導体デバイスを製造する方法であって、
基板を提供する工程と、
該基板の上に、動作電圧が異なる少なくとも2つのトランジスタのチャネルを形成する工程と、
該基板の各チャネル上にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程と、
動作電圧が高いトランジスタの領域に低濃度不純物の注入を行う工程と、
酸化プロセスを行う工程と、
該酸化プロセスの後に、動作電圧が低いトランジスタの領域に低濃度不純物の注入を行う工程と
を包含する、半導体デバイスの製造方法。 - 前記各トランジスタが、ゲート絶縁膜およびゲート電極、ソース領域、ドレイン領域、および該ゲート絶縁膜の直下に位置するチャネルを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記動作電圧が高いトランジスタの前記ゲート絶縁膜が、前記動作電圧が低いトランジスタの前記ゲート絶縁膜より厚くなっている、請求項2に記載の方法。
- 前記各トランジスタが、前記低濃度不純物の注入によって形成された低濃度不純物領域を有し、前記酸化プロセスによって、前記動作電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域が熱拡散されて該低濃度不純物領域の接合深度が深くなっている、請求項1に記載の方法。
- 前記各トランジスタが、前記低濃度不純物の注入によって形成された低濃度不純物領域を有し、前記酸化プロセスによって、前記動作電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域が熱拡散されて、該低濃度不純物領域と、隣接するn型不純物またはp型不純物領域との間の接合が滑らかになっている、請求項2に記載の方法。
- 前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタ、または、高電圧および低電圧のいずれかのPMOSトランジスタと、高電圧および低電圧のいずれかのNMOSトランジスタとである、請求項1に記載の方法。
- 前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタであり、マスクを用いて、p型不純物を該NMOSトランジスタのNMOS領域に注入するとともに、n型不純物を該PMOSトランジスタのPMOS領域に注入して、各トランジスタ内にチャネルを形成することによって、前記各トランジスタの閾値電圧値が調節される、請求項6に記載の方法。
- 前記p型不純物が、ボロンまたはインジウムの少なくとも1つであり、n型不純物が、リン、ヒ素、またはアンチモンの少なくとも1つである、請求項7に記載の方法。
- 前記ゲート電極が、ポリSiまたはアモルファスSiである、請求項1に記載の方法。
- 前記酸化プロセスが、約800〜1000℃の温度で実施される、請求項1に記載の方法。
- 基板と、
該基板上に設けられた、異なる閾値電圧を有する少なくとも2つのトランジスタとを有するで半導体デバイスであって、
前記各トランジスタは、それぞれ前記低濃度不純物の注入によって形成された低濃度不純物領域を有し、閾値電圧が高いトランジスタの低濃度不純物領域は、低濃度不純物の注入が実施された後に、注入された低濃度不純物のドーパントを熱的に拡散させる酸化プロセスが実施されることによって形成され、閾値電圧が低いトランジスタの低濃度不純物領域は、該酸化プロセスの後の低濃度不純物の注入によって形成されている、半導体デバイス。 - 前記各トランジスタが、ゲート絶縁膜およびゲート電極、ソース領域およびドレイン領域、および該ゲート絶縁膜の直下に位置するチャネルをさらに有する、請求項11に記載の半導体デバイス。
- 前記閾値電圧が高いトランジスタのゲート絶縁膜が、前記閾値電圧が低いトランジスタのゲート絶縁膜より厚くなっている、請求項12に記載の半導体デバイス。
- 前記閾値電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域は、前記酸化プロセスによる熱拡散によって、該低濃度不純物領域の接合深度が深くなっている、請求項11に記載の半導体デバイス。
- 前記閾値電圧が高いトランジスタ内の低濃度不純物領域は、前記酸化プロセスによる熱拡散によって、前記低濃度不純物領域と、隣接するn型不純物またはp型不純物領域との間の接合が滑らかになっている、請求項14に記載の半導体デバイス。
- 前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタ、または、高電圧および低電圧のいずれかのPMOSトランジスタと高電圧および低電圧のいずれかのNMOSトランジスタとである、請求項11に記載の半導体デバイス。
- 前記2つのトランジスタは、PMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタであり、前記トランジスタの閾値電圧値が、マスクを用いて、p型不純物をNMOSトランジスタのNMOS領域に注入するとともに、n型不純物をPMOSトランジスタのPMOS領域に注入して、各トランジスタ内にチャネルを形成することによって調節される、請求項16に記載の半導体デバイス。
- 前記p型不純物が、ボロンまたはインジウムのうち少なくとも1つであり、n型不純物が、リン、ヒ素、またはアンチモンのうち少なくとも1つである、請求項17に記載の半導体デバイス。
- 前記ゲート電極が、ポリSiまたはアモルファスSiである、請求項12に記載の半導体デバイス。
- 前記酸化プロセスが、約800〜1000℃の温度で実施される、請求項11に記載の半導体デバイス。
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