JP2006186192A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

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Tetsuhiro Inoue
哲宏 井上
Akinao Kitahara
明直 北原
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the reduction in size of an element and to suppress the variation in characteristics associated with a reduction in channel width, in a transistor in which trenches are formed at a region surrounded by a source region, a drain region, and a channel region under a gate electrode which is sandwiched between the source region and the drain region, and an LDD region is formed on the surface of the trench. <P>SOLUTION: The opening 66 of a resist serving as a mask when implanting ion in order to form LDD regions is formed in a rectangular form. The opening 66 has a pair of linear edges extending towards the channel with a space in accordance with the size of the source region 42 and drain region 44 in the channel width direction thereof. The channel region 46 is formed to have a dimension that projects over the edge towards the outside in the channel widthwise direction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にソース領域及びドレイン領域とゲート下のチャネル領域との間にトレンチが形成され、当該トレンチの表面にLDD(Lightly Doped Drain)領域(低濃度拡散領域)が形成されたトランジスタ構造を含む半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, a trench is formed between a source region and a drain region and a channel region under a gate, and an LDD (Lightly Doped Drain) region (low concentration diffusion region) is formed on the surface of the trench. The present invention relates to a semiconductor device including a transistor structure in which is formed and a manufacturing method thereof.

半導体基板上に形成するトランジスタの耐圧は、ゲート長やソース領域及びドレイン領域への不純物の注入濃度を調整することにより高めることが可能である。しかし、同一の半導体基板上に耐圧特性の異なるトランジスタを集積する場合、中高耐圧のトランジスタの素子サイズが増大しやすくなるという問題があった。   The breakdown voltage of the transistor formed over the semiconductor substrate can be increased by adjusting the gate length and the concentration of impurities implanted into the source region and the drain region. However, when transistors with different breakdown voltage characteristics are integrated on the same semiconductor substrate, there is a problem that the element size of the medium and high breakdown voltage transistors tends to increase.

この問題に対して、下記特許文献1に示されるように、STI(Shallow Trench Isolation)技術を利用して、ソース領域及びドレイン領域とそれらに挟まれる位置のゲート電極下のチャネル領域との間に溝を形成すると共に、当該溝に絶縁物を充填する構成が提案されている。   To solve this problem, as shown in Patent Document 1 below, using a STI (Shallow Trench Isolation) technique, a source region and a drain region and a channel region under the gate electrode at a position between them are sandwiched. A configuration in which a groove is formed and an insulator is filled in the groove has been proposed.

図6は、STI構造を利用した従来の中耐圧トランジスタ素子の構造及びその製造方法を説明する模式的な素子平面図であり、図7は対応する模式的な素子断面図である。なお、図7は、図6における線A−A’に沿った垂直断面図である。このトランジスタはNチャネルのMOSトランジスタであり、ソース領域2及びドレイン領域4と、それらの間に位置するチャネル領域6及びチャネルを流れる電流を制御するゲート電極8とを含んで構成される。ソース領域2、ドレイン領域4及びチャネル領域6は周囲に溝10,12が形成される。ソース領域2及びチャネル領域6の間、ドレイン領域4及びチャネル領域6の間にはそれぞれ溝10が形成され、またそれら領域全体を取り囲んで素子分離のための溝12が形成される。溝10,12の形成後、半導体基板表面にレジストが塗布され、当該レジストをパターニングして、ソース領域2及びドレイン領域4を包含する部分に開口部14が設けられる。このレジストをマスクとして、不純物のイオン注入を行う。その注入方向を斜めとすることで、溝10の壁面にもイオン注入が行われ、溝10の表面、すなわち溝10の壁面及び底面にLDD領域16(第1領域16a)が形成される。しかる後、溝10,12にシリコン酸化膜18が充填される。チャネル領域6の上にはゲート絶縁膜20を介してゲート電極8が積層される。また、イオン注入により、ソース領域2及びドレイン領域4の上面にはLDD領域16(第2領域16b)が形成された後、さらに高濃度のN型拡散層であるソース拡散層22、ドレイン拡散層24が形成される。なお、これらNチャネルトランジスタ構造はP型の半導体基板上、又はPウェル上に形成される。   FIG. 6 is a schematic element plan view for explaining the structure of a conventional medium voltage transistor element using the STI structure and a manufacturing method thereof, and FIG. 7 is a corresponding schematic element sectional view. FIG. 7 is a vertical sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 6. This transistor is an N-channel MOS transistor, and includes a source region 2 and a drain region 4, a channel region 6 located between them, and a gate electrode 8 for controlling a current flowing through the channel. Grooves 10 and 12 are formed around the source region 2, the drain region 4 and the channel region 6. A trench 10 is formed between the source region 2 and the channel region 6 and between the drain region 4 and the channel region 6, and a trench 12 for element isolation is formed surrounding the entire region. After the grooves 10 and 12 are formed, a resist is applied to the surface of the semiconductor substrate, and the resist is patterned to provide an opening 14 in a portion including the source region 2 and the drain region 4. Using this resist as a mask, impurity ions are implanted. By making the implantation direction oblique, ion implantation is also performed on the wall surface of the groove 10, and the LDD region 16 (first region 16 a) is formed on the surface of the groove 10, that is, on the wall surface and bottom surface of the groove 10. Thereafter, the trenches 10 and 12 are filled with the silicon oxide film 18. A gate electrode 8 is stacked on the channel region 6 with a gate insulating film 20 interposed therebetween. Further, after the LDD region 16 (second region 16b) is formed on the upper surfaces of the source region 2 and the drain region 4 by ion implantation, the source diffusion layer 22 and the drain diffusion layer, which are N-type diffusion layers of higher concentration, are formed. 24 is formed. These N-channel transistor structures are formed on a P-type semiconductor substrate or P well.

上述のトランジスタにおいては、ソース領域2、チャネル領域6、及びドレイン領域4が一列に配置され、ここではその並び方向をチャネル方向、これに直交する方向をチャネル幅方向と称する。従来のSTI構造のトランジスタのソース領域2、チャネル領域6、及びドレイン領域4のチャネル幅方向の寸法は、溝を形成しない従来のトランジスタが一般にそうであったのと同様、互いに一致するように形成されている。一方、溝10の表面にLDD領域16を形成するイオン注入に対する阻止層(マスク)となるレジストには図6に示すように、チャネル領域6にて幅が狭まる開口部14が設けられていた。すなわち、チャネル領域6の部分にてレジストのパターンに開口部14の内側への凸部26が設けられている。この凸部26はチャネル領域6上にオーバーラップするように形成される。これは、レジストをパターニングする際に用いるフォトマスクの目合わせずれにより、開口部14のエッジとチャネル領域6の溝10に面しない側面との間に間隙が生じると、当該側面にイオン注入がなされ、その側面にてソース領域2とドレイン領域4とが短絡するおそれがあるためである。この短絡を防止するために、レジストパターンに凸部26が設けられ、エッジとチャネル領域6との間に間隙が生じないようにしている。一方、基本的にソース領域2、ドレイン領域4の溝10に面する側面の全幅にLDD領域16が形成されるように、開口部14はそれらソース領域2及びドレイン領域4を包含するように形成される。ちなみに、開口部14のエッジとそれら領域との設計上の距離、及び凸部26とチャネル領域6との設計上のオーバーラップ量は、開口部14を形成するフォトマスクの目合わせずれに対するマージンを考慮して定められる。
特許第3125752号
In the above-described transistor, the source region 2, the channel region 6, and the drain region 4 are arranged in a line. Here, the arrangement direction is referred to as a channel direction, and the direction orthogonal thereto is referred to as a channel width direction. The dimensions of the source region 2, the channel region 6 and the drain region 4 of the conventional STI structure transistor in the channel width direction are formed so as to coincide with each other, as is the case with conventional transistors that do not form grooves. Has been. On the other hand, the resist serving as a blocking layer (mask) against ion implantation for forming the LDD region 16 on the surface of the groove 10 is provided with an opening 14 whose width is narrowed in the channel region 6 as shown in FIG. That is, a convex portion 26 on the inside of the opening 14 is provided in the resist pattern in the channel region 6. The convex portion 26 is formed so as to overlap the channel region 6. This is because if a gap occurs between the edge of the opening 14 and the side surface of the channel region 6 that does not face the groove 10 due to misalignment of the photomask used for patterning the resist, ion implantation is performed on the side surface. This is because the source region 2 and the drain region 4 may be short-circuited on the side surface. In order to prevent this short circuit, a convex portion 26 is provided in the resist pattern so that no gap is generated between the edge and the channel region 6. On the other hand, the opening 14 is formed so as to include the source region 2 and the drain region 4 so that the LDD region 16 is basically formed in the entire width of the side surface of the source region 2 and the drain region 4 facing the groove 10. Is done. Incidentally, the design distance between the edge of the opening 14 and those regions, and the design overlap amount between the convex portion 26 and the channel region 6, provide a margin for misalignment of the photomask forming the opening 14. Determined in consideration.
Japanese Patent No. 3125752

従来のLDD領域16を形成するための開口部14の形状は、凸部26の存在により、ソース領域2及びチャネル領域6の間とドレイン領域4及びチャネル領域6の間とにそれぞれクランク形状の屈曲を有する。この屈曲したエッジがフォトマスクの目合わせずれによってもソース領域2、ドレイン領域4及びチャネル領域6のいずれにも重ならないように、溝10の幅は大きめに設定される。そのため、トランジスタサイズをチャネル方向に縮小することが制限されるという問題があった。また、露光後、レジストをエッチングして開口部14を形成する際に凸部26の角が丸まり、チャネル領域6の壁面に形成されるLDD領域16のチャネル幅方向の寸法にばらつきが生じやすい。そのため、チャネル幅が微細になるに従って、チャネル幅の寸法ばらつきに起因した特性ばらつきが大きくなるという問題があった。   The shape of the opening 14 for forming the conventional LDD region 16 is a crank-shaped bend between the source region 2 and the channel region 6 and between the drain region 4 and the channel region 6 due to the presence of the convex portion 26. Have The width of the groove 10 is set to be large so that the bent edge does not overlap any of the source region 2, the drain region 4 and the channel region 6 due to misalignment of the photomask. For this reason, there is a problem that the transistor size is restricted from being reduced in the channel direction. In addition, after the exposure, when the resist 14 is etched to form the opening 14, the corners of the protrusions 26 are rounded, and the dimension in the channel width direction of the LDD region 16 formed on the wall surface of the channel region 6 tends to vary. Therefore, as the channel width becomes finer, there has been a problem that the characteristic variation due to the dimensional variation of the channel width increases.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、トランジスタのチャネル方向のサイズ縮小を可能とし、またチャネル幅のサイズ縮小に伴う特性ばらつきを抑制することを可能とする半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and a semiconductor device capable of reducing the size of a transistor in the channel direction and suppressing characteristic variations caused by the reduction in the channel width. It aims at providing the manufacturing method.

本発明に係る半導体装置は、ソース領域とドレイン領域とゲート電極下に配置されたチャネル領域とを備えるトランジスタ構造を含み、前記各領域は半導体基板の主面に一列に並んで配置され、かつそれぞれの周囲に形成され絶縁物を充填された溝によって互いに隔てられ、前記ソース領域及びドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記溝の表面に沿って前記ソース領域及びドレイン領域よりも低不純物濃度のLDD領域を形成されたものであって、前記LDD領域が、チャネル幅方向に関して前記ソース領域及びドレイン領域に応じたサイズを有し、前記チャネル領域が、前記チャネル幅方向に関して前記ソース領域及びドレイン領域よりも外側に突き出る。   A semiconductor device according to the present invention includes a transistor structure including a source region, a drain region, and a channel region disposed under a gate electrode, and each of the regions is disposed in a line on a main surface of a semiconductor substrate, and Are separated from each other by trenches formed around the substrate and filled with an insulator, and have a lower impurity concentration than the source and drain regions along the surface of the trench between the source and drain regions and the channel region. An LDD region is formed, and the LDD region has a size corresponding to the source region and the drain region in the channel width direction, and the channel region is the source region and the drain region in the channel width direction. Sticks out beyond.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、ソース領域とドレイン領域とゲート電極下に配置されたチャネル領域とを備えるトランジスタ構造を含み、前記各領域は半導体基板の主面にチャネル方向に一列に並んで配置され、かつそれぞれの周囲に形成され絶縁物を充填された溝によって互いに隔てられ、前記ソース領域及びドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記溝の表面に沿って前記ソース領域及びドレイン領域よりも低不純物濃度のLDD領域を形成された半導体装置を製造する方法であって、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域の周囲をエッチングして前記溝を形成する溝形成工程と、前記溝が形成された前記半導体基板の主面を覆い、前記ソース領域及びドレイン領域それぞれの前記チャネル領域に対向する部分を少なくとも包含する領域に開口部が設けられた注入阻止層を形成する注入阻止層形成工程と、前記注入阻止層の前記開口部から前記半導体基板へ不純物を注入して前記LDD領域を形成するLDD形成工程と、を有し、前記開口部のエッジのうち前記チャネル方向に沿った側部エッジが、直線に形成され、前記チャネル領域が、チャネル幅方向に関して前記開口部の形成位置を横切ってその外側まで延在される。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a transistor structure including a source region, a drain region, and a channel region disposed under a gate electrode, and each of the regions is aligned in the channel direction on the main surface of the semiconductor substrate. And the source region and the drain region along the surface of the trench between the source region and the drain region and the channel region, separated from each other by a trench formed around each and filled with an insulator. A method of manufacturing a semiconductor device having an LDD region having a lower impurity concentration than the source region, the drain region, and the channel region to form the groove; and Covers the main surface of the semiconductor substrate where the trench is formed, and faces the channel regions of the source region and the drain region, respectively. An injection blocking layer forming step of forming an injection blocking layer provided with an opening in a region including at least a portion; and an LDD region is formed by implanting impurities into the semiconductor substrate from the opening of the injection blocking layer. A side edge along the channel direction among the edges of the opening is formed in a straight line, and the channel region crosses the formation position of the opening in the channel width direction. It extends to the outside.

本発明によれば、LDD領域のエッジをチャネル方向に沿った方向に関して直線に形成することができ、これにより、ソース領域及びドレイン領域とチャネル領域との間の溝の幅を縮小して、トランジスタのチャネル方向のサイズ縮小が可能となる。また、当該溝幅の縮小により、周波数特性等のトランジスタの特性向上が図れる。さらに、特性ばらつきを抑制しつつチャネル幅のサイズ縮小が可能となる。   According to the present invention, the edge of the LDD region can be formed in a straight line with respect to the direction along the channel direction, thereby reducing the width of the trench between the source region and the drain region and the channel region. The size in the channel direction can be reduced. Further, by reducing the groove width, transistor characteristics such as frequency characteristics can be improved. Further, the channel width can be reduced while suppressing the characteristic variation.

以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1は、STI構造を利用した本実施形態に係る中耐圧トランジスタ素子の構造及びその製造方法を説明する模式的な素子平面図であり、図2は対応する模式的な素子断面図である。なお、図2は、図1における線A−A’に沿った垂直断面図である。このトランジスタはNチャネルのMOSトランジスタであり、半導体基板の主面に形成されたPウェル内に形成されるソース領域42、ドレイン領域44、チャネル領域46と、チャネル領域46上に配置されたゲート電極48とを含んで構成される。チャネル領域46はソース領域42とドレイン領域44との間に配置され、ソース領域42、ドレイン領域44及びチャネル領域46の周囲には溝50,52が形成される。溝50は、ソース領域42及びチャネル領域46の間、ドレイン領域44及びチャネル領域46の間に形成される。また、溝52はそれら領域全体を取り囲んで形成され、周囲の素子との素子分離を行う。これら溝50,52には絶縁物としてシリコン酸化膜54が充填される。   FIG. 1 is a schematic element plan view for explaining a structure of a medium voltage transistor element according to the present embodiment using an STI structure and a manufacturing method thereof, and FIG. 2 is a corresponding schematic element sectional view. FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 1. This transistor is an N-channel MOS transistor, and includes a source region 42, a drain region 44, a channel region 46, and a gate electrode disposed on the channel region 46, which are formed in a P-well formed on the main surface of the semiconductor substrate. 48. The channel region 46 is disposed between the source region 42 and the drain region 44, and grooves 50 and 52 are formed around the source region 42, the drain region 44, and the channel region 46. The trench 50 is formed between the source region 42 and the channel region 46 and between the drain region 44 and the channel region 46. Further, the groove 52 is formed so as to surround the entire region, and performs element isolation from surrounding elements. These grooves 50 and 52 are filled with a silicon oxide film 54 as an insulator.

Pウェルには、ソース領域42及びチャネル領域46の間、ドレイン領域44及びチャネル領域46の間に、溝50に沿って、ソース領域42及びドレイン領域44よりも不純物濃度が低いLDD領域56が形成される。このLDD領域56は、溝50に沿った第1領域56aと、ソース領域42及びドレイン領域44の上面に沿った第2領域56bとからなる。   In the P well, an LDD region 56 having an impurity concentration lower than that of the source region 42 and the drain region 44 is formed along the groove 50 between the source region 42 and the channel region 46 and between the drain region 44 and the channel region 46. Is done. The LDD region 56 includes a first region 56 a along the groove 50 and a second region 56 b along the upper surfaces of the source region 42 and the drain region 44.

ソース領域42、ドレイン領域44の上面にはLDD領域56(第2領域56b)の上に、さらに高濃度のN型拡散層であるソース拡散層58、ドレイン拡散層60が形成される。また、チャネル領域46の上には、ゲート絶縁膜62を介してゲート電極48が積層される。さらに、ゲート絶縁膜62及びゲート電極48の側壁にはスペーサ64が形成される。   On the upper surfaces of the source region 42 and the drain region 44, a source diffusion layer 58 and a drain diffusion layer 60, which are N-type diffusion layers of higher concentration, are formed on the LDD region 56 (second region 56b). A gate electrode 48 is stacked on the channel region 46 with a gate insulating film 62 interposed therebetween. Further, spacers 64 are formed on the side walls of the gate insulating film 62 and the gate electrode 48.

上述のようにLDD領域56を有することで、ソース領域42及びドレイン領域44間の動作時の耐圧を十分に維持することができるようになる。しかも、このLDD領域56がこれらよりも高濃度のソース拡散層58及びドレイン拡散層60と接続されているために、これらの抵抗を低減することができ、ひいてはトランジスタの動作速度等を好適に維持することができるようになる。   By having the LDD region 56 as described above, the breakdown voltage during operation between the source region 42 and the drain region 44 can be sufficiently maintained. In addition, since the LDD region 56 is connected to the source diffusion layer 58 and the drain diffusion layer 60 having a higher concentration than these, these resistances can be reduced, and the operation speed of the transistor and the like can be suitably maintained. Will be able to.

上述のトランジスタにおいては、ソース領域42、チャネル領域46、及びドレイン領域44が一列に配置され、ここではその並び方向をチャネル方向、これに直交する方向をチャネル幅方向と称する。本半導体装置においては、チャネル領域46のチャネル幅方向の寸法は、ソース領域42及びドレイン領域44のチャネル幅方向の寸法より大きく形成され、チャネル領域46は、チャネル幅方向に関してソース領域42及びドレイン領域44よりも外側に突き出る。なお、ソース領域42及びドレイン領域44のチャネル幅方向の寸法は同じに形成されている。   In the above-described transistor, the source region 42, the channel region 46, and the drain region 44 are arranged in a line, and here, the arrangement direction is referred to as a channel direction, and the direction orthogonal thereto is referred to as a channel width direction. In this semiconductor device, the dimension of the channel region 46 in the channel width direction is formed larger than the dimension of the source region 42 and the drain region 44 in the channel width direction, and the channel region 46 has the source region 42 and the drain region in the channel width direction. It protrudes outside 44. The source region 42 and the drain region 44 are formed to have the same dimension in the channel width direction.

後述するLDD領域56を形成するイオン注入工程において、マスクとなるレジストは図1に示すように、ソース領域42及びドレイン領域44を包含する開口部66を設けられる。この開口部66は矩形に形成される。すなわち、開口部66のチャネル方向に沿った両側のエッジは直線に形成される。チャネル領域46は、この直線のエッジを超えて外側へ突き出るように形成される。   In an ion implantation process for forming an LDD region 56 to be described later, the resist serving as a mask is provided with an opening 66 including a source region 42 and a drain region 44 as shown in FIG. The opening 66 is formed in a rectangular shape. That is, both edges along the channel direction of the opening 66 are formed in a straight line. The channel region 46 is formed so as to protrude outward beyond the edge of this straight line.

次に図3から図5を用いて、本半導体装置の製造方法について説明する。図3から図5は、本半導体装置の主な製造工程におけるチャネル方向に沿った模式的な垂直断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are schematic vertical cross-sectional views along the channel direction in the main manufacturing process of the semiconductor device.

例えば、半導体基板としてP型の半導体基板80を用い、この上に熱酸化膜82及びシリコン窒化膜84を順次積層する(図3(a))。次に、リソグラフィ技術を用いて、熱酸化膜82及びシリコン窒化膜84のうち、溝50,52とする領域に開口部を設ける。そして、熱酸化膜82及びシリコン窒化膜84をマスクとして、半導体基板80をエッチングすることで、溝50,52を形成する(図3(b))。   For example, a P-type semiconductor substrate 80 is used as the semiconductor substrate, and a thermal oxide film 82 and a silicon nitride film 84 are sequentially stacked thereon (FIG. 3A). Next, openings are provided in regions of the thermal oxide film 82 and the silicon nitride film 84 to be the grooves 50 and 52 by using a lithography technique. Then, using the thermal oxide film 82 and the silicon nitride film 84 as a mask, the semiconductor substrate 80 is etched to form the grooves 50 and 52 (FIG. 3B).

溝50,52が形成された基板の主面にレジスト86を塗布し、このレジストをパターニングして図1に示す開口部66を形成する。このレジストをマスクとして、斜め方向からN型の導電型に対応する不純物の注入を行い、LDD領域56のうち第1領域56aを形成する(図3(c))。なお、ソース領域42及びドレイン領域44それぞれの溝50に面しない側面と開口部66のエッジとの設計上のギャップは、開口部66を形成するパターニングの目合わせずれ等の加工精度に応じて設定されるマージンである。例えば、開口部66の形成位置にずれが生じても、ソース領域42及びドレイン領域44の溝50に対向する側面全体にLDD領域56が形成されるように、開口部66のチャネル幅方向の寸法が設定され、それに応じて開口部66のエッジとソース領域42及びドレイン領域44とのギャップが設定される。例えば、そのギャップは溝50の幅に比べて小さく、イオン注入の斜め入射によって不純物が当該ギャップからソース領域42及びドレイン領域44に注入されないように設定することができる。   A resist 86 is applied to the main surface of the substrate on which the grooves 50 and 52 are formed, and the resist is patterned to form the opening 66 shown in FIG. Using this resist as a mask, impurities corresponding to the N-type conductivity are implanted from an oblique direction to form the first region 56a of the LDD region 56 (FIG. 3C). Note that the design gap between the side surface of each of the source region 42 and the drain region 44 that does not face the groove 50 and the edge of the opening 66 is set according to the processing accuracy such as misalignment of patterning that forms the opening 66. Margin. For example, the dimension of the opening 66 in the channel width direction so that the LDD region 56 is formed on the entire side surface of the source region 42 and the drain region 44 facing the groove 50 even if the formation position of the opening 66 is shifted. And the gap between the edge of the opening 66 and the source region 42 and the drain region 44 is set accordingly. For example, the gap is smaller than the width of the groove 50 and can be set so that impurities are not implanted from the gap into the source region 42 and the drain region 44 by oblique incidence of ion implantation.

さらに本半導体装置では、上述のようにチャネル領域46はソース領域42及びドレイン領域44よりチャネル幅方向の寸法を大きく形成され、LDD領域56を形成するための開口部66のチャネル方向に沿った両側のエッジを上述のように直線に形成しても、チャネル領域46の端部がLDD領域56を形成するイオン注入に対するマスクの下に覆われる。これにより、当該端部側面にLDD領域56を形成するイオン注入がされることが防止され、その端部を介してソース領域42側のLDD領域56とドレイン領域44側のLDD領域56とがつながってソース領域42とドレイン領域44とが短絡することが防止される。   Further, in this semiconductor device, the channel region 46 is formed to have a larger dimension in the channel width direction than the source region 42 and the drain region 44 as described above, and both sides along the channel direction of the opening 66 for forming the LDD region 56. Even if the edge of the channel is formed in a straight line as described above, the end of the channel region 46 is covered under the mask for the ion implantation for forming the LDD region 56. As a result, ion implantation for forming the LDD region 56 on the side surface of the end is prevented, and the LDD region 56 on the source region 42 side and the LDD region 56 on the drain region 44 side are connected via the end. This prevents the source region 42 and the drain region 44 from being short-circuited.

LDD領域56の第1領域56aを形成した後、半導体基板80上にシリコン酸化膜88を堆積する(図4(a))。ここで、シリコン酸化膜88の堆積量は、溝50,52におけるシリコン酸化膜88の表面がシリコン窒化膜84の表面より高い位置となるように設定することが望ましい。そして、シリコン窒化膜84をストッパとして化学機械研磨(CMP)法にてシリコン酸化膜88を削り、溝50,52に選択的にシリコン酸化膜88を残し、これが図2に示す溝50,52を充填するシリコン酸化膜54となる。さらにシリコン窒化膜84及び熱酸化膜82をエッチング除去する(図4(b))。   After forming the first region 56a of the LDD region 56, a silicon oxide film 88 is deposited on the semiconductor substrate 80 (FIG. 4A). Here, the deposition amount of the silicon oxide film 88 is desirably set so that the surface of the silicon oxide film 88 in the grooves 50 and 52 is higher than the surface of the silicon nitride film 84. Then, using the silicon nitride film 84 as a stopper, the silicon oxide film 88 is scraped by a chemical mechanical polishing (CMP) method to selectively leave the silicon oxide film 88 in the grooves 50 and 52, which forms the grooves 50 and 52 shown in FIG. The silicon oxide film 54 to be filled is formed. Further, the silicon nitride film 84 and the thermal oxide film 82 are removed by etching (FIG. 4B).

また、例えば、図4(b)に示すように、ディープウェル90やPウェル92を形成する。次に、半導体基板80上に絶縁膜を積層し、これをパターニングして、チャネル領域46に対応する位置にゲート絶縁膜62を形成する。ゲート絶縁膜62を形成した後、ゲート電極膜を積層し、これをパターニングしてチャネル領域46の上に配置されるゲート電極48を形成する(図4(c))。   Further, for example, as shown in FIG. 4B, a deep well 90 and a P well 92 are formed. Next, an insulating film is stacked on the semiconductor substrate 80 and patterned to form a gate insulating film 62 at a position corresponding to the channel region 46. After the gate insulating film 62 is formed, a gate electrode film is stacked and patterned to form a gate electrode 48 disposed on the channel region 46 (FIG. 4C).

このゲート電極48をマスクとして利用しつつ、ソース領域42及びドレイン領域44の上面に選択的にN型の導電型に対応する不純物を注入して、LDD領域56の第2領域56bを形成する(図5(a))。また、スペーサ64が、例えば、化学気相成長法(CVD)で半導体基板80にシリコン酸化膜を堆積した後、当該シリコン酸化膜を異方性エッチングすることで形成される(図5(b))。さらに、ソース領域42及びドレイン領域44の上面に選択的にN型の導電型に対応する不純物を注入して、ソース拡散層58及びドレイン拡散層60を形成する(図5(c))。   While using the gate electrode 48 as a mask, impurities corresponding to the N-type conductivity are selectively implanted into the upper surfaces of the source region 42 and the drain region 44 to form the second region 56b of the LDD region 56 (see FIG. FIG. 5 (a)). The spacer 64 is formed by depositing a silicon oxide film on the semiconductor substrate 80 by, for example, chemical vapor deposition (CVD) and then anisotropically etching the silicon oxide film (FIG. 5B). ). Further, impurities corresponding to the N-type conductivity are selectively implanted into the upper surfaces of the source region 42 and the drain region 44 to form the source diffusion layer 58 and the drain diffusion layer 60 (FIG. 5C).

上述のように、本半導体装置では、チャネル領域46はソース領域42及びドレイン領域44よりチャネル幅方向に突出する。その突出量は、例えば、開口部66のパターニングにおいて目合わせずれが生じても、矩形に形成される当該開口部66のチャネル方向に沿った一対のエッジがチャネル領域46上をチャネル方向に横切る位置にあるように設定される。これにより、LDD領域56を介したソース領域42とドレイン領域44との短絡を防止することができる。それと共に、エッジを直線としたことで、溝50のチャネル方向の幅を狭めてトランジスタのサイズを縮小することができる効果が得られる。また、ソース領域42、チャネル領域46及びドレイン領域44がチャネル方向に関して近づくことで、高速動作等の特性改善が図られる。また、チャネル領域46上における開口部66のチャネル方向の寸法の均一化が図られ、素子特性のばらつきを抑制しつつチャネル幅が縮小されたトランジスタを構成することができる。   As described above, in this semiconductor device, the channel region 46 protrudes in the channel width direction from the source region 42 and the drain region 44. For example, even if misalignment occurs in the patterning of the opening 66, the protruding amount is a position where a pair of edges along the channel direction of the opening 66 formed in a rectangle cross the channel region 46 in the channel direction. Is set to Thereby, a short circuit between the source region 42 and the drain region 44 via the LDD region 56 can be prevented. At the same time, since the edge is a straight line, it is possible to reduce the transistor size by narrowing the width of the groove 50 in the channel direction. Further, when the source region 42, the channel region 46, and the drain region 44 approach each other in the channel direction, characteristics such as high-speed operation can be improved. Further, the size of the opening 66 on the channel region 46 can be made uniform in the channel direction, and a transistor with a reduced channel width can be formed while suppressing variation in element characteristics.

STI構造を利用した本実施形態に係る中耐圧トランジスタ素子の構造及びその製造方法を説明する模式的な素子平面図である。It is a typical element top view explaining the structure of the medium voltage transistor element concerning this embodiment using an STI structure, and its manufacturing method. STI構造を利用した本実施形態に係る中耐圧トランジスタ素子の構造及びその製造方法を説明する模式的な素子断面図である。It is typical element sectional drawing explaining the structure of the intermediate voltage transistor element based on this embodiment using STI structure, and its manufacturing method. 本半導体装置の主な製造工程におけるチャネル方向に沿った模式的な垂直断面図である。It is a typical vertical sectional view along the channel direction in the main manufacturing process of this semiconductor device. 本半導体装置の主な製造工程におけるチャネル方向に沿った模式的な垂直断面図である。It is a typical vertical sectional view along the channel direction in the main manufacturing process of this semiconductor device. 本半導体装置の主な製造工程におけるチャネル方向に沿った模式的な垂直断面図である。It is a typical vertical sectional view along the channel direction in the main manufacturing process of this semiconductor device. STI構造を利用した従来の中耐圧トランジスタ素子の構造及びその製造方法を説明する模式的な素子平面図である。It is the typical element top view explaining the structure of the conventional medium voltage transistor element using an STI structure, and its manufacturing method. STI構造を利用した従来の中耐圧トランジスタ素子の構造及びその製造方法を説明する模式的な素子断面図である。It is typical element sectional drawing explaining the structure of the conventional medium voltage transistor element using STI structure, and its manufacturing method.

符号の説明Explanation of symbols

42 ソース領域、44 ドレイン領域、46 チャネル領域、48 ゲート電極、50,52 溝、54 シリコン酸化膜、56 LDD領域、58 ソース拡散層、60 ドレイン拡散層、62 ゲート絶縁膜、64 スペーサ、66 開口部、80 半導体基板、82 熱酸化膜、84 シリコン窒化膜、86 レジスト、88 シリコン酸化膜。   42 source region, 44 drain region, 46 channel region, 48 gate electrode, 50, 52 groove, 54 silicon oxide film, 56 LDD region, 58 source diffusion layer, 60 drain diffusion layer, 62 gate insulating film, 64 spacer, 66 opening Part, 80 semiconductor substrate, 82 thermal oxide film, 84 silicon nitride film, 86 resist, 88 silicon oxide film.

Claims (2)

ソース領域とドレイン領域とゲート電極下に配置されたチャネル領域とを備えるトランジスタ構造を含み、前記各領域は半導体基板の主面に一列に並んで配置され、かつそれぞれの周囲に形成され絶縁物を充填された溝によって互いに隔てられ、前記ソース領域及びドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記溝の表面に沿って前記ソース領域及びドレイン領域よりも低不純物濃度のLDD領域を形成された半導体装置であって、
前記LDD領域は、チャネル幅方向に関して前記ソース領域及びドレイン領域に応じたサイズを有し、
前記チャネル領域は、前記チャネル幅方向に関して前記ソース領域及びドレイン領域よりも外側に突き出ること、
を特徴とする半導体装置。
A transistor structure including a source region, a drain region, and a channel region disposed under the gate electrode, wherein each region is disposed in a line on the main surface of the semiconductor substrate, and an insulator is formed around each of the regions. A semiconductor device in which an LDD region having a lower impurity concentration than the source region and the drain region is formed along the surface of the groove between the source region, the drain region, and the channel region, separated from each other by a filled trench Because
The LDD region has a size corresponding to the source region and the drain region in the channel width direction,
The channel region protrudes outside the source region and the drain region in the channel width direction;
A semiconductor device characterized by the above.
ソース領域とドレイン領域とゲート電極下に配置されたチャネル領域とを備えるトランジスタ構造を含み、前記各領域は半導体基板の主面にチャネル方向に一列に並んで配置され、かつそれぞれの周囲に形成され絶縁物を充填された溝によって互いに隔てられ、前記ソース領域及びドレイン領域と前記チャネル領域との間の前記溝の表面に沿って前記ソース領域及びドレイン領域よりも低不純物濃度のLDD領域を形成された半導体装置を製造する方法であって、
前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域の周囲をエッチングして前記溝を形成する溝形成工程と、
前記溝が形成された前記半導体基板の主面を覆い、前記ソース領域及びドレイン領域それぞれの前記チャネル領域に対向する部分を少なくとも包含する領域に開口部が設けられた注入阻止層を形成する注入阻止層形成工程と、
前記注入阻止層の前記開口部から前記半導体基板へ不純物を注入して前記LDD領域を形成するLDD形成工程と、
を有し、
前記開口部のエッジのうち前記チャネル方向に沿った側部エッジは、直線に形成され、
前記チャネル領域は、チャネル幅方向に関して前記開口部の形成位置を横切ってその外側まで延在されること、
を特徴とする半導体装置製造方法。
A transistor structure including a source region, a drain region, and a channel region disposed under the gate electrode, wherein each region is disposed in a line in the channel direction on the main surface of the semiconductor substrate and is formed around each of the regions. An LDD region having a lower impurity concentration than the source region and the drain region is formed along the surface of the groove between the source region, the drain region, and the channel region, separated from each other by a trench filled with an insulator. A method of manufacturing a semiconductor device comprising:
A groove forming step of forming the groove by etching around the source region, the drain region, and the channel region;
An injection blocking layer that covers the main surface of the semiconductor substrate in which the trench is formed and forms an injection blocking layer in which an opening is provided in a region including at least a portion of the source region and the drain region facing the channel region. A layer forming step;
An LDD forming step of forming an LDD region by injecting impurities into the semiconductor substrate from the opening of the injection blocking layer;
Have
Of the edges of the opening, the side edge along the channel direction is formed in a straight line,
The channel region extends across the formation position of the opening in the channel width direction to the outside thereof;
A method of manufacturing a semiconductor device.
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