JP2009272426A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、DMOSトランジスタの構造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 to a structure of a DMOS transistor and a manufacturing method thereof.
近年、コンピュータ等のCPUに使用される電源が低電圧化するのに伴い、同期整流方式によるスイッチング電源回路が多用されている。この電源回路には、入力電圧に応じて数Vから数十Vの耐圧を持つDMOSトランジスタが用いられている。電源回路用のDMOSトランジスタとしては高速且つ低抵抗の素子が適している。 In recent years, a switching power supply circuit using a synchronous rectification method has been widely used as a power supply used for a CPU such as a computer is lowered in voltage. In this power supply circuit, a DMOS transistor having a withstand voltage of several V to several tens V according to the input voltage is used. A high-speed and low-resistance element is suitable as a DMOS transistor for a power supply circuit.
このようなDMOSトランジスタでは、高耐圧化のためにドレイン領域にオフセット層(電界緩和部)が設けられている(例えば、特許文献1参照)。オフセット層はドレインのコンタクト領域(低抵抗領域)の周囲を取り囲むようにレイアウトされる。 In such a DMOS transistor, an offset layer (electric field relaxation portion) is provided in the drain region in order to increase the breakdown voltage (see, for example, Patent Document 1). The offset layer is laid out so as to surround the drain contact region (low resistance region).
このオフセットの長さは通常マスク合わせにより決定されるため、マスクずれを考慮してマージンを設定する必要があり、その分オン抵抗が大きくなってしまうという問題がある。
本発明は、オフセット層を自己整合的に決定することができ、オン抵抗の小さいDMOSトランジスタを含む半導体装置及びその製造方法を提供するものである。 The present invention provides a semiconductor device including a DMOS transistor having a low on-resistance and capable of determining an offset layer in a self-aligned manner, and a manufacturing method thereof.
本発明の一つの態様に係る半導体装置は、同一の第1導電型の半導体層内に、CMOSトランジスタと、DMOSトランジスタとが形成され、前記CMOSトランジスタは、前記半導体層上に第1の絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極と、前記半導体層の表面に、前記第1ゲート電極に隣接して設けられた第2導電型の第1ソース領域と、前記半導体層の表面に、前記第1ソース領域と共に前記第1ゲート電極を挟むように設けられた第2導電型の第1ドレイン領域とを備え、前記DMOSトランジスタは、前記半導体層上に第2の絶縁膜を介して形成された第2ゲート電極と、前記半導体層の表面に、前記第2ゲート電極に隣接して設けられた第2導電型の第2ソース領域と、前記半導体層の表面に、前記第2ソース領域と共に前記第2ゲート電極を挟むように設けられた第2導電型のドリフト領域と、前記半導体層の表面に、前記ドリフト領域に隣接し、前記第2ソース領域と共に前記第2ゲート電極を挟むように設けられた第2導電型の第2ドレイン領域とを備え、前記第1ゲート電極の側面には第1サイドウォールが設けられ、前記第2ゲート電極の側面には第2サイドウォールが設けられ、前記第1サイドウォール及び前記第2サイドウォールは、複数種類の絶縁層を積層させてなり、前記第2ドレイン領域側の前記第2サイドウォールは、前記第2ソース領域側の前記第2サイドウォールよりも前記第2ゲート絶縁膜に沿う方向の厚さが大きいことを特徴とする。 In a semiconductor device according to one aspect of the present invention, a CMOS transistor and a DMOS transistor are formed in the same first conductivity type semiconductor layer, and the CMOS transistor includes a first insulating film on the semiconductor layer. The first gate electrode formed through the first gate electrode, the first source region of the second conductivity type provided adjacent to the first gate electrode on the surface of the semiconductor layer, and the surface of the semiconductor layer, A first drain region of a second conductivity type provided so as to sandwich the first gate electrode together with the first source region, and the DMOS transistor is formed on the semiconductor layer via a second insulating film The second gate electrode, a second source region of a second conductivity type provided adjacent to the second gate electrode on the surface of the semiconductor layer, and the second source region on the surface of the semiconductor layer Above A drift region of a second conductivity type provided so as to sandwich the two gate electrodes; and provided on the surface of the semiconductor layer so as to be adjacent to the drift region and sandwich the second gate electrode together with the second source region. A second drain region of the second conductivity type, a first sidewall is provided on a side surface of the first gate electrode, a second sidewall is provided on a side surface of the second gate electrode, The first sidewall and the second sidewall are formed by laminating a plurality of types of insulating layers, and the second sidewall on the second drain region side is more than the second sidewall on the second source region side. The thickness in the direction along the second gate insulating film is large.
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、同一の第1導電型の半導体層内に、CMOSトランジスタと、DMOSトランジスタとが形成された半導体装置の製造方法であって、前記半導体層上に絶縁膜を介して前記CMOSトランジスタ用の第1ゲート電極と、前記DMOSトランジスタ用の第2ゲート電極とを形成する工程と、前記第1及び前記第2ゲート電極上を含む前記半導体層上に、複数種類の絶縁層を積層させる工程と、 前記第2ゲート電極のうち、前記DMOSトランジスタのドレイン領域側をマスクで覆った後、このマスクを用いて前記絶縁層の一部をエッチングする工程と、前記複数種類の絶縁層に対し異方性エッチングを施して、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の側壁に前記絶縁層を残してサイドウォールを形成する工程とを備えたことを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a CMOS transistor and a DMOS transistor are formed in the same first conductivity type semiconductor layer, the semiconductor device being formed on the semiconductor layer. Forming a first gate electrode for the CMOS transistor and a second gate electrode for the DMOS transistor via an insulating film on the semiconductor layer including the first and second gate electrodes; A step of laminating a plurality of types of insulating layers; a step of covering the drain region side of the DMOS transistor of the second gate electrode with a mask, and then etching a part of the insulating layer using the mask; Then, anisotropic etching is performed on the plurality of types of insulating layers to leave the insulating layers on the side walls of the first gate electrode and the second gate electrode. Characterized by comprising a step of forming a Lumpur.
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、DMOSトランジスタを含む半導体装置の製造方法であって、前記半導体層上に絶縁膜を介して複数のゲート電極を形成するとともに、この複数のゲート電極に挟まれる位置に、前記ゲート電極との間で第1の間隔をおいてダミー電極を形成する工程と、前記ゲート電極および前記ダミー電極をマスクとして前記半導体層にイオン注入を行って前記DMOSトランジスタのドリフト領域を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記ダミー電極の上を含めた前記半導体層上に絶縁膜を、前記第1の間隔よりも小さく前記第1の間隔の1/2よりも大きい第2の厚さに堆積させる工程と、前記絶縁膜に対し異方性エッチングを施して前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、前記ダミー電極を除去した後、前記半導体層にイオン注入を行って前記DMOSトランジスタのドレイン領域、及びソース領域を形成する工程とを備えたことを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device including a DMOS transistor, wherein a plurality of gate electrodes are formed on the semiconductor layer with an insulating film interposed therebetween, and the plurality of gates are formed. Forming a dummy electrode at a first gap between the gate electrode and a position sandwiched between the electrodes; and implanting ions into the semiconductor layer using the gate electrode and the dummy electrode as a mask to form the DMOS A step of forming a drift region of the transistor, and an insulating film on the semiconductor layer including the gate electrode and the dummy electrode, the insulating film being smaller than the first interval and less than ½ of the first interval. Depositing a large second thickness; performing anisotropic etching on the insulating film to form a sidewall on the sidewall of the gate electrode; After removal of Me electrodes, characterized by comprising a step of forming a drain region, and a source region of the DMOS transistor by ion implantation into the semiconductor layer.
本発明によれば、オフセット層を自己整合的に決定することができ、オン抵抗の小さいDMOSトランジスタを含む半導体装置及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, the offset layer can be determined in a self-aligning manner, and a semiconductor device including a DMOS transistor having a low on-resistance and a manufacturing method thereof can be provided.
以下、図面を参照しながら、本願発明に係る半導体装置の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、本実施の形態に係る、CMOSトランジスタと低耐圧DMOSトランジスタとを同一基板上に混載して形成した半導体装置の構造断面図を略示したものである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the present embodiment, in which a CMOS transistor and a low breakdown voltage DMOS transistor are mixedly mounted on the same substrate.
図1(A)はCMOSトランジスタ部分の構造断面図を示し、図1(B)はDMOSトランジスタ部分の構造断面図を示す。本実施の形態では、いずれもN型MOSトランジスタの場合を例にとって説明する。すなわち、本実施の形態では第一導電型をP型、第二導電型をN型として説明する。しかし、これに限定されず、逆であってもよい。また、以下、特に明記しない限り、DMOSトランジスタは、例えば静耐圧が5〜10V程度の低耐圧DMOSトランジスタを意味するものとして説明する。 FIG. 1A shows a structural cross-sectional view of the CMOS transistor portion, and FIG. 1B shows a structural cross-sectional view of the DMOS transistor portion. In this embodiment, the case of an N-type MOS transistor will be described as an example. That is, in the present embodiment, the first conductivity type is described as P type, and the second conductivity type is described as N type. However, it is not limited to this and may be reversed. Hereinafter, unless otherwise specified, the DMOS transistor is described as meaning a low breakdown voltage DMOS transistor having a static breakdown voltage of about 5 to 10 V, for example.
まず、CMOSトランジスタの構造について図1(A)を参照しながら説明する。CMOSトランジスタ1は、P-型の高抵抗半導体層2中(第1エリア)に形成される。P-型半導体層2はP-型基板でも良いし、シリコン基板上に形成されたP型ウェル領域でもよい。
First, the structure of the CMOS transistor will be described with reference to FIG. The CMOS transistor 1 is formed in the P − type high resistance semiconductor layer 2 (first area). The P −
CMOSトランジスタ1は、P-型半導体層2上に絶縁膜5を介して選択的に形成されたゲート電極9を有する。ゲート電極9の下方のP-型半導体層内には、P型半導体領域であるチャネル領域7が形成されている。チャネル領域7は、ゲート電極9に閾値電圧以上の駆動電圧が印加された時に反転層を形成する。チャネル領域7の両側には、N型半導体領域であるN型LDD領域6、6’が形成される。LDD(Lightly Doped Drain)領域は、後述するソース領域3、ドレイン領域4より低濃度の不純物ドープにより形成される。LDD領域6の横方向でゲート電極9から遠い側には、LDD領域6よりも高濃度で不純物イオンドープされたN+型半導体領域であるソース領域3が形成されている。ソース領域3とともにゲート電極9を挟む位置には、LDD領域6,6’よりも高濃度で不純物ドープされたN+型半導体領域であるドレイン領域4が形成されている。
The CMOS transistor 1 has a
絶縁膜5は、例えば、シリコン酸化膜により形成される。この絶縁膜5のうち、ゲート電極9の下方に形成された部分がMOSトランジスタのゲート酸化膜12を構成する。ゲート酸化膜12は、ゲート駆動電圧に応じて所望の厚さに形成される。ゲート酸化膜12の上にはゲート電極9が形成されている。ゲート電極9は、例えば、選択的に形成された導電性ポリシリコンから成る。ゲート電極9の側壁にはサイドウォール8が形成されている。以下で詳細に説明するように、サイドウォール8は、例えば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順に堆積させたものである。また、このサイドウォールは、ドレイン側、ソース側において厚さは同一である。絶縁膜5にはコンタクトホールが選択的に開口され、その開口部にソース電極10及びドレイン電極11が形成されている。
The
CMOSトランジスタ1は、例えば、5V系CMOSトランジスタの場合、素子耐圧とゲート駆動電圧は共に5Vであるため、ゲート−ドレイン間に、5V程度の逆バイアスがかかった場合に、ゲート酸化膜12に5V以上の電圧が印加されることはない。また、CMOSトランジスタ1は、LDD領域6、6’の不純物濃度、横方向寸法等がチャネル領域7を挟んで左右対称であり、ソース領域3及びドレイン領域4の横方向寸法もチャネル領域7を挟んで左右対称である。
In the case of the CMOS transistor 1, for example, in the case of a 5V-type CMOS transistor, the device breakdown voltage and the gate drive voltage are both 5V, and therefore when the reverse bias of about 5V is applied between the gate and the drain, the
次に、DMOSトランジスタの構造について図1(B)を参照しながら説明する。DMOSトランジスタ20は、上記したCMOSトランジスタ1が形成されるのと同じP-型半導体層2内の別の領域(第2エリア)に形成される。ここで、P-型半導体層2は、P-型基板でも良いし、シリコン基板上に形成されたP型ウェル領域でもよい。
Next, the structure of the DMOS transistor will be described with reference to FIG. The
DMOSトランジスタ20は、絶縁膜30を介してP-型半導体層2上に選択的に形成されたゲート電極27を有する。ゲート電極27の下方のP-型半導体層内には、P型半導体領域であるチャネル領域7’が形成されている。チャネル領域7’は、ゲート電極27に閾値電圧以上の駆動電圧が印加された時に反転層を形成する。チャネル領域7’の左側(ソース側)には、後述するソース領域24より低濃度で不純物ドープされたN型拡散領域であるLDD領域25が形成されている。チャネル領域7’の右側(ドレイン側)すなわちLDD領域25と共にゲート電極27を挟む位置には、ドリフト領域23が形成されている。ドリフト領域23はLDD領域25よりも低濃度に不純物がドープされることが多い。したがって、チャネル領域7を挟んで、LDD領域25の不純物ドープ濃度とドリフト領域23の不純物ドープ濃度とは左右非対称となるように形成されている。
The
LDD領域25の横方向にゲート電極27から遠い側には、LDD領域25より高濃度で不純物ドープされた高濃度N+型拡散領域であるソース領域24が形成されている。また、ソース領域24の横方向にゲート電極27から遠い側には、半導体層2より高濃度で不純物ドープされた高濃度P+型拡散領域であるコンタクト領域22が形成されている。ドリフト領域23の横方向にゲート電極27から遠い側には、ドリフト領域23よりも高濃度で不純物ドープされた高濃度N+型拡散領域であるドレイン領域21が形成されている。
On the side farther from the
絶縁膜30は、例えば、シリコン酸化膜により形成される。この絶縁膜30のうち、ゲート電極27の下方に形成された部分がMOSトランジスタのゲート酸化膜12を構成する。P-型半導体層2の表面には、ゲート酸化膜31が形成されている。ゲート酸化膜31は、ゲート駆動電圧に応じて所望の厚さに形成することができる。低耐圧DMOSトランジスタ20の場合、通常、同じ耐圧系のCMOSトランジスタよりゲート駆動電圧は低く設計され、ゲート酸化膜31は薄く設計される。ゲート酸化膜31の上にはゲート電極27が形成されている。ゲート電極27は、例えば、選択的に形成された導電性ポリシリコンから成る。
The insulating
ゲート電極27の側壁にはサイドウォール26が形成されている。以下で詳細に説明するように、サイドウォール26は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を順に堆積させたものである。このサイドウォール26は、CMOSトランジスタ1のサイドウォール8とは異なり、ドレイン側とソース側とで、水平方向(半導体層2の表面に沿った方向)の厚さが異なっており、ドレイン側のサイドウォール26Bは、ソース側のサイドウォール26Aよりも厚い。ソース側のサイドウォール26Aは、CMOSトランジスタ1のサイドウォール8と略同一の厚さを有している。ドリフト領域23、LDD領域25、ドレイン領域21、及びソース領域24は、これらサイドウォール26A、26Bに自己整合的に形成される。このため、LDD領域25は、ドリフト領域23に比べ、サイドウォール26A、26Bの厚さの差の分だけ水平方向の長さが小さくされている。また、絶縁膜30にはコンタクトホールが選択的に開口され、その開口部に選択的にソース電極28及びドレイン電極29が形成されている。ソース領域24とコンタクト領域22に共通にソース電極28が接続される。
以下で詳細に説明するように、本実施の形態では、それぞれのサイドウォール8、26(26A、26B)をマスクとしてソース領域3とドレイン領域4、ソース領域24とドレイン領域21を形成することにより、マスクの合わせずれの影響を受けることなくCMOSトランジスタ1のLDD領域6及び6’、DMOSトランジスタ20のLDD領域25及びドリフト領域23の長さを所望の距離に保って形成することができる。こうすることにより、異なる耐圧系の二種類のデバイスを、設計自由度を保ちつつ、同一基板上に混載することが可能となるのである。さらに、サイドウォール26においては、ソース側のサイドウォール26Aと、ドレイン側のサイドウォール26Bとで厚さが異なっており、DMOSトランジスタのオン抵抗を、両者が同一の厚さを有する場合に比べて低減することができる。また、DMOSトランジスタ20の素子面積を小さくすることができる。一例として、サイドウォール26Aの厚さ(水平方向)は約100nmであり、サイドウォール26Bの厚さはサイドウォール12の約2倍である。
As will be described in detail below, in the present embodiment, the
次に、本実施の形態に係る、CMOSトランジスタ1とDMOSトランジスタ20とを同一基板上に混載して形成した半導体装置の第1の製造方法について説明する。図2A〜図2Iは、この製造方法の一部を示したものである。説明の都合上、アニールプロセスについては省略する。
Next, a first manufacturing method of a semiconductor device according to the present embodiment, in which the CMOS transistor 1 and the
まず、図2Aに示すように、P-型半導体層2に、所定の不純物イオン注入処理を行い、チャンネル領域7、7’を形成する。次に、ゲート酸化膜となる、絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜)5、30を形成する。この際、CMOSトランジスタ領域とDMOSトランジスタ領域とでは、ゲート駆動電圧に応じて、絶縁膜5、30の厚さが同じであっても、異なっていてもよい。それぞれの絶縁膜5、30の上に、フォトリソグラフィー及びエッチングプロセスにより、選択的に、例えばポリシリコンを形成し、これがゲート電極9、27となる。
First, as shown in FIG. 2A, a predetermined impurity ion implantation process is performed on the P −
次に図2Bに示すように、CMOSトランジスタ1のゲート電極9に対して、ソース領域3より低濃度の不純物拡散領域を形成するために自己整合的に所望のイオン注入を行う。具体的には、例えば、リン(P)などを基板に対して、例えば、注入エネルギー50〜70keV、注入量1014cm−2程度でイオン注入を行う。こうしてCMOSトランジスタ1のLDD領域6、6’が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, desired ion implantation is performed in a self-aligned manner in order to form an impurity diffusion region having a concentration lower than that of the
この時同時に、DMOSトランジスタ20のゲート電極27に対しても、ソース側のみ、ソース領域24より低濃度の不純物拡散領域を形成するために自己整合的に所望のイオン注入を行う。具体的には、ゲート電極27の左側(ソース側)及びCMOSトランジスタ領域に開口を有するフォトレジストをマスクとして、例えば、リン(P)などを基板に対して、例えば、注入エネルギー50〜70keV、注入量1014cm−2程度でイオン注入を行う。こうして、ソース領域24より低濃度不純物拡散領域となるDMOSトランジスタ20のLDD領域25とCMOSトランジスタ1のLDD領域6、6’とが同時に形成される。
At the same time, desired ion implantation is performed in a self-aligned manner on the
次に、ゲート電極27の右側(ドレイン側)に開口を有するフォトレジストをマスクとして、例えば、リン(P)などを基板に対して、例えば、注入エネルギー50〜70keV、注入量1013cm−2程度でイオン注入を行う。こうして、LDD領域25よりも濃度の低い不純物拡散領域となるドリフト領域23が形成される。
Next, using a photoresist having an opening on the right side (drain side) of the
次に、図2Cに示すように、基板全体に、所定の厚さのシリコン酸化膜40、所定の厚さのシリコン窒化膜41、所定の厚さのシリコン酸化膜42を順に堆積させる。これらの絶縁膜は、例えば熱CVD法、プラズマCVD法により堆積することができる。ここで、膜の厚さは、数nm〜数百nmの所望の厚さに設定することができる。
Next, as shown in FIG. 2C, a
次に、図2Dに示すように、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術によりDMOSトランジスタ領域のドレイン領域のみを覆うマスク43を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, a photoresist is applied, and a
続いて、図2Eに示すように、マスク43を使って、例えば、希フッ酸(HF)またはフッ化アンモニウム(NH4F)を用いて、絶縁膜42をウエットエッチング(等方性エッチング)により除去する。ここで、シリコン窒化膜41はウエットエッチャント(この場合、フッ酸)に対するストッパー膜として機能する。次いで、マスク43を除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 2E, the insulating
次に、図2Fに示すように、フォトリソグラフィー技術を使って、DMOSトランジスタ20の領域に開口を有するマスク44を形成する。次いで、このマスク44を使って、DMOSトランジスタ20の領域のシリコン酸化膜42をRIE(Reactive Ion Etching)等のドライエッチング(異方性エッチング)によりエッチバックする。この際、異方性エッチングの特性から、ゲート電極27の側面にはシリコン酸化膜42が残される。次いで、マスク44を除去する。
Next, as shown in FIG. 2F, a
続いて、図2Gに示すように、RIE等のドライエッチング(異方性エッチング)により、CMOSトランジスタ1の領域のシリコン窒化膜41及びシリコン酸化膜40を除去するとともに、DMOSトランジスタ20の領域のソース領域側のシリコン窒化膜41及びシリコン酸化膜40を除去する。さらに、DMOSトランジスタ20の領域のドレイン領域側では、シリコン窒化膜41及びシリコン酸化膜40に加え、シリコン酸化膜42もエッチングする。異方性エッチングを用いることで基板表面に垂直な方向のエッチング速度は大きくエッチングが進むが、基板表面に平行な方向のエッチング速度は非常に遅くエッチングがほとんど進まず、結果として、ゲート電極9、27の側面にのみ、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜が残されることによりサイドウォール8、26が形成される。そして、サイドウォール8、26の厚さは異方性エッチングされるシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の厚さにほぼ相当することになる。その結果、サイドウォール8及び26は、CMOSトランジスタ1の両側、DMOSトランジスタ20のソース側では同一の厚さを有するが、DMOSトランジスタ20のドレイン側では、シリコン酸化膜42の分、水平方向の厚さが大きくなる。
Subsequently, as shown in FIG. 2G, the
次に、図2Hに示すように、CMOSトランジスタ1と、DMOSトランジスタ20の両方に対して、サイドウォール8、26をマスクとして使用し、LDD領域6,6’より高濃度の不純物拡散領域を形成するべく、自己整合的にイオン注入処理を行う。異なる厚さのサイドウォール26A、26Bをマスクとして使用することで、マスク合わせによる位置ずれが防止され、必要最小限の寸法のドリフト領域23を形成することができる。イオン注入処理に使用するn+ドーパントとしては、例えば、砒素(As)などを用いることができる。その場合、イオン注入は、例えば、30keV〜60keV、イオン注入量2.0×1015cm−2〜5.0×1015cm−2の条件で行われる。こうして、CMOSトランジスタ1のN+型ソース領域3及びN+型ドレイン領域4、並びにDMOSトランジスタ20のN+型ソース領域24及びN+型ドレイン領域21が同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 2H, for both the CMOS transistor 1 and the
さらに、イオン注入処理により選択的にP+型コンタクト領域22を形成する。イオン注入処理に使用するp+ドーパントとしては、例えば、ボロン(B)などを用いることができる。その場合イオン注入は、例えば、5keV〜40keV、イオン注入量2.0×1014cm−2〜5.0×1015cm−2の条件で行われる。
Further, a P + -
最後に、図2Iに示すように、絶縁膜5、30にコンタクトホールを開口し、例えばタングステン(W)膜を埋め込む。次いで、アルミニウム(Al)スパッタまたは銅(Cu)めっき等を行いメタル層を形成する。その後、フォトリソグラフィー及びエッチングプロセスにより、CMOSトランジスタ1のソース電極10及びドレイン電極11、並びにDMOSトランジスタ20のソース電極28及びドレイン電極29を同時に形成する。
Finally, as shown in FIG. 2I, contact holes are opened in the insulating
本実施の形態によれば、CMOSトランジスタとDMOSトランジスタとを同一基板上に混載して形成することが可能となり、サイドウォールをソース領域、ドレイン領域を形成するためのマスクとして使用することによって、ドリフト領域形成の際のマスク合わせによるずれを削減することができる。さらにDMOSトランジスタにて、ソース側とドレイン側とで厚さの異なるサイドウォールを形成できるので、DMOSトランジスタのオン抵抗を低減するとともに、素子面積も小さくすることができる。結果として、CMOSトランジスタとDMOSトランジスタとを混載した半導体装置のチップ面積を小さくすることができる。 According to this embodiment, a CMOS transistor and a DMOS transistor can be formed on the same substrate, and drift can be achieved by using a sidewall as a mask for forming a source region and a drain region. Deviation due to mask alignment during region formation can be reduced. Further, in the DMOS transistor, sidewalls having different thicknesses can be formed on the source side and the drain side, so that the on-resistance of the DMOS transistor can be reduced and the element area can be reduced. As a result, the chip area of the semiconductor device in which the CMOS transistor and the DMOS transistor are mounted together can be reduced.
次に、本実施の形態に係る、CMOSトランジスタとDMOSトランジスタとを同一基板上に混載して形成した半導体装置の第2の製造方法について説明する。図2J〜図2Nは、この製造方法の一部を示したものである。この方法は、サイドウォール26Bを形成するための異方性エッチングが、膜42の一部を除去するための等方性エッチングよりも先に実行される点で、前述の方法と異なっている。
Next, a second method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, in which a CMOS transistor and a DMOS transistor are formed on the same substrate, will be described. 2J to 2N show a part of this manufacturing method. This method differs from the above-described method in that the anisotropic etching for forming the
図2A〜図2Cの工程を実行した後、図2Jに示すように、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術によりDMOSトランジスタ領域のドレイン領域が露出したマスク43´を形成する。
After the steps of FIGS. 2A to 2C are performed, as shown in FIG. 2J, a photoresist is applied, and a
続いて、図2Kに示すように、マスク43´を使って、DMOSトランジスタ20のドレイン領域側の膜42をRIE等のドライエッチング(異方性エッチング)により除去する。これにより、DMOSトランジスタ20のドレイン領域側の側面にのみ、膜42が残されることになる。
Subsequently, as shown in FIG. 2K, the
次に、図2Lに示すように、DMOSトランジスタ20のドレイン領域側のみを覆うマスク44´を形成した後、マスク44´に覆われず露出した領域において、図2Mに示すように、例えば、希フッ酸(HF)またはフッ化アンモニウム(NH4F)を用いて、シリコン酸化膜42をウエットエッチングにより除去する。ここで、シリコン窒化膜41はウエットエッチャント(この場合、フッ酸)に対するストッパー膜として機能する。次いで、マスク44´を除去する。その後、図2Nに示すように、RIE等のドライエッチング(異方性エッチング)を実行することにより、第1の方法(図2G)と同様のサイドウォール8、26(26A、26B)を形成する。その後、図2H及び図2Iと同様の工程を実行することにより、図1に示す構造の半導体装置を完成させる。
Next, as shown in FIG. 2L, after forming a
次に、本実施の形態に係る、CMOSトランジスタとDMOSトランジスタとを同一基板上に混載して形成した半導体装置の第3の製造方法について説明する。図2P〜図2Sは、この製造方法の一部を示したものである。この方法は、サイドウォール26A及び26Bを形成するための異方性エッチングが、膜42の一部を除去するための等方性エッチングよりも先に実行される点で、前述の方法と異なっている。
Next, a third manufacturing method of a semiconductor device according to the present embodiment formed by mixing CMOS transistors and DMOS transistors on the same substrate will be described. 2P to 2S show a part of this manufacturing method. This method differs from the above method in that anisotropic etching for forming the
図2A〜図2Cの工程を実行した後、図2Pに示すように、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術によりDMOSトランジスタ領域が露出したマスク43´´を形成し、このマスク43´´を使って、DMOSトランジスタ20のソース領域側及びドレイン領域側の膜40〜42をRIE等のドライエッチング(異方性エッチング)により除去する。これにより、DMOSトランジスタ20の両側面に膜40〜42が残される。
After performing the steps of FIGS. 2A to 2C, as shown in FIG. 2P, a photoresist is applied, and a
次に、図2Rに示すように、DMOSトランジスタ20のドレイン領域側のみを覆うマスク44´´を形成した後、マスク44´´に覆われず露出した領域において、図2Rに示すように、例えば、希フッ酸(HF)またはフッ化アンモニウム(NH4F)を用いて、シリコン酸化膜42をウエットエッチングにより除去する。ここで、シリコン窒化膜41はウエットエッチャント(この場合、フッ酸)に対するストッパー膜として機能する。次いで、マスク44´を除去する。その後、図2Sに示すように、RIE等のドライエッチング(異方性エッチング)を実行することにより、第1の方法(図2G)と同様のサイドウォール8、26(26A、26B)を形成する。その後、図2H及び図2Iと同様の工程を実行することにより、図1に示す構造の半導体装置を完成させる。
Next, as shown in FIG. 2R, after forming a
次に、本実施の形態に係る、CMOSトランジスタとDMOSトランジスタとを同一基板上に混載して形成した半導体装置の第4の製造方法について説明する。図2T〜図2Yは、この製造方法の一部を示したものである。この方法は、DMOSトランジスタ20のドレイン領域側のみにサイドウォールをつけた後に更に別の膜を堆積し、これを異方性エッチングすることによってサイドウォール26A及び26Bを形成する点で、前述の方法と異なっている。
Next, a fourth manufacturing method of a semiconductor device according to the present embodiment formed by mixing CMOS transistors and DMOS transistors on the same substrate will be described. 2T to 2Y show a part of this manufacturing method. In this method, the
図2A〜図2Bの工程を実行した後、図2Tに示すように、基板全体に、所定の厚さのシリコン酸化膜40、所定の厚さのシリコン窒化膜41を順に堆積させる。これらの絶縁膜は、例えば熱CVD法、プラズマCVD法により堆積することができる。ここで、膜の厚さは、数nm〜数百nmの所望の厚さに設定することができる。
2A to 2B, a
更に、図2Uに示すように、基板全体に所定の厚さのシリコン酸化膜42を堆積させる。このシリコン酸化膜42の厚さの分だけ、後にDMOSトランジスタ20のドレイン側のサイドウォール26BはCMOSトランジスタ1のサイドウォール8よりも厚く形成されることになる。
Further, as shown in FIG. 2U, a
次に図2Vに示すように、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術によりDMOSトランジスタ領域が露出したマスク45を形成し、このマスク45を使って、DMOSトランジスタ領域の膜42をRIE等のドライエッチング(異方性エッチング)により除去する。これにより、DMOSトランジスタ20のゲート電極27の両側面に膜42A、42Bが残される。
Next, as shown in FIG. 2V, a photoresist is applied, and a
次に、図2Wに示すように、DMOSトランジスタ20のドレイン領域側のみを覆うマスク46を形成した後、マスク46に覆われず露出した領域において、例えば、希フッ酸(HF)またはフッ化アンモニウム(NH4F)を用いて、シリコン酸化膜42をウエットエッチングにより除去する。この結果、DMOSトランジスタ20のゲート電極27のドレイン領域側のみに膜42Bが残される。ここで、シリコン窒化膜41はウエットエッチャント(この場合、フッ酸)に対するストッパ膜として機能する。
Next, as shown in FIG. 2W, after forming a
次いで、マスク46を除去する。その後、図2Xに示すように、基板全体に所定の厚さのシリコン酸化膜47を堆積させる。
Next, the
その後、図2Yに示すように、RIE等のドライエッチング(異方性エッチング)を実行する。DMOSトランジスタのゲート電極27のドレイン領域側のみ膜42Bの分だけ膜が厚くなっているため、異方性エッチングの結果ゲート電極の側面に残るサイドウォールは、ゲート電極27のドレイン領域側のみ厚くなる。こうして第1の方法(図2G)と同様のサイドウォール8、26(26A、26B)が形成される。その後、図2H及び図2Iと同様の工程を実行することにより、図1に示す構造の半導体装置を完成させる。
Thereafter, as shown in FIG. 2Y, dry etching (anisotropic etching) such as RIE is performed. Since the film is thickened only on the drain region side of the
なお、この実施の形態では、サイドウォール8、26の形成のため、3種類の膜40〜42を形成したが、本発明はこれに限定されるもので無いことはいうまでもない。2つ以上の異なる膜を順次堆積させた後、サイドウォールの厚さを小さくしたい部分ではこの膜の少なくとも1つを剥離するものであれば、本発明の範囲に含まれる。
In this embodiment, the three types of
[第2の実施の形態]
図3は、第2の実施の形態に係る、半導体装置の構造断面図を略示したものである。CMOSトランジスタ領域については、上記した第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。本実施の形態に係る半導体装置のDMOSトランジスタ60は、P−型半導体層2にP型ボディ領域61を有する点で、上記した第1の実施の形態のDMOSトランジスタ20と異なる。P型ボディ領域61は、ソース側のコンタクト領域22、ソース領域24、LDD領域25を包囲し、一部がゲート酸化膜31の下方にまで延在するように形成されている。したがって、ゲート酸化膜31の下方での不純物濃度は、ドレイン側よりもソース側の方が高くなっている。P型ボディ領域61の不純物濃度のピークは、ソース領域24が形成されている半導体層の表面よりもさらに深い位置にある。
[Second Embodiment]
FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view of the structure of a semiconductor device according to the second embodiment. Since the CMOS transistor region is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. The
このP型ボディ領域61は、主に、DMOSトランジスタ60の閾値電圧を調整するためのものである。高いソース・ドレイン間耐圧を得るために、DMOSトランジスタ60のドリフト領域23の不純物濃度は、CMOSトランジスタ1のLDD領域6より低く設定されている。CMOSトランジスタ1領域の閾値を調整するためにCMOSトランジスタ1の領域全体に形成されているP型ウェル領域を、DMOSトランジスタ60の領域全体にも形成すると、ドリフト領域23の実効的な不純物濃度が低下して好ましくない。そこでPウェル領域の代わりとして、DMOSトランジスタ60のソース側にのみP型ボディ領域61を設けて、これで閾値を調整する。ただし、P型ボディ領域61がドリフト領域23と重なってしまうと、ドリフト領域の実効的な不純物濃度が下がりオン抵抗が高くなるため好ましくない。したがって、P型ボディ領域61はゲート酸化膜31の下方のソース側にのみ形成されている。他に、P型ボディ領域61はパンチスルーを抑制する効果も有する。
The P-
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図6は本実施の形態に係るパワーMOSトランジスタ60のP型拡散ボディ領域61を形成する工程を示したものである。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows a process of forming the P-type
まず、第1実施の形態の図2Aで説明したように、P-型半導体層2に、所定の不純物イオン注入処理を行い、チャンネル領域7、7’を形成する。その後、ゲート酸化膜5、30を形成し、次いでゲート電極9、27を形成する。
First, as described with reference to FIG. 2A of the first embodiment, a predetermined impurity ion implantation process is performed on the P −
次に、図4に示すように、全面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術により、P型ボディ領域61を形成する部分にのみ開口を有するマスク62を形成する。次いで、このマスク62を使って、斜め上方より、例えば入射角30°以上で、例えば、ボロン(B)またはBF2などのイオン注入を行う。その場合イオン注入は、例えば、5keV〜40keV、イオン注入量1.0×1013cm−2〜5.0×1013cm−2の条件で行われる。斜めイオン注入により、ゲート電極27の直下までイオンが注入され、P型ボディ領域61が形成される。次いで、マスク62を除去する。
Next, as shown in FIG. 4, a resist is applied to the entire surface, and a
P型ボディ領域61を形成する他の方法として、図5に示すように、パワーMOSトランジスタ60のP型ボディ領域61にのみ開口を有するマスク63を使ってイオン注入を行いP型ボディ領域61を形成し、次いで、マスク63を除去した後、ゲート電極9、27を形成してもよい。
As another method for forming the P-
以降の工程については、上記した第1実施の形態と同様なので説明を省略する。 Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment described above, description thereof will be omitted.
[第3の実施の形態]
図6は、第3の実施の形態に係る、半導体装置の構造断面図を略示したものである。CMOSトランジスタ領域については、上記した第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。本実施の形態に係る半導体装置のDMOSトランジスタは、サイドウォール26Bの水平方向の厚さがサイドウォール26Aよりも厚くされている点、P−型半導体層2にP型ボディ領域61を有する点で、上記した第2の実施の形態のDMOSトランジスタと同様である。この実施の形態では、図6に示すように、2つのDMOSトランジスタが1つのドレイン電極29を共有しており、ドレイン電極29の位置を基準として線対称に2つのDMOSトランジスタが配置されている。大きな電流を必要とする場合には、図6に示された領域を単位セルとして、この単位セルを多数繰り返して形成することができる。そのような場合、複数の単位セルの一部においてドリフト領域23の長さが他の単位セルに比べて小さいと、その一部の単位セルに影響されて、半導体装置全体の耐圧が小さくなってしまう。しかし、後述する製造方法により、これら単位セル中のDMOSトランジスタのサイドウォール26は、リソグラフィー工程でのマスク合わせずれの影響を受けることなく、すべての単位セルについて同じ厚さに作られ、従ってドリフト領域23の長さは、全ての単位セルにおいて等しくなる。従って、所望の耐圧を得ることが可能になる。
[Third Embodiment]
FIG. 6 schematically shows a sectional view of the structure of a semiconductor device according to the third embodiment. Since the CMOS transistor region is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. In the DMOS transistor of the semiconductor device according to the present embodiment, the horizontal thickness of the
また、この実施の形態は、後述するように、サイドウォール26の形成工程が前述の実施の形態とは異なっており、このため、ドレイン側のサイドウォール26Bは、図6Aに示すように、くさび状の陥没部分を有した形状を有している。
Further, as will be described later, this embodiment is different in the formation process of the
次に、この実施の形態に係る半導体装置の製造方法を、図7A〜図7Kを参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 7A to 7K.
まず、図7Aに示すように、p型シリコン半導体基板1の表面の所定の領域にp−型ウェル2を形成する。その後全面にゲート酸化膜31を形成する。ゲート酸化膜31の形成前に閾値を調整するための不純物イオン注入を行っても良い。
First, as shown in FIG. 7A, a p-
続いて、図7Bに示すように、ゲート酸化膜31上にゲート電極27となるポリシリコン膜を形成し、これをリソグラフィーおよびRIEによりパターニングする。この際、ゲート電極27だけではなくドレインになる領域にダミー電極27Dを残す。ダミー電極27Dは、後述の説明のように、マスクとしてのみ用いられ、最終的には除去されるものである。
Subsequently, as shown in FIG. 7B, a polysilicon film to be the
隣接したゲート電極27とダミー電極27Dの間の間隔が全て等しい所定の値となるようにする。後述の説明から明らかとなるように、この間隔によりドリフト領域23の長さが決まるので、必要な耐圧が得られる長さとなるようにこの間隔を決める。例えば10Vの耐圧を得るためには、n型ドリフト領域23の長さは200nm程度必要である。ドリフト領域23の長さはゲート電極27とダミー電極27Dの間の間隔よりも若干短くなる。このため、ゲート電極27とダミー電極27Dの間の間隔を250nm程度で均一にする。ゲート電極27とダミー電極27Dとは同一のマスクを使ってリソグラフィーを行うため、互いの位置合わせを正確に行うことができる。
All the intervals between the
次に、図7Cに示すように、ダミー電極27Dとゲート電極27の一部を覆うマスク64を形成し、ソース領域のみを露出させ、その他の部分はマスク64で覆う。このマスク64を用いてp型不純物をイオン注入した後、マスク64を除去し、p型不純物を拡散させて自己整合的にp型ボディ領域61を形成する。
Next, as shown in FIG. 7C, a
続いて、図7Dに示すように、ゲート電極27とダミー電極27Dをマスクとして、ドリフト領域23を形成するためのn型不純物をイオン注入する。ソース領域にも、n−型の拡散層25´が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 7D, n-type impurities for forming the
その後、図7Eに示すように、ダミー電極27Dとゲート電極27の一部を覆うマスク64´を形成し、ソース領域のみを露出させ、その他の部分はマスク64´で覆う。このマスク64´を用いてn型不純物をイオン注入して、自己整合的にn型のLDD領域25を形成する。その後、レジスト64´は除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 7E, a mask 64 'covering a part of the
続いて、減圧CVD法によりサイドウォール26Aおよび26Bとなる絶縁膜65(たとえばシリコン窒化膜)をゲート電極27とダミー電極27Dの間隔の50%以上100%未満、より好ましくは50〜60%程度の厚に堆積させる。これにより、絶縁膜65は、ゲート電極27とダミー電極27Dとの間において、凹部65hを有するように堆積される。
Subsequently, the insulating film 65 (for example, a silicon nitride film) to be the
次に、図7Gに示すように、堆積した絶縁膜65を異方性エッチングたとえばRIEでエッチバックすることによりサイドウォール26Aおよび26Bが形成される。サイドウォール26Bは、その凹部65hの底部がゲート酸化膜31に到達しない程度にまでエッチングされ、図7Gに示すように、略V文字形状を有する。
Next, as shown in FIG. 7G, the
続いて、図7Hに示すように、ダミー電極27Dのみが露出し、ゲート電極27、及びソース領域(LDD領域25を含む)は覆うようにマスク66を堆積させる。その後、図27Dに示すように、このマスク66を用いて等方性エッチングを実行し、ダミー電極27Dを除去する。その後、図7Jに示すように、マスク66は除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 7H, a
その後、サイドウォール26A、26B、ゲート電極27、およびフォトレジスト(図示せず)をマスクとしてn型不純物のイオン注入を行い、サイドウォール26A及び26Bに対し自己整合的に、高不純物濃度のn+ 型ソース領域24、n+ 型ドレイン領域21を形成する。さらに、p+ 型のコンタクト領域22を形成する。
Thereafter, ion implantation of n-type impurities is performed using the
n型のドリフト領域23の長さはサイドウォール26Bの厚さによって決まる。サイドウォール26Bの厚さはゲート電極27とダミー電極27Dの間の間隔に等しく、この間隔は前述の通り1回のリソグラフィーで決まるため正確に均一に形成することができる。従ってn型のドリフト領域23の長さはマスク合わせずれの影響を受けることなく複数のセル間で正確に等しく形成することができる。
The length of the n-
この後、各不純物層を活性化させるためのアニール工程や層間絶縁膜および電極の形成工程を経て図6の構造を得る。 Thereafter, the structure shown in FIG. 6 is obtained through an annealing process for activating each impurity layer and an interlayer insulating film and electrode forming process.
[第4の実施の形態]
図8は、第4の実施の形態に係る、半導体装置の構造断面図を略示したものである。CMOSトランジスタ領域については、上記した第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。本実施の形態に係る半導体装置のDMOSトランジスタは、P−型半導体層2にP型ボディ領域61を有する点、2つのDMOSトランジスタが1つのドレイン電極29を共有しており、ドレイン電極29の位置を基準として線対称に2つのDMOSトランジスタが配置されている点など、第3の実施の形態と同一である。ただし、ドリフト領域が、第1ドリフト領域23Aと第2ドリフト領域23Bの2段で形成されている点で、第3の実施の形態と異なっている。前者の不純物濃度は、後者のそれより高くされている。このようにドリフト領域を2段構成にすることによりオン耐圧を高めることができる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 schematically shows a sectional view of the structure of a semiconductor device according to the fourth embodiment. Since the CMOS transistor region is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. The DMOS transistor of the semiconductor device according to the present embodiment has a P-
この実施の形態の半導体装置の製造方法を、図9A〜図9Kを参照して説明する。 A method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 9A to 9K.
まず、図9Aに示すように、p型シリコン半導体基板1の表面の所定の領域にp−型ウェル2を形成する。その後全面にゲート酸化膜31を形成する。ゲート酸化膜31の形成前に閾値を調整するための不純物イオン注入を行っても良い。
First, as shown in FIG. 9A, a p-
続いて、図9Bに示すように、ゲート酸化膜31上に、ゲート電極27となるポリシリコン膜を形成し、これをリソグラフィーおよびRIEによりパターニングする。この際、ゲート電極27だけではなくドレインになる領域にダミー電極27Eを残す。ダミー電極27Eは、後述の説明のように、マスクとしてのみ用いられ、最終的には除去されるものである。
Subsequently, as shown in FIG. 9B, a polysilicon film to be the
隣接したゲート電極27とダミー電極27Eの間の間隔が全て等しい所定の値となるようにする。この間隔によりドリフト領域23Bの長さが決まるので、必要な耐圧が得られる長さとなるようにこの間隔を決める。ゲート電極27とダミー電極27Eとは同一のマスクを使ってリソグラフィーを行うため、互いの位置合わせを正確に行うことができる。
All the intervals between the
次に、図9Cに示すように、ダミー電極27Eとゲート電極27の一部を覆うマスク68を形成し、ソース領域のみを露出させ、その他の部分はマスク68で覆う。このマスク68を用いてp型不純物をイオン注入した後、マスク68を除去し、p型不純物を拡散させて自己整合的にp型ボディ領域61を形成する。
Next, as shown in FIG. 9C, a
続いて、図9Dに示すように、ゲート電極27とダミー電極27Eをマスクとして、第2ドリフト領域23Bを形成するためのn型不純物をイオン注入する。ソース領域にも、n−型の拡散層25´が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 9D, n-type impurities for forming the
その後、図9Eに示すように、ダミー電極27Eとゲート電極27の一部を覆うマスク69を形成し、ソース領域のみを露出させ、その他の部分はマスク69で覆う。このマスク69を用いてn型不純物をイオン注入して、自己整合的にn型のLDD領域25を形成する。その後、レジスト69は除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 9E, a
続いて、図9Fに示すように、減圧CVD法によりサイドウォール26Aおよび26Bとなる絶縁膜65(たとえばシリコン窒化膜)をゲート電極27とダミー電極27Eの間隔の50〜60%程度の厚さまで堆積させる。これにより、絶縁膜65は、ゲート電極27とダミー電極27Eとの間において、凹部65hを有するように堆積される。
Subsequently, as shown in FIG. 9F, an insulating film 65 (for example, a silicon nitride film) to be the
次に、図9Gに示すように、堆積した絶縁膜65を異方性エッチングたとえばRIEでエッチバックすることによりサイドウォール26Aおよび26Bが形成される。サイドウォール26Bは、その凹部65hの底部がゲート酸化膜31に到達しない程度にまでエッチングされ、図9Gに示すように、略V文字形状を有する。
Next, as shown in FIG. 9G, the
続いて、図9Hに示すように、ダミー電極27Eのみが露出し、ゲート電極27、及びソース領域(LDD領域25を含む)は覆うようにマスク71を堆積させる。その後、図9Iに示すように、このマスク71を用いて等方性エッチングを実行し、ダミー電極27Eを除去する。その後、図9Jに示すように、マスク71及びサイドウォール26Bをマスクとして、サイドウォール26Bに対し自己整合的にn型不純物のイオン注入を行い、第1ドリフト領域23Aを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 9H, a
その後、図9Kに示すように、マスク71は除去した後、図示しないレジスト等を用いてソース領域25、n+ 型ドレイン領域21、コンタクト領域22を形成する。この実施の形態においても、ドリフト領域23Bの長さはマスク合わせずれの影響を受けることなく複数のセル間で正確に等しく形成することができる。この後、各不純物層を活性化させるためのアニール工程や層間絶縁膜および電極の形成工程を経て図8の構造を得る。
Thereafter, as shown in FIG. 9K, after removing the
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。たとえば、上記の実施の形態では、ソース電極28は、ソース領域24と、コンタクト領域22とに共通接続されているが、図10に示すように、ソース電極28はソース領域24にのみ接続され、コンタクト領域22に接続されるバックゲート電極28Aを別途設けるようにしてもよい。
Although the embodiments of the invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and additions can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above embodiment, the
1・・・CMOSトランジスタ、 2・・・P-型半導体層、 3・・・ソース領域、 4・・・ドレイン領域、 5・・・絶縁膜、 6、6’・・・LDD領域、7・・・チャネル領域、 9・・・ゲート電極、 10・・・ソース電極、 11・・・ドレイン電極、 12・・・ゲート酸化膜、 20・・・DMOSトランジスタ、 21・・・ドレイン領域、 22・・・コンタクト領域、 23・・・ドリフト領域、 24・・・ソース領域、 25・・・LDD領域、 26・・・サイドウォール、 27・・・ゲート電極、 28・・・ソース電極、 29・・・ドレイン電極、 30・・・絶縁膜、 31・・・ゲート酸化膜、 61・・・ボディ領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CMOS transistor, 2 ... P-type semiconductor layer, 3 ... Source region, 4 ... Drain region, 5 ... Insulating film, 6, 6 '... LDD region, 7 * ··· Channel region, 9 ... Gate electrode, 10 ... Source electrode, 11 ... Drain electrode, 12 ... Gate oxide film, 20 ... DMOS transistor, 21 ... Drain region, 22 .. Contact region, 23... Drift region, 24... Source region, 25... LDD region, 26 .. Side wall, 27 ... Gate electrode, 28. -Drain electrode, 30 ... insulating film, 31 ... gate oxide film, 61 ... body region.
Claims (5)
前記CMOSトランジスタは、
前記半導体層上に第1の絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極と、
前記半導体層の表面に、前記第1ゲート電極に隣接して設けられた第2導電型の第1ソース領域と、
前記半導体層の表面に、前記第1ソース領域と共に前記第1ゲート電極を挟むように設けられた第2導電型の第1ドレイン領域とを備え、
前記DMOSトランジスタは、
前記半導体層上に第2の絶縁膜を介して形成された第2ゲート電極と、
前記半導体層の表面に、前記第2ゲート電極に隣接して設けられた第2導電型の第2ソース領域と、
前記半導体層の表面に、前記第2ソース領域と共に前記第2ゲート電極を挟むように設けられた第2導電型のドリフト領域と、
前記半導体層の表面に、前記ドリフト領域に隣接し、前記第2ソース領域と共に前記第2ゲート電極を挟むように設けられた第2導電型の第2ドレイン領域とを備え、
前記第1ゲート電極の側面には第1サイドウォールが設けられ、前記第2ゲート電極の側面には第2サイドウォールが設けられ、
前記第2ドレイン領域側の前記第2サイドウォールは、前記第2ソース領域側の前記第2サイドウォールよりも前記第2ゲート絶縁膜に沿う方向の厚さが大きい
ことを特徴とする半導体装置。 A CMOS transistor and a DMOS transistor are formed in the same semiconductor layer of the first conductivity type,
The CMOS transistor is
A first gate electrode formed on the semiconductor layer via a first insulating film;
A first source region of a second conductivity type provided adjacent to the first gate electrode on the surface of the semiconductor layer;
A second conductivity type first drain region provided on the surface of the semiconductor layer so as to sandwich the first gate electrode together with the first source region;
The DMOS transistor is
A second gate electrode formed on the semiconductor layer via a second insulating film;
A second source region of a second conductivity type provided adjacent to the second gate electrode on the surface of the semiconductor layer;
A drift region of a second conductivity type provided on the surface of the semiconductor layer so as to sandwich the second gate electrode together with the second source region;
A second drain region of a second conductivity type provided on the surface of the semiconductor layer so as to be adjacent to the drift region and sandwich the second gate electrode together with the second source region;
A first sidewall is provided on a side surface of the first gate electrode, and a second sidewall is provided on a side surface of the second gate electrode;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second sidewall on the second drain region side is thicker in the direction along the second gate insulating film than the second sidewall on the second source region side.
前記半導体層上に絶縁膜を介して前記CMOSトランジスタ用の第1ゲート電極と、前記DMOSトランジスタ用の第2ゲート電極とを形成する工程と、
前記第1及び前記第2ゲート電極上を含む前記半導体層上に、複数種類の絶縁層を積層させる工程と、
前記第2ゲート電極のうち、前記DMOSトランジスタのドレイン領域側をマスクで覆った後、このマスクを用いて前記絶縁層の一部をエッチングする工程と、
前記複数種類の絶縁層に対し異方性エッチングを施して、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の側壁に前記絶縁層を残してサイドウォールを形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a CMOS transistor and a DMOS transistor are formed in the same first conductivity type semiconductor layer,
Forming a first gate electrode for the CMOS transistor and a second gate electrode for the DMOS transistor on the semiconductor layer via an insulating film;
Laminating a plurality of types of insulating layers on the semiconductor layer including the first and second gate electrodes;
A step of covering the drain region side of the DMOS transistor of the second gate electrode with a mask and then etching a part of the insulating layer using the mask;
Performing anisotropic etching on the plurality of types of insulating layers to leave the insulating layers on the side walls of the first gate electrode and the second gate electrode, and forming a sidewall. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記半導体層上に絶縁膜を介して複数のゲート電極を形成するとともに、この複数のゲート電極に挟まれる位置に、前記ゲート電極との間で第1の間隔をおいてダミー電極を形成する工程と、
前記ゲート電極および前記ダミー電極をマスクとして前記半導体層にイオン注入を行って前記DMOSトランジスタのドリフト領域を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記ダミー電極の上を含めた前記半導体層上に絶縁膜を、前記第1の間隔よりも小さく前記第1の間隔の1/2よりも大きい第2の厚さに堆積させる工程と、
前記絶縁膜に対し異方性エッチングを施して前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程と、
前記ダミー電極を除去した後、前記半導体層にイオン注入を行って前記DMOSトランジスタのドレイン領域、及びソース領域を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a DMOS transistor,
Forming a plurality of gate electrodes on the semiconductor layer via an insulating film, and forming a dummy electrode at a position between the gate electrodes at a first interval between the gate electrodes; When,
Forming a drift region of the DMOS transistor by ion-implanting the semiconductor layer using the gate electrode and the dummy electrode as a mask;
Depositing an insulating film on the semiconductor layer including the gate electrode and the dummy electrode to a second thickness that is smaller than the first interval and larger than ½ of the first interval; When,
Performing anisotropic etching on the insulating film to form a sidewall on the side wall of the gate electrode;
And a step of forming a drain region and a source region of the DMOS transistor by implanting ions into the semiconductor layer after removing the dummy electrode.
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