JP2012124313A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Takayuki Matsuda
隆之 松田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for manufacturing a semiconductor device having excellent characteristics in a better manufacturing process.SOLUTION: A method is provided, which includes steps of: covering a first region 1As over a conductive film, forming a mask film with an opening of a second region 1Ad adjacent to the first region, implanting impurity ions into the conductive film, and forming a gate electrode GE1 in a region including a boundary between the first region and second region by selectively removing the conductive film. The method further includes steps of heat-treating, forming a side wall oxide film 7 on a side wall of the gate electrode, forming a drain region in a semiconductor substrate below an end of the gate electrode at a second region side, and forming a source region in the semiconductor substrate below an end of the gate electrode at a first region side. Such a process can increase a bird's beak portion 7d at a drain region side, and decrease a bird's beak portion at a source region side. Accordingly this can ease a GIDL, reduce an off-leak current, and increase an on-state current.

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、MISFETを有する半導体装置およびその製造に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device having a MISFET and a technique effective when applied to the manufacture thereof.

現在、トランジスタの特性向上についての開発が盛んに行われている。例えば、トランジスタの動作速度を向上させるために、ゲート長の微細化が図られている。しかしながら、ゲート長の微細化にともなってGIDL(Gate-Induced Drain Leakage)などの接合リーク電流が増大してしまう。このようなリーク電流の低減を図るため種々の技術が検討されている。   Currently, development for improving the characteristics of transistors is being actively conducted. For example, in order to improve the operation speed of the transistor, the gate length is miniaturized. However, the junction leakage current such as GIDL (Gate-Induced Drain Leakage) increases with the miniaturization of the gate length. Various techniques have been studied in order to reduce such leakage current.

例えば、下記特許文献1には、ゲート電極(12)のドレイン側だけを露出するように形成されたレジストをマスクにして等方向性酸化膜エッチングすることにより、ドレイン(13)近傍部のゲート酸化膜をわずかにエッチングし再酸化を行うことにより、ドレイン(13)近傍部にのみ比較的厚いいわゆるゲートバーズビークを形成することにより選択的にゲート酸化膜を厚くする技術が開示されている。なお、カッコ内は、下記特許文献1に記載の符号を示す。   For example, in Patent Document 1 below, gate oxidation in the vicinity of the drain (13) is performed by performing isotropic oxide film etching using a resist formed so as to expose only the drain side of the gate electrode (12) as a mask. A technique is disclosed in which the gate oxide film is selectively thickened by forming a relatively thick so-called gate bird's beak only in the vicinity of the drain (13) by slightly etching the film and performing reoxidation. In addition, the code | symbol described in the following patent document 1 is shown in a parenthesis.

特開平4−246862号公報JP-A-4-246862

本発明者は、上記GIDLに起因するオフリーク電流の低減を図ることを検討している。   The inventor is considering reducing the off-leakage current caused by the GIDL.

しかしながら、追って説明するように、ゲート電極の両側にバーズビークを形成することにより、上記GIDLに起因するオフリーク電流の低減を図ったのでは、オン電流が少なくなるという課題があった。   However, as described later, when the bird's beak is formed on both sides of the gate electrode to reduce the off-leakage current due to the GIDL, there is a problem that the on-current is reduced.

よって、上記オフリーク電流の低減とオン電流の向上を図ることができるMISFET(半導体装置)構成とすることが望ましい。   Therefore, it is desirable to have a MISFET (semiconductor device) configuration that can reduce the off-leakage current and improve the on-current.

また、オン電流を増加させるMISFET構造の工夫としては、種々のものが考えられるが、マスク数の増加やプロセスの複雑化を回避しつつ、上記良好な特性を有するMISFETを製造することが望ましい。   Various devices can be conceived for the MISFET structure for increasing the on-current, but it is desirable to manufacture the MISFET having the above-mentioned favorable characteristics while avoiding an increase in the number of masks and a complicated process.

そこで、本発明の目的は、半導体装置の特性を向上させることができる技術を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the characteristics of a semiconductor device.

また、本発明の他の目的は、より良い製造工程で良好な特性の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that manufactures a semiconductor device having good characteristics in a better manufacturing process.

本発明の上記目的およびその他の目的と新規な特徴は、本願明細書の記載および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、導電性膜を形成する工程と、を有する。さらに、前記導電性膜上に形成されたマスク膜であって、前記導電性膜の第1領域を覆い、前記第1領域と隣接する第2領域が開口したマスク膜を形成する工程と、前記マスク膜を介して前記導電性膜中に不純物イオンを注入する工程と、前記導電性膜を選択的に除去することにより、前記第1領域と第2領域との境界を含む領域にゲート電極を形成する工程と、を有する。さらに、熱処理を施し、前記ゲート電極の側壁に酸化膜を形成する工程と、前記ゲート電極の前記第2領域側の端部の下方に位置する前記半導体基板中にドレイン領域を形成し、前記ゲート電極の前記第1領域側の端部の下方に位置する前記半導体基板中にソース領域を形成する工程と、を有する。   Among the inventions disclosed in the present application, a method for manufacturing a semiconductor device shown in a representative embodiment includes a step of forming an insulating film on a semiconductor substrate and a step of forming a conductive film on the insulating film. And having. A step of forming a mask film formed on the conductive film, the mask film covering the first region of the conductive film and having an open second region adjacent to the first region; Implanting impurity ions into the conductive film through a mask film, and selectively removing the conductive film, thereby forming a gate electrode in a region including a boundary between the first region and the second region. Forming. A step of forming an oxide film on a side wall of the gate electrode; and forming a drain region in the semiconductor substrate located below an end of the gate electrode on the second region side; and Forming a source region in the semiconductor substrate located below the end of the electrode on the first region side.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、第1の素子形成領域と第2の素子形成領域とを有する半導体基板上に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、導電性膜を形成する工程と、を有する。さらに、前記導電性膜上に配置されたマスク膜であって、前記第1の素子形成領域に位置する前記導電性膜の第1領域を覆い、前記第1領域と隣接する第2領域を開口し、さらに、前記第2の素子形成領域を開口したマスク膜を形成する工程と、前記マスク膜を介して前記導電性膜中に不純物イオンを注入する工程と、を有する。さらに、前記導電性膜を選択的に除去することにより、前記第1の素子形成領域において、前記第1領域と第2領域との境界を含む領域に第1ゲート電極を形成し、前記第2の素子形成領域に第2ゲート電極を形成する工程と、を有する。さらに、熱処理を施し、前記第1ゲート電極の側壁および前記第2ゲート電極の側壁に酸化膜を形成する工程と、前記第1ゲート電極の両側の前記半導体基板中に第1の導電型不純物領域対を形成し、前記第2ゲート電極の両側の前記半導体基板中に第2の導電型不純物領域対を形成する工程と、を有する。   Among the inventions disclosed in this application, a method for manufacturing a semiconductor device shown in a typical embodiment forms an insulating film on a semiconductor substrate having a first element formation region and a second element formation region. And a step of forming a conductive film on the insulating film. Further, the mask film is disposed on the conductive film, covers a first region of the conductive film located in the first element formation region, and opens a second region adjacent to the first region. And a step of forming a mask film having an opening in the second element formation region, and a step of implanting impurity ions into the conductive film through the mask film. Furthermore, by selectively removing the conductive film, a first gate electrode is formed in a region including a boundary between the first region and the second region in the first element formation region, and the second element Forming a second gate electrode in the element formation region. Further, a heat treatment is performed to form an oxide film on the sidewalls of the first gate electrode and the second gate electrode, and a first conductivity type impurity region in the semiconductor substrate on both sides of the first gate electrode. Forming a pair and forming a second conductivity type impurity region pair in the semiconductor substrate on both sides of the second gate electrode.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置は、半導体基板上に第1ゲート絶縁膜を介して配置された第1ゲート電極と、前記第1ゲート電極の両側の前記半導体基板中に配置されたソース領域およびドレイン領域と、を有する第1電界効果トランジスタを有する。また、前記半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を介して配置された第2ゲート電極と、前記第2ゲート電極の両側の前記半導体基板中に配置された不純物領域対と、を有する第2電界効果トランジスタを有する。前記第1ゲート電極下の前記第1ゲート絶縁膜のうち、前記ドレイン領域側の端部の膜厚は、前記第1ゲート電極下の前記第1ゲート絶縁膜のうち、前記ソース領域側の端部の膜厚よりも大きく、前記第2ゲート電極下の前記第2ゲート絶縁膜のうち、前記第2ゲート電極の両側の端部の膜厚は、それぞれ、前記第1ゲート絶縁膜の前記ソース領域側の端部の膜厚よりも大きい。   Among the inventions disclosed in the present application, a semiconductor device shown in a representative embodiment includes a first gate electrode disposed on a semiconductor substrate via a first gate insulating film, and both sides of the first gate electrode. A first field effect transistor having a source region and a drain region disposed in the semiconductor substrate. A second electric field comprising: a second gate electrode disposed on the semiconductor substrate via a second gate insulating film; and an impurity region pair disposed in the semiconductor substrate on both sides of the second gate electrode. Has an effect transistor. Of the first gate insulating film under the first gate electrode, the film thickness at the end on the drain region side is the end of the first gate insulating film under the first gate electrode on the source region side. The film thickness of the end portions on both sides of the second gate electrode in the second gate insulating film below the second gate electrode is larger than the film thickness of the first gate insulating film. It is larger than the film thickness at the end on the region side.

本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示される半導体装置によれば、半導体装置の特性を向上させることができる。   Among the inventions disclosed in the present application, according to the semiconductor device described in the following representative embodiment, the characteristics of the semiconductor device can be improved.

また、本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法によれば、より良い製造工程で良好な特性の半導体装置を製造することができる。   In addition, among the inventions disclosed in the present application, according to the method for manufacturing a semiconductor device shown in the following representative embodiment, a semiconductor device having good characteristics can be manufactured in a better manufacturing process.

実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of First Embodiment; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図1に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 3 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 1 during the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図2に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 3 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 2 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図3に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 4 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 3 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図4に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 5 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 4 during the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図5に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 6 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 5 during the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図6に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 6 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図7に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 8 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 7 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図8に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 8 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図9に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 9 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図10に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 11 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 10 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図11に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 12 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 11 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図12に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 13 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 12 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図13に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 14 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 13 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図14に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 15 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 1, which is subsequent to FIG. 14 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態1のMISFET(Qn1またはQp1)のゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing the shapes of a gate electrode and a sidewall oxide film of a MISFET (Qn1 or Qp1) according to the first embodiment. FIG. 比較例のMISFETのゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shape of the gate electrode and side wall oxide film of MISFET of a comparative example. 実施の形態1のMISFET(Qn1またはQp1)のゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing the shapes of a gate electrode and a sidewall oxide film of a MISFET (Qn1 or Qp1) according to the first embodiment. FIG. 比較例のMISFETのゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shape of the gate electrode and side wall oxide film of MISFET of a comparative example. 実施の形態1のMISFET(Qn1またはQp1)のゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing the shapes of a gate electrode and a sidewall oxide film of a MISFET (Qn1 or Qp1) according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1のMISFET(Qn1またはQp1)のゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing the shapes of a gate electrode and a sidewall oxide film of a MISFET (Qn1 or Qp1) according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1のMISFET(Qn1またはQp1)のゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing the shapes of a gate electrode and a sidewall oxide film of a MISFET (Qn1 or Qp1) according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1のMISFET(Qn1およびQp1)の構成および比較例のMISFET(QnおよびQp)の構成を示す平面図である。2 is a plan view showing a configuration of MISFETs (Qn1 and Qp1) of the first embodiment and a configuration of MISFETs (Qn and Qp) of a comparative example. FIG. 図23の(PR1)のマスク形成領域に対応する平面図である。FIG. 24 is a plan view corresponding to the mask formation region of (PR1) in FIG. 図23の(PR2)のマスク形成領域に対応する平面図である。FIG. 24 is a plan view corresponding to the mask formation region of (PR2) of FIG. 図23の(PR3)のマスク形成領域に対応する平面図である。FIG. 24 is a plan view corresponding to the mask formation region of (PR3) of FIG. 実施の形態2の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 2; 実施の形態2の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 2; 実施の形態3の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 3; 実施の形態3の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 3; 実施の形態5の半導体装置の構成を示す要部断面図である。FIG. 10 is a main-portion cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device of Embodiment 5; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。FIG. 25 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 5; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図32に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 33 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 32; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図33に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 34 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 33 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図34に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 35 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 34 and during the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図35に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 36 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 35 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図36に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 37 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 36 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図37に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 38 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 37 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図38に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 39 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 38 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図39に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 40 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 39 in the manufacturing process of the semiconductor device; 実施の形態5の半導体装置の製造工程を示す要部断面図であって、図40に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 41 is a main-portion cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in Embodiment 5, which is subsequent to FIG. 40 during the manufacturing process of the semiconductor device;

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. Are partly or entirely modified, application examples, detailed explanations, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。   Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numbers and the like (including the number, numerical value, quantity, range, etc.).

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same or related reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。   In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.

(実施の形態1)
以下、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置の構成と製造方法について詳細に説明する。図1〜図15は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 15 are main-portion cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment.

[構造説明]
まず、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す要部断面図の一つである図14を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の特徴的な構成について説明する。
[Description of structure]
First, a characteristic configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 14 which is one of main part sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment.

図14に示すように、本実施の形態の半導体装置は、シリコン基板(半導体基板)1の第1nMIS領域1Aに配置されたnチャネル型のMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ)Qn1と、シリコン基板1の第1pMIS領域1Bに配置されたpチャネル型のMISFETQp1とを有している。さらに、本実施の形態の半導体装置は、シリコン基板1の第2nMIS領域1Cに配置されたnチャネル型のMISFETQn2と、シリコン基板1の第2pMIS領域1Dに配置されたpチャネル型のMISFETQp2とを有している。   As shown in FIG. 14, the semiconductor device according to the present embodiment includes an n-channel type MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) Qn1 disposed in a first nMIS region 1A of a silicon substrate (semiconductor substrate) 1. And a p-channel type MISFET Qp1 disposed in the first pMIS region 1B of the silicon substrate 1. Furthermore, the semiconductor device of the present embodiment has an n-channel type MISFET Qn2 arranged in the second nMIS region 1C of the silicon substrate 1 and a p-channel type MISFET Qp2 arranged in the second pMIS region 1D of the silicon substrate 1. is doing.

上記4つのMISFETQn1、Qn2、Qp1およびQp2のゲート電極(GE1〜GE4)は、多結晶シリコンよりなり、ゲート電極(GE1〜GE4)の空乏化の防止等のために、不純物イオンが注入されている。具体的には、nチャネル型のMISFETQn1、Qn2のゲート電極GE1、GE3は、n型不純物(例えばリンまたはヒ素)を含有している。pチャネル型のMISFETQp1、Qp2のゲート電極GE2、GE4は、p型不純物(例えばホウ素)を含有している。   The gate electrodes (GE1 to GE4) of the four MISFETs Qn1, Qn2, Qp1 and Qp2 are made of polycrystalline silicon, and impurity ions are implanted to prevent depletion of the gate electrodes (GE1 to GE4). . Specifically, the gate electrodes GE1 and GE3 of the n-channel type MISFETs Qn1 and Qn2 contain n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic). The gate electrodes GE2 and GE4 of the p-channel type MISFETs Qp1 and Qp2 contain p-type impurities (for example, boron).

nチャネル型のMISFETQn1は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE1と、このゲート電極GE1の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、n型半導体領域S1、D1およびn型半導体領域EX1により構成される。この不純物領域のうち、n型半導体領域S1側がソース領域となり、n型半導体領域D1側がドレイン領域となる。 The n-channel type MISFET Qn1 includes a gate electrode GE1 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs, semiconductors disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE1). Region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by n + type semiconductor regions S1 and D1 and an n type semiconductor region EX1. Among the impurity regions, the n + type semiconductor region S1 side becomes a source region, and the n + type semiconductor region D1 side becomes a drain region.

ここで、上記nチャネル型のMISFETQn1においては、ゲート電極GE1のドレイン領域(n型半導体領域D1)側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ドレイン領域側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7dが形成されている。これにより、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3およびバーズビーク部7d)のうち、ドレイン領域(n型半導体領域D1)側の端部の膜厚が、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜のうち、ソース領域(n型半導体領域S1)側の端部の膜厚よりも大きくなる。なお、これらの膜厚の関係については、図21等を参照しながら追って詳細に説明する。 Here, in the n-channel MISFET Qn1, the bottom of the gate electrode GE1 on the drain region (n + -type semiconductor region D1) side is rounded. In other words, a bird's beak portion 7d is formed at the bottom of the sidewall oxide film 7 on the drain region side. Thus, the thickness of the end portion on the drain region (n + -type semiconductor region D1) side of the gate insulating film (silicon oxide film 3 and bird's beak portion 7d) under the gate electrode GE1 is set to the gate insulation under the gate electrode GE1. Of the film, the thickness is larger than the film thickness of the end portion on the source region (n + -type semiconductor region S1) side. The relationship between these film thicknesses will be described in detail later with reference to FIG.

このように、ドレイン領域側の端部のゲート絶縁膜の膜厚を大きくすることで、GIDL(Gate Induced Drain Leakage)が緩和され、オフリーク電流(Ioff)を減少させることができる。また、ソース領域側の端部のゲート絶縁膜の膜厚を小さくすることで、オン電流(Ion)を増加させることができる。つまり、Ioff/Ion特性を向上させることができる。   As described above, by increasing the thickness of the gate insulating film at the end on the drain region side, GIDL (Gate Induced Drain Leakage) can be relaxed and off-leakage current (Ioff) can be reduced. Further, the on-current (Ion) can be increased by reducing the thickness of the gate insulating film at the end on the source region side. That is, the Ioff / Ion characteristic can be improved.

また、pチャネル型のMISFETQp1は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE2と、このゲート電極GE2の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、p型半導体領域S2、D2およびp型半導体領域EX2により構成される。この不純物領域のうち、p型半導体領域S2側がソース領域となり、p型半導体領域D2側がドレイン領域となる。 The p-channel type MISFET Qp1 includes a gate electrode GE2 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs) disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE2. , Semiconductor region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by p + type semiconductor regions S2 and D2 and a p type semiconductor region EX2. Among the impurity regions, the p + type semiconductor region S2 side becomes a source region, and the p + type semiconductor region D2 side becomes a drain region.

ここで、上記pチャネル型のMISFETQp1においては、ゲート電極GE2のドレイン領域(p型半導体領域D2)側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ドレイン領域側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7dが形成されている。これにより、ゲート電極GE2下のゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3およびバーズビーク部7d)のうち、ドレイン領域(p型半導体領域D2)側の端部の膜厚が、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜のうち、ソース領域(p型半導体領域S2)側の端部の膜厚よりも大きくなる。なお、これらの膜厚の関係については、図21等を参照しながら追って詳細に説明する。 Here, in the p-channel type MISFET Qp1, the bottom of the gate electrode GE2 on the drain region (p + -type semiconductor region D2) side is rounded. In other words, a bird's beak portion 7d is formed at the bottom of the sidewall oxide film 7 on the drain region side. As a result, the thickness of the end portion on the drain region (p + -type semiconductor region D2) side of the gate insulating film (silicon oxide film 3 and bird's beak portion 7d) under the gate electrode GE2 is equal to the gate insulating film under the gate electrode GE1. Of the film, the thickness is larger than the film thickness of the end portion on the source region (p + -type semiconductor region S2) side. The relationship between these film thicknesses will be described in detail later with reference to FIG.

このように、ドレイン領域側の端部のゲート絶縁膜の膜厚を大きくすることで、GIDLが緩和され、オフリーク電流(Ioff)を減少させることができる。また、ソース領域側の端部のゲート絶縁膜の膜厚を小さくすることで、オン電流(Ion)を増加させることができる。つまり、Ioff/Ion特性を向上させることができる。   In this way, by increasing the thickness of the gate insulating film at the end on the drain region side, GIDL can be relaxed and off-leakage current (Ioff) can be reduced. Further, the on-current (Ion) can be increased by reducing the thickness of the gate insulating film at the end on the source region side. That is, the Ioff / Ion characteristic can be improved.

一方、nチャネル型のMISFETQn2は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE3と、このゲート電極GE3の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、n型半導体領域SD3およびn型半導体領域EX3により構成される。nチャネル型のMISFETQn2は、不純物領域対間において双方向に電流が流れるよう駆動される。よって、n型半導体領域SD3のうち、一方がソース領域となり他方がドレイン領域となる場合があり、また、一方がドレイン領域となり他方がソース領域となる場合がある。 On the other hand, the n-channel type MISFET Qn2 includes a gate electrode GE3 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs) disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE3. , Semiconductor region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by an n + type semiconductor region SD3 and an n type semiconductor region EX3. The n-channel type MISFET Qn2 is driven so that a current flows bidirectionally between the impurity region pair. Therefore, in the n + type semiconductor region SD3, one may be a source region and the other may be a drain region, and one may be a drain region and the other may be a source region.

ここで、上記nチャネル型のMISFETQn2においては、ゲート電極GE3の両側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ゲート電極GE3の両側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7sdが形成されている。   Here, in the n-channel MISFET Qn2, the bottoms on both sides of the gate electrode GE3 are rounded. In other words, bird's beak portions 7sd are formed at the bottoms of the sidewall oxide films 7 on both sides of the gate electrode GE3.

このように、ゲート電極GE3の両側のゲート絶縁膜の膜厚を大きくすることで、どちらの不純物領域がドレイン領域となっても、オフリーク電流を減少させることができる。   Thus, by increasing the film thickness of the gate insulating film on both sides of the gate electrode GE3, the off-leak current can be reduced regardless of which impurity region is the drain region.

また、pチャネル型のMISFETQp2は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE4と、このゲート電極GE4の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、p型半導体領域SD4およびp型半導体領域EX4により構成される。pチャネル型のMISFETQp2は、不純物領域対間において双方向に電流が流れるよう駆動される。よって、p型半導体領域SD4のうち、一方がソース領域となり他方がドレイン領域となる場合があり、また、一方がドレイン領域となり他方がソース領域となる場合がある。 The p-channel type MISFET Qp2 includes a gate electrode GE4 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs) disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE4. , Semiconductor region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by a p + type semiconductor region SD4 and a p type semiconductor region EX4. The p-channel type MISFET Qp2 is driven such that a current flows bidirectionally between the impurity region pair. Accordingly, one of the p + type semiconductor regions SD4 may be a source region and the other may be a drain region, and one may be a drain region and the other may be a source region.

ここで、上記pチャネル型のMISFETQp2においては、ゲート電極GE4の両側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ゲート電極GE4の両側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7sdが形成されている。   Here, in the p-channel type MISFET Qp2, the bottoms on both sides of the gate electrode GE4 are rounded. In other words, bird's beak portions 7sd are formed at the bottoms of the sidewall oxide films 7 on both sides of the gate electrode GE4.

このように、ゲート電極GE4の両側のゲート絶縁膜の膜厚を大きくすることで、どちらの不純物領域がドレイン領域となっても、オフリーク電流を減少させることができる。   As described above, by increasing the thickness of the gate insulating film on both sides of the gate electrode GE4, the off-leak current can be reduced regardless of which impurity region is the drain region.

なお、図14においては、各領域(1A〜1D)に、1つのMISFETしか記載していないが、各領域において、複数のMISFETが形成され得ることは言うまでもない。   In FIG. 14, only one MISFET is shown in each region (1A to 1D), but it goes without saying that a plurality of MISFETs can be formed in each region.

[製造方法説明]
次いで、図1〜図15を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するとともに、当該半導体装置の構成をより明確にする。
[Production method explanation]
Next, the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 15 and the configuration of the semiconductor device will be further clarified.

まず、図1に示すように、半導体基板(半導体ウエハ)として、シリコン基板1を準備する。具体的には、例えば1〜10Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンからなるシリコン基板1を準備する。なお、シリコン基板1以外の半導体基板を用いてもよい。   First, as shown in FIG. 1, a silicon substrate 1 is prepared as a semiconductor substrate (semiconductor wafer). Specifically, for example, a silicon substrate 1 made of p-type single crystal silicon having a specific resistance of about 1 to 10 Ωcm is prepared. A semiconductor substrate other than the silicon substrate 1 may be used.

上記シリコン基板1は、nチャネル型のMISFETQn1が形成される第1nMIS領域1Aと、pチャネル型のMISFETQp1が形成される第1pMIS領域1Bを有している。シリコン基板1は、さらに、nチャネル型MISFETQn2が形成される第2nMIS領域1Cと、pチャネル型MISFETQp2が形成される第2pMIS領域1Dとを有している。   The silicon substrate 1 has a first nMIS region 1A in which an n-channel type MISFET Qn1 is formed and a first pMIS region 1B in which a p-channel type MISFET Qp1 is formed. The silicon substrate 1 further has a second nMIS region 1C in which the n-channel type MISFET Qn2 is formed and a second pMIS region 1D in which the p-channel type MISFET Qp2 is formed.

前述したように、nチャネル型のMISFETQn1およびpチャネル型のMISFETQp1は、ソース領域およびドレイン領域が固定され、一の方向にのみ電流(電子、ホール)が流れるように駆動される素子である。言い換えれば、回路設計において、所定の回路の構成素子として、一の方向にのみ電流が流れる箇所に用いられる素子である。   As described above, the n-channel MISFET Qn1 and the p-channel MISFET Qp1 are elements that are driven so that a source region and a drain region are fixed and current (electrons, holes) flows only in one direction. In other words, in circuit design, it is an element used as a constituent element of a predetermined circuit at a location where a current flows only in one direction.

一方、nチャネル型のMISFETQn2およびpチャネル型のMISFETQp2は、双方向に電流(電子、ホール)が流れるように駆動される素子である。言い換えれば、回路設計において、所定の回路の構成素子として、双方向に電流が流れる箇所に用いられる素子である。   On the other hand, the n-channel MISFET Qn2 and the p-channel MISFET Qp2 are elements that are driven so that current (electrons, holes) flows in both directions. In other words, in circuit design, it is an element used as a component of a predetermined circuit at a location where current flows bidirectionally.

上記シリコン基板1を準備した後、上記シリコン基板1の主面に素子分離領域2を形成する。例えば、シリコン基板1に上記第1nMIS領域1A、第1pMIS領域1B、第2nMIS領域1Cおよび第2pMIS領域1Dを、それぞれ囲む素子分離溝を形成し、この素子分離溝の内部に絶縁膜を埋め込むことにより、素子分離領域2を形成する(図23参照)。このような素子分離法は、STI(Shallow Trench Isolation)法と呼ばれる。この他、LOCOS(Local Oxidization of Silicon)法などを用いて素子分離領域2を形成してもよい。なお、素子分離領域2で囲まれた領域は「活性領域」と呼ばれる。   After the silicon substrate 1 is prepared, an element isolation region 2 is formed on the main surface of the silicon substrate 1. For example, by forming element isolation trenches surrounding the first nMIS region 1A, the first pMIS region 1B, the second nMIS region 1C, and the second pMIS region 1D in the silicon substrate 1, and embedding an insulating film in the element isolation trenches. Then, the element isolation region 2 is formed (see FIG. 23). Such an element isolation method is called an STI (Shallow Trench Isolation) method. In addition, the element isolation region 2 may be formed using a LOCOS (Local Oxidization of Silicon) method or the like. Note that a region surrounded by the element isolation region 2 is called an “active region”.

次いで、シリコン基板1の第1nMIS領域1Aにp型ウエルPW1を、シリコン基板1の第1pMIS領域1Bにn型ウエルNW1を、シリコン基板1の第2nMIS領域1Cにp型ウエルPW2を、シリコン基板1の第2pMIS領域1Dにn型ウエルNW2を、それぞれ形成する。p型ウエルPW1、PW2およびn型ウエルNW1、NW2は、それぞれフォトレジスト膜(図1中には図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いたイオン注入によって形成することができる(図23の(PW)、(NW)の欄参照)。   Next, the p-type well PW1 is formed in the first nMIS region 1A of the silicon substrate 1, the n-type well NW1 is formed in the first pMIS region 1B of the silicon substrate 1, the p-type well PW2 is formed in the second nMIS region 1C of the silicon substrate 1, and the silicon substrate 1 is formed. The n-type well NW2 is formed in the second pMIS region 1D. The p-type wells PW1 and PW2 and the n-type wells NW1 and NW2 can be formed by ion implantation using a photoresist film (not shown in FIG. 1) as an ion implantation blocking mask (FIG. 23 ( PW) and (NW) column).

次いで、例えばフッ酸(HF)水溶液を用いたウェットエッチングなどによりシリコン基板1の表面を清浄化(洗浄)した後、図2に示すように、シリコン基板1の表面、即ち、p型ウエルPW1、PW2およびn型ウエルNW1、NW2の表面上に酸化シリコン膜3を形成する。この酸化シリコン膜3は、ゲート絶縁膜を構成する膜であり、例えば熱酸化法などによって形成することができる。なお、この酸化シリコン膜3をCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法などを用いて形成してもよい。また、酸化シリコン膜3に代えて、窒化シリコン膜などの他の絶縁膜を用いてもよい。   Next, after cleaning (cleaning) the surface of the silicon substrate 1 by, for example, wet etching using a hydrofluoric acid (HF) aqueous solution, as shown in FIG. 2, the surface of the silicon substrate 1, that is, the p-type well PW1, A silicon oxide film 3 is formed on the surfaces of PW2 and n-type wells NW1 and NW2. The silicon oxide film 3 is a film constituting a gate insulating film, and can be formed by, for example, a thermal oxidation method. The silicon oxide film 3 may be formed using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like. Further, instead of the silicon oxide film 3, another insulating film such as a silicon nitride film may be used.

次いで、図3に示すように、酸化シリコン膜3上に、導電性膜として多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)4を、例えばCVD法を用いて50〜150nm程度の膜厚で形成する。なお、非晶質シリコン膜(アモルファスシリコン膜)を形成し、熱処理を施すことにより多結晶化してもよい。   Next, as shown in FIG. 3, a polycrystalline silicon film (polysilicon film) 4 is formed on the silicon oxide film 3 as a conductive film with a film thickness of about 50 to 150 nm by using, for example, a CVD method. Note that an amorphous silicon film (amorphous silicon film) may be formed and subjected to heat treatment to be polycrystallized.

次いで、シリコン基板1の主面上に、すなわち多結晶シリコン膜4上に、フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。フォトレジスト膜の膜厚は、例えば、410nm程度である。   Next, a photoresist film is applied on the main surface of the silicon substrate 1, that is, on the polycrystalline silicon film 4, and the photoresist film is exposed and developed. The film thickness of the photoresist film is, for example, about 410 nm.

これにより、図4に示すように、第2nMIS領域1C、第1nMIS領域1Aおよび第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsを覆い、第2pMIS領域1Dおよび第1pMIS領域1Bの第2領域1Bdを開口したフォトレジスト膜(マスク膜、レジスト膜、レジストパターン)PR1を形成する。即ち、多結晶シリコン膜4の第2pMIS領域1Dおよび第1pMIS領域1Bの第2領域1Bdは露出した状態となる。   As a result, as shown in FIG. 4, the first region 1Bs of the second nMIS region 1C, the first nMIS region 1A, and the first pMIS region 1B is covered, and the second region 1Bd of the second pMIS region 1D and the first pMIS region 1B is opened. A resist film (mask film, resist film, resist pattern) PR1 is formed. That is, the second pMIS region 1D of the polycrystalline silicon film 4 and the second region 1Bd of the first pMIS region 1B are exposed.

次いで、図5に示すように、フォトレジスト膜PR1をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、p型不純物(例えばホウ素)をイオン注入する。注入条件としては、例えば、3keVのエネルギーで、2E15/cm程度の濃度でホウ素を注入する。なお、2E15は、2×1015を表す。これにより、図6に示すように、第2pMIS領域1Dおよび第1pMIS領域1Bの第2領域1Bdの多結晶シリコン膜4にp型不純物が注入される。図6においては、不純物(不純物イオン)が注入されている様子を模式的にドットで示してある。次いで、フォトレジスト膜PR1をアッシングなどにより除去し、洗浄(例えばAPM洗浄、HPM洗浄など)を行う。APM洗浄とは、アンモニア過酸化水素水洗浄、HPM洗浄とは、塩酸過酸化水素水洗浄をいう。 Next, as shown in FIG. 5, p-type impurities (for example, boron) are ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 using the photoresist film PR1 as a mask. As an implantation condition, for example, boron is implanted at an energy of 3 keV and at a concentration of about 2E15 / cm 2 . Note that 2E15 represents 2 × 10 15 . Thereby, as shown in FIG. 6, p-type impurities are implanted into the polycrystalline silicon film 4 in the second pMIS region 1D and the second region 1Bd of the first pMIS region 1B. In FIG. 6, the state in which impurities (impurity ions) are implanted is schematically shown by dots. Next, the photoresist film PR1 is removed by ashing or the like, and cleaning (for example, APM cleaning or HPM cleaning) is performed. APM cleaning refers to ammonia hydrogen peroxide cleaning, and HPM cleaning refers to hydrochloric hydrogen peroxide cleaning.

次いで、シリコン基板1の主面上に、すなわち多結晶シリコン膜4上に、フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。フォトレジスト膜の膜厚は、例えば、410nm程度である。   Next, a photoresist film is applied on the main surface of the silicon substrate 1, that is, on the polycrystalline silicon film 4, and the photoresist film is exposed and developed. The film thickness of the photoresist film is, for example, about 410 nm.

これにより、図7に示すように、第2pMIS領域1D、第1pMIS領域1Bおよび第1nMIS領域1Aの第1領域1Asを覆い、第2nMIS領域1Cおよび第1nMIS領域1Aの第2領域1Adを開口したフォトレジスト膜PR2を形成する。   As a result, as shown in FIG. 7, the first region 1As of the second pMIS region 1D, the first pMIS region 1B, and the first nMIS region 1A is covered, and the second region 1Ad of the second nMIS region 1C and the first nMIS region 1A is opened. A resist film PR2 is formed.

次いで、図8に示すように、フォトレジスト膜PR2をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、n型不純物(例えばリンまたはヒ素)をイオン注入する。注入条件としては、例えば、10keVのエネルギーで、6E15/cm程度の濃度でリンを注入する。これにより、図9に示すように、第2nMIS領域1Cおよび第1nMIS領域1Aの第2領域1Adの多結晶シリコン膜4にn型不純物が注入される。図9においても、不純物が注入されている様子を模式的にドットで示してある。次いで、フォトレジスト膜PR2をアッシングなどにより除去し、洗浄(例えばAPM洗浄、HPM洗浄など)を行う。 Next, as shown in FIG. 8, n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) are ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 using the photoresist film PR2 as a mask. As the implantation conditions, for example, phosphorus is implanted at a concentration of about 6E15 / cm 2 at an energy of 10 keV. As a result, as shown in FIG. 9, n-type impurities are implanted into the polycrystalline silicon film 4 in the second region 1Ad of the second nMIS region 1C and the first nMIS region 1A. Also in FIG. 9, the state in which impurities are implanted is schematically shown by dots. Next, the photoresist film PR2 is removed by ashing or the like, and cleaning (for example, APM cleaning or HPM cleaning) is performed.

以上のイオン注入工程により、第1nMIS領域1Aの第1領域1Asおよび第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsの多結晶シリコン膜4には、不純物が注入されず、それ以外の領域(例えば、第1nMIS領域1Aの第2領域1Ad、第1pMIS領域1Bの第2領域1Bd、第2nMIS領域1C、及び、第2pMIS領域1D)の多結晶シリコン膜4には、n型またはp型の不純物が注入された状態となる(図9参照)。   By the above ion implantation process, impurities are not implanted into the polycrystalline silicon film 4 in the first region 1As of the first nMIS region 1A and the first region 1Bs of the first pMIS region 1B, and other regions (for example, the first nMIS An n-type or p-type impurity is implanted into the polycrystalline silicon film 4 in the second region 1Ad of the region 1A, the second region 1Bd of the first pMIS region 1B, the second nMIS region 1C, and the second pMIS region 1D). A state is reached (see FIG. 9).

次いで、注入したn型またはp型の不純物の活性化のためのアニール処理(活性化アニール、熱処理)を行う。例えば900℃で10秒程度のRTA(Rapid Thermal Anneal)を行う。これにより、多結晶シリコン膜4中のn型またはp型不純物が拡散するとともに、活性化する(図10)。このアニール処理時の不純物の拡散により、多結晶シリコン膜4において、不純物が注入されていなかった第1nMIS領域1Aの第1領域1Asおよび第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsにも不純物が拡散する。これにより、図10に示すように、第1nMIS領域1Aにおいては、第2領域1Ad、境界領域および第1領域1Asの順に不純物濃度が低下するように、多結晶シリコン膜4において、不純物濃度の濃淡(勾配)が生じる。境界領域とは、第1領域1Asと第2領域1Adとの境界部およびその近傍の領域を意味する。また、第1pMIS領域1Bにおいては、第2領域1Bd、境界領域および第1領域1Bsの順に不純物濃度が低下するように、多結晶シリコン膜4において、不純物濃度の濃淡が生じる。境界領域とは、第1領域1Bsと第2領域1Bdとの境界部およびその近傍の領域を意味する。なお、本実施の形態においては、上記境界部は、ゲート電極の形成予定領域の中心部とほぼ一致する。例えば、ゲート電極(GE1、GE2)は、第1方向(x方向)に延在する短辺L、第1方向と交差する第2方向(y方向)に延在する長辺Wの略矩形状である。即ち、ゲート長はLとなり、ゲート幅はWとなる。この場合、上記境界部は、ゲート電極の形成予定領域のゲート長方向(x方向)の中心部(L/2の位置、c)において、ゲート幅方向(y方向)に延在する(図23の左図参照)。   Next, annealing treatment (activation annealing, heat treatment) for activating the implanted n-type or p-type impurities is performed. For example, RTA (Rapid Thermal Anneal) is performed at 900 ° C. for about 10 seconds. Thereby, the n-type or p-type impurity in the polycrystalline silicon film 4 is diffused and activated (FIG. 10). Due to the diffusion of the impurities during the annealing process, the impurities are diffused in the polycrystalline silicon film 4 also in the first region 1As of the first nMIS region 1A and the first region 1Bs of the first pMIS region 1B where no impurity has been implanted. Thereby, as shown in FIG. 10, in the first nMIS region 1A, the impurity concentration in the polycrystalline silicon film 4 is reduced so that the impurity concentration decreases in the order of the second region 1Ad, the boundary region, and the first region 1As. (Gradient) occurs. The boundary region means a boundary portion between the first region 1As and the second region 1Ad and a region in the vicinity thereof. Further, in the first pMIS region 1B, the concentration of the impurity concentration is generated in the polycrystalline silicon film 4 so that the impurity concentration decreases in the order of the second region 1Bd, the boundary region, and the first region 1Bs. The boundary region means a boundary portion between the first region 1Bs and the second region 1Bd and a region in the vicinity thereof. In the present embodiment, the boundary portion substantially coincides with the central portion of the region where the gate electrode is to be formed. For example, the gate electrodes (GE1, GE2) have a substantially rectangular shape with a short side L extending in the first direction (x direction) and a long side W extending in the second direction (y direction) intersecting the first direction. It is. That is, the gate length is L and the gate width is W. In this case, the boundary extends in the gate width direction (y direction) at the center (L / 2 position, c) in the gate length direction (x direction) of the region where the gate electrode is to be formed (FIG. 23). (See the left figure).

次いで、多結晶シリコン膜4上に、下層にBARC(Bottom Anti Reflective Coating、反射防止層、図示せず)を有するフォトレジスト膜を形成する。次いで、上層のフォトレジスト膜を、露光、現像することにより、フォトレジスト膜PR3を形成する。フォトレジスト膜PR3の膜厚は、例えば、780nm程度である。このフォトレジスト膜PR3は、図11に示すように、ゲート電極(GE1〜GE4)の形成予定領域に残存させる。例えば、第2nMIS領域1Cにおいては、その中間部に、第2pMIS領域1Dにおいても、その中間部に、フォトレジスト膜PR3を形成する。一方、第1nMIS領域1Aにおいては、その第1領域1Asと第2領域1Adとの境界を含む領域上に、フォトレジスト膜PR3を形成する。第1pMIS領域1Bにおいても、その第1領域1Bsと第2領域1Bdとの境界を含む領域上に、フォトレジスト膜PR3を形成する(図23の左図参照)。   Next, a photoresist film having a BARC (Bottom Anti Reflective Coating, antireflection layer, not shown) as a lower layer is formed on the polycrystalline silicon film 4. Next, the photoresist film PR3 is formed by exposing and developing the upper photoresist film. The film thickness of the photoresist film PR3 is, for example, about 780 nm. As shown in FIG. 11, the photoresist film PR3 is left in a region where the gate electrodes (GE1 to GE4) are to be formed. For example, a photoresist film PR3 is formed in the middle portion of the second nMIS region 1C and also in the middle portion of the second pMIS region 1D. On the other hand, in the first nMIS region 1A, a photoresist film PR3 is formed on the region including the boundary between the first region 1As and the second region 1Ad. Also in the first pMIS region 1B, a photoresist film PR3 is formed on a region including the boundary between the first region 1Bs and the second region 1Bd (see the left diagram in FIG. 23).

次いで、フォトレジスト膜PR3をマスクに、上記BARC(図示せず)をエッチングし、続いて、多結晶シリコン膜4をエッチング(選択的に除去)した後、BARCを含むフォトレジスト膜PR3をアッシングなどにより除去し、洗浄(例えばAPM洗浄、HPM洗浄など)を行う。これにより、図12に示すように、第2nMIS領域1Cに、n型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE3が形成され、第2pMIS領域1Dに、p型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE4が形成される。また、第1nMIS領域1Aに、n型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE1が形成され、第1pMIS領域1Bに、p型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE2が形成される。ここで、ゲート電極GE1およびGE2においては、前述した不純物濃度の濃淡が維持されている。即ち、ゲート電極GE1においては、第2領域1Ad側の端部のn型不純物の濃度が高く、境界部から第1領域1As側の端部にかけてn型不純物の濃度が低くなる。また、ゲート電極GE2においては、第2領域1Bd側の端部のp型不純物の濃度が高く、境界部から第1領域1Bs側の端部にかけてp型不純物の濃度が低くなる。   Next, the BARC (not shown) is etched using the photoresist film PR3 as a mask, and then the polycrystalline silicon film 4 is etched (selectively removed), and then the photoresist film PR3 containing BARC is ashed. And cleaning (for example, APM cleaning, HPM cleaning, etc.) is performed. Thereby, as shown in FIG. 12, the gate electrode GE3 made of the polycrystalline silicon film 4 doped with the n-type impurity is formed in the second nMIS region 1C, and the p-type impurity is doped in the second pMIS region 1D. A gate electrode GE4 made of the polycrystalline silicon film 4 is formed. In addition, a gate electrode GE1 made of a polycrystalline silicon film 4 doped with n-type impurities is formed in the first nMIS region 1A, and a gate made of a polycrystalline silicon film 4 doped with p-type impurities in the first pMIS region 1B. Electrode GE2 is formed. Here, in the gate electrodes GE1 and GE2, the above-described concentration of the impurity concentration is maintained. That is, in the gate electrode GE1, the n-type impurity concentration at the end on the second region 1Ad side is high, and the n-type impurity concentration is low from the boundary portion to the end on the first region 1As side. Further, in the gate electrode GE2, the concentration of the p-type impurity at the end portion on the second region 1Bd side is high, and the concentration of the p-type impurity is low from the boundary portion to the end portion on the first region 1Bs side.

このように、ゲート電極GE1〜GE4に不純物をドープすることで、ゲート電極GE1〜GE4の空乏化を低減できるなど、MISFETの特性の向上を図ることができる。   As described above, by doping the gate electrodes GE1 to GE4 with impurities, the depletion of the gate electrodes GE1 to GE4 can be reduced, and the characteristics of the MISFET can be improved.

次いで、図13に示すように、酸化性雰囲気下で熱処理を施し、ゲート電極(GE1〜GE4)の側壁に側壁酸化膜7を形成する。即ち、熱酸化法を用いて側壁酸化膜7を形成する。成膜条件としては、例えば、酸素(O)が100%の雰囲気下で、650℃、30秒で結晶化処理後に、800℃、200秒程度のRTO(Rapid Thermal Oxidation)を施し、2nm程度の膜厚の側壁酸化膜7を形成する。この膜厚は、ゲート電極(GE1〜GE4)の厚さ方向(z方向)の中間部において、ゲート長方向(x方向)の膜厚である(x方向、z方向に関しては、図23の左図参照)。 Next, as shown in FIG. 13, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to form a sidewall oxide film 7 on the sidewalls of the gate electrodes (GE1 to GE4). That is, the sidewall oxide film 7 is formed using a thermal oxidation method. As film formation conditions, for example, in an atmosphere of 100% oxygen (O 2 ), after crystallization at 650 ° C. for 30 seconds, RTO (Rapid Thermal Oxidation) at 800 ° C. for about 200 seconds is performed and about 2 nm. A sidewall oxide film 7 having a thickness of 5 is formed. This film thickness is the film thickness in the gate length direction (x direction) at the intermediate portion in the thickness direction (z direction) of the gate electrodes (GE1 to GE4) (the x direction and the z direction are shown in the left of FIG. (See figure).

ここで、ゲート電極GE1〜GE4のうち、ゲート電極GE3の両側、GE4の両側、GE1の第2領域1Ad側、GE4の第2領域1Bd側の底部においては、側壁酸化膜7中に、いわゆるバーズビーク部(7d、7sd)が生じる。よって、これらのゲート電極GE3の両側、GE4の両側、GE1の第2領域1Ad側、GE4の第2領域1Bd側の底部において、ゲート絶縁膜の膜厚(側壁酸化膜7の膜厚)が大きくなる。これは、不純物濃度が高いほど酸化されやすいため、ゲート電極中の不純物濃度が高い領域においては、厚いバーズビーク部(7d、7sd)が形成されるためである。   Here, among the gate electrodes GE1 to GE4, so-called bird's beaks are formed in the sidewall oxide film 7 on both sides of the gate electrode GE3, on both sides of GE4, on the second region 1Ad side of GE1, and on the second region 1Bd side of GE4. Part (7d, 7sd) is generated. Therefore, the thickness of the gate insulating film (the thickness of the side wall oxide film 7) is large on both sides of these gate electrodes GE3, on both sides of GE4, on the second region 1Ad side of GE1, and on the second region 1Bd side of GE4. Become. This is because the higher the impurity concentration, the easier the oxidation, and the thick bird's beak portions (7d, 7sd) are formed in the region having a high impurity concentration in the gate electrode.

この側壁酸化膜7のバーズビーク部(7d、7sd)の形状については追って詳細に説明する。   The shape of the bird's beak portion (7d, 7sd) of the sidewall oxide film 7 will be described in detail later.

次いで、図14に示すように、第1nMIS領域1Aにおけるp型ウエルPW1のゲート電極GE1の両側の領域にn型半導体領域(n型エクステンション領域)EX1を形成する。また、第1pMIS領域1Bにおけるn型ウエルNW1のゲート電極GE2の両側の領域にp型半導体領域(p型エクステンション領域)EX2を形成する。また、第2nMIS領域1Cにおけるp型ウエルPW2のゲート電極GE3の両側の領域にn型半導体領域(n型エクステンション領域)EX3を形成する。また、第2pMIS領域1Dにおけるn型ウエルNW2のゲート電極GE4の両側の領域にp型半導体領域(p型エクステンション領域)EX4を形成する。 Next, as shown in FIG. 14, an n type semiconductor region (n type extension region) EX1 is formed in regions on both sides of the gate electrode GE1 of the p type well PW1 in the first nMIS region 1A. In addition, ap type semiconductor region (p type extension region) EX2 is formed in regions on both sides of the gate electrode GE2 of the n type well NW1 in the first pMIS region 1B. In addition, n type semiconductor regions (n type extension regions) EX3 are formed in regions on both sides of the gate electrode GE3 of the p type well PW2 in the second nMIS region 1C. In addition, ap type semiconductor region (p type extension region) EX4 is formed in regions on both sides of the gate electrode GE4 of the n type well NW2 in the second pMIS region 1D.

型半導体領域EX1、EX3は、例えば、ゲート電極GE1、CE3をマスクとして第1nMIS領域1Aおよび第2nMIS領域1Cにn型不純物(例えばリンまたはヒ素)をイオン注入することにより形成する。この工程により、n型半導体領域EX1、EX3が、それぞれゲート電極GE1、GE3に整合して形成される。また、p型半導体領域EX2、EX4は、例えば、ゲート電極GE2、GE4をマスクとして第1pMIS領域1Bおよび第2pMIS領域1Dにp型不純物(例えばホウ素)をイオン注入することにより形成する。この工程により、p型半導体領域EX2、EX4が、ゲート電極GE2、GE4に整合して形成される。 The n type semiconductor regions EX1 and EX3 are formed, for example, by ion-implanting n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) into the first nMIS region 1A and the second nMIS region 1C using the gate electrodes GE1 and CE3 as a mask. By this step, n type semiconductor regions EX1 and EX3 are formed in alignment with the gate electrodes GE1 and GE3, respectively. The p type semiconductor regions EX2 and EX4 are formed, for example, by ion-implanting p-type impurities (for example, boron) into the first pMIS region 1B and the second pMIS region 1D using the gate electrodes GE2 and GE4 as a mask. Through this step, p type semiconductor regions EX2 and EX4 are formed in alignment with the gate electrodes GE2 and GE4.

次いで、シリコン基板1の主面上に、絶縁膜として、例えば窒化シリコン膜をCVD法で10〜40nm程度の膜厚で堆積する。この工程により、ゲート電極GE1〜GE4が、窒化シリコン膜で覆われる。   Next, on the main surface of the silicon substrate 1, as an insulating film, for example, a silicon nitride film is deposited with a film thickness of about 10 to 40 nm by a CVD method. By this step, the gate electrodes GE1 to GE4 are covered with the silicon nitride film.

次いで、窒化シリコン膜を異方性エッチング(エッチバック)することにより、ゲート電極GE1〜GE4のそれぞれの側壁に、窒化シリコン膜からなるサイドウォール(側壁絶縁膜、サイドウォールスペーサ)SWを形成する。   Next, the silicon nitride film is anisotropically etched (etched back) to form sidewalls (sidewall insulating films, sidewall spacers) SW made of a silicon nitride film on the respective sidewalls of the gate electrodes GE1 to GE4.

次いで、ゲート電極GE1およびサイドウォールSWの両側の領域にn型半導体領域D1、S1を形成する。また、ゲート電極GE2およびサイドウォールSWの両側の領域にp型半導体領域D2、S2を形成する。また、ゲート電極GE3およびサイドウォールSWの両側の領域にn型半導体領域SD3を形成する。また、ゲート電極GE4およびサイドウォールSWの両側の領域にp型半導体領域SD4を形成する。 Next, n + type semiconductor regions D1 and S1 are formed in regions on both sides of the gate electrode GE1 and the sidewall SW. Further, p + type semiconductor regions D2 and S2 are formed in regions on both sides of the gate electrode GE2 and the sidewall SW. In addition, n + type semiconductor regions SD3 are formed in regions on both sides of the gate electrode GE3 and the sidewall SW. In addition, ap + type semiconductor region SD4 is formed in regions on both sides of the gate electrode GE4 and the sidewall SW.

型半導体領域D1、S1、SD3は、第1nMIS領域1Aおよび第2nMIS領域1Cにn型不純物(例えばリンまたはヒ素)をイオン注入することにより形成する。この際、ゲート電極GE1およびその側壁のサイドウォールSWは、イオン注入阻止マスクとして機能するため、n型半導体領域D1、S1、SD3は、ゲート電極GE1およびサイドウォールSWに整合して形成される。また、p型半導体領域D2、S2、SD4は、第1pMIS領域1Bおよび第2pMIS領域1Dにp型不純物(例えばホウ素)をイオン注入することにより形成する。この際、ゲート電極GE2およびその側壁のサイドウォールSWは、イオン注入阻止マスクとして機能するため、p型半導体領域D2、S2、SD4は、ゲート電極GE2およびサイドウォールSWに整合して形成される。 The n + type semiconductor regions D1, S1, and SD3 are formed by ion-implanting n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) into the first nMIS region 1A and the second nMIS region 1C. At this time, since the gate electrode GE1 and the sidewall SW on the sidewall function as an ion implantation blocking mask, the n + type semiconductor regions D1, S1, and SD3 are formed in alignment with the gate electrode GE1 and the sidewall SW. . The p + type semiconductor regions D2, S2, and SD4 are formed by ion-implanting p-type impurities (for example, boron) into the first pMIS region 1B and the second pMIS region 1D. At this time, since the gate electrode GE2 and the sidewall SW on the sidewall function as an ion implantation blocking mask, the p + type semiconductor regions D2, S2, and SD4 are formed in alignment with the gate electrode GE2 and the sidewall SW. .

イオン注入後、導入した不純物の活性化のためのアニール処理(活性化アニール、熱処理)を行う。例えば900〜1100℃程度のスパイクアニールを行う。これにより、n型半導体領域EX1、EX3、p型半導体領域EX2、EX4、n型半導体領域D1、S1、SD3およびp型半導体領域D2、S2、SD4中の不純物を活性化することができる。 After ion implantation, annealing treatment (activation annealing, heat treatment) for activating the introduced impurities is performed. For example, spike annealing at about 900 to 1100 ° C. is performed. This activates impurities in the n type semiconductor regions EX1 and EX3, the p type semiconductor regions EX2 and EX4, the n + type semiconductor regions D1, S1 and SD3, and the p + type semiconductor regions D2, S2 and SD4. Can do.

以上の工程により、LDD(Lightly doped Drain)構造の不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)を有するnチャネル型MISFETQn1、Qn2およびpチャネル型MISFETQp1、Qp2が形成される。この後、図15に示すように、層間絶縁膜32やプラグPGが形成される。   Through the above steps, n-channel type MISFETs Qn1, Qn2 and p-channel type MISFETs Qp1, Qp2 having impurity regions (impurity region pairs, semiconductor regions, diffusion layers, source / drain regions) having an LDD (Lightly doped Drain) structure are formed. . Thereafter, as shown in FIG. 15, an interlayer insulating film 32 and a plug PG are formed.

なお、MISFETについて、「ソース・ドレイン領域」と言う場合は、「ソース領域またはドレイン領域となる領域」と意味する。   Note that in the MISFET, the “source / drain region” means “a region to be a source region or a drain region”.

上記nチャネル型のMISFETQn2は、双方向にキャリア(この場合、電子e)が流れるように駆動されるMISFETである。不純物領域を構成するn型半導体領域SD3およびn型半導体領域EX3が、ソース領域またはドレイン領域として機能する。また、pチャネル型のMISFETQp2も、双方向にキャリア(この場合、ホールh)が流れるように駆動されるMISFETである。不純物領域を構成するp型半導体領域SD4およびp型半導体領域EX4が、ソース領域またはドレイン領域として機能する。 The n-channel MISFET Qn2 is a MISFET that is driven so that carriers (in this case, electrons e) flow in both directions. The n + type semiconductor region SD3 and the n type semiconductor region EX3 constituting the impurity region function as a source region or a drain region. The p-channel type MISFET Qp2 is also a MISFET that is driven so that carriers (holes h in this case) flow in both directions. The p + type semiconductor region SD4 and the p type semiconductor region EX4 constituting the impurity region function as a source region or a drain region.

一方、前述したとおり、nチャネル型のMISFETQn1は、一方向にしかキャリア(この場合、電子e)が流れないように駆動されるMISFETである。即ち、図14においては、第1領域1As側のn型半導体領域S1から第2領域1Ad側のn型半導体領域D1へ電子eが流れるよう駆動されるMISFETである。なお、電流の流れる向きは、電子eの流れる向きと逆方向である。よって、nチャネル型のMISFETQn1の不純物領域は、n型半導体領域S1、D1およびn型半導体領域EX1により構成される。この不純物領域のうち、第1領域1As側のn型半導体領域S1およびn型半導体領域EX1側がソース領域となり、第2領域1Ad側のn型半導体領域D1およびn型半導体領域EX1側がドレイン領域となる。言い換えれば、第1領域1As側のn型半導体領域S1およびn型半導体領域EX1側がソース領域となり、第2領域1Ad側のn型半導体領域D1およびn型半導体領域EX1側がドレイン領域となるように、後述のプラグ(PG)や配線などにより他の回路や素子と結線される。 On the other hand, as described above, the n-channel MISFET Qn1 is a MISFET that is driven so that carriers (in this case, electrons e) flow only in one direction. That is, in FIG. 14, the MISFET is driven such that electrons e flow from the n + type semiconductor region S1 on the first region 1As side to the n + type semiconductor region D1 on the second region 1Ad side. Note that the direction in which the current flows is opposite to the direction in which the electrons e flow. Therefore, the impurity region of the n-channel type MISFET Qn1 is composed of the n + type semiconductor regions S1 and D1 and the n type semiconductor region EX1. Among the impurity regions, the n + type semiconductor region S1 and the n type semiconductor region EX1 side on the first region 1As side are the source regions, and the n + type semiconductor region D1 and the n type semiconductor region EX1 side on the second region 1Ad side are the source regions. It becomes a drain region. In other words, the n + type semiconductor region S1 and the n type semiconductor region EX1 side on the first region 1As side are the source regions, and the n + type semiconductor region D1 and the n type semiconductor region EX1 side on the second region 1Ad side are the drain regions. As described above, the circuit is connected to another circuit or element by a plug (PG) or a wiring described later.

また、pチャネル型のMISFETQp1は、一方向にしかキャリア(この場合、ホールh)が流れないように駆動されるMISFETである。即ち、図14においては、第1領域1Bs側のp型半導体領域S2から第2領域1Bd側のp型半導体領域D2へホールhが流れるよう駆動されるMISFETである。なお、電流の流れる向きは、ホールhの流れる向きと同じ方向である。よって、pチャネル型のMISFETQp1の不純物領域は、p型半導体領域S2、D2およびp型半導体領域EX2により構成される。この不純物領域のうち、第1領域1Bs側のp型半導体領域S2およびp型半導体領域EX2側がソース領域となり、第2領域1Bd側のp型半導体領域D2およびp型半導体領域EX2側がドレイン領域となる。言い換えれば、第1領域1Bs側のp型半導体領域S2およびp型半導体領域EX2側がソース領域となり、第2領域1Bd側のp型半導体領域D2およびp型半導体領域EX2側がドレイン領域となるように、後述のプラグ(PG)や配線などにより他の回路や素子と結線される。 The p-channel type MISFET Qp1 is a MISFET that is driven so that carriers (in this case, holes h) flow only in one direction. That is, in FIG. 14, the MISFET is driven so that the hole h flows from the p + type semiconductor region S2 on the first region 1Bs side to the p + type semiconductor region D2 on the second region 1Bd side. The direction in which the current flows is the same as the direction in which the hole h flows. Therefore, the impurity region of the p-channel type MISFET Qp1 is constituted by the p + type semiconductor regions S2 and D2 and the p type semiconductor region EX2. Among the impurity regions, the p + type semiconductor region S2 and the p type semiconductor region EX2 side on the first region 1Bs side are the source regions, and the p + type semiconductor region D2 and the p type semiconductor region EX2 side on the second region 1Bd side are the source regions. It becomes a drain region. In other words, the p + type semiconductor region S2 and the p type semiconductor region EX2 side on the first region 1Bs side become the source region, and the p + type semiconductor region D2 and the p type semiconductor region EX2 side on the second region 1Bd side become the drain region. As described above, the circuit is connected to another circuit or element by a plug (PG) or a wiring described later.

このように、本実施の形態においては、一方向に駆動されるMISFET(Qn1、Qp1)において、そのゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域側の不純物濃度を高くし、ソース領域側の不純物濃度を低くする。これにより、その酸化レート(酸化速度、酸化率、酸化のされ易さ)の違いを利用し、ドレイン領域側のバーズビーク部7dを大きくし、ソース領域側のバーズビーク部7sを小さくした(バーズビーク部7sが形成されない場合も含む)。このように、ドレイン領域側の端部のゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3およびバーズビーク部7d)の膜厚を大きくすることで、GIDLが緩和され、オフリーク電流を減少させることができる。また、ソース領域側の端部のゲート絶縁膜の膜厚を小さくすることで、オン電流を増加させることができる。   Thus, in this embodiment, in the MISFETs (Qn1, Qp1) driven in one direction, the impurity concentration on the drain region side of the gate electrodes (GE1, GE2) is increased, and the impurity concentration on the source region side is increased. Lower. Thus, the bird's beak portion 7d on the drain region side is enlarged and the bird's beak portion 7s on the source region side is reduced (bird's beak portion 7s) by utilizing the difference in oxidation rate (oxidation rate, oxidation rate, and ease of oxidation). Including the case where is not formed). Thus, by increasing the film thickness of the gate insulating film (silicon oxide film 3 and bird's beak portion 7d) at the end on the drain region side, GIDL can be relaxed and off-leakage current can be reduced. In addition, the on-current can be increased by reducing the thickness of the gate insulating film at the end portion on the source region side.

以下、図16〜図22を参照しながら、上記効果について詳細に説明する。図16、18、図20、図21および図22は、本実施の形態のMISFET(Qn1またはQp1)のゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。図17および図19は、比較例のMISFETのゲート電極および側壁酸化膜の形状を示す断面図である。   Hereinafter, the above effect will be described in detail with reference to FIGS. 16, 18, 20, 20, and 22 are cross-sectional views showing the shapes of the gate electrode and the sidewall oxide film of the MISFET (Qn1 or Qp1) of the present embodiment. 17 and 19 are cross-sectional views showing the shapes of the gate electrode and the sidewall oxide film of the MISFET of the comparative example.

本実施の形態のように、ゲート電極(GE1、GE2)中の不純物に濃淡(勾配)を生じさせた後、熱酸化により側壁酸化膜7を形成した場合には、図16に示すように、濃度の高い側のバーズビーク部7dが大きくなる。   When the sidewall oxide film 7 is formed by thermal oxidation after the concentration (gradient) is generated in the impurities in the gate electrodes (GE1, GE2) as in the present embodiment, as shown in FIG. The bird's beak portion 7d on the higher density side becomes larger.

これに対し、図17に示す比較例の場合は、ゲート電極GEの両側(ソース領域(S)側およびドレイン領域(D)側)にバーズビーク部7dが形成されてしまう。比較例の場合とは、図4に示す第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsにフォトレジスト膜PR1を形成せず、第1pMIS領域1B全体にp型不純物を注入し、図7に示す第1nMIS領域1Aの第1領域1Asにフォトレジスト膜PR2を形成せず、第1nMIS領域1A全体にn型不純物を注入した場合を意味する。この場合、ソース領域(S)側の不純物濃度も高くなり、ソース領域(S)側にも比較的大きなバーズビーク部7dが形成されてしまう。よって、一方向に駆動されるMISFET(Qn1、Qp1)において、ソース領域(S)側にも比較的大きなバーズビーク部7dが形成されてしまうため、オン電流が低下してしまう。   On the other hand, in the case of the comparative example shown in FIG. 17, bird's beaks 7d are formed on both sides (source region (S) side and drain region (D) side) of the gate electrode GE. In the case of the comparative example, the photoresist film PR1 is not formed in the first region 1Bs of the first pMIS region 1B shown in FIG. 4, but p-type impurities are implanted into the entire first pMIS region 1B, and the first nMIS region shown in FIG. This means that the photoresist film PR2 is not formed in the first region 1As of 1A and an n-type impurity is implanted into the entire first nMIS region 1A. In this case, the impurity concentration on the source region (S) side also increases, and a relatively large bird's beak portion 7d is also formed on the source region (S) side. Therefore, in the MISFET (Qn1, Qp1) driven in one direction, a relatively large bird's beak portion 7d is formed also on the source region (S) side, and the on-current is reduced.

次いで、側壁酸化膜7のバーズビーク部(7d、7sd)の形状について説明する。本実施の形態において、ゲート電極(GE1、GE2)の底部の形状(バーズビーク部7dの形状)を、例えば、ラウンド形状として近似できる。すなわち、ゲート電極の底部の側端部において、多結晶シリコン膜4がバーズビークであるシリコン酸化膜と接している部分の形状を円の一部として近似できる。この場合、図18に示すように、不純物濃度の高いドレイン領域(D)側においては、半径rdのラウンド形状として近似でき、ソース領域(S)側においては、ラウンド化されない。これに対し、上記比較例においては、図19に示すように、ドレイン領域(D)側のみならず、ソース領域(S)側も半径rd程度のラウンド化がなされる。   Next, the shape of the bird's beak part (7d, 7sd) of the sidewall oxide film 7 will be described. In the present embodiment, the shape of the bottom of the gate electrodes (GE1, GE2) (the shape of the bird's beak portion 7d) can be approximated, for example, as a round shape. That is, the shape of the portion where the polycrystalline silicon film 4 is in contact with the silicon oxide film which is a bird's beak can be approximated as a part of a circle at the side end portion of the bottom of the gate electrode. In this case, as shown in FIG. 18, it can be approximated as a round shape with a radius rd on the drain region (D) side where the impurity concentration is high, and is not rounded on the source region (S) side. On the other hand, in the comparative example, as shown in FIG. 19, not only the drain region (D) side but also the source region (S) side is rounded with a radius rd.

なお、上記実施の形態においては、ソース領域(S)側においては、バーズビーク部が形成されていない状態を図示(図14、図16、図18等)したが、熱酸化工程において、ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域(S)側も露出しているため、ソース領域(S)側においてもバーズビーク部7sが形成されることもある。その場合を、図20、図21および図22に示す。このように、例え、ソース領域(S)側においてバーズビーク部7sが形成されても、その大きさは、ドレイン領域(D)側のバーズビーク部7dより小さくなる。例えば、図20に示すように、ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域(S)側の底部が、半径rs(<rd)のラウンド形状となっていてもよい。例えば、この場合、図21に示すように、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7d)の膜厚をT1dとする。言い換えれば、T1dは、ドレイン領域(D)において、ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3)の上面からゲート電極(GE1、GE2)の側壁部においてほぼ均一に側壁酸化膜7が形成され始めるまでの長さということができる。また、ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域(S)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7s)の膜厚をT1sとする。言い換えれば、T1sは、ソース領域(S)側において、ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3)の上面からゲート電極(GE1、GE2)の側壁部においてほぼ均一に側壁酸化膜7が形成され始めるまでの長さということができる。このとき、これらは、T1d>T1sの関係にある。よって、酸化シリコン膜3の膜厚をT3とすると、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部におけるゲート絶縁膜の膜厚は、T3+T1dとなる。また、ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域(S)側の底部におけるゲート絶縁膜の膜厚は、T3+T1sとなる。これらについても、T3+T1d>T3+T1sの関係が成立する。かかる関係は、nチャネル型MISFETQn1およびpチャネル型MISFETQp1の双方について言える。   In the above embodiment, the bird's beak portion is not formed on the source region (S) side (FIGS. 14, 16, 18, etc.). However, in the thermal oxidation process, the gate electrode ( Since the source region (S) side of GE1, GE2) is also exposed, the bird's beak portion 7s may be formed also on the source region (S) side. Such a case is shown in FIG. 20, FIG. 21, and FIG. Thus, even if the bird's beak portion 7s is formed on the source region (S) side, the size thereof is smaller than that of the bird's beak portion 7d on the drain region (D) side. For example, as shown in FIG. 20, the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the source region (S) side may have a round shape with a radius rs (<rd). For example, in this case, as shown in FIG. 21, the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7d) at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side is T1d. In other words, T1d is a length from the upper surface of the gate insulating film (silicon oxide film 3) to the side wall portion of the gate electrode (GE1, GE2) until the sidewall oxide film 7 starts to be formed almost uniformly in the drain region (D). It can be said. Further, the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7s) at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the source region (S) side is T1s. In other words, T1s is from the upper surface of the gate insulating film (silicon oxide film 3) on the source region (S) side until the side wall oxide film 7 starts to be formed almost uniformly on the side wall portions of the gate electrodes (GE1, GE2). It can be called length. At this time, these are in a relationship of T1d> T1s. Therefore, when the thickness of the silicon oxide film 3 is T3, the thickness of the gate insulating film at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side is T3 + T1d. The film thickness of the gate insulating film at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the source region (S) side is T3 + T1s. Also in these cases, the relationship of T3 + T1d> T3 + T1s is established. This relationship can be said for both the n-channel MISFET Qn1 and the p-channel MISFET Qp1.

このように、ドレイン領域(D)側の端部のゲート絶縁膜の膜厚(T3+T1d)を大きくすることで、GIDLが緩和され、オフリーク電流を減少させることができる。また、ソース領域(S)側の端部のゲート絶縁膜の膜厚(T3+T1s)を小さくすることで、オン電流を増加させることができる。   Thus, by increasing the thickness (T3 + T1d) of the gate insulating film at the end on the drain region (D) side, GIDL can be relaxed and off-leakage current can be reduced. In addition, the on-current can be increased by reducing the thickness (T3 + T1s) of the gate insulating film at the end on the source region (S) side.

これに対し、図17に示す比較例の場合は、ソース領域(S)側の端部のゲート絶縁膜の膜厚(≒T3+T1d)が大きいため、オン電流が低下してしまう。   On the other hand, in the case of the comparative example shown in FIG. 17, since the thickness of the gate insulating film at the end on the source region (S) side (≈T3 + T1d) is large, the on-current decreases.

なお、図21等においては、ゲート電極(GE1、GE2)の底部の形状を、ラウンド形状として近似したが、かかる形状に限定されるものではなく、種々の形状となり得る。例えば、図22に示すように、ゲート電極(GE1、GE2)の底部の形状が、テーパー形状となっていてもよい。   In FIG. 21 and the like, the shape of the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) is approximated as a round shape, but the shape is not limited to this shape, and may be various shapes. For example, as shown in FIG. 22, the shape of the bottom of the gate electrodes (GE1, GE2) may be a tapered shape.

この場合も、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7d)の膜厚(あるいは、ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3)の上面から、ゲート電極(GE1、GE2)の側壁部においてほぼ均一に側壁酸化膜7が形成され始めるまでの長さ)を、T1dとする。そして、ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域(S)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7s)の膜厚(あるいは、ソース領域(S)側において、ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3)の上面からゲート電極(GE1、GE2)の側壁部においてほぼ均一に側壁酸化膜7が形成され始めるまでの長さ)を、T1sとする。これらは、T1d>T1sの関係にある。よって、酸化シリコン膜3の膜厚T3とすると、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部におけるゲート絶縁膜の膜厚は、T3+T1dとなる。ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域(S)側の底部におけるゲート絶縁膜の膜厚は、T3+T1sとなる。これらについても、T3+T1d>T3+T1sの関係が成立する。   Also in this case, the gate oxide film 7 (bird's beak portion 7d) at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side has a thickness (or from the upper surface of the gate insulating film (silicon oxide film 3) to the gate. Let T1d be the length until the sidewall oxide film 7 starts to be formed almost uniformly on the sidewalls of the electrodes (GE1, GE2). Then, the gate insulating film (silicon oxide film 3 on the source region (S) side of the side wall oxide film 7 (bird's beak portion 7 s) on the bottom side of the gate electrode (GE1, GE2) on the source region (S) side. ) From the top surface of the gate electrode (GE1, GE2) to the side wall portion of the gate electrode (GE1, GE2) until the sidewall oxide film 7 starts to be formed almost uniformly) is defined as T1s. These have a relationship of T1d> T1s. Accordingly, when the film thickness T3 of the silicon oxide film 3 is set, the film thickness of the gate insulating film at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side is T3 + T1d. The film thickness of the gate insulating film at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the source region (S) side is T3 + T1s. Also in these cases, the relationship of T3 + T1d> T3 + T1s is established.

このように、バーズビーク部7dの形状は、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部におけるゲート絶縁膜の膜厚が、T3+T1dから徐々にT3まで薄くなる形状であればよく、上記ラウンド形状やテーパー形状に限られるものではない。また、バーズビーク部7sの形状は、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部におけるゲート絶縁膜の膜厚が、T3+T1s(<T3+T1d)から徐々にT3まで薄くなる形状であればよく、上記ラウンド形状やテーパー形状に限られるものではない。また、バーズビーク部7sは形成されない、即ち、T1sが0(ゼロ)となっていてもよい。   Thus, the shape of the bird's beak portion 7d may be any shape as long as the thickness of the gate insulating film at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side gradually decreases from T3 + T1d to T3. It is not limited to the round shape or the tapered shape. The bird's beak portion 7s has a shape in which the thickness of the gate insulating film at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side gradually decreases from T3 + T1s (<T3 + T1d) to T3. Well, it is not limited to the round shape or the tapered shape. Further, the bird's beak portion 7s is not formed, that is, T1s may be 0 (zero).

以上詳細に説明したように、本実施の形態においては、MISFET(Qn1、Qp1)の特性を向上させることができる。   As described above in detail, in the present embodiment, the characteristics of the MISFETs (Qn1, Qp1) can be improved.

さらに、本実施の形態においては、比較例のMISFETを形成するための製造工程と同じマスク数(フォトレジスト膜の形成工程、パターニング工程)で、上記良好な特性のMISFET(Qn1、Qp1)を形成することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the MISFETs (Qn1, Qp1) having the above-mentioned good characteristics are formed with the same number of masks (photoresist film forming process, patterning process) as the manufacturing process for forming the MISFET of the comparative example. can do.

以下、図23〜図26を参照しながら、上記マスク数について説明する。図23は、本実施の形態のMISFET(Qn1およびQp1)の構成および比較例のMISFET(QnおよびQp)の構成を示す平面図である。また、(STI)、(PW)、(NW)、(PR1)、(PR2)および(PR3)の記載の欄は、以下に示す工程のマスク(露光の原版、マスク膜、フォトレジスト膜)形成領域を示す。図24〜図26は、それぞれ図23の(PR1)、(PR2)および(PR3)のマスク形成領域に対応する平面図である。図24〜図26においては、マスク形成領域をドットで示してある。図23〜図26において、図中左側が本実施の形態の場合を、右側が比較例の場合を示す。なお、上記平面図においては、側壁酸化膜7の記載を省略してある。   Hereinafter, the number of masks will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is a plan view showing the configuration of the MISFETs (Qn1 and Qp1) of the present embodiment and the configuration of the MISFETs (Qn and Qp) of the comparative example. In addition, the columns of (STI), (PW), (NW), (PR1), (PR2), and (PR3) are for forming a mask (exposure original plate, mask film, photoresist film) in the following steps. Indicates the area. 24 to 26 are plan views corresponding to the mask formation regions of (PR1), (PR2), and (PR3) of FIG. 23, respectively. 24 to 26, the mask formation region is indicated by dots. 23 to 26, the left side of the drawing shows the case of the present embodiment, and the right side shows the case of the comparative example. In the plan view, the description of the sidewall oxide film 7 is omitted.

即ち、本実施の形態においては、素子分離領域2の形成工程において図23中の(STI)の欄に示す領域にマスクを形成する。例えば、上記製造工程において、素子分離溝を形成する際、活性領域上をマスク膜で覆い、その周囲に素子分離溝を形成する。その後、素子分離溝に絶縁膜を埋め込むことにより素子分離領域2を形成する。   That is, in this embodiment, a mask is formed in the region shown in the column (STI) in FIG. For example, in forming the device isolation trench in the above manufacturing process, the active region is covered with a mask film, and the device isolation trench is formed around the active region. Thereafter, an element isolation region 2 is formed by embedding an insulating film in the element isolation trench.

また、上記製造工程において、p型ウエルPW1およびn型ウエルNW1を形成する際、図23中の(PW)および(NW)の欄に示す領域にマスクを形成する。   In the manufacturing process, when the p-type well PW1 and the n-type well NW1 are formed, a mask is formed in the regions shown in the columns (PW) and (NW) in FIG.

また、前述の多結晶シリコン膜4への不純物のイオン注入に際して、n型不純物を注入する際には、図23中の(PR1)の欄および図24に示す領域にマスクを形成する(図4も参照)。また、p型不純物を注入する際には、図23中の(PR2)の欄および図25に示す領域にマスクを形成する(図7も参照)。   Further, when the n-type impurity is implanted when the impurity ions are implanted into the polycrystalline silicon film 4 described above, a mask is formed in the column (PR1) in FIG. 23 and the region shown in FIG. 24 (FIG. 4). See also). Further, when the p-type impurity is implanted, a mask is formed in the column (PR2) in FIG. 23 and the region shown in FIG. 25 (see also FIG. 7).

また、前述のゲート電極GE1、GE2の形成工程(多結晶シリコン膜4のエッチング工程)に際しては、図23中の(PR3)の欄および図26に示す領域にマスクを形成する(図11も参照)。   Further, in the process of forming the gate electrodes GE1 and GE2 (etching process of the polycrystalline silicon film 4), a mask is formed in the column (PR3) in FIG. 23 and the region shown in FIG. 26 (see also FIG. 11). ).

これに対し、比較例においては、図23の右側に示すように、(PR1)および(PR2)の欄において、マスクの形成領域が異なるだけで、マスク数は同じである。   On the other hand, in the comparative example, as shown on the right side of FIG. 23, in the columns of (PR1) and (PR2), only the mask formation regions are different and the number of masks is the same.

このように、本実施の形態によれば、マスク数を増加させることなく、ドレイン領域側のバーズビーク部7dの厚膜化およびソース領域側のバーズビーク部7sの薄膜化が可能となる。よって、上記良好な特性のMISFET(Qn1、Qp1)を低コスト、短工程で簡易に形成することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to increase the thickness of the bird's beak portion 7d on the drain region side and reduce the thickness of the bird's beak portion 7s on the source region side without increasing the number of masks. Therefore, the MISFETs (Qn1, Qp1) having good characteristics can be easily formed at low cost and in a short process.

加えて、本実施の形態においては、双方向にキャリアが流れるように駆動されるMISFET(Qn2、Qp2)においては、ゲート電極(GE3、GE4)の両側の側壁酸化膜7の底部に比較的厚いバーズビーク部7sdを形成しているので、どちらの不純物領域がドレイン領域となっても、オフリーク電流を減少させることができる。ここで、バーズビーク部7sdの膜厚(ゲート電極(GE3、GE4)の両側の底部における側壁酸化膜7の膜厚)をTsdとした場合、Tsd≒T1dであり、Tsd>T1sの関係が成り立つ。この場合、ゲート電極(GE3、GE4)の両側の底部におけるゲート絶縁膜の膜厚は、T3+Tsdとなる。このように、求められる機能に応じてMISFET構造を最適化したので、回路(装置)全体の特性を向上させることができる。   In addition, in the present embodiment, in the MISFETs (Qn2, Qp2) that are driven so that carriers flow in both directions, the bottoms of the sidewall oxide films 7 on both sides of the gate electrodes (GE3, GE4) are relatively thick. Since the bird's beak portion 7sd is formed, the off-leak current can be reduced regardless of which impurity region is the drain region. Here, when Tsd is the thickness of the bird's beak portion 7sd (the thickness of the sidewall oxide film 7 at the bottom on both sides of the gate electrodes (GE3, GE4)), Tsd≈T1d, and the relationship of Tsd> T1s is established. In this case, the thickness of the gate insulating film at the bottoms on both sides of the gate electrodes (GE3, GE4) is T3 + Tsd. As described above, since the MISFET structure is optimized according to the required function, the characteristics of the entire circuit (device) can be improved.

上記MISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)の形成後は、前述したとおり、層間絶縁膜32やプラグPGが形成される。このMISFET形成後の工程について以下に一例を説明する(図15参照)。   After the formation of the MISFETs (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2), as described above, the interlayer insulating film 32 and the plug PG are formed. An example of the process after the formation of the MISFET will be described below (see FIG. 15).

上記MISFET形成後、シリコン基板1の表面の清浄化を行った後、必要に応じて、ゲート電極GE1〜GE4、n型半導体領域D1、S1、SD3およびp型半導体領域D2、S2、SD4上に、サリサイド(Salicide:Self Aligned Silicide)技術により、金属シリサイド層23を形成する。 After the formation of the MISFET, the surface of the silicon substrate 1 is cleaned, and then the gate electrodes GE1 to GE4, n + type semiconductor regions D1, S1, SD3, and p + type semiconductor regions D2, S2, SD4 as necessary. On top of this, a metal silicide layer 23 is formed by a salicide (Salicide: Self Aligned Silicide) technique.

次いで、層間絶縁膜32として、例えば酸化シリコンをCVD法などを用いて堆積した後、層間絶縁膜32の表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing、化学機械研磨)法などを用いて平坦化する。   Next, as the interlayer insulating film 32, for example, silicon oxide is deposited using a CVD method or the like, and then the surface of the interlayer insulating film 32 is planarized using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like.

次いで、n型半導体領域D1、S1、SD3およびp型半導体領域D2、S2、SD4上に、プラグ(接続用導体部)PGを形成する。プラグPGを形成するには、まず、例えば、層間絶縁膜32をエッチングすることによりコンタクトホールCNTを形成する。次いで、その内部(底部および側壁上)を含む層間絶縁膜32上に、バリア導体膜(図示せず)を堆積した後、このバリア導体膜上にタングステン膜などからなる主導体膜を堆積し、層間絶縁膜32上の不要な主導体膜およびバリア導体膜をCMP法またはエッチバック法などによって除去する。なお、ゲート電極GE1〜GE4上にプラグPGを形成してもよい。 Next, a plug (connection conductor portion) PG is formed on the n + type semiconductor regions D1, S1, SD3 and the p + type semiconductor regions D2, S2, SD4. In order to form the plug PG, first, for example, the contact hole CNT is formed by etching the interlayer insulating film 32. Next, after depositing a barrier conductor film (not shown) on the interlayer insulating film 32 including the inside (on the bottom and side walls), a main conductor film made of a tungsten film or the like is deposited on the barrier conductor film, Unnecessary main conductor films and barrier conductor films on the interlayer insulating film 32 are removed by a CMP method or an etch back method. A plug PG may be formed on the gate electrodes GE1 to GE4.

次いで、図示は省略するが、プラグPG上を含む層間絶縁膜32上に、ストッパ絶縁膜および層間絶縁膜を順次形成する。次に、シングルダマシン法等を用いて第1層目の配線(図示せず)を形成する。例えば、層間絶縁膜をパターニングした後、ストッパ絶縁膜をエッチングすることにより、配線溝を形成する。次いで、配線溝内部を含む層間絶縁膜上にバリア導体膜およびシード層を形成する。次いで、電解めっき法などを用いてシード層上に金属めっき膜を形成した後、配線溝以外の領域の金属めっき膜、シード層およびバリアメタル膜をCMP法により除去することにより、第1層目の配線を形成する。その後、デュアルダマシン法などにより2層目以降の配線を形成するが、ここではその説明は省略する。また、配線はダマシン配線に限定されず、配線用の導電体膜をパターニングして形成することもできる。   Next, although not shown, a stopper insulating film and an interlayer insulating film are sequentially formed on the interlayer insulating film 32 including the plug PG. Next, a first layer wiring (not shown) is formed using a single damascene method or the like. For example, after patterning the interlayer insulating film, the stopper insulating film is etched to form wiring grooves. Next, a barrier conductor film and a seed layer are formed on the interlayer insulating film including the inside of the wiring trench. Next, after a metal plating film is formed on the seed layer using an electrolytic plating method or the like, the metal plating film, the seed layer, and the barrier metal film in regions other than the wiring trench are removed by the CMP method, whereby the first layer The wiring is formed. Thereafter, the second and subsequent wirings are formed by a dual damascene method or the like, but the description thereof is omitted here. Further, the wiring is not limited to damascene wiring, and can be formed by patterning a conductive film for wiring.

さらに、最上層配線上に保護膜等を形成した後、シリコン基板1をダイシングなどで切断(分割)することにより、複数の半導体装置(半導体チップ)が形成される。   Furthermore, after forming a protective film or the like on the uppermost layer wiring, the silicon substrate 1 is cut (divided) by dicing or the like to form a plurality of semiconductor devices (semiconductor chips).

本発明者の検討によれば、酸素(O)が100%の雰囲気下で、800℃、15分程度のドライ酸化により3nm程度の膜厚の側壁酸化膜7を形成した場合、ドレイン領域側のゲート絶縁膜の膜厚(T3+T1d)は、およそ5nm程度となった。このようにドレイン領域側にバーズビーク部(7d)を確認することができた。 According to the study of the present inventor, when the sidewall oxide film 7 having a thickness of about 3 nm is formed by dry oxidation for about 15 minutes at 800 ° C. in an atmosphere of 100% oxygen (O 2 ), the drain region side The gate insulating film thickness (T3 + T1d) was about 5 nm. Thus, the bird's beak part (7d) was confirmed on the drain region side.

なお、ドライ酸化においては、結晶化処理と側壁酸化処理とを同時に行うため、前述のRTOより処理時間が長くなっている。   In dry oxidation, since the crystallization process and the sidewall oxidation process are performed simultaneously, the processing time is longer than that of the aforementioned RTO.

本実施の形態においては、側壁酸化工程において、上記バーズビーク部が形成される酸化方法であれば、酸化方法に制限はなく、もちろん、上記実施の形態の側壁酸化工程において、結晶化処理およびRTOに変えてドライ酸化を行ってもよく、また、RTOの処理時間を延ばし、数分程度としてもよい。   In the present embodiment, the oxidation method is not limited as long as the bird's beak portion is formed in the side wall oxidation step. Of course, in the side wall oxidation step of the above embodiment, the crystallization treatment and RTO are performed. Alternatively, dry oxidation may be performed, or the RTO processing time may be extended to be about several minutes.

[回路説明]
上記MISFET(Qn1、Qp1)およびMISFET(Qn2、Qp2)が適用される回路構成に制限はないが、例えば、I/Oバッファ(Input/Output Buffer)回路に適用することができる。中でも、汎用I/O回路や、PLL(Phase locked Loop)回路、MSC(マスターストップコントロール)回路などに適用することができる。
[Circuit explanation]
The circuit configuration to which the MISFET (Qn1, Qp1) and MISFET (Qn2, Qp2) are applied is not limited, but can be applied to, for example, an I / O buffer (Input / Output Buffer) circuit. In particular, it can be applied to general-purpose I / O circuits, PLL (Phase locked Loop) circuits, MSC (Master Stop Control) circuits, and the like.

また、I/Oバッファの他、ESD(ElectroStatic Discharge)保護回路や昇圧回路などにも適用することができる。   In addition to an I / O buffer, the present invention can be applied to an ESD (ElectroStatic Discharge) protection circuit, a booster circuit, and the like.

例えば、上記回路を構成する論理回路として、例えばインバータなどにおいては、電流方向が固定されるため、上記MISFET(Qn1、Qp1)が用いられる。一方、例えば、A回路からB回路へ、B回路からA回路へ、双方向の信号の転送を行う素子としては、上記MISFET(Qn2、Qp2)が用いられる。   For example, as a logic circuit constituting the above circuit, for example, in an inverter, the current direction is fixed, so the above MISFET (Qn1, Qp1) is used. On the other hand, for example, the MISFET (Qn2, Qp2) is used as an element for transferring a bidirectional signal from the A circuit to the B circuit and from the B circuit to the A circuit.

(実施の形態2)
実施の形態1においては、ゲート電極の形成予定領域のゲート長方向の中心部に、第1領域1Asと第2領域1Adとの境界部を設けたが(図5、図8等参照)、上記境界部をゲート電極の形成予定領域の中心部よりソース領域側に設けてもよい。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the boundary between the first region 1As and the second region 1Ad is provided at the center in the gate length direction of the region where the gate electrode is to be formed (see FIGS. 5 and 8). The boundary portion may be provided closer to the source region than the central portion of the region where the gate electrode is to be formed.

図27および図28は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。なお、フォトレジスト膜PR1の形成工程以前の工程は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。   27 and 28 are main-portion cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. Note that the steps prior to the step of forming the photoresist film PR1 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本実施の形態においては、図27に示すように、第1pMIS領域1Bの第2領域1Bdを広く設定する。即ち、第1pMIS領域1Bにおいて、第1領域1Bsと第2領域1Bdとの境界部を、ゲート電極の形成予定領域のゲート長方向(x方向)の中心部(c)よりソース領域側(図中右側)に位置するよう、フォトレジスト膜PR1を形成する。その後、フォトレジスト膜PR1をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、p型不純物をイオン注入し、フォトレジスト膜PR1を除去する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 27, the second region 1Bd of the first pMIS region 1B is set wide. That is, in the first pMIS region 1B, the boundary between the first region 1Bs and the second region 1Bd is located on the source region side (in the drawing) from the central portion (c) in the gate length direction (x direction) of the region where the gate electrode is to be formed. A photoresist film PR1 is formed so as to be positioned on the right side. Thereafter, using the photoresist film PR1 as a mask, p-type impurities are ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 to remove the photoresist film PR1.

また、本実施の形態においては、図28に示すように、第1nMIS領域1Aの第2領域1Adを広く設定する。即ち、第1nMIS領域1Aにおいて、第1領域1Asと第2領域1Adとの境界部を、ゲート電極の形成予定領域のゲート長方向(x方向)の中心部(c)よりソース領域側(図中右側)に位置するよう、フォトレジスト膜PR2を形成する。その後、フォトレジスト膜PR2をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、n型不純物をイオン注入し、フォトレジスト膜PR2を除去する。以降の工程は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 28, the second region 1Ad of the first nMIS region 1A is set wide. That is, in the first nMIS region 1A, the boundary between the first region 1As and the second region 1Ad is located on the source region side (in the drawing) from the center (c) in the gate length direction (x direction) of the region where the gate electrode is to be formed. A photoresist film PR2 is formed so as to be positioned on the right side). Thereafter, n-type impurities are ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 using the photoresist film PR2 as a mask to remove the photoresist film PR2. Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施の形態によれば、第1領域(1Ad、1Bd)を大きくしたので、注入される不純物イオンの量を多くでき、ゲート電極(GE1、GE2)の空乏化等を効果的に低減することができる。また、ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域側の端部(第1領域1As、1Bs)には、フォトレジスト膜(PR1、PR2)が存在するため、かかる領域に対する不純物イオンの注入を防止でき、ソース領域側のバーズビーク(7s)は小さくすることができる。   According to the present embodiment, since the first region (1Ad, 1Bd) is enlarged, the amount of impurity ions to be implanted can be increased, and depletion of the gate electrodes (GE1, GE2) can be effectively reduced. Can do. Further, since the photoresist films (PR1, PR2) exist at the end portions (first regions 1As, 1Bs) on the source region side of the gate electrodes (GE1, GE2), it is possible to prevent impurity ions from being implanted into the regions. The bird's beak (7s) on the source region side can be reduced.

このように、フォトレジスト膜PR1の位置を適宜調整することにより、ソース領域側のバーズビーク(7s)の膜厚やゲート電極の空乏化などの防止に関して、最適化することが可能となる。   As described above, by appropriately adjusting the position of the photoresist film PR1, it is possible to optimize the thickness of the bird's beak (7s) on the source region side and the prevention of depletion of the gate electrode.

(実施の形態3)
実施の形態1においては、第1領域1As、1Bsをフォトレジスト膜(PR1、PR2)で覆うことにより、かかる領域に不純物イオンが打ち込まれないようにしたが(図5、図8等参照)、第1領域1As、1Bsのフォトレジスト膜(PR1、PR2)に幅の狭いスリットSpを設けてもよい。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the first regions 1As and 1Bs are covered with the photoresist films (PR1 and PR2) so that impurity ions are not implanted into the regions (see FIGS. 5 and 8). A narrow slit Sp may be provided in the photoresist films (PR1, PR2) in the first regions 1As, 1Bs.

図29および図30は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。なお、フォトレジスト膜PR1の形成工程以前の工程は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。   29 and 30 are main-portion cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. Note that the steps prior to the step of forming the photoresist film PR1 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本実施の形態においては、図29に示すように、第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsにおいて、フォトレジスト膜PR1にスリットSp(開口部、スペース)を設ける。スリットSpは、ゲート長方向(x方向)の幅がWS2で、ゲート幅方向(y方向)にライン状に延在し、間隔WS1を置いて複数設けられている。ここでは、WS1とWS2は等しく設定してある。スリットSpの幅WS2は、開口される第2領域1Bdのゲート長方向(x方向)の幅W1Bdより小さい。このようなフォトレジスト膜PR1をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、p型不純物をイオン注入し、フォトレジスト膜PR1を除去する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 29, in the first region 1Bs of the first pMIS region 1B, a slit Sp (opening, space) is provided in the photoresist film PR1. The slit Sp has a width of WS2 in the gate length direction (x direction), extends in a line shape in the gate width direction (y direction), and is provided in a plurality at intervals WS1. Here, WS1 and WS2 are set equal. The width WS2 of the slit Sp is smaller than the width W1Bd in the gate length direction (x direction) of the second region 1Bd to be opened. Using the photoresist film PR1 as a mask, p-type impurities are ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 to remove the photoresist film PR1.

この場合、第2領域1Bdだけでなく、第1領域1BsにおいもスリットSpを介してp型不純物が注入されるが、単位面積あたりの不純物の注入量は、スリットSpを介している分、第2領域1Bdよりも第1領域1Bsの方が少なくなる。   In this case, the p-type impurity is implanted not only in the second region 1Bd but also in the first region 1Bs through the slit Sp. The amount of impurity implantation per unit area is the same as the amount through the slit Sp. The first region 1Bs is smaller than the two regions 1Bd.

また、本実施の形態においては、図30に示すように、第1nMIS領域1Aの第1領域1Asにおいて、スリットSpを有するフォトレジスト膜PR2を形成する。このスリットSpは、ゲート長方向(x方向)の幅がWS2で、ゲート幅方向(y方向)にライン状に延在し、間隔WS1を置いて複数設けられている。ここでは、WS1とWS2は等しく設定してある。スリットSpの幅WS2は、開口される第2領域1Adのゲート長方向(x方向)の幅W1Adより小さい。このようなフォトレジスト膜PR2をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、n型不純物をイオン注入し、フォトレジスト膜PR2を除去する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 30, a photoresist film PR2 having a slit Sp is formed in the first region 1As of the first nMIS region 1A. The slit Sp has a width of WS2 in the gate length direction (x direction), extends in a line shape in the gate width direction (y direction), and is provided in a plurality at intervals WS1. Here, WS1 and WS2 are set equal. The width WS2 of the slit Sp is smaller than the width W1Ad in the gate length direction (x direction) of the opened second region 1Ad. Using the photoresist film PR2 as a mask, n-type impurities are ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 to remove the photoresist film PR2.

この場合、第2領域1Adだけでなく、第1領域1AsにおいてもスリットSpを介してn型不純物が注入されるが、単位面積あたりの不純物の注入量は、スリットSpを介している分、第2領域1Adよりも第1領域1Asの方が少なくなる。   In this case, the n-type impurity is implanted not only in the second region 1Ad but also in the first region 1As through the slit Sp. However, the amount of impurity implantation per unit area is equal to the amount through the slit Sp. The first region 1As is smaller than the two regions 1Ad.

以降の工程は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。   Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

このように、本実施の形態によれば、スリットSpを介して不純物を第1領域1As、1Bsに注入することで、第2領域1Ad、1Bdから境界領域をとおして第1領域1As、1Bsへの不純物濃度の急激な変化が緩和され、ゲート電極(GE1、GE2)の空乏化を効果的に低減することができる。また、ゲート電極(GE1、GE2)のソース領域側の端部(第1領域1As、1Bs)には、スリットSpを介して不純物が注入されるものの、ドレイン領域側の端部に比べて低濃度であるため、ドレイン領域側のバーズビーク(7d)に比べてソース領域側のバーズビーク(7s)を小さくすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the impurities are injected into the first regions 1As and 1Bs through the slits Sp, so that the second regions 1Ad and 1Bd pass through the boundary region to the first regions 1As and 1Bs. The drastic change in the impurity concentration of the gate electrode (GE1, GE2) can be effectively reduced. Further, although impurities are implanted into the end portions (first regions 1As, 1Bs) on the source region side of the gate electrodes (GE1, GE2) through the slits Sp, the concentration is lower than that on the end portion on the drain region side. Therefore, the bird's beak (7s) on the source region side can be made smaller than the bird's beak (7d) on the drain region side.

なお、上記複数のスリットSpの幅WS1や間隔WS2を変えてもよい。即ち、ソース領域側にかけて、スリットSpの幅を徐々に狭くしてもよい。そのように形成することで、バーズビーク(7s)の形状(ゲート電極(GE1、GE2)の側壁部における膜厚)をより微細に調整することが可能となる。   Note that the width WS1 and the interval WS2 of the plurality of slits Sp may be changed. That is, the width of the slit Sp may be gradually narrowed toward the source region side. By forming in such a manner, the shape of the bird's beak (7s) (the film thickness on the side walls of the gate electrodes (GE1, GE2)) can be finely adjusted.

(実施の形態4)
実施の形態1〜3においては、nチャネル型のMISFETQn1、Qn2のゲート電極GE1、GE3には、n型不純物(例えばリンまたはヒ素)を、pチャネル型のMISFETQp1、Qp2のゲート電極GE2、GE4には、p型不純物(例えばホウ素)をそれぞれ注入していた。これに対し、本実施の形態4においては、nチャネル型のMISFETQn1、Qn2のゲート電極GE1、GE3にn型不純物に加えてp型不純物を、pチャネル型のMISFETQp1、Qp2のゲート電極GE2、GE4にp型不純物に加えてn型不純物を注入することを特徴とする。一つのゲート電極(GE1、GE3、GE2、GE4)内にp型不純物とn型不純物とが注入されるため、それらが電気的に中和することになる。したがって、一つのゲート電極を形成する多結晶シリコン中に注入するp型不純物の注入量とn型不純物の注入量を適宜調整することにより、ゲート電極中における電気的に中和した不純物を除いたp型またはn型不純物の濃度を所望の値に調整することが可能となる。一方、例えば、n型不純物のみが注入されたゲート電極のn型不純物の濃度と、n型不純物とp型不純物(n型不純物よりも少ない注入量)とが注入されたゲート電極で、電気的に中和した不純物を除いた両者のn型不純物の濃度が等しい場合、後者の方により大きなバーズビークが形成される。これは、不純物濃度が高いほどバーズビークの大きさが大きくなるからであり、n型不純物とp型不純物とが両方注入された場合の不純物濃度は、n型不純物の濃度とp型不純物の濃度の和となり、不純物濃度が高くなるからである。即ち、n型不純物とp型不純物を両方注入すると、電気的にはn型不純物とp型不純物は中和するが、n型不純物とp型不純物の注入量が増加するため、不純物の濃度が高くなり、バーズビークの大きさがより大きく形成されるのである。バーズビークをより大きく形成した場合は、GIDLをさらに緩和することが可能となる。あるいは、例えば、ゲート電極と同層の多結晶シリコンを用いて抵抗素子を形成する場合を考えると、p型不純物とn型不純物が電気的に中和することにより抵抗素子を形成する多結晶シリコンの抵抗値が高くなるので、所望の抵抗値を得るための抵抗素子の平面的な素子面積を小さく形成することが可能となる。
(Embodiment 4)
In the first to third embodiments, n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) are applied to the gate electrodes GE1 and GE3 of the n-channel type MISFETs Qn1 and Qn2, and the gate electrodes GE2 and GE4 of the p-channel type MISFETs Qp1 and Qp2 are applied. Respectively implanted p-type impurities (for example, boron). In contrast, in the fourth embodiment, in addition to the n-type impurity, the p-type impurity is added to the gate electrodes GE1 and GE3 of the n-channel type MISFETs Qn1 and Qn2, and the gate electrodes GE2 and GE4 of the p-channel type MISFETs Qp1 and Qp2 are added. An n-type impurity is implanted in addition to the p-type impurity. Since p-type impurities and n-type impurities are injected into one gate electrode (GE1, GE3, GE2, GE4), they are electrically neutralized. Therefore, the electrically neutralized impurities in the gate electrode are removed by appropriately adjusting the injection amount of the p-type impurity and the injection amount of the n-type impurity injected into the polycrystalline silicon forming one gate electrode. It is possible to adjust the concentration of the p-type or n-type impurity to a desired value. On the other hand, for example, the gate electrode into which only the n-type impurity is implanted and the n-type impurity concentration of the gate electrode and the n-type impurity and the p-type impurity (injection amount smaller than the n-type impurity) are electrically When the concentration of both n-type impurities except for the neutralized impurities is equal, a larger bird's beak is formed in the latter case. This is because the higher the impurity concentration, the larger the bird's beak, and the impurity concentration when both the n-type impurity and the p-type impurity are implanted is the n-type impurity concentration and the p-type impurity concentration. This is because the impurity concentration becomes higher. That is, when both n-type and p-type impurities are implanted, the n-type and p-type impurities are electrically neutralized, but the amount of n-type and p-type impurities implanted increases, so that the impurity concentration is reduced. As a result, the bird's beak becomes larger in size. When the bird's beak is formed larger, GIDL can be further relaxed. Alternatively, for example, when considering a case where a resistance element is formed using polycrystalline silicon in the same layer as a gate electrode, polycrystalline silicon that forms a resistance element by electrically neutralizing a p-type impurity and an n-type impurity Therefore, the planar element area of the resistor element for obtaining a desired resistance value can be reduced.

nチャネル型のMISFETQn1、Qn2のゲート電極GE1、GE3へのn型不純物とp型不純物の注入方法を以下で説明する。たとえば、図4に示される工程において形成される第2nMIS領域1Cと第1nMIS領域1Aを覆うフォトレジスト膜において、p型不純物を注入したい領域に実施の形態3で説明したようなスリットを設ける。その後、図5に示される工程において、pチャネル型のMISFETQp1、Qp2のゲート電極GE2、GE4にp型不純物を注入するときに、上記スリットが形成された領域にp型不純物を注入する。上記スリットの形状(スリットの幅及びスリットを設ける間隔など)を調整することにより、所望のp型不純物の濃度を注入することが可能となる。その後、実施の形態1と同様に、図8に示される工程において、所望の量のn型不純物を注入すればよい。   A method of implanting n-type impurities and p-type impurities into the gate electrodes GE1 and GE3 of the n-channel type MISFETs Qn1 and Qn2 will be described below. For example, in the photoresist film covering the second nMIS region 1C and the first nMIS region 1A formed in the step shown in FIG. 4, a slit as described in the third embodiment is provided in a region where p-type impurities are to be implanted. Thereafter, in the step shown in FIG. 5, when the p-type impurity is implanted into the gate electrodes GE2 and GE4 of the p-channel type MISFETs Qp1 and Qp2, the p-type impurity is implanted into the region where the slit is formed. By adjusting the shape of the slit (the width of the slit, the interval at which the slit is provided, etc.), it is possible to inject a desired p-type impurity concentration. Thereafter, as in the first embodiment, a desired amount of n-type impurity may be implanted in the step shown in FIG.

pチャネル型のMISFETQn3、Qn4のゲート電極GE2、GE4へのn型不純物とp型不純物の注入方法も、nチャネル型のMISFETQn1、Qn2のゲート電極GE1、GE3へのn型不純物とp型不純物の注入方法と同様に考えることができる。即ち、たとえば、実施の形態1と同様に、図5に示される工程において、所望の量のp型不純物を注入する。その後、図7に示される工程において形成される第2pMIS領域1Dと第1pMIS領域1Bを覆うフォトレジスト膜において、n型不純物を注入したい領域に実施の形態3で説明したようなスリットを設ける。その後、図8に示される工程において、nチャネル型のMISFETQn1、Qn2のゲート電極GE1、GE3にn型不純物を注入するときに、上記スリットが形成された領域に所望の量のn型不純物を注入すればよい。   The method of implanting the n-type impurity and the p-type impurity into the gate electrodes GE2 and GE4 of the p-channel type MISFETs Qn3 and Qn4 is the same as that of the n-type impurities and the p-type impurities into the gate electrodes GE1 and GE3 of the n-channel type MISFETs Qn1 and Qn2. Similar to the injection method. That is, for example, as in the first embodiment, a desired amount of p-type impurity is implanted in the step shown in FIG. After that, in the photoresist film covering the second pMIS region 1D and the first pMIS region 1B formed in the step shown in FIG. 7, a slit as described in the third embodiment is provided in a region where an n-type impurity is to be implanted. Thereafter, in the step shown in FIG. 8, when an n-type impurity is implanted into the gate electrodes GE1 and GE3 of the n-channel type MISFETs Qn1 and Qn2, a desired amount of the n-type impurity is implanted into the region where the slit is formed. do it.

上記スリットを形成する領域及びスリットの形状を調整することにより、バーズビーク部の大きさ(バーズビーク部の膜厚)を大きくしたい領域とそうでない領域を作り分けることが可能となる。   By adjusting the region where the slit is formed and the shape of the slit, it is possible to separately create a region where the size of the bird's beak portion (the film thickness of the bird's beak portion) is desired to be larger and a region where it is not.

(実施の形態5)
本実施の形態においては、IO領域(IO)およびコア領域(Core)に、6つのMISFETを形成する(Qn1〜Qn3、Qp1〜Qp3)。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, six MISFETs are formed in the IO region (IO) and the core region (Core) (Qn1 to Qn3, Qp1 to Qp3).

以下、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置の構成と製造方法について詳細に説明する。図31は、本実施の形態の半導体装置の構成を示す要部断面図である。図32〜図41は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。   Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 31 is a main-portion cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device of the present embodiment. 32 to 41 are main-portion cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment.

[構造説明]
まず、図31を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の特徴的な構成について説明する。
[Description of structure]
First, a characteristic configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図31に示すように、本実施の形態の半導体装置は、シリコン基板(半導体基板)1のIO領域(IO)のうち、第1nMIS領域1Aに配置されたnチャネル型のMISFETQn1と、シリコン基板1の第1pMIS領域1Bに配置されたpチャネル型のMISFETQp1とを有している。また、IO領域(IO)のうち、シリコン基板1の第2nMIS領域1Cに配置されたnチャネル型のMISFETQn2と、シリコン基板1の第2pMIS領域1Dに配置されたpチャネル型のMISFETQp2とを有している。   As shown in FIG. 31, the semiconductor device of the present embodiment includes an n-channel MISFET Qn1 arranged in the first nMIS region 1A in the IO region (IO) of the silicon substrate (semiconductor substrate) 1, and the silicon substrate 1 P-channel type MISFETQp1 disposed in the first pMIS region 1B. In addition, of the IO regions (IO), an n-channel type MISFET Qn2 disposed in the second nMIS region 1C of the silicon substrate 1 and a p-channel type MISFET Qp2 disposed in the second pMIS region 1D of the silicon substrate 1 are included. ing.

さらに、本実施の形態の半導体装置は、シリコン基板(半導体基板)1のコア領域(Core)のうち、第3nMIS領域1Eに配置されたnチャネル型のMISFETQn3と、第3pMIS領域1Fに配置されたpチャネル型のMISFETQp3とを有している。   Furthermore, the semiconductor device of the present embodiment is arranged in the n-channel type MISFET Qn3 arranged in the third nMIS region 1E and the third pMIS region 1F in the core region (Core) of the silicon substrate (semiconductor substrate) 1. a p-channel type MISFET Qp3.

IO領域(IO)に形成されるMISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)は、実施の形態1で説明したMISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)と同じ構成である。但し、これらのMISFETが例えば、図31中において、左側からQn2、Qn1、Qp2、Qp1の順で配置されている点は、実施の形態1と異なる(図31、図14参照)。また、IO領域(IO)に形成されるMISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)は、高耐圧用のMISFETであり、コア領域(Core)に形成されるMISFET(Qn3、Qp3)は、低耐圧用のMISFETである。よって、コア領域(Core)に形成されるMISFET(Qn3、Qp3)は、IO領域(IO)に形成されるMISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)と比較し、ゲート長が短く、また、ゲート絶縁膜の膜厚が小さい構成となっている(図31参照)。   The MISFETs (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2) formed in the IO region (IO) have the same configuration as the MISFETs (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2) described in the first embodiment. However, for example, these MISFETs are different from the first embodiment in that Qn2, Qn1, Qp2, and Qp1 are arranged in this order from the left side in FIG. 31 (see FIGS. 31 and 14). The MISFETs (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2) formed in the IO region (IO) are high breakdown voltage MISFETs, and the MISFETs (Qn3, Qp3) formed in the core region (Core) are low breakdown voltages. MISFET. Therefore, the MISFETs (Qn3, Qp3) formed in the core region (Core) have a shorter gate length than the MISFETs (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2) formed in the IO region (IO). The insulating film has a small thickness (see FIG. 31).

実施の形態1で説明したように、IO領域(IO)に形成されるMISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)が適用される回路としては、例えば、I/Oバッファ回路を例示することができる。中でも、汎用I/O回路や、PLL回路、MSC回路などに適用することができる。また、I/Oバッファの他、ESD保護回路や昇圧回路などにも適用することができる。また、ここで、MISFET(Qn2、Qp2)は、双方向にキャリア(ホールhまたは電子e)が流れるように駆動されるMISFETであり、MISFET(Qn1、Qp1)は、一方向にしかキャリア(ホールhまたは電子e)が流れないように駆動されるMISFETである(図31参照)。   As described in the first embodiment, as a circuit to which the MISFET (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2) formed in the IO region (IO) is applied, for example, an I / O buffer circuit can be exemplified. . In particular, the present invention can be applied to general-purpose I / O circuits, PLL circuits, MSC circuits, and the like. In addition to an I / O buffer, the present invention can also be applied to an ESD protection circuit, a booster circuit, and the like. Here, the MISFETs (Qn2, Qp2) are MISFETs driven so that carriers (holes h or electrons e) flow in both directions, and the MISFETs (Qn1, Qp1) are carriers (holes) in only one direction. The MISFET is driven so that h or electrons e) do not flow (see FIG. 31).

また、コア領域(Core)に形成されるMISFET(Qn3、Qp3)が適用される回路としては、例えば、アナログ回路を例示することができる。ここで、MISFET(Qn3、Qp3)は、双方向にキャリア(ホールhまたは電子e)が流れるように駆動されるMISFETである。   Moreover, as a circuit to which the MISFET (Qn3, Qp3) formed in the core region (Core) is applied, for example, an analog circuit can be exemplified. Here, the MISFETs (Qn3, Qp3) are MISFETs driven so that carriers (holes h or electrons e) flow in both directions.

上記6つのMISFET(Qn1〜Qn3、Qp1〜Qp3)のゲート電極(GE1〜GE6)は、多結晶シリコンよりなり、ゲート電極(GE1〜GE6)の空乏化の防止等のために、不純物イオンが注入されている。具体的には、nチャネル型のMISFETQn1〜Qn3のゲート電極GE1、GE3、GE5は、n型不純物(例えばリンまたはヒ素)を含有している。pチャネル型のMISFETQp1〜Qp3のゲート電極GE2、GE4、GE6は、p型不純物(例えばホウ素)を含有している。   The gate electrodes (GE1 to GE6) of the six MISFETs (Qn1 to Qn3, Qp1 to Qp3) are made of polycrystalline silicon, and impurity ions are implanted to prevent depletion of the gate electrodes (GE1 to GE6). Has been. Specifically, the gate electrodes GE1, GE3, and GE5 of the n-channel type MISFETs Qn1 to Qn3 contain n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic). The gate electrodes GE2, GE4, and GE6 of the p-channel type MISFETs Qp1 to Qp3 contain p-type impurities (for example, boron).

まず、IO領域(IO)に形成されるMISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)について説明する。   First, MISFETs (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2) formed in the IO region (IO) will be described.

nチャネル型のMISFETQn1は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE1と、このゲート電極GE1の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、n型半導体領域S1、D1およびn型半導体領域EX1により構成される。この不純物領域のうち、n型半導体領域S1側がソース領域となり、n型半導体領域D1側がドレイン領域となる。 The n-channel type MISFET Qn1 includes a gate electrode GE1 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs, semiconductors disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE1). Region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by n + type semiconductor regions S1 and D1 and an n type semiconductor region EX1. Among the impurity regions, the n + type semiconductor region S1 side becomes a source region, and the n + type semiconductor region D1 side becomes a drain region.

ここで、上記nチャネル型のMISFETQn1においては、ゲート電極GE1のドレイン領域(n型半導体領域D1)側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ドレイン領域側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7dが形成されている。これにより、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3およびバーズビーク部7d)のうち、ドレイン領域(n型半導体領域D1)側の端部の膜厚が、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜のうち、ソース領域(n型半導体領域S1)側の端部の膜厚よりも大きくなる。なお、これらの膜厚の関係については、実施の形態1で図21を参照しながら説明したように、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7d)の膜厚をT1dと、ソース領域(S)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7s)の膜厚をT1sとした場合、T1d>T1sの関係にある。 Here, in the n-channel MISFET Qn1, the bottom of the gate electrode GE1 on the drain region (n + -type semiconductor region D1) side is rounded. In other words, a bird's beak portion 7d is formed at the bottom of the sidewall oxide film 7 on the drain region side. Thus, the thickness of the end portion on the drain region (n + -type semiconductor region D1) side of the gate insulating film (silicon oxide film 3 and bird's beak portion 7d) under the gate electrode GE1 is set to the gate insulation under the gate electrode GE1. Of the film, the thickness is larger than the film thickness of the end portion on the source region (n + -type semiconductor region S1) side. As for the relationship between these film thicknesses, as described with reference to FIG. 21 in the first embodiment, the sidewall oxide film 7 (bird's beak) at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side. When the thickness of the portion 7d) is T1d and the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7s) at the bottom on the source region (S) side is T1s, the relationship is T1d> T1s.

また、pチャネル型のMISFETQp1は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE2と、このゲート電極GE2の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、p型半導体領域S2、D2およびp型半導体領域EX2により構成される。この不純物領域のうち、p型半導体領域S2側がソース領域となり、p型半導体領域D2側がドレイン領域となる。 The p-channel type MISFET Qp1 includes a gate electrode GE2 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs) disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE2. , Semiconductor region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by p + type semiconductor regions S2 and D2 and a p type semiconductor region EX2. Among the impurity regions, the p + type semiconductor region S2 side becomes a source region, and the p + type semiconductor region D2 side becomes a drain region.

ここで、上記pチャネル型のMISFETQp1においては、ゲート電極GE2のドレイン領域(p型半導体領域D2)側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ドレイン領域側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7dが形成されている。これにより、ゲート電極GE2下のゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3およびバーズビーク部7d)のうち、ドレイン領域(p型半導体領域D2)側の端部の膜厚が、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜のうち、ソース領域(p型半導体領域S2)側の端部の膜厚よりも大きくなる。なお、これらの膜厚の関係については、実施の形態1で図21を参照しながら説明したように、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7d)の膜厚をT1dと、ソース領域(S)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7s)の膜厚をT1sとした場合、T1d>T1sの関係にある。 Here, in the p-channel type MISFET Qp1, the bottom of the gate electrode GE2 on the drain region (p + -type semiconductor region D2) side is rounded. In other words, a bird's beak portion 7d is formed at the bottom of the sidewall oxide film 7 on the drain region side. As a result, the thickness of the end portion on the drain region (p + -type semiconductor region D2) side of the gate insulating film (silicon oxide film 3 and bird's beak portion 7d) under the gate electrode GE2 is equal to the gate insulating film under the gate electrode GE1. Of the film, the thickness is larger than the film thickness of the end portion on the source region (p + -type semiconductor region S2) side. As for the relationship between these film thicknesses, as described with reference to FIG. 21 in the first embodiment, the sidewall oxide film 7 (bird's beak) at the bottom of the gate electrode (GE1, GE2) on the drain region (D) side. When the thickness of the portion 7d) is T1d and the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7s) at the bottom on the source region (S) side is T1s, the relationship is T1d> T1s.

一方、nチャネル型のMISFETQn2は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE3と、このゲート電極GE3の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、n型半導体領域SD3およびn型半導体領域EX3により構成される。nチャネル型のMISFETQn2は、不純物領域対間において双方向に電流が流れるよう駆動される。よって、n型半導体領域SD3のうち、一方がソース領域となり他方がドレイン領域となる場合があり、また、一方がドレイン領域となり他方がソース領域となる場合がある。 On the other hand, the n-channel type MISFET Qn2 includes a gate electrode GE3 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs) disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE3. , Semiconductor region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by an n + type semiconductor region SD3 and an n type semiconductor region EX3. The n-channel type MISFET Qn2 is driven so that a current flows bidirectionally between the impurity region pair. Therefore, in the n + type semiconductor region SD3, one may be a source region and the other may be a drain region, and one may be a drain region and the other may be a source region.

ここで、上記nチャネル型のMISFETQn2においては、ゲート電極GE3の両側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ゲート電極GE3の両側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7sdが形成されている。この側壁酸化膜7(バーズビーク部7sd)の膜厚をT1sdとした場合、T1sdは、上記T1dとほぼ等しく、よって、T1sd≒T1d>T1sの関係式1が成り立つ。   Here, in the n-channel MISFET Qn2, the bottoms on both sides of the gate electrode GE3 are rounded. In other words, bird's beak portions 7sd are formed at the bottoms of the sidewall oxide films 7 on both sides of the gate electrode GE3. When the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7sd) is T1sd, T1sd is substantially equal to T1d, and therefore, relational expression 1 of T1sd≈T1d> T1s is established.

また、pチャネル型のMISFETQp2は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜3を介して配置されたゲート電極GE4と、このゲート電極GE4の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、p型半導体領域SD4およびp型半導体領域EX4により構成される。pチャネル型のMISFETQp2は、不純物領域対間において双方向に電流が流れるよう駆動される。よって、p型半導体領域SD4のうち、一方がソース領域となり他方がドレイン領域となる場合があり、また、一方がドレイン領域となり他方がソース領域となる場合がある。 The p-channel type MISFET Qp2 includes a gate electrode GE4 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 3, and impurity regions (impurity region pairs) disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE4. , Semiconductor region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by a p + type semiconductor region SD4 and a p type semiconductor region EX4. The p-channel type MISFET Qp2 is driven such that a current flows bidirectionally between the impurity region pair. Accordingly, one of the p + type semiconductor regions SD4 may be a source region and the other may be a drain region, and one may be a drain region and the other may be a source region.

ここで、上記pチャネル型のMISFETQp2においては、ゲート電極GE4の両側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ゲート電極GE4の両側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7sdが形成されている。この側壁酸化膜7(バーズビーク部7sd)の膜厚をT1sdとした場合、T1sdは、上記T1dとほぼ等しく、よって、T1sd≒T1d>T1sの関係式1が成り立つ。   Here, in the p-channel type MISFET Qp2, the bottoms on both sides of the gate electrode GE4 are rounded. In other words, bird's beak portions 7sd are formed at the bottoms of the sidewall oxide films 7 on both sides of the gate electrode GE4. When the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7sd) is T1sd, T1sd is substantially equal to T1d, and therefore, relational expression 1 of T1sd≈T1d> T1s is established.

次いで、コア領域(Core)に形成されるMISFET(Qn3、Qp3)について説明する。   Next, MISFETs (Qn3, Qp3) formed in the core region (Core) will be described.

nチャネル型のMISFETQn3は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜30を介して配置されたゲート電極GE5と、このゲート電極GE5の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、n型半導体領域SD5およびn型半導体領域EX5により構成される。nチャネル型のMISFETQn3は、不純物領域対間において双方向に電流が流れるよう駆動される。よって、n型半導体領域SD5のうち、一方がソース領域となり他方がドレイン領域となる場合があり、また、一方がドレイン領域となり他方がソース領域となる場合がある。 The n-channel type MISFET Qn3 includes a gate electrode GE5 disposed on the silicon substrate 1 via the silicon oxide film 30, and impurity regions (impurity region pairs, semiconductors disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE5). Region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by an n + type semiconductor region SD5 and an n type semiconductor region EX5. The n-channel type MISFET Qn3 is driven so that a current flows in both directions between the impurity region pair. Therefore, in the n + type semiconductor region SD5, one may be a source region and the other may be a drain region, and one may be a drain region and the other may be a source region.

ここで、上記nチャネル型のMISFETQn3においては、ゲート電極GE3の両側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ゲート電極GE3の両側の側壁酸化膜70の底部にバーズビーク部70sdが形成されている。この側壁酸化膜70(バーズビーク部70sd)の膜厚をT10sdとした場合、T10sdは、上記T1dより小さく、よって、T1sd≒T1d>T10sdの関係式2が成り立つ。   Here, in the n-channel MISFET Qn3, the bottoms on both sides of the gate electrode GE3 are rounded. In other words, bird's beak portions 70sd are formed at the bottoms of the sidewall oxide films 70 on both sides of the gate electrode GE3. When the thickness of the sidewall oxide film 70 (bird's beak portion 70sd) is T10sd, T10sd is smaller than T1d, and therefore, relational expression 2 of T1sd≈T1d> T10sd is established.

pチャネル型のMISFETQp3は、シリコン基板1上に酸化シリコン膜30を介して配置されたゲート電極GE6と、このゲート電極GE6の両側のシリコン基板1中に配置された不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)とを有する。この不純物領域は、p型半導体領域SD6およびp型半導体領域EX6により構成される。pチャネル型のMISFETQp3は、不純物領域対間において双方向に電流が流れるよう駆動される。よって、p型半導体領域SD6のうち、一方がソース領域となり他方がドレイン領域となる場合があり、また、一方がドレイン領域となり他方がソース領域となる場合がある。 The p-channel type MISFET Qp3 includes a gate electrode GE6 disposed on the silicon substrate 1 via a silicon oxide film 30, and impurity regions (impurity region pairs, semiconductors disposed in the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode GE6). Region, diffusion layer, source / drain region). This impurity region is constituted by a p + type semiconductor region SD6 and a p type semiconductor region EX6. The p-channel type MISFET Qp3 is driven so that a current flows in both directions between the impurity region pair. Therefore, one of the p + type semiconductor regions SD6 may be a source region and the other may be a drain region, and one may be a drain region and the other may be a source region.

ここで、上記pチャネル型のMISFETQp3においては、ゲート電極GE6の両側の底部がラウンド化している。言い換えれば、ゲート電極GE6の両側の側壁酸化膜70の底部にバーズビーク部70sdが形成されている。この側壁酸化膜70(バーズビーク部70sd)の膜厚をT10sdとした場合、T10sdは、上記T1dより小さく、よって、T1sd≒T1d>T10sdの関係式2が成り立つ。   Here, in the p-channel type MISFET Qp3, the bottoms on both sides of the gate electrode GE6 are rounded. In other words, bird's beak portions 70sd are formed at the bottoms of the sidewall oxide films 70 on both sides of the gate electrode GE6. When the thickness of the sidewall oxide film 70 (bird's beak portion 70sd) is T10sd, T10sd is smaller than T1d, and therefore, relational expression 2 of T1sd≈T1d> T10sd is established.

[製造方法説明]
次いで、図32〜図31を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するとともに、当該半導体装置の構成をより明確にする。なお、実施の形態1と同様の部位には、同じ符号を付し、その製造工程の詳細な説明を省略する。
[Production method explanation]
Next, with reference to FIGS. 32 to 31, the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment will be described, and the configuration of the semiconductor device will be clarified. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part similar to Embodiment 1, and the detailed description of the manufacturing process is abbreviate | omitted.

まず、図32に示すように、半導体基板(半導体ウエハ)として、シリコン基板1を準備し、上記シリコン基板1の主面に素子分離領域2を形成する。例えば、シリコン基板1に上記第1nMIS領域1A、第1pMIS領域1B、第2nMIS領域1C、第2pMIS領域1D、第3nMIS領域1Eおよび第3pMIS領域1Fをそれぞれ囲む素子分離溝を形成し、この素子分離溝の内部に絶縁膜を埋め込むことにより、素子分離領域2を形成する。   First, as shown in FIG. 32, a silicon substrate 1 is prepared as a semiconductor substrate (semiconductor wafer), and an element isolation region 2 is formed on the main surface of the silicon substrate 1. For example, element isolation grooves surrounding the first nMIS region 1A, the first pMIS region 1B, the second nMIS region 1C, the second pMIS region 1D, the third nMIS region 1E, and the third pMIS region 1F are formed on the silicon substrate 1, and the element isolation grooves are formed. An element isolation region 2 is formed by embedding an insulating film inside the substrate.

次いで、シリコン基板1の第1nMIS領域1Aにp型ウエルPW1を、シリコン基板1の第1pMIS領域1Bにn型ウエルNW1を、シリコン基板1の第2nMIS領域1Cにp型ウエルPW2を、シリコン基板1の第2pMIS領域1Dにn型ウエルNW2を、シリコン基板1の第3nMIS領域1Eにp型ウエルPW3を、シリコン基板1の第3pMIS領域1Fにn型ウエルNW3を、それぞれ形成する。   Next, the p-type well PW1 is formed in the first nMIS region 1A of the silicon substrate 1, the n-type well NW1 is formed in the first pMIS region 1B of the silicon substrate 1, the p-type well PW2 is formed in the second nMIS region 1C of the silicon substrate 1, and the silicon substrate 1 is formed. An n-type well NW2 is formed in the second pMIS region 1D, a p-type well PW3 is formed in the third nMIS region 1E of the silicon substrate 1, and an n-type well NW3 is formed in the third pMIS region 1F of the silicon substrate 1, respectively.

次いで、例えばフッ酸(HF)水溶液を用いたウェットエッチングなどによりシリコン基板1の表面を清浄化(洗浄)した後、シリコン基板1のIO領域(IO)、即ち、p型ウエルPW1、PW2およびn型ウエルNW1、NW2の表面上に酸化シリコン膜3を形成し、コア領域(Core)、即ち、p型ウエルPW3およびn型ウエルNW3の表面上に酸化シリコン膜30を形成する。この酸化シリコン膜3および30は、ゲート絶縁膜を構成する膜であり、例えば熱酸化法などによって形成することができる。例えば、コア領域(Core)を熱酸化する場合には、IO領域(IO)をマスク膜で覆い、IO領域(IO)を熱酸化する場合には、コア領域(Core)をマスク膜で覆い、異なる条件で、それぞれの領域を熱酸化する。かかる工程により、異なった膜厚の酸化シリコン膜(3、30)を形成することができる。酸化シリコン膜3の膜厚は、酸化シリコン膜30の膜厚より大きく、一例として、酸化シリコン膜3の膜厚は、15nm程度、酸化シリコン膜30の膜厚は、3nm程度である。なお、この酸化シリコン膜3、30をCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法などを用いて形成してもよい。また、酸化シリコン膜3、30に代えて、窒化シリコン膜などの他の絶縁膜を用いてもよい。   Next, after the surface of the silicon substrate 1 is cleaned (washed) by wet etching using a hydrofluoric acid (HF) aqueous solution, for example, the IO region (IO) of the silicon substrate 1, that is, the p-type wells PW1, PW2, and n A silicon oxide film 3 is formed on the surfaces of the type wells NW1 and NW2, and a silicon oxide film 30 is formed on the surfaces of the core regions (Core), that is, the p-type well PW3 and the n-type well NW3. The silicon oxide films 3 and 30 are films constituting a gate insulating film and can be formed by, for example, a thermal oxidation method. For example, when the core region (Core) is thermally oxidized, the IO region (IO) is covered with a mask film, and when the IO region (IO) is thermally oxidized, the core region (Core) is covered with a mask film, Each region is thermally oxidized under different conditions. Through this process, silicon oxide films (3, 30) having different thicknesses can be formed. The film thickness of the silicon oxide film 3 is larger than the film thickness of the silicon oxide film 30. As an example, the film thickness of the silicon oxide film 3 is about 15 nm, and the film thickness of the silicon oxide film 30 is about 3 nm. The silicon oxide films 3 and 30 may be formed using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like. Further, instead of the silicon oxide films 3 and 30, other insulating films such as a silicon nitride film may be used.

次いで、図33に示すように、酸化シリコン膜3、30上に、導電性膜として多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)4を、例えばCVD法を用いて50〜150nm程度の膜厚で形成する。なお、非晶質シリコン膜(アモルファスシリコン膜)を形成し、熱処理を施すことにより多結晶化してもよい。   Next, as shown in FIG. 33, a polycrystalline silicon film (polysilicon film) 4 is formed as a conductive film on the silicon oxide films 3 and 30 with a film thickness of about 50 to 150 nm using, for example, a CVD method. . Note that an amorphous silicon film (amorphous silicon film) may be formed and subjected to heat treatment to be polycrystallized.

次いで、シリコン基板1の主面上に、すなわち多結晶シリコン膜4上に、フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。フォトレジスト膜の膜厚は、例えば、410nm程度である。   Next, a photoresist film is applied on the main surface of the silicon substrate 1, that is, on the polycrystalline silicon film 4, and the photoresist film is exposed and developed. The film thickness of the photoresist film is, for example, about 410 nm.

これにより、第3nMIS領域1E、第2nMIS領域1C、第1nMIS領域1Aおよび第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsを覆い、第3pMIS領域1F、第2pMIS領域1Dおよび第1pMIS領域1Bの第2領域1Bdを開口したフォトレジスト膜(マスク膜、レジスト膜、レジストパターン)PR1を形成する。即ち、多結晶シリコン膜4の第3pMIS領域1F、第2pMIS領域1Dおよび第1pMIS領域1Bの第2領域1Bdは露出した状態となる。   Thus, the third nMIS region 1E, the second nMIS region 1C, the first nMIS region 1A, and the first region 1Bs of the first pMIS region 1B are covered, and the third pMIS region 1F, the second pMIS region 1D, and the second region 1Bd of the first pMIS region 1B are covered. An opened photoresist film (mask film, resist film, resist pattern) PR1 is formed. That is, the third pMIS region 1F, the second pMIS region 1D, and the second region 1Bd of the first pMIS region 1B of the polycrystalline silicon film 4 are exposed.

次いで、フォトレジスト膜PR1をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、p型不純物(例えばホウ素)をイオン注入する。注入条件としては、例えば、3keVのエネルギーで、2E15/cm程度の濃度でホウ素を注入する。なお、2E15は、2×1015を表す。これにより、第3pMIS領域1F、第2pMIS領域1Dおよび第1pMIS領域1Bの第2領域1Bdの多結晶シリコン膜4にp型不純物が注入される(図34)。図34においては、不純物(不純物イオン)が注入されている様子を模式的にドットで示してある。次いで、フォトレジスト膜PR1をアッシングなどにより除去し、洗浄(例えばAPM洗浄、HPM洗浄など)を行う。 Next, a p-type impurity (for example, boron) is ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 using the photoresist film PR1 as a mask. As an implantation condition, for example, boron is implanted at an energy of 3 keV and at a concentration of about 2E15 / cm 2 . Note that 2E15 represents 2 × 10 15 . As a result, the p-type impurity is implanted into the polycrystalline silicon film 4 in the third pMIS region 1F, the second pMIS region 1D, and the second region 1Bd of the first pMIS region 1B (FIG. 34). In FIG. 34, the state in which impurities (impurity ions) are implanted is schematically shown by dots. Next, the photoresist film PR1 is removed by ashing or the like, and cleaning (for example, APM cleaning or HPM cleaning) is performed.

次いで、シリコン基板1の主面上に、すなわち多結晶シリコン膜4上に、フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。フォトレジスト膜の膜厚は、例えば、410nm程度である。   Next, a photoresist film is applied on the main surface of the silicon substrate 1, that is, on the polycrystalline silicon film 4, and the photoresist film is exposed and developed. The film thickness of the photoresist film is, for example, about 410 nm.

これにより、第3pMIS領域1F、第2pMIS領域1D、第1pMIS領域1Bおよび第1nMIS領域1Aの第1領域1Asを覆い、第3nMIS領域1E、第2nMIS領域1Cおよび第1nMIS領域1Aの第2領域1Adを開口したフォトレジスト膜PR2を形成する。   Thus, the third pMIS region 1F, the second pMIS region 1D, the first pMIS region 1B and the first region 1As of the first nMIS region 1A are covered, and the third nMIS region 1E, the second nMIS region 1C and the second region 1Ad of the first nMIS region 1A are covered. An opened photoresist film PR2 is formed.

次いで、フォトレジスト膜PR2をマスクとして、多結晶シリコン膜4中に、n型不純物(例えばリンまたはヒ素)をイオン注入する。注入条件としては、例えば、10keVのエネルギーで、6E15/cm程度の濃度でリンを注入する。これにより、図35に示すように、第3nMIS領域1E、第2nMIS領域1Cおよび第1nMIS領域1Aの第2領域1Adの多結晶シリコン膜4にn型不純物が注入される。図35においても、不純物が注入されている様子を模式的にドットで示してある。次いで、フォトレジスト膜PR2をアッシングなどにより除去し、洗浄(例えばAPM洗浄、HPM洗浄など)を行う。 Next, n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) are ion-implanted into the polycrystalline silicon film 4 using the photoresist film PR2 as a mask. As the implantation conditions, for example, phosphorus is implanted at a concentration of about 6E15 / cm 2 at an energy of 10 keV. Thereby, as shown in FIG. 35, the n-type impurity is implanted into the polycrystalline silicon film 4 in the third nMIS region 1E, the second nMIS region 1C, and the second region 1Ad of the first nMIS region 1A. Also in FIG. 35, the state in which impurities are implanted is schematically shown by dots. Next, the photoresist film PR2 is removed by ashing or the like, and cleaning (for example, APM cleaning or HPM cleaning) is performed.

以上のイオン注入工程により、第1nMIS領域1Aの第1領域1Asおよび第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsの多結晶シリコン膜4には、不純物が注入されず、それ以外の領域の多結晶シリコン膜4には、n型またはp型の不純物が注入された状態となる(図35参照)。上記のそれ以外の領域とは、第1nMIS領域1Aの第2領域1Ad、第1pMIS領域1Bの第2領域1Bd、第2nMIS領域1C、第2pMIS領域1D、第3nMIS領域1E、及び、第3pMIS領域1Fである。   By the ion implantation process described above, impurities are not implanted into the polycrystalline silicon film 4 in the first region 1As of the first nMIS region 1A and the first region 1Bs of the first pMIS region 1B, and the polycrystalline silicon film in the other regions. 4, n-type or p-type impurities are implanted (see FIG. 35). The other regions are the second region 1Ad of the first nMIS region 1A, the second region 1Bd of the first pMIS region 1B, the second nMIS region 1C, the second pMIS region 1D, the third nMIS region 1E, and the third pMIS region 1F. It is.

次いで、注入したn型またはp型の不純物の活性化のためのアニール処理(活性化アニール、熱処理)を行う。例えば900℃で10秒程度のRTAを行う。これにより、多結晶シリコン膜4中のn型またはp型不純物が拡散するとともに、活性化する(図36)。このアニール処理時の不純物の拡散により、多結晶シリコン膜4において、不純物が注入されていなかった第1nMIS領域1Aの第1領域1Asおよび第1pMIS領域1Bの第1領域1Bsにも不純物が拡散する。これにより、図36に示すように、第1nMIS領域1Aにおいては、第2領域1Ad、境界領域および第1領域1Asの順に不純物濃度が低下するように、多結晶シリコン膜4において、不純物濃度の濃淡(勾配)が生じる。境界領域とは、第1領域1Asと第2領域1Adとの境界部およびその近傍の領域を意味する。また、第1pMIS領域1Bにおいては、第2領域1Bd、境界領域および第1領域1Bsの順に不純物濃度が低下するように、多結晶シリコン膜4において、不純物濃度の濃淡が生じる。境界領域とは、第1領域1Bsと第2領域1Bdとの境界部およびその近傍の領域を意味する。なお、本実施の形態においては、上記境界部は、ゲート電極の形成予定領域の中心部とほぼ一致する。例えば、ゲート電極(GE1、GE2)は、第1方向(x方向)に延在する短辺L、第1方向と交差する第2方向(y方向)に延在する長辺Wの略矩形状である。即ち、ゲート長はLとなり、ゲート幅はWとなる。この場合、上記境界部は、ゲート電極の形成予定領域のゲート長方向(x方向)の中心部(L/2の位置、c)において、ゲート幅方向(y方向)に延在する(図23の左図参照)。   Next, annealing treatment (activation annealing, heat treatment) for activating the implanted n-type or p-type impurities is performed. For example, RTA is performed at 900 ° C. for about 10 seconds. As a result, n-type or p-type impurities in the polycrystalline silicon film 4 are diffused and activated (FIG. 36). Due to the diffusion of the impurities during the annealing process, the impurities are diffused in the polycrystalline silicon film 4 also in the first region 1As of the first nMIS region 1A and the first region 1Bs of the first pMIS region 1B where no impurity has been implanted. Thus, as shown in FIG. 36, in the first nMIS region 1A, the impurity concentration in the polycrystalline silicon film 4 is reduced so that the impurity concentration decreases in the order of the second region 1Ad, the boundary region, and the first region 1As. (Gradient) occurs. The boundary region means a boundary portion between the first region 1As and the second region 1Ad and a region in the vicinity thereof. Further, in the first pMIS region 1B, the concentration of the impurity concentration is generated in the polycrystalline silicon film 4 so that the impurity concentration decreases in the order of the second region 1Bd, the boundary region, and the first region 1Bs. The boundary region means a boundary portion between the first region 1Bs and the second region 1Bd and a region in the vicinity thereof. In the present embodiment, the boundary portion substantially coincides with the central portion of the region where the gate electrode is to be formed. For example, the gate electrodes (GE1, GE2) have a substantially rectangular shape with a short side L extending in the first direction (x direction) and a long side W extending in the second direction (y direction) intersecting the first direction. It is. That is, the gate length is L and the gate width is W. In this case, the boundary extends in the gate width direction (y direction) at the center (L / 2 position, c) in the gate length direction (x direction) of the region where the gate electrode is to be formed (FIG. 23). (See the left figure).

次いで、多結晶シリコン膜4上に、下層にBARCを有するフォトレジスト膜(図示せず)を形成する。次いで、上層のフォトレジスト膜を、露光、現像することにより、フォトレジスト膜を形成する。このフォトレジスト膜の膜厚は、例えば、780nm程度である。このフォトレジスト膜は、ゲート電極(GE1〜GE6)の形成予定領域に残存させる。   Next, a photoresist film (not shown) having BARC as a lower layer is formed on the polycrystalline silicon film 4. Next, the upper photoresist film is exposed and developed to form a photoresist film. The thickness of this photoresist film is, for example, about 780 nm. This photoresist film is left in the region where the gate electrodes (GE1 to GE6) are to be formed.

次いで、フォトレジスト膜をマスクに、上記BARC(図示せず)をエッチングし、続いて、多結晶シリコン膜4をエッチング(選択的に除去)した後、BARCを含むフォトレジスト膜をアッシングなどにより除去し、洗浄(例えばAPM洗浄、HPM洗浄など)を行う。これにより、図37に示すように、第3nMIS領域1Eに、n型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE5が形成され、第3pMIS領域1Fに、p型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE6が形成される。また、第2nMIS領域1Cに、n型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE3が形成され、第2pMIS領域1Dに、p型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE4が形成される。また、第1nMIS領域1Aに、n型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE1が形成され、第1pMIS領域1Bに、p型不純物がドープされた多結晶シリコン膜4からなるゲート電極GE2が形成される。   Next, using the photoresist film as a mask, the BARC (not shown) is etched, and then the polycrystalline silicon film 4 is etched (selectively removed), and then the photoresist film containing the BARC is removed by ashing or the like. And cleaning (for example, APM cleaning, HPM cleaning, etc.) is performed. As a result, as shown in FIG. 37, the gate electrode GE5 made of the polycrystalline silicon film 4 doped with the n-type impurity is formed in the third nMIS region 1E, and the p-type impurity is doped in the third pMIS region 1F. A gate electrode GE6 made of the polycrystalline silicon film 4 is formed. A gate electrode GE3 made of a polycrystalline silicon film 4 doped with an n-type impurity is formed in the second nMIS region 1C, and a gate made of a polycrystalline silicon film 4 doped with a p-type impurity in the second pMIS region 1D. Electrode GE4 is formed. In addition, a gate electrode GE1 made of a polycrystalline silicon film 4 doped with n-type impurities is formed in the first nMIS region 1A, and a gate made of a polycrystalline silicon film 4 doped with p-type impurities in the first pMIS region 1B. Electrode GE2 is formed.

ここで、ゲート電極GE1およびGE2においては、前述した不純物濃度の濃淡が維持されている。即ち、ゲート電極GE1においては、第2領域1Ad側の端部のn型不純物の濃度が高く、境界部から第1領域1As側の端部にかけてn型不純物の濃度が低くなる。また、ゲート電極GE2においては、第2領域1Bd側の端部のp型不純物の濃度が高く、境界部から第1領域1Bs側の端部にかけてp型不純物の濃度が低くなる。   Here, in the gate electrodes GE1 and GE2, the above-described concentration of the impurity concentration is maintained. That is, in the gate electrode GE1, the n-type impurity concentration at the end on the second region 1Ad side is high, and the n-type impurity concentration is low from the boundary portion to the end on the first region 1As side. Further, in the gate electrode GE2, the concentration of the p-type impurity at the end portion on the second region 1Bd side is high, and the concentration of the p-type impurity is low from the boundary portion to the end portion on the first region 1Bs side.

また、ゲート電極(GE1〜GE4)のゲート長(L)は、ほぼ等しく、ゲート電極(GE5、GE6)のゲート長より大きい。一例として、ゲート電極(GE1〜GE4)のゲート長(L)は、1μm(=1000nm)、ゲート電極(GE5、GE6)のゲート長は、50nmである。   The gate lengths (L) of the gate electrodes (GE1 to GE4) are substantially equal and larger than the gate lengths of the gate electrodes (GE5, GE6). As an example, the gate length (L) of the gate electrodes (GE1 to GE4) is 1 μm (= 1000 nm), and the gate lengths of the gate electrodes (GE5 and GE6) are 50 nm.

このように、ゲート電極GE1〜GE6に不純物をドープすることで、ゲート電極GE1〜GE4の空乏化を低減できるなど、MISFETの特性の向上を図ることができる。   Thus, by doping the gate electrodes GE1 to GE6 with impurities, the depletion of the gate electrodes GE1 to GE4 can be reduced, and the characteristics of the MISFET can be improved.

次いで、図38に示すように、例えば、ゲート電極GE1、CE3をマスクとして第1nMIS領域1Aおよび第2nMIS領域1Cにn型不純物(例えばリンまたはヒ素)をイオン注入する。即ち、イオン打ち込みの不要な第1pMIS領域1B、第2pMIS領域1D、第3pMIS領域1Fおよび第3nMIS領域1Eを、フォトレジスト膜PR21で覆い、フォトレジスト膜PR2をマスクとして、n型半導体領域EX1、EX3用のイオン注入を行う。イオン注入条件としては、例えば、リンを、80keVのエネルギーで、2E13/cmの濃度でイオン注入する。なお、図38以降において、このイオン打ち込み領域を×印で示す。この工程により、注入されたイオンに対し、後述のアニール処理(熱処理)を施すことにより、n型半導体領域EX1、EX3が形成される。 Next, as shown in FIG. 38, for example, n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) are ion-implanted into the first nMIS region 1A and the second nMIS region 1C using the gate electrodes GE1 and CE3 as a mask. That is, the first pMIS region 1B, the second pMIS region 1D, the third pMIS region 1F, and the third nMIS region 1E that do not require ion implantation are covered with the photoresist film PR21, and the n type semiconductor region EX1, Perform ion implantation for EX3. As the ion implantation conditions, for example, phosphorus is ion-implanted with an energy of 80 keV and a concentration of 2E13 / cm 2 . In FIG. 38 and subsequent figures, this ion implantation region is indicated by a cross. In this step, n type semiconductor regions EX1 and EX3 are formed by performing an annealing process (heat treatment) described later on the implanted ions.

ここで、第3nMIS領域1Eにも、後述するようにn型不純物(例えばリンまたはヒ素)をイオン注入するが、イオン注入条件が異なるため、ここでは、フォトレジスト膜PR21により覆い、イオン注入を行わない。   Here, as will be described later, n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) are ion-implanted also into the third nMIS region 1E. However, since the ion implantation conditions are different, the ion-implantation is performed by covering with the photoresist film PR21 here. Absent.

次いで、フォトレジスト膜PR21が残存した状態で、酸化性雰囲気下で熱処理を施し、ゲート電極GE3およびGE1の側壁に側壁酸化膜7を形成する。即ち、熱酸化法を用いて側壁酸化膜7を形成する。成膜条件としては、例えば、酸素(O)が100%の雰囲気下で、650℃、30秒で結晶化処理後に、800℃、200秒程度のRTOを施し、2nm程度の膜厚の側壁酸化膜7を形成する。この膜厚は、ゲート電極(GE1〜GE4)の厚さ方向(z方向)の中間部において、ゲート長方向(x方向)の膜厚である(x方向、z方向に関しては、図23の左図参照)。 Next, with the photoresist film PR21 remaining, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to form a sidewall oxide film 7 on the sidewalls of the gate electrodes GE3 and GE1. That is, the sidewall oxide film 7 is formed using a thermal oxidation method. As film formation conditions, for example, in an atmosphere of 100% oxygen (O 2 ), after crystallization at 650 ° C. for 30 seconds, RTO is performed at 800 ° C. for about 200 seconds, and a sidewall having a thickness of about 2 nm is formed. An oxide film 7 is formed. This film thickness is the film thickness in the gate length direction (x direction) at the intermediate portion in the thickness direction (z direction) of the gate electrodes (GE1 to GE4) (the x direction and the z direction are shown in the left of FIG. (See figure).

ここで、ゲート電極GE3の両側およびGE1の第2領域1Ad側の底部においては、側壁酸化膜7中に、いわゆるバーズビーク部(7d、7sd)が生じる。よって、これらのゲート電極GE3の両側、GE1の第2領域1Ad側の底部において、ゲート絶縁膜の膜厚(側壁酸化膜7の膜厚)が大きくなる。これは、不純物濃度が高いほど酸化されやすいため、ゲート電極中の不純物濃度が高い領域においては、厚いバーズビーク部(7d、7sd)が形成されるためである。この後、フォトレジスト膜PR21を除去する。   Here, so-called bird's beak portions (7d, 7sd) are generated in the sidewall oxide film 7 on both sides of the gate electrode GE3 and the bottom of the GE1 on the second region 1Ad side. Therefore, the film thickness of the gate insulating film (the film thickness of the sidewall oxide film 7) increases on both sides of the gate electrode GE3 and on the bottom of the GE1 on the second region 1Ad side. This is because the higher the impurity concentration, the easier the oxidation, and the thick bird's beak portions (7d, 7sd) are formed in the region having a high impurity concentration in the gate electrode. Thereafter, the photoresist film PR21 is removed.

次いで、図39に示すように、例えば、ゲート電極GE2、GE4をマスクとして第1pMIS領域1Bおよび第2pMIS領域1Dにp型不純物(例えばホウ素)をイオン注入する。即ち、イオン打ち込みの不要な第1nMIS領域1A、第2nMIS領域1C、第3pMIS領域1Fおよび第3nMIS領域1Eは、フォトレジスト膜PR22で覆い、フォトレジスト膜PR22をマスクとして、p型半導体領域EX2、EX4用のイオン注入を行う。イオン注入条件としては、例えば、ホウ素を、10keVのエネルギーで、4E13/cmの濃度でイオン注入する。この工程により、打ち込まれたイオンに対し、後述のアニール処理(熱処理)を施すことにより、p型半導体領域EX2、EX4。 Next, as shown in FIG. 39, for example, p-type impurities (for example, boron) are ion-implanted into the first pMIS region 1B and the second pMIS region 1D using the gate electrodes GE2 and GE4 as a mask. That is, the first nMIS region 1A, the second nMIS region 1C, the third pMIS region 1F, and the third nMIS region 1E that do not require ion implantation are covered with the photoresist film PR22, and the p type semiconductor region EX2, using the photoresist film PR22 as a mask, Perform ion implantation for EX4. As an ion implantation condition, for example, boron is ion-implanted at a concentration of 4E13 / cm 2 with an energy of 10 keV. In this step, the implanted ions are subjected to an annealing process (heat treatment) to be described later, whereby p type semiconductor regions EX2 and EX4.

ここで、第3pMIS領域1Fにも、後述するようにp型不純物(例えばホウ素)をイオン注入するが、イオン注入条件が異なるため、ここでは、フォトレジスト膜PR22により覆い、イオン打ち込みを行わない。   Here, a p-type impurity (for example, boron) is also ion-implanted into the third pMIS region 1F as will be described later. However, since the ion implantation conditions are different, here, the third pMIS region 1F is covered with the photoresist film PR22 and ion implantation is not performed.

次いで、フォトレジスト膜PR22が残存した状態で、酸化性雰囲気下で熱処理を施し、ゲート電極GE4およびGE2の側壁に側壁酸化膜7を形成する。即ち、熱酸化法を用いて側壁酸化膜7を形成する。成膜条件としては、例えば、酸素(O)が100%の雰囲気下で、650℃、30秒で結晶化処理後に、800℃、200秒程度のRTO(Rapid Thermal Oxidation)を施し、2nm程度の膜厚の側壁酸化膜7を形成する。この膜厚は、ゲート電極(GE1〜GE4)の厚さ方向(z方向)の中間部において、ゲート長方向(x方向)の膜厚である(x方向、z方向に関しては、図23の左図参照)。 Next, with the photoresist film PR22 remaining, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to form a sidewall oxide film 7 on the sidewalls of the gate electrodes GE4 and GE2. That is, the sidewall oxide film 7 is formed using a thermal oxidation method. As film formation conditions, for example, in an atmosphere of 100% oxygen (O 2 ), after crystallization at 650 ° C. for 30 seconds, RTO (Rapid Thermal Oxidation) at 800 ° C. for about 200 seconds is performed and about 2 nm. A sidewall oxide film 7 having a thickness of 5 is formed. This film thickness is the film thickness in the gate length direction (x direction) at the intermediate portion in the thickness direction (z direction) of the gate electrodes (GE1 to GE4) (the x direction and the z direction are shown in the left of FIG. (See figure).

ここで、ゲート電極GE4の両側、GE2の第2領域1Bd側の底部においては、側壁酸化膜7中に、いわゆるバーズビーク部(7d、7sd)が生じる。よって、これらのゲート電極GE4両側、GE2の第2領域1Ad側の底部において、ゲート絶縁膜の膜厚(側壁酸化膜7の膜厚)が大きくなる。これは、不純物濃度が高いほど酸化されやすいため、ゲート電極中の不純物濃度が高い領域においては、厚いバーズビーク部(7d、7sd)が形成されるためである。この後、フォトレジスト膜PR22を除去する。   Here, so-called bird's beak portions (7d, 7sd) are generated in the sidewall oxide film 7 on both sides of the gate electrode GE4 and on the bottom of the GE2 on the second region 1Bd side. Therefore, the thickness of the gate insulating film (the thickness of the sidewall oxide film 7) increases on both sides of the gate electrode GE4 and on the bottom of the GE2 on the second region 1Ad side. This is because the higher the impurity concentration, the easier the oxidation, and the thick bird's beak portions (7d, 7sd) are formed in the region having a high impurity concentration in the gate electrode. Thereafter, the photoresist film PR22 is removed.

次いで、図40に示すように、例えば、ゲート電極GE5をマスクとして第3nMIS領域1Eにn型不純物(例えばリンまたはヒ素)をイオン注入する。即ち、イオン打ち込みの不要な第3nMIS領域1E以外の領域を、フォトレジスト膜PR23で覆い、n型半導体領域EX5用のイオン注入を行う。イオン注入条件としては、例えば、ヒ素を、10keVのエネルギーで、2E14/cmの濃度でイオン注入する。この工程により、打ち込まれたイオンに対し、後述のアニール処理(熱処理)を施すことにより、n型半導体領域EX5が形成される。 Next, as shown in FIG. 40, for example, n-type impurities (for example, phosphorus or arsenic) are ion-implanted into the third nMIS region 1E using the gate electrode GE5 as a mask. That is, a region other than the third nMIS region 1E that does not require ion implantation is covered with the photoresist film PR23, and ion implantation for the n type semiconductor region EX5 is performed. As an ion implantation condition, for example, arsenic is ion-implanted with an energy of 10 keV and a concentration of 2E14 / cm 2 . In this step, the implanted ions are subjected to an annealing process (heat treatment) to be described later, whereby the n type semiconductor region EX5 is formed.

次いで、フォトレジスト膜PR23が残存した状態で、酸化性雰囲気下で熱処理を施し、ゲート電極GE5の側壁に側壁酸化膜70を形成する。即ち、熱酸化法を用いて側壁酸化膜70を形成する。成膜条件としては、酸素(O)が100%の雰囲気下で、650℃、30秒で結晶化処理後に、800℃、200秒程度のRTOを施し、2nm程度である。この膜厚は、ゲート電極(GE5)の厚さ方向(z方向)の中間部において、ゲート長方向(x方向)の膜厚である(x方向、z方向に関しては、図23の左図参照)。 Next, with the photoresist film PR23 remaining, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to form a sidewall oxide film 70 on the sidewall of the gate electrode GE5. That is, the sidewall oxide film 70 is formed using a thermal oxidation method. The film forming conditions are about 2 nm after crystallization treatment at 650 ° C. for 30 seconds in an atmosphere of 100% oxygen (O 2 ), followed by RTO at about 800 ° C. for about 200 seconds. This film thickness is the film thickness in the gate length direction (x direction) at the intermediate portion in the thickness direction (z direction) of the gate electrode (GE5) (see the left figure of FIG. 23 for the x direction and z direction). ).

ここで、ゲート電極GE5の両側の底部においては、側壁酸化膜70中に、いわゆるバーズビーク部(70sd)が生じる。但し、上記側壁酸化膜70の成膜条件においては、このバーズビーク部70sdの膜厚は極小さく、例えば、0.05nm程度である。この後、フォトレジスト膜PR23を除去する。   Here, so-called bird's beak portions (70sd) are formed in the sidewall oxide film 70 at the bottoms on both sides of the gate electrode GE5. However, under the film formation conditions of the sidewall oxide film 70, the bird's beak portion 70sd has a very small film thickness, for example, about 0.05 nm. Thereafter, the photoresist film PR23 is removed.

次いで、図41に示すように、例えば、ゲート電極GE6をマスクとして第3pMIS領域1Fにp型不純物(例えばホウ素)をイオン注入する。即ち、イオン打ち込みの不要な第3pMIS領域1F以外の領域は、フォトレジスト膜PR24で覆い、p型半導体領域EX6用のイオン注入を行う。イオン注入条件としては、例えば、2フッ化ホウ素を、3keVのエネルギーで、2E14/cmの濃度でイオン注入する。この工程により、打ち込まれたイオンに対し、後述のアニール処理(熱処理)を施すことにより、p型半導体領域EX6が形成される。 Next, as shown in FIG. 41, for example, p-type impurities (for example, boron) are ion-implanted into the third pMIS region 1F using the gate electrode GE6 as a mask. That is, regions other than the third pMIS region 1F that do not require ion implantation are covered with the photoresist film PR24, and ion implantation for the p type semiconductor region EX6 is performed. As ion implantation conditions, for example, boron difluoride is ion-implanted at a concentration of 2E14 / cm 2 with an energy of 3 keV. In this step, the implanted ions are subjected to an annealing process (heat treatment) to be described later, whereby the p type semiconductor region EX6 is formed.

次いで、フォトレジスト膜PR24が残存した状態で、酸化性雰囲気下で熱処理を施し、ゲート電極GE6の側壁に側壁酸化膜70を形成する。即ち、熱酸化法を用いて側壁酸化膜70を形成する。成膜条件としては、酸素(O)が100%の雰囲気下で、650℃、30秒で結晶化処理後に、800℃、200秒程度のRTOを施し、2nm程度である。この膜厚は、ゲート電極(GE6)の厚さ方向(z方向)の中間部において、ゲート長方向(x方向)の膜厚である(x方向、z方向に関しては、図23の左図参照)。 Next, with the photoresist film PR24 remaining, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to form a sidewall oxide film 70 on the sidewall of the gate electrode GE6. That is, the sidewall oxide film 70 is formed using a thermal oxidation method. The film forming conditions are about 2 nm after crystallization treatment at 650 ° C. for 30 seconds in an atmosphere of 100% oxygen (O 2 ), followed by RTO at about 800 ° C. for about 200 seconds. This film thickness is the film thickness in the gate length direction (x direction) at the intermediate portion in the thickness direction (z direction) of the gate electrode (GE6) (see the left figure of FIG. 23 for the x direction and the z direction). ).

ここで、ゲート電極GE6の両側の底部においては、側壁酸化膜70中に、いわゆるバーズビーク部(70sd)が生じる。但し、上記側壁酸化膜70の形成条件においては、このバーズビーク部70sdの膜厚は極小さく、例えば、0.04nm程度である。この後、フォトレジスト膜PR24を除去する。   Here, so-called bird's beak portions (70sd) are generated in the sidewall oxide film 70 at the bottoms on both sides of the gate electrode GE6. However, under the conditions for forming the sidewall oxide film 70, the thickness of the bird's beak portion 70sd is extremely small, for example, about 0.04 nm. Thereafter, the photoresist film PR24 is removed.

上記側壁酸化膜7および70の形成工程により、前述の関係式1および2を満たすバーズビーク部(7d、7sd、70sd)が形成される(図31参照)。   By the step of forming the sidewall oxide films 7 and 70, bird's beak portions (7d, 7sd, 70sd) satisfying the above relational expressions 1 and 2 are formed (see FIG. 31).

即ち、nチャネル型のMISFETQn1においては、ドレイン領域側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7dが形成され、ドレイン領域(n型半導体領域D1)側の端部の膜厚が、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜のうち、ソース領域(n型半導体領域S1)側の端部の膜厚よりも大きくなる。この際、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7d)の膜厚をT1dと、ソース領域(S)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7s)の膜厚をT1sとした場合、T1d>T1sの関係となる。 That is, in the n-channel type MISFET Qn1, the bird's beak portion 7d is formed at the bottom of the sidewall oxide film 7 on the drain region side, and the film thickness of the end portion on the drain region (n + type semiconductor region D1) side is the gate electrode GE1. Of the lower gate insulating film, the thickness is larger than the film thickness of the end portion on the source region (n + type semiconductor region S1) side. At this time, the thickness of the bottom sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7d) on the drain region (D) side of the gate electrodes (GE1, GE2) is T1d, and the bottom sidewall oxide film 7 (on the source region (S) side) ( When the film thickness of the bird's beak portion 7s) is T1s, the relationship is T1d> T1s.

また、pチャネル型のMISFETQp1においては、ドレイン領域側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7dが形成され、ドレイン領域(p型半導体領域D2)側の端部の膜厚が、ゲート電極GE1下のゲート絶縁膜のうち、ソース領域(p型半導体領域S2)側の端部の膜厚よりも大きくなる。この際、ゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域(D)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7d)の膜厚をT1dと、ソース領域(S)側の底部の側壁酸化膜7(バーズビーク部7s)の膜厚をT1sとした場合、T1d>T1sの関係にある。 Further, in the p-channel type MISFET Qp1, a bird's beak portion 7d is formed at the bottom of the side wall oxide film 7 on the drain region side, and the film thickness of the end portion on the drain region (p + type semiconductor region D2) side is the gate electrode GE1. Of the lower gate insulating film, the thickness is larger than the film thickness of the end portion on the source region (p + -type semiconductor region S2) side. At this time, the thickness of the bottom sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7d) on the drain region (D) side of the gate electrodes (GE1, GE2) is T1d, and the bottom sidewall oxide film 7 (on the source region (S) side) ( When the film thickness of the bird's beak portion 7s) is T1s, the relationship is T1d> T1s.

一方、nチャネル型のMISFETQn2においては、ゲート電極GE3の両側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7sdが形成され、この側壁酸化膜7(バーズビーク部7sd)の膜厚をT1sdとした場合、T1sdは、上記T1dとほぼ等しく、よって、T1sd≒T1d>T1sの関係式1が成り立つ。   On the other hand, in the n-channel type MISFET Qn2, a bird's beak portion 7sd is formed at the bottom of the sidewall oxide film 7 on both sides of the gate electrode GE3, and the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7sd) is T1sd. Is substantially equal to T1d, and therefore, relational expression 1 of T1sd≈T1d> T1s holds.

また、pチャネル型のMISFETQp2においては、ゲート電極GE4の両側の側壁酸化膜7の底部にバーズビーク部7sdが形成され、この側壁酸化膜7(バーズビーク部7sd)の膜厚をT1sdとした場合、T1sdは、上記T1dとほぼ等しく、よって、T1sd≒T1d>T1sの関係式1が成り立つ。   Further, in the p-channel type MISFET Qp2, a bird's beak portion 7sd is formed at the bottom of the sidewall oxide film 7 on both sides of the gate electrode GE4, and the thickness of the sidewall oxide film 7 (bird's beak portion 7sd) is T1sd. Is substantially equal to T1d, and therefore, relational expression 1 of T1sd≈T1d> T1s holds.

また、チャネル型のMISFETQn3においては、ゲート電極GE3の両側の側壁酸化膜70の底部にバーズビーク部70sdが形成され、この側壁酸化膜70(バーズビーク部70sd)の膜厚をT10sdとした場合、T10sdは、上記T1dより小さく、よって、T1sd≒T1d>T10sdの関係式2が成り立つ。   In the channel type MISFET Qn3, a bird's beak portion 70sd is formed at the bottom of the side wall oxide film 70 on both sides of the gate electrode GE3. When the thickness of the side wall oxide film 70 (bird's beak portion 70sd) is T10sd, T10sd is Therefore, the relational expression 2 of T1sd≈T1d> T10sd is established.

pチャネル型のMISFETQp3においては、ゲート電極GE6の両側の側壁酸化膜70の底部にバーズビーク部70sdが形成され、この側壁酸化膜70(バーズビーク部70sd)の膜厚をT10sdとした場合、T10sdは、上記T1dより小さく、よって、T1sd≒T1d>T10sdの関係式2が成り立つ。   In the p-channel type MISFET Qp3, a bird's beak portion 70sd is formed at the bottom of the sidewall oxide film 70 on both sides of the gate electrode GE6. When the thickness of the sidewall oxide film 70 (bird's beak portion 70sd) is T10sd, T10sd is Therefore, the relational expression 2 of T1sd≈T1d> T10sd is established.

なお、上記側壁酸化膜7、70(バーズビーク部、7d、7sd、70sd)の膜厚の定義については、実施の形態1において図21を参照しながら説明したとおりである。   The definition of the film thickness of the sidewall oxide films 7, 70 (bird's beak portion, 7d, 7sd, 70sd) is as described in the first embodiment with reference to FIG.

この後、シリコン基板1の主面上に、絶縁膜として、例えば窒化シリコン膜をCVD法で10〜40nm程度の膜厚で堆積する。この工程により、ゲート電極GE1〜GE6が、窒化シリコン膜で覆われる。   Thereafter, for example, a silicon nitride film is deposited on the main surface of the silicon substrate 1 with a film thickness of about 10 to 40 nm by a CVD method as an insulating film. By this step, the gate electrodes GE1 to GE6 are covered with the silicon nitride film.

次いで、窒化シリコン膜を異方性エッチング(エッチバック)することにより、ゲート電極GE1〜GE6のそれぞれの側壁に、窒化シリコン膜からなるサイドウォール(側壁絶縁膜、サイドウォールスペーサ)SWを形成する。   Next, the silicon nitride film is anisotropically etched (etched back) to form sidewalls (sidewall insulating films, sidewall spacers) SW made of a silicon nitride film on the respective sidewalls of the gate electrodes GE1 to GE6.

次いで、ゲート電極GE1およびサイドウォールSWの両側の領域に、n型半導体領域D1、S1の形成用のイオン注入を行う。また、ゲート電極GE3、GE5およびサイドウォールSWの両側の領域にn型半導体領域SD3、SD5の形成用のイオン注入を行う。ここでは、第1〜第3のpMIS領域(1B、1D、1F)をフォトレジスト膜(図示せず)で覆い、第1〜第3のnMIS領域(1A、1C、1E)に対し同時にイオン注入を行う。 Next, ion implantation for forming the n + -type semiconductor regions D1 and S1 is performed in regions on both sides of the gate electrode GE1 and the sidewall SW. In addition, ion implantation for forming the n + type semiconductor regions SD3 and SD5 is performed in regions on both sides of the gate electrodes GE3 and GE5 and the sidewall SW. Here, the first to third pMIS regions (1B, 1D, 1F) are covered with a photoresist film (not shown), and ion implantation is simultaneously performed on the first to third nMIS regions (1A, 1C, 1E). I do.

次いで、上記フォトレジスト膜を除去し、ゲート電極GE2およびサイドウォールSWの両側の領域にp型半導体領域D2、S2の形成用のイオン注入を行う。また、ゲート電極GE4、GE6およびサイドウォールSWの両側の領域にn型半導体領域SD4、SD6の形成用のイオン注入を行う。ここでは、第1〜第3のnMIS領域(1A、1C、1E)をフォトレジスト膜(図示せず)で覆い、第1〜第3のpMIS領域(1B、1D、1F)に対し同時にイオン注入を行う。 Next, the photoresist film is removed, and ion implantation for forming p + -type semiconductor regions D2 and S2 is performed in regions on both sides of the gate electrode GE2 and the sidewall SW. Further, ion implantation for forming the n + -type semiconductor regions SD4 and SD6 is performed in the regions on both sides of the gate electrodes GE4 and GE6 and the sidewall SW. Here, the first to third nMIS regions (1A, 1C, 1E) are covered with a photoresist film (not shown), and ion implantation is simultaneously performed on the first to third pMIS regions (1B, 1D, 1F). I do.

上記イオン注入後、導入した不純物の活性化のためのアニール処理(活性化アニール、熱処理)を行う。例えば900〜1100℃程度のスパイクアニールを行う。これにより、各領域に注入した不純物を拡散させ、また、活性化する。これにより、n型半導体領域EX1、EX3、EX5、p型半導体領域EX2、EX4、EX6、n型半導体領域D1、S1、SD3、SD5およびp型半導体領域D2、S2、SD4、SD6を形成することができる(図31参照)。 After the ion implantation, annealing treatment (activation annealing, heat treatment) for activating the introduced impurities is performed. For example, spike annealing at about 900 to 1100 ° C. is performed. Thereby, the impurity implanted into each region is diffused and activated. Thereby, the n type semiconductor regions EX1, EX3, EX5, the p type semiconductor regions EX2, EX4, EX6, the n + type semiconductor regions D1, S1, SD3, SD5 and the p + type semiconductor regions D2, S2, SD4, SD6. Can be formed (see FIG. 31).

以上の工程により、LDD構造の不純物領域(不純物領域対、半導体領域、拡散層、ソース・ドレイン領域)を有するnチャネル型MISFETQn1、Qn2、Qn3およびpチャネル型MISFETQp1、Qp2、Qp3が形成される(図31)。この後、実施の形態1と同様に、層間絶縁膜32やプラグPGが形成される。   Through the above steps, n-channel MISFETs Qn1, Qn2, Qn3 and p-channel MISFETs Qp1, Qp2, Qp3 having impurity regions (impurity region pairs, semiconductor regions, diffusion layers, source / drain regions) having an LDD structure are formed ( FIG. 31). Thereafter, similar to the first embodiment, the interlayer insulating film 32 and the plug PG are formed.

このように、本実施の形態においても、実施の形態1と同様の効果を奏する。即ち、一方向に駆動されるMISFET(Qn1、Qp1)において、そのゲート電極(GE1、GE2)のドレイン領域側の不純物濃度を高くし、ソース領域側の不純物濃度を低くする。これにより、その酸化レート(酸化速度、酸化率、酸化のされ易さ)の違いを利用し、ドレイン領域側のバーズビーク部7dを大きくし、ソース領域側のバーズビーク部7sを小さくした(バーズビーク部7sが形成されない場合も含む)。このように、ドレイン領域側の端部のゲート絶縁膜(酸化シリコン膜3およびバーズビーク部7d)の膜厚を大きくすることで、GIDLが緩和され、オフリーク電流を減少させることができる。また、ソース領域側の端部のゲート絶縁膜の膜厚を小さくすることで、オン電流を増加させることができる。   Thus, also in this embodiment, the same effect as in the first embodiment is obtained. That is, in the MISFETs (Qn1, Qp1) driven in one direction, the impurity concentration on the drain region side of the gate electrodes (GE1, GE2) is increased, and the impurity concentration on the source region side is decreased. Thus, the bird's beak portion 7d on the drain region side is enlarged and the bird's beak portion 7s on the source region side is reduced (bird's beak portion 7s) by utilizing the difference in oxidation rate (oxidation rate, oxidation rate, and ease of oxidation). Including the case where is not formed). Thus, by increasing the film thickness of the gate insulating film (silicon oxide film 3 and bird's beak portion 7d) at the end on the drain region side, GIDL can be relaxed and off-leakage current can be reduced. In addition, the on-current can be increased by reducing the thickness of the gate insulating film at the end portion on the source region side.

さらに、本実施の形態においては、低濃度半導体領域(n型半導体領域EX1、EX3、EX5、p型半導体領域EX2、EX4、EX6)のイオン注入マスク(PR21〜PR24)を利用して、側壁酸化を行った。これにより、マスク数(露光の原版の数)やマスク工程(フォトレジスト膜の形成工程)を増やすことなく、コア領域(Core)のMISFETのゲート電極(GE5、GE6)と、IO領域(IO)のMISFETのゲート電極(GE1〜GE4)に対し、選択的にバーズビークを形成することができる。言い換えれば、マスク数(露光の原版の数)やマスク工程(フォトレジスト膜の形成工程)を増やすことなく、コア領域(Core)のMISFETのゲート電極(GE5、GE6)と、IO領域(IO)のMISFETのゲート電極(GE1〜GE4)の側壁酸化量およびバーズビーク量を変えることができる。 Furthermore, in the present embodiment, the ion implantation masks (PR21 to PR24) of the low concentration semiconductor regions (n type semiconductor regions EX1, EX3, EX5, p type semiconductor regions EX2, EX4, EX6) are used, Side wall oxidation was performed. Thereby, the gate electrode (GE5, GE6) of the MISFET in the core region (Core) and the IO region (IO) without increasing the number of masks (number of exposure original plates) and the mask process (photoresist film forming step). Bird's beaks can be selectively formed on the gate electrodes (GE1 to GE4) of the MISFETs. In other words, the gate electrodes (GE5, GE6) of the MISFET in the core region (Core) and the IO region (IO) without increasing the number of masks (the number of exposure original plates) and the mask process (photoresist film forming step). The side wall oxidation amount and bird's beak amount of the gate electrodes (GE1 to GE4) of the MISFETs can be changed.

本実施の形態においては、微細に、即ち、ゲート長が小さく、また、ゲート絶縁膜が薄く設計される、コア領域(Core)のMISFETのゲート電極(GE5、GE6)に対するバーズビーク量を小さくすることができる。   In the present embodiment, the amount of bird's beak with respect to the gate electrode (GE5, GE6) of the MISFET in the core region (Core) is designed to be fine, that is, the gate length is small and the gate insulating film is thin. Can do.

前述したとおり、各MISFET(Qn1〜Qn3、Qp1〜Qp3)のバーズビーク部の膜厚については、T1sd≒T1d>T1s…関係式1およびT1sd≒T1d>T10sd…関係式2が成り立つ。よって、本実施の形態によれば、これらの関係式を満たすバーズビークの形成を短工程で簡易に形成することができる。   As described above, regarding the thickness of the bird's beak portion of each MISFET (Qn1 to Qn3, Qp1 to Qp3), T1sd≈T1d> T1s... Relation 1 and T1sd≈T1d> T10sd. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to easily form bird's beaks satisfying these relational expressions in a short process.

なお、本実施の形態においても、IO領域(IO)のMISFET(Qn1、Qn2、Qp1、Qp2)の形成に際し、実施の形態2〜4で説明したフォトレジスト膜を適用してもよい。また、コア領域(Core)のMISFET(Qn3、Qp3)の形成に際しても、実施の形態4で説明したフォトレジスト膜を用い、ゲート電極(GE5、GE6)中の不純物濃度を調整してもよい。   In the present embodiment also, the photoresist film described in the second to fourth embodiments may be applied when forming the MISFETs (Qn1, Qn2, Qp1, Qp2) in the IO region (IO). Also, when forming the MISFETs (Qn3, Qp3) in the core region (Core), the impurity concentration in the gate electrodes (GE5, GE6) may be adjusted using the photoresist film described in the fourth embodiment.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造技術に適用して有効である。   The present invention is effective when applied to semiconductor devices and semiconductor device manufacturing techniques.

1 シリコン基板
1A 第1nMIS領域
1Ad 第2領域
1As 第1領域
1B 第1pMIS領域
1Bd 第2領域
1Bs 第1領域
1C 第2nMIS領域
1D 第2pMIS領域
1E 第3nMIS領域
1F 第3pMIS領域
2 素子分離領域
3 酸化シリコン膜
30 酸化シリコン膜
4 多結晶シリコン膜
7 側壁酸化膜
70 側壁酸化膜
7d バーズビーク部
7s バーズビーク部
7sd バーズビーク部
70sd バーズビーク部
23 金属シリサイド層
32 層間絶縁膜
CNT コンタクトホール
D ドレイン領域
D1 n型半導体領域
D2 p型半導体領域
e 電子
EX1、EX3 n型半導体領域
EX2、EX4 p型半導体領域
EX5 n型半導体領域
EX6 p−型半導体領域
GE、GE1、GE2、GE3、GE4 ゲート電極
GE5、GE6 ゲート電極
h ホール
NW1、NW2、NW3 n型ウエル
PG プラグ
PR1、PR2、PR3 フォトレジスト膜
PR21、PR22、PR23、PR24 フォトレジスト膜
PW、PW1、PW2、PW3 p型ウエル
Qn、Qn1、Qn2、Qn3 nチャネル型MISFET
Qp、Qp1、Qp2、Qp3 pチャネル型MISFET
rd、rs、rsd 半径
S ソース領域
Sp スリット
S1 n型半導体領域
S2 p型半導体領域
SD3、SD5 n型半導体領域
SD4、SD6 p型半導体領域
SW サイドウォール
T1d 膜厚
T1s 膜厚
T1sd 膜厚
T10sd 膜厚
T3 膜厚
W1Ad、W1Bd、WS1 幅
WS2 間隔
1 silicon substrate 1A first nMIS region 1Ad second region 1As first region 1B first pMIS region 1Bd second region 1Bs first region 1C second nMIS region 1D second pMIS region 1E third nMIS region 1F third pMIS region 2 element isolation region 3 silicon oxide Film 30 Silicon oxide film 4 Polycrystalline silicon film 7 Side wall oxide film 70 Side wall oxide film 7d Bird's beak portion 7s Bird's beak portion 7sd Bird's beak portion 70sd Bird's beak portion 23 Metal silicide layer 32 Interlayer insulating film CNT Contact hole D Drain region D1 n + type semiconductor region D2 p + type semiconductor region e Electron EX1, EX3 n type semiconductor region EX2, EX4 p type semiconductor region EX5 n type semiconductor region EX6 p − type semiconductor region GE, GE1, GE2, GE3, GE4 Gate electrode G E5, GE6 Gate electrode h Hole NW1, NW2, NW3 n-type well PG plug PR1, PR2, PR3 photoresist films PR21, PR22, PR23, PR24 photoresist films PW, PW1, PW2, PW3 p-type wells Qn, Qn1, Qn2 Qn3 n-channel MISFET
Qp, Qp1, Qp2, Qp3 p-channel MISFET
rd, rs, rsd radius S source region Sp slit S1 n + type semiconductor region S2 p + type semiconductor region SD3, SD5 n + type semiconductor region SD4, SD6 p + type semiconductor region SW sidewall T1d film thickness T1s film thickness T1sd film Thickness T10sd Film thickness T3 Film thickness W1Ad, W1Bd, WS1 Width WS2 Interval

Claims (21)

半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、導電性膜を形成する工程と、
前記導電性膜上に形成されたマスク膜であって、前記導電性膜の第1領域を覆い、前記第1領域と隣接する第2領域が開口したマスク膜を形成する工程と、
前記マスク膜を介して前記導電性膜中に不純物イオンを注入する工程と、
前記導電性膜を選択的に除去することにより、前記第1領域と第2領域との境界を含む領域にゲート電極を形成する工程と、
熱処理を施し、前記ゲート電極の側壁に酸化膜を形成する工程と、
前記ゲート電極の前記第2領域側の端部の下方に位置する前記半導体基板中にドレイン領域を形成し、前記ゲート電極の前記第1領域側の端部の下方に位置する前記半導体基板中にソース領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a conductive film on the insulating film;
Forming a mask film formed on the conductive film, covering the first region of the conductive film and opening a second region adjacent to the first region;
Implanting impurity ions into the conductive film through the mask film;
Forming a gate electrode in a region including a boundary between the first region and the second region by selectively removing the conductive film;
Applying heat treatment to form an oxide film on the side wall of the gate electrode;
A drain region is formed in the semiconductor substrate located below the end of the gate electrode on the second region side, and in the semiconductor substrate located below the end of the gate electrode on the first region side Forming a source region;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記酸化膜は、前記ゲート電極の前記ドレイン領域側の側壁並びに底部、および前記ゲート電極の前記ソース領域側の側壁並びに底部に形成され、
前記ドレイン領域側の底部における前記酸化膜と前記絶縁膜との膜厚の和は、前記ソース領域側の底部における前記酸化膜と前記絶縁膜との膜厚の和よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
The oxide film is formed on the side wall and bottom of the gate electrode on the drain region side, and on the side wall and bottom of the gate electrode on the source region side,
The sum of the film thickness of the oxide film and the insulating film at the bottom on the drain region side is larger than the sum of the film thickness of the oxide film and the insulating film on the bottom on the source region side. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記ゲート電極は、第1方向に所定の幅を有し、前記第1方向と交差する第2方向に延在するように形成され、
前記第1領域と第2領域との境界は、前記所定の幅の中間部に位置し、前記第2方向に延在することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
The gate electrode has a predetermined width in a first direction and is formed to extend in a second direction intersecting the first direction;
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a boundary between the first region and the second region is located at an intermediate portion of the predetermined width and extends in the second direction.
前記ゲート電極は、第1方向に所定の幅を有し、前記第1方向と交差する第2方向に延在するように形成され、
前記第1領域と第2領域との境界は、前記所定の幅の中間部より前記ソース領域側に位置し、前記第2方向に延在することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
The gate electrode has a predetermined width in a first direction and is formed to extend in a second direction intersecting the first direction;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a boundary between the first region and the second region is located closer to the source region than an intermediate portion having the predetermined width and extends in the second direction. Production method.
前記ゲート電極は、第1方向に所定の幅を有し、前記第1方向と交差する第2方向に延在するように形成され、
前記マスク膜は、前記第1領域上に複数の開口部を有し、
前記複数の開口部の前記第1方向の幅は、前記第2領域の開口の前記第1方向の幅より小さいことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
The gate electrode has a predetermined width in a first direction and is formed to extend in a second direction intersecting the first direction;
The mask film has a plurality of openings on the first region,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein widths of the plurality of openings in the first direction are smaller than widths of the openings in the second region in the first direction.
前記導電性膜は、シリコン膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive film is a silicon film. 前記不純物イオンは、n型の不純物イオンであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity ions are n-type impurity ions. 前記不純物イオンは、p型の不純物イオンであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity ions are p-type impurity ions. 第1の素子形成領域と第2の素子形成領域とを有する半導体基板上に、絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、導電性膜を形成する工程と、
前記導電性膜上に配置されたマスク膜であって、前記第1の素子形成領域に位置する前記導電性膜の第1領域を覆い、前記第1領域と隣接する第2領域を開口し、さらに、前記第2の素子形成領域を開口したマスク膜を形成する工程と、
前記マスク膜を介して前記導電性膜中に不純物イオンを注入する工程と、
前記導電性膜を選択的に除去することにより、
前記第1の素子形成領域において、前記第1領域と第2領域との境界を含む領域に第1ゲート電極を形成し、前記第2の素子形成領域に第2ゲート電極を形成する工程と、
熱処理を施し、前記第1ゲート電極の側壁および前記第2ゲート電極の側壁に酸化膜を形成する工程と、
前記第1ゲート電極の両側の前記半導体基板中に第1の導電型不純物領域対を形成し、前記第2ゲート電極の両側の前記半導体基板中に第2の導電型不純物領域対を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film on a semiconductor substrate having a first element formation region and a second element formation region;
Forming a conductive film on the insulating film;
A mask film disposed on the conductive film, covering a first region of the conductive film located in the first element formation region, and opening a second region adjacent to the first region; A step of forming a mask film having an opening in the second element formation region;
Implanting impurity ions into the conductive film through the mask film;
By selectively removing the conductive film,
Forming a first gate electrode in a region including a boundary between the first region and the second region in the first element formation region, and forming a second gate electrode in the second element formation region;
Applying heat treatment to form an oxide film on the side walls of the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first conductivity type impurity region pair in the semiconductor substrate on both sides of the first gate electrode and forming a second conductivity type impurity region pair in the semiconductor substrate on both sides of the second gate electrode; When,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記酸化膜は、前記第1ゲート電極の前記第2領域側の側壁並びに底部、および前記第1ゲート電極の前記第1領域側の側壁並びに底部に形成され、
前記第2領域側の底部における前記酸化膜と前記絶縁膜との膜厚の和は、前記第1領域側の底部における前記酸化膜と前記絶縁膜との膜厚の和よりも大きいことを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
The oxide film is formed on the side wall and bottom of the first gate electrode on the second region side, and on the side wall and bottom of the first gate electrode on the first region side,
The sum of the film thickness of the oxide film and the insulating film at the bottom on the second region side is larger than the sum of the film thickness of the oxide film and the insulating film on the bottom on the first region side. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9.
前記酸化膜は、前記第1ゲート電極の前記第2領域側の側壁並びに底部、および前記第1ゲート電極の前記第1領域側の側壁並びに底部に形成され、さらに、前記第2ゲート電極の両側の側壁並びに底部に形成され、
前記第2ゲート電極の両側の底部における前記酸化膜と前記絶縁膜との膜厚の和は、それぞれ、前記第1領域側の底部における前記酸化膜と前記絶縁膜との膜厚の和よりも大きいことを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
The oxide film is formed on a sidewall and a bottom portion of the first gate electrode on the second region side, and on a sidewall and a bottom portion of the first gate electrode on the first region side, and further on both sides of the second gate electrode. Formed on the side wall and bottom of
The sum of the film thickness of the oxide film and the insulating film at the bottom on both sides of the second gate electrode is greater than the sum of the film thickness of the oxide film and the insulating film at the bottom on the first region side, respectively. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is large.
前記第1の導電型不純物領域対は、第1電界効果トランジスタの構成部位であり、
前記第1電界効果トランジスタは、
前記第1の導電型不純物領域対のうち、前記第1ゲート電極の第2領域側の第1不純物領域をドレインとし、
前記第1の導電型不純物領域対のうち、前記第1ゲート電極の第1領域側の第1不純物領域をソースとして、駆動されるものであることを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
The first conductivity type impurity region pair is a constituent part of a first field effect transistor,
The first field effect transistor is:
Of the first conductivity type impurity region pair, the first impurity region on the second region side of the first gate electrode is a drain,
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is driven by using, as a source, the first impurity region on the first region side of the first gate electrode in the first conductivity type impurity region pair. Production method.
前記第1の導電型不純物領域対は、第1電界効果トランジスタの構成部位であり、
前記第1電界効果トランジスタは、
前記第1の導電型不純物領域対のうち、前記第1ゲート電極の第2領域側の第1不純物領域をドレインとし、
前記第1の導電型不純物領域対のうち、前記第1ゲート電極の第1領域側の第1不純物領域をソースとして、駆動されるものであり、
前記第2の導電型不純物領域対は、第2電界効果トランジスタの構成部位であり、
前記第2電界効果トランジスタは、
前記不純物領域対間において双方向に電流が流れるよう駆動されるものである、
ことを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
The first conductivity type impurity region pair is a constituent part of a first field effect transistor,
The first field effect transistor is:
Of the first conductivity type impurity region pair, the first impurity region on the second region side of the first gate electrode is a drain,
Of the first conductivity type impurity region pair, the first impurity region on the first region side of the first gate electrode is driven as a source,
The second conductivity type impurity region pair is a constituent part of a second field effect transistor,
The second field effect transistor is:
Driven so that current flows in both directions between the impurity region pair,
10. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein:
前記半導体基板は、さらに、第3の素子形成領域を有し、
前記マスク膜は、前記第3の素子形成領域に位置する前記導電性膜を覆うことを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
The semiconductor substrate further includes a third element formation region,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the mask film covers the conductive film located in the third element formation region.
半導体基板上に第1ゲート絶縁膜を介して配置された第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極の両側の前記半導体基板中に配置されたソース領域およびドレイン領域と、を有する第1電界効果トランジスタと、
前記半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を介して配置された第2ゲート電極と、
前記第2ゲート電極の両側の前記半導体基板中に配置された不純物領域対と、を有する第2電界効果トランジスタと、
を有し、
前記第1ゲート電極下の前記第1ゲート絶縁膜のうち、前記ドレイン領域側の端部の膜厚は、前記第1ゲート電極下の前記第1ゲート絶縁膜のうち、前記ソース領域側の端部の膜厚よりも大きく、
前記第2ゲート電極下の前記第2ゲート絶縁膜のうち、前記第2ゲート電極の両側の端部の膜厚は、それぞれ、前記第1ゲート絶縁膜の前記ソース領域側の端部の膜厚よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
A first gate electrode disposed on a semiconductor substrate via a first gate insulating film;
A first field effect transistor having a source region and a drain region disposed in the semiconductor substrate on both sides of the first gate electrode;
A second gate electrode disposed on the semiconductor substrate via a second gate insulating film;
A second field effect transistor having a pair of impurity regions disposed in the semiconductor substrate on both sides of the second gate electrode;
Have
Of the first gate insulating film under the first gate electrode, the film thickness at the end on the drain region side is the end of the first gate insulating film under the first gate electrode on the source region side. Larger than the film thickness of the part,
Of the second gate insulating film under the second gate electrode, the film thickness of the end portions on both sides of the second gate electrode is the film thickness of the end portion on the source region side of the first gate insulating film, respectively. A semiconductor device characterized by being larger than the above.
前記第1ゲート電極下の前記第1ゲート絶縁膜のうち、前記ドレイン領域側の膜厚は、前記第1ゲート電極の前記ドレイン領域側の端部から徐々に減少し、
前記第1ゲート電極下の前記第1ゲート絶縁膜のうち、前記ソース領域側の膜厚は、前記第1ゲート電極の前記ソース領域側の端部から徐々に減少している、
ことを特徴とする請求項15記載の半導体装置。
Of the first gate insulating film under the first gate electrode, the film thickness on the drain region side gradually decreases from the end of the first gate electrode on the drain region side,
Of the first gate insulating film under the first gate electrode, the film thickness on the source region side gradually decreases from the end portion on the source region side of the first gate electrode.
The semiconductor device according to claim 15.
前記第1ゲート電極の前記ドレイン領域側の底面は、曲面形状を有し、
前記第1ゲート電極の前記ソース領域側の底面は、曲面形状を有している、
ことを特徴とする請求項16記載の半導体装置。
The bottom surface of the first gate electrode on the drain region side has a curved surface shape,
The bottom surface of the first gate electrode on the source region side has a curved surface shape,
The semiconductor device according to claim 16.
前記第1ゲート電極の前記ドレイン領域側の底面は、テーパー形状を有し、
前記第1ゲート電極の前記ソース領域側の底面は、テーパー形状を有している、
ことを特徴とする請求項16記載の半導体装置。
The bottom surface of the first gate electrode on the drain region side has a tapered shape,
The bottom surface on the source region side of the first gate electrode has a tapered shape.
The semiconductor device according to claim 16.
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極は、シリコン膜であることを特徴とする請求項15記載の半導体装置。   16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the first gate electrode and the second gate electrode are silicon films. 前記第1電界効果トランジスタと前記第2電界効果トランジスタとは、nチャンネル型電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項15記載の半導体装置。   16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the first field effect transistor and the second field effect transistor are n-channel field effect transistors. 前記第1電界効果トランジスタと前記第2電界効果トランジスタとは、pチャンネル型電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項15記載の半導体装置。   16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the first field effect transistor and the second field effect transistor are p-channel field effect transistors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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