JP2013021030A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、オフセットゲート構造を有するトランジスタを含む半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device including a transistor having an offset gate structure and a manufacturing method thereof.
高機能デバイスには、高耐圧特性を有する高耐圧トランジスタが多く用いられている。例えば、フラッシュメモリには、メモリセルにおけるデータの書込及び消去に必要な高電圧を供給する回路が必要であるため、高耐圧トランジスタが多く用いられている。近年、半導体装置の微細化に伴い、そのような高耐圧トランジスタの特性のばらつきを小さくすることが要求されている。 Many high voltage transistors having a high breakdown voltage characteristic are used for high function devices. For example, since a flash memory requires a circuit for supplying a high voltage necessary for writing and erasing data in a memory cell, a high voltage transistor is often used. In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, it has been required to reduce variations in characteristics of such high voltage transistors.
高耐圧特性を得るには、トランジスタにオフセットゲート構造を設けることが知られており、そのようなトランジスタの構成が、例えば特許文献1等に提示されている。
In order to obtain high withstand voltage characteristics, it is known to provide an offset gate structure in a transistor, and a configuration of such a transistor is presented in, for example,
以下に、従来の高耐圧トランジスタについて図9を参照しながら説明する。 A conventional high voltage transistor will be described below with reference to FIG.
図9に示すように、従来の高耐圧トランジスタにおいて、基板100の上にゲート絶縁膜101及びゲート電極102が順次形成されている。基板100の上部で且つゲート電極102の一側方には第1拡散層103が形成されている。また、基板100の上部で且つゲート電極102の第1拡散層103が形成された側と反対側には、ゲート電極102と離間するように第2拡散層104が形成されている。このように、ゲート端と、第2拡散層104であるソース・ドレイン(S/D)層とが離間しているオフセットゲート構造が形成されていることにより、高耐圧特性を有するトランジスタを得ることができる。
As shown in FIG. 9, in a conventional high voltage transistor, a
このような従来の高耐圧トランジスタを形成する方法について特許文献1に詳細な記載はないが、通常、基板の上部に低濃度不純物拡散層(LDD層:lightly doped drain)を形成した後に、S/D層を形成するための不純物注入及びアッシングが行われる。具体的に想定される従来の高耐圧トランジスタの製造方法は、以下のように行われる。
Although there is no detailed description in
まず、基板にウェルを形成した後に、基板の上にゲート絶縁膜及びゲート電極を順次形成し、ゲート電極をパターニングする。次に、基板の上部で且つゲート電極の側方に、不純物注入によりLDD層を形成する。その後に、ゲート電極の側方のオフセット領域となる部分にレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとして基板の上部で且つゲート電極の側方に不純物注入を行い、S/D層を形成する。続いて、LDD層の上にレジスト膜のみが形成された状態でアッシング処理を行う。これにより、オフセットゲート構造を有する従来の高耐圧トランジスタが完成する。 First, after forming a well in the substrate, a gate insulating film and a gate electrode are sequentially formed on the substrate, and the gate electrode is patterned. Next, an LDD layer is formed by impurity implantation on the substrate and on the side of the gate electrode. Thereafter, a resist film is formed in a portion serving as an offset region on the side of the gate electrode, and impurity implantation is performed on the upper portion of the substrate and on the side of the gate electrode using the resist film as a mask to form an S / D layer. Subsequently, ashing is performed with only the resist film formed on the LDD layer. Thereby, a conventional high voltage transistor having an offset gate structure is completed.
しかしながら、前記従来の高耐圧トランジスタの製造方法では、不純物注入により高濃度の不純物が基板に注入された後のアッシング処理により、高濃度の不純物が注入された基板から不純物が放出される。その不純物は、レジスト膜が灰化されて露出したLDD層に再注入されることにより、LDD層はコンタミネーションの影響を受けることとなる。このコンタミネーションは、制御することが困難であり、製造ロット毎にばらつきが生じるため、製造ロット毎に高耐圧トランジスタの特性もばらつくという問題が生じる。 However, in the conventional high breakdown voltage transistor manufacturing method, impurities are released from the substrate into which the high-concentration impurities are implanted by ashing after high-concentration impurities are implanted into the substrate by the impurity implantation. The impurities are reinjected into the LDD layer exposed by ashing the resist film, and the LDD layer is affected by contamination. This contamination is difficult to control and varies from production lot to production lot, resulting in a problem that the characteristics of the high voltage transistor vary from production lot to production lot.
具体的に、耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性がばらつくこととなり、これらの特性のばらつきは、素子の微細化が進行してゲート長及びオフセット長が縮小され、LDD層の深さが浅くなるにつれて、半導体装置により大きい影響を与えることとなる。 Specifically, the characteristics of the withstand voltage, the substrate leakage current, and the drive current vary, and the variation in these characteristics is caused by the miniaturization of the device, the gate length and the offset length are reduced, and the depth of the LDD layer is shallow. As a result, the semiconductor device has a greater influence.
そこで、本発明は前記の問題に鑑み、その目的は、高耐圧トランジスタの低濃度不純物拡散層をコンタミネーションから保護し、半導体装置の特性を安定化できるようにすることにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to protect a low-concentration impurity diffusion layer of a high breakdown voltage transistor from contamination and to stabilize characteristics of a semiconductor device.
前記の目的を達成するために、本発明は半導体装置の製造方法を、ゲート電極の上から該ゲート電極の側方を通って低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜を形成する工程を含む構成とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device so as to continuously cover from the top of a gate electrode to a part of the low concentration impurity diffusion layer through the side of the gate electrode. The method includes a step of forming an impurity diffusion suppression film.
具体的に、本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、基板の上に、ゲート絶縁膜及びゲート電極を順次形成する工程(a)と、ゲート電極をマスクとして基板に不純物注入を行うことにより、基板の上部におけるゲート電極の側方に低濃度不純物拡散層を形成する工程(b)と、ゲート電極の上から該ゲート電極の側方を通って低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜を形成する工程(c)と、ゲート電極及び不純物拡散抑制膜をマスクとして基板に不純物注入を行うことにより、基板の上部におけるゲート電極の側方に、低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い高濃度不純物拡散層を形成する工程(d)と、工程(d)よりも後に、不純物拡散抑制膜を残存させた状態で基板に対して加熱処理を行う工程(e)とを備えている。 Specifically, in the first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step (a) of sequentially forming a gate insulating film and a gate electrode on a substrate, and impurity implantation into the substrate using the gate electrode as a mask. A step (b) of forming a low-concentration impurity diffusion layer on the side of the gate electrode in the upper portion of the substrate, and a step on the low-concentration impurity diffusion layer through the side of the gate electrode from above the gate electrode. Step (c) of forming an impurity diffusion suppression film so as to continuously cover up to a portion, and by implanting impurities into the substrate using the gate electrode and the impurity diffusion suppression film as a mask, (D) forming a high concentration impurity diffusion layer having a higher impurity concentration than the low concentration impurity diffusion layer, and heating the substrate with the impurity diffusion suppression film remaining after step (d). Processing And a cormorant step (e).
本発明の第1の半導体装置の製造方法によると、ゲート電極の上から該ゲート電極の側方を通って低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜を形成し、不純物拡散抑制膜を残存させた状態で基板に対して加熱処理を行う。このため、低濃度不純物拡散層がコンタミネーションから保護されて、該コンタミネーションによる耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性のばらつきを防止できるので、半導体装置の特性を安定化することができる。 According to the first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the impurity diffusion suppression film is formed so as to continuously cover from the top of the gate electrode to a part of the low concentration impurity diffusion layer through the side of the gate electrode. And the substrate is subjected to heat treatment with the impurity diffusion suppression film remaining. This protects the low-concentration impurity diffusion layer from contamination and prevents variations in breakdown voltage, substrate leakage current, and drive current characteristics due to the contamination, so that the characteristics of the semiconductor device can be stabilized.
本発明の第1の半導体装置の製造方法は、工程(b)と(c)との間に、ゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程(f)をさらに備え、工程(d)において、側壁絶縁膜をもマスクとして、基板に不純物注入を行ってもよい。 The manufacturing method of the first semiconductor device of the present invention further includes a step (f) of forming a sidewall insulating film on the side surface of the gate electrode between the steps (b) and (c). The substrate may also be implanted with the sidewall insulating film as a mask.
本発明の第1の半導体装置の製造方法は、工程(e)よりも後に、高濃度不純物拡散層の上部をシリサイド化する工程(g)をさらに備えていてもよい。 The manufacturing method of the first semiconductor device of the present invention may further include a step (g) of silicidizing the upper portion of the high concentration impurity diffusion layer after the step (e).
本発明の第1の半導体装置の製造方法において、工程(e)の加熱処理はアッシング処理であり、アッシング処理を、基板に高周波バイアスを印加することによって行ってもよい。 In the first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the heat treatment in the step (e) is an ashing treatment, and the ashing treatment may be performed by applying a high frequency bias to the substrate.
本発明の第2の半導体装置の製造方法は、高耐圧である第1のトランジスタ、該第1のトランジスタよりも低耐圧である第2のトランジスタ、及び金属シリサイド層を含まない第3のトランジスタを有する半導体装置の製造方法を対象とし、基板の上における第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれに、ゲート絶縁膜及びゲート電極を順次形成する工程(a)と、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれにおいて、各ゲート電極をマスクとして基板に不純物を注入することにより、基板の上部における各ゲート電極の側方に低濃度不純物拡散層を形成する工程(b)と、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれにおいて、各ゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程(c)と、第1のトランジスタを形成する領域において、ゲート電極の上から側壁絶縁膜の上を通って低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜を形成すると共に、第3のトランジスタを形成する領域において、基板、ゲート電極及び側壁絶縁膜を覆うように金属シリサイド生成抑制膜を形成する工程(d)と、第1のトランジスタを形成する領域では、ゲート電極、側壁絶縁膜及び不純物拡散抑制膜をマスクとし、第2のトランジスタを形成する領域では、ゲート電極及び側壁絶縁膜をマスクとし、第3のトランジスタを形成する領域では、ゲート電極及び側壁絶縁膜をマスクとし且つ金属シリサイド生成抑制膜を貫通するように、基板にそれぞれ不純物を注入することにより、基板の上部におけるゲート電極の側方に低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い高濃度不純物拡散層をそれぞれ形成する工程(e)と、工程(e)よりも後に、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれにおいて、不純物拡散抑制膜及び金属シリサイド生成抑制膜を残存させた状態で基板に対して加熱処理を行う工程(f)と、工程(f)よりも後に、第1のトランジスタを形成する領域において、高濃度不純物拡散層の上部をシリサイド化し、第2のトランジスタを形成する領域において、ゲート電極の上部及び高濃度不純物拡散層の上部をシリサイド化する工程(g)とを備えている。 According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first transistor having a high breakdown voltage, a second transistor having a lower breakdown voltage than the first transistor, and a third transistor not including a metal silicide layer are provided. A step of sequentially forming a gate insulating film and a gate electrode in each of regions where a first transistor, a second transistor, and a third transistor are to be formed on a substrate; In each of the regions where the first transistor, the second transistor, and the third transistor are formed, impurities are implanted into the substrate using each gate electrode as a mask, so that the gate electrode is formed laterally on the upper portion of the substrate. A step (b) of forming a low-concentration impurity diffusion layer; a first transistor, a second transistor, and a third transistor; A step (c) of forming a sidewall insulating film on the side surface of each gate electrode in each of the regions for forming the gate electrode; and a region for forming the first transistor in the region for forming the first transistor from the gate electrode through the sidewall insulating film. An impurity diffusion suppression film is formed so as to continuously cover a part of the upper portion of the concentration impurity diffusion layer, and a metal silicide is formed so as to cover the substrate, the gate electrode, and the sidewall insulating film in a region where the third transistor is formed. In the step (d) of forming the generation suppression film and the region where the first transistor is formed, the gate electrode, the sidewall insulating film and the impurity diffusion suppression film are used as a mask, and in the region where the second transistor is formed, the gate electrode and In the region where the sidewall insulating film is used as a mask and the third transistor is formed, the gate electrode and the sidewall insulating film are used as a mask and the metal silicide formation suppressing film is penetrated. (E) forming a high-concentration impurity diffusion layer having an impurity concentration higher than that of the low-concentration impurity diffusion layer on each side of the gate electrode by implanting impurities into the substrate, respectively, After the step (e), the impurity diffusion suppression film and the metal silicide generation suppression film are left on the substrate in the regions where the first transistor, the second transistor, and the third transistor are formed. Step (f) in which heat treatment is performed, and after the step (f), the upper portion of the high concentration impurity diffusion layer is silicided in the region where the first transistor is formed, and the gate is formed in the region where the second transistor is formed. A step (g) of siliciding the upper portion of the electrode and the upper portion of the high-concentration impurity diffusion layer.
本発明の第2の半導体装置の製造方法によると、第1のトランジスタを形成する領域において、ゲート電極の上から側壁絶縁膜の上を通って低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜を形成し、不純物拡散抑制膜を残存させた状態で基板に対して加熱処理を行う。このため、低濃度不純物拡散層がコンタミネーションから保護されて、該コンタミネーションによる耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性のばらつきを防止できるので、半導体装置の特性を安定化することができる。 According to the second method for fabricating a semiconductor device of the present invention, in the region where the first transistor is formed, the region from the top of the gate electrode to the portion of the low-concentration impurity diffusion layer passes through the sidewall insulating film. Then, an impurity diffusion suppression film is formed so as to cover the substrate, and the substrate is subjected to heat treatment with the impurity diffusion suppression film remaining. This protects the low-concentration impurity diffusion layer from contamination and prevents variations in breakdown voltage, substrate leakage current, and drive current characteristics due to the contamination, so that the characteristics of the semiconductor device can be stabilized.
本発明の第2の半導体装置の製造方法は、工程(a)において、第1のトランジスタを形成する領域のゲート絶縁膜を、第2のトランジスタを形成する領域のゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く形成してもよい。 According to the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step (a), the gate insulating film in the region where the first transistor is formed is made larger than the thickness of the gate insulating film in the region where the second transistor is formed. You may form thickly.
本発明の第2の半導体装置の製造方法は、第3のトランジスタを形成する領域の高濃度不純物拡散層を、その下面が第2のトランジスタを形成する領域の高濃度不純物拡散層の下面よりも上に位置するように形成してもよい。 According to the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the lower surface of the high concentration impurity diffusion layer in the region where the third transistor is formed is lower than the lower surface of the high concentration impurity diffusion layer in the region where the second transistor is formed. You may form so that it may be located on.
本発明の第2の半導体装置の製造方法において、工程(f)の加熱処理はアッシング処理であり、アッシング処理を、基板に高周波バイアスを印加することによって行ってもよい。 In the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the heat treatment in the step (f) is an ashing treatment, and the ashing treatment may be performed by applying a high frequency bias to the substrate.
本発明の第1の半導体装置は、基板の上に順次形成されたゲート絶縁膜及びゲート電極と、基板の上部におけるゲート電極の側方に形成された低濃度不純物拡散層と、ゲート電極の上から該ゲート電極の側方を通って低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように形成された不純物拡散抑制膜と、基板の上部におけるゲート電極の側方に、基板面に平行な方向にゲート電極と離間するように形成され、低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い高濃度不純物拡散層とを備え、不純物拡散抑制膜は、高濃度不純物拡散層を構成する不純物を含む。 A first semiconductor device according to the present invention includes a gate insulating film and a gate electrode that are sequentially formed on a substrate, a low-concentration impurity diffusion layer that is formed on a side of the gate electrode on the substrate, and a gate electrode. An impurity diffusion suppression film formed so as to continuously cover a part of the low-concentration impurity diffusion layer through a side of the gate electrode from the side of the gate electrode, and a substrate surface on the side of the gate electrode on the upper side of the substrate And a high-concentration impurity diffusion layer having a higher impurity concentration than the low-concentration impurity diffusion layer, and the impurity diffusion suppression film is an impurity constituting the high-concentration impurity diffusion layer. including.
本発明の第1の半導体装置によると、ゲート電極の上から該ゲート電極の側方を通って低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように形成された不純物拡散抑制膜を備えている。このため、不純物拡散抑制膜の下の低濃度不純物拡散層がコンタミネーションから保護されて、該コンタミネーションによる耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性のばらつきを防止できるので、半導体装置の特性を安定化することができる。 According to the first semiconductor device of the present invention, the impurity diffusion suppression film formed so as to continuously cover from the top of the gate electrode to a part of the low concentration impurity diffusion layer through the side of the gate electrode. It has. For this reason, the low-concentration impurity diffusion layer under the impurity diffusion suppression film is protected from contamination, and variations in characteristics of breakdown voltage, substrate leakage current, and drive current due to the contamination can be prevented, so that the characteristics of the semiconductor device can be stabilized. Can be
本発明の第1の半導体装置は、ゲート電極の側面に形成された側壁絶縁膜をさらに備え、高濃度不純物拡散層は、基板面に平行な方向に側壁絶縁膜と離間していてもよい。 The first semiconductor device of the present invention may further include a sidewall insulating film formed on the side surface of the gate electrode, and the high concentration impurity diffusion layer may be separated from the sidewall insulating film in a direction parallel to the substrate surface.
本発明の第1の半導体装置は、高濃度不純物拡散層の上部に形成された金属シリサイド層をさらに備えていてもよい。 The first semiconductor device of the present invention may further include a metal silicide layer formed on the high concentration impurity diffusion layer.
本発明の第2の半導体装置は、高耐圧である第1のトランジスタ、該第1のトランジスタよりも低耐圧である第2のトランジスタ、及び金属シリサイド層を含まない第3のトランジスタを有する半導体装置を対象とし、第1のトランジスタは、基板の上に順次形成された第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極と、基板の上部における第1のゲート電極の側方に形成された第1の低濃度不純物拡散層と、第1のゲート電極の側面に形成された第1の側壁絶縁膜と、第1のゲート電極の上から第1の側壁絶縁膜の上を通って第1の低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように形成された不純物拡散抑制膜と、基板の上部における前記第1のゲート電極の側方に、基板面に平行な方向に第1の側壁絶縁膜と離間するように形成され、第1の低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い第1の高濃度不純物拡散層と、第1の高濃度不純物拡散層の上部に形成された第1の金属シリサイド層とを備え、第2のトランジスタは、基板の上に順次形成された第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極と、基板の上部における第2のゲート電極の側方に形成された第2の低濃度不純物拡散層と、第2のゲート電極の側面に形成された第2の側壁絶縁膜と、基板の上部における第2の側壁絶縁膜の側方に形成され、第2の低濃度不純物拡散領域よりも不純物濃度が高い第2の高濃度不純物拡散領域と、第2のゲート電極の上部及び第2の高濃度不純物拡散領域の上部に形成された第2の金属シリサイド層とを備え、第3のトランジスタは、基板の上に順次形成された第3のゲート絶縁膜及び第3のゲート電極と、基板の上部における第3のゲート電極の側方に形成された第3の低濃度不純物拡散層と、第3のゲート電極の側面に形成された第3の側壁絶縁膜と、基板、ゲート電極及び第3の側壁絶縁膜を覆うように形成された金属シリサイド生成抑制膜と、基板の上部における第3の側壁絶縁膜の側方に形成され、第3の低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い第3の高濃度不純物拡散層とを備え、不純物拡散抑制膜と金属シリサイド生成抑制膜とは同一の材料からなり、不純物拡散抑制膜は、第1の高濃度不純物拡散層を構成する不純物を含む。 A second semiconductor device of the present invention includes a first transistor having a high breakdown voltage, a second transistor having a lower breakdown voltage than the first transistor, and a third transistor not including a metal silicide layer. The first transistor includes a first gate insulating film and a first gate electrode sequentially formed on the substrate, and a first transistor formed on the side of the first gate electrode on the substrate. The first low-concentration impurity diffusion layer, the first sidewall insulating film formed on the side surface of the first gate electrode, and the first low-concentration impurity diffusion layer through the first sidewall insulating film from above the first gate electrode. An impurity diffusion suppression film formed so as to continuously cover a part above the concentration impurity diffusion layer, and a first side in a direction parallel to the substrate surface on the side of the first gate electrode in the upper part of the substrate. Formed so as to be separated from the side wall insulating film. A first high-concentration impurity diffusion layer having an impurity concentration higher than that of the first low-concentration impurity diffusion layer; a first metal silicide layer formed on the first high-concentration impurity diffusion layer; The transistor includes a second gate insulating film and a second gate electrode sequentially formed on the substrate, and a second low-concentration impurity diffusion layer formed on the side of the second gate electrode on the substrate. And a second side wall insulating film formed on the side surface of the second gate electrode, and a side wall of the second side wall insulating film on the upper portion of the substrate, and having an impurity concentration higher than that of the second low concentration impurity diffusion region. A second high-concentration impurity diffusion region having a high thickness, and a second metal silicide layer formed above the second gate electrode and the second high-concentration impurity diffusion region, and the third transistor includes: Third gate insulation sequentially formed on the substrate And a third gate electrode, a third low-concentration impurity diffusion layer formed on the side of the third gate electrode in the upper portion of the substrate, and a third sidewall insulation formed on the side surface of the third gate electrode A film, a metal silicide formation suppressing film formed so as to cover the substrate, the gate electrode, and the third sidewall insulating film; and a third low concentration formed on a side of the third sidewall insulating film on the upper portion of the substrate. A third high-concentration impurity diffusion layer having an impurity concentration higher than that of the impurity diffusion layer, the impurity diffusion suppression film and the metal silicide formation suppression film are made of the same material, and the impurity diffusion suppression film is a first high-concentration film. Impurities that constitute the impurity diffusion layer are included.
本発明の第2の半導体装置によると、第1のゲート電極の上から第1の側壁絶縁膜の上を通って第1の低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように形成された不純物拡散抑制膜を備えている。この、不純物拡散抑制膜の下の低濃度不純物拡散層がコンタミネーションから保護されて、該コンタミネーションによる耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性のばらつきを防止できるので、半導体装置の特性を安定化することができる。 According to the second semiconductor device of the present invention, the region from the top of the first gate electrode to the top of the first low-concentration impurity diffusion layer is continuously covered through the first sidewall insulating film. An impurity diffusion suppression film formed on the substrate is provided. This low-concentration impurity diffusion layer under the impurity diffusion suppression film is protected from contamination, so that variations in breakdown voltage, substrate leakage current, and drive current characteristics due to the contamination can be prevented, thereby stabilizing the characteristics of the semiconductor device. can do.
本発明の第2の半導体装置において、第1のゲート絶縁膜の膜厚は、第2のゲート絶縁膜の膜厚よりも厚くてもよい。 In the second semiconductor device of the present invention, the thickness of the first gate insulating film may be larger than the thickness of the second gate insulating film.
本発明の第2の半導体装置において、第3の高濃度不純物拡散層の下面は、第2の高濃度不純物拡散層の下面よりも上に位置してもよい。 In the second semiconductor device of the present invention, the lower surface of the third high concentration impurity diffusion layer may be located above the lower surface of the second high concentration impurity diffusion layer.
本発明の第2の半導体装置において、不純物拡散抑制膜が含む不純物は、ヒ素、リン及びホウ素のうちの少なくとも1つであってもよい。 In the second semiconductor device of the present invention, the impurity contained in the impurity diffusion suppression film may be at least one of arsenic, phosphorus, and boron.
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、高耐圧トランジスタの低濃度不純物拡散層がコンタミネーションから保護されて、該コンタミネーションによる耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性のばらつきを防止できるため、半導体装置の特性を安定化することができる。 According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the low-concentration impurity diffusion layer of the high breakdown voltage transistor is protected from contamination, and variations in breakdown voltage, substrate leakage current, and drive current characteristics due to the contamination can be prevented. The characteristics of the semiconductor device can be stabilized.
本発明の一実施形態に係る半導体装置について図1を参照しながら説明する。 A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の半導体装置は、図1(a)に示すオフセットゲート構造を有する第1のトランジスタであるpMOS(p-channel MOS)構造を有する高耐圧トランジスタと、図1(b)に示す第2のトランジスタであるnMOS(n-channel MOS)構造を有する低耐圧トランジスタと、図1(c)に示す金属シリサイド層を含まない第3のトランジスタであるnMOS構造を有する静電気放電(electrostatic discharge:ESD)保護トランジスタとを備えている。以下に、各トランジスタについて詳細に説明する。 The semiconductor device of this embodiment includes a high voltage transistor having a pMOS (p-channel MOS) structure, which is a first transistor having an offset gate structure shown in FIG. 1A, and a second transistor shown in FIG. A low breakdown voltage transistor having an nMOS (n-channel MOS) structure, which is a non-transistor transistor, and an electrostatic discharge (ESD) having an nMOS structure, which is a third transistor not including the metal silicide layer shown in FIG. And a protection transistor. Hereinafter, each transistor will be described in detail.
図1(a)に示すように、本実施形態に係る半導体装置の高耐圧トランジスタにおいて、例えばp型である第1導電型の半導体基板1の上部に、例えばn型である第2導電型ウェル2が形成され、半導体基板1の上に、ゲート絶縁膜3a及びゲート電極4aが順次形成されている。ゲート電極4aの側面には、側壁絶縁膜6aが形成されている。また、ゲート電極4aの上の所定の位置から側壁絶縁膜6aの上を通って半導体基板1の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜7aが形成されている。図1(a)では、ゲート電極4aの側方の一方にのみ不純物拡散抑制膜7が形成されているが、その両方に形成されていても構わない。半導体基板1の上部における側壁絶縁膜6aの下、及び半導体基板1と接する不純物拡散抑制膜7aの下には、例えばホウ素(B+)等のp型不純物を含む低濃度不純物拡散層である第1導電型LDD層5aが形成されている。半導体基板1の上部における第1導電型LDD層5aのゲート電極4aと反対側の側方には、第1導電型LDD層5aよりも高濃度のB+等のp型不純物を含む高濃度不純物拡散層である第1導電型ソース・ドレイン(S/D)層8aが形成されている。ここで、不純物拡散抑制膜7aが形成されている側の第1導電型S/D層8aは、ゲート電極4a及び側壁絶縁膜6aから基板面に平行な方向に離間している。このようなオフセットゲート構造が設けられていることにより、高耐圧特性を有するトランジスタが得られる。第1導電型S/D層8aの上部及びゲート電極の上部における不純物拡散抑制膜7aと接していない領域には、金属シリサイド層9aが形成されている。
As shown in FIG. 1A, in the high breakdown voltage transistor of the semiconductor device according to the present embodiment, for example, an n-type second conductivity type well is formed on a p-type first conductivity
図1(b)に示すように、本実施形態に係る半導体装置の低耐圧トランジスタにおいて、第1導電型の半導体基板1の上部に、第1導電型ウェル2bが形成され、半導体基板1の上に、ゲート絶縁膜3b及びゲート電極4bが順次形成されている。ゲート電極4bの側面には、側壁絶縁膜6bが形成されている。半導体基板1の上部における側壁絶縁膜6bの下には、例えばヒ素(As+)等のn型不純物を含む低濃度不純物拡散層である第2導電型LDD層5bが形成されている。半導体基板1の上部における第2導電型LDD層5bのゲート電極4bと反対側の側方には、第2導電型LDD層5bよりも高濃度のAs+等のn型不純物を含む高濃度不純物拡散層である第2導電型S/D層8bが形成されている。第2導電型S/D層8b及びゲート電極4bの上部には金属シリサイド層9bが形成されている。
As shown in FIG. 1B, in the low breakdown voltage transistor of the semiconductor device according to the present embodiment, a first conductivity type well 2 b is formed on the top of the first conductivity
図1(c)に示すように、本実施形態に係る半導体装置のESD保護トランジスタにおいて、第1導電型の半導体基板1の上部に、第1導電型ウェル2cが形成され、半導体基板1の上に、ゲート絶縁膜3c及びゲート電極4cが順次形成されている。ゲート電極4cの側面には、側壁絶縁膜6cが形成されている。半導体基板1の上部における側壁絶縁膜6cの下には、例えばAs+等のn型不純物を含む低濃度不純物拡散層である第2導電型LDD層5cが形成されている。半導体基板1の上部における第2導電型LDD層5cのゲート電極4cと反対側の側方には、第2導電型LDD層5cよりも高濃度のAs+等のn型不純物を含む高濃度不純物拡散層である第2導電型S/D層8cが形成されている。半導体基板1の上には、半導体基板1、ゲート電極4c及び側壁絶縁膜6cを覆うように金属シリサイド生成抑制膜7cが形成されている。ここで、金属シリサイド生成抑制膜7cは、高耐圧トランジスタの不純物拡散抑制膜7aと同一の材料からなる。また、第2導電型S/D層8cは、金属シリサイド生成抑制膜7cを介した不純物注入により形成されるため、第2導電型S/D層8cは、低耐圧トランジスタの第2導電型S/D層8bよりも半導体基板1の浅い領域に形成される。すなわち、第2導電型S/D層8cの下面は、低耐圧トランジスタの第2導電型S/D層8bの下面よりも上に位置する。
As shown in FIG. 1C, in the ESD protection transistor of the semiconductor device according to this embodiment, a first conductivity type well 2 c is formed on the first conductivity
本実施形態に係る半導体装置の高耐圧トランジスタにおいて、第1導電型LDD層5aの上に位置する不純物拡散抑制膜7aは、特にその表面側に、第1導電型S/D層8a及び第2導電型S/D層8bから飛散した、例えばB+及びAs+等の不純物を含む。この不純物は、第1導電型S/D層8a及び第2導電型S/D層8bが形成された後に行われるアッシング処理により、第1導電型S/D層8a及び第2導電型S/D層8bから飛散する。すなわち、不純物拡散抑制膜7aにより、第1導電型S/D層8a及び第2導電型S/D層8bから飛散した不純物による第1導電型LDD層7aのコンタミネーションが防止される。なお、B+及びAs+の他に、S/D層を形成するための不純物注入にリン(P+)等の不純物を用いた場合、不純物拡散抑制膜7aは、P+等の不純物を含むこととなる。
In the high breakdown voltage transistor of the semiconductor device according to the present embodiment, the impurity
本発明の一実施形態に係る半導体装置によると、LDD層がコンタミネーションから保護されて、該コンタミネーションによる耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性のばらつきを防止できるため、半導体装置の特性を安定化することができる。 According to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, the LDD layer is protected from contamination, and variations in breakdown voltage, substrate leakage current, and drive current due to the contamination can be prevented, so that the characteristics of the semiconductor device can be stabilized. Can be
次に、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について図2〜図8を参照しながら説明する。図2〜図8において、(a)はpMOS構造を有する高耐圧トランジスタを形成する領域を示し、(b)はnMOS構造を有する低耐圧トランジスタを形成する領域を示し、(c)はnMOS構造を有するESD保護トランジスタを形成する領域を示している。以下の説明において、各領域をそれぞれ(a)領域、(b)領域及び(c)領域として説明する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8, (a) shows a region where a high breakdown voltage transistor having a pMOS structure is formed, (b) shows a region where a low breakdown voltage transistor having an nMOS structure is formed, and (c) shows an nMOS structure. A region for forming an ESD protection transistor is shown. In the following description, each region will be described as a region (a), a region (b), and a region (c).
まず、図2に示すように、例えばp型である第1導電型の半導体基板1の上部に、(a)領域では、例えばn型である第2導電型ウェル2aを形成し、(b)領域及び(c)領域では、第1導電型ウェル2b、2cをそれぞれ形成する。続いて、半導体基板1の上に、(a)領域では、膜厚が20nm程度のゲート絶縁膜3aを形成し、(b)領域及び(c)領域では、膜厚が3.5nm程度のゲート絶縁膜3b、3cをそれぞれ形成し、それらの上に共通して膜厚が200nm程度のゲート電極材料4を形成する。
First, as shown in FIG. 2, for example, an n-type second
次に、図3に示すように、(a)〜(c)領域において、ゲート電極材料4をパターニングし、ゲート電極4a、4b及び4cをそれぞれ形成する。ここで、(a)領域のゲート電極4aのゲート長方向の寸法は、例えば700nm程度であり、(b)領域及び(c)領域のゲート電極4b、4cのゲート長方向の寸法は、例えば180nm程度である。
Next, as shown in FIG. 3, in the regions (a) to (c), the
次に、図4に示すように、半導体基板1の上部におけるゲート電極4a、4b及び4cのそれぞれの側方に、(a)領域では、例えばホウ素(B+)イオンを注入することにより、低濃度不純物拡散層である第1導電型LDD層5aを形成し、(b)領域及び(c)領域では、例えばヒ素(As+)イオンを注入することにより、低濃度不純物拡散層である第2導電型LDD層5b、5cをそれぞれ形成する。ここで、(a)領域におけるB+の注入量は、例えば1×1013/cm2オーダであり、(b)領域及び(c)領域におけるAs+の注入量は、例えば1×1014/cm2オーダである。
Next, as shown in FIG. 4, for example, boron (B + ) ions are implanted into the sides of the
次に、図5に示すように、(a)〜(c)の各領域において、エッチバック法等を用いてゲート電極4a、4b及び4cのそれぞれの側面に膜厚が100nm程度の側壁絶縁膜6a、6b及び6cを形成する。
Next, as shown in FIG. 5, in each of the regions (a) to (c), sidewall insulating films having a film thickness of about 100 nm are formed on the respective side surfaces of the
次に、図6に示すように、(a)領域において、ゲート電極4aの所定の位置から側壁絶縁膜6aの上を通って第1導電型LDD層5aの上の一部までを連続して覆うように、膜厚が30nm程度の不純物拡散抑制膜7aを形成する。これと共に、(c)領域において、半導体基板1、ゲート電極4c及び側壁絶縁膜6cを覆うように、膜厚が30nm程度の金属シリサイド生成抑制膜7cを形成する。ここで、不純物拡散抑制膜7aと金属シリサイド生成抑制膜7cとは、同一の材料を用いて形成されてもよい。なお、不純物拡散抑制膜7a及び金属シリサイド生成抑制膜7cは、ウェハの全面に堆積した後に、ウエットエッチング法等により選択的に除去して形成する。前記の領域の他に、後に金属シリサイド層を形成しない領域があれば、その領域の上にも金属シリサイド生成抑制膜7cを形成しても構わない。また、本実施形態において、(a)領域ではゲート電極4aの側方の一方の第1導電型LDD層5aの上にのみ不純物拡散抑制膜7aを形成したが、その両側の第1導電型LDD層5aの上に不純物拡散抑制膜7aを形成しても構わない。
Next, as shown in FIG. 6, in the region (a), from the predetermined position of the
次に、図7に示すように、半導体基板1の上部におけるゲート電極4a、4b及び4cのそれぞれの側方に、(a)領域では、高濃度不純物拡散層である第1導電型S/D層8aを形成し、(b)領域及び(c)領域では、それぞれ高濃度不純物拡散層である第2導電型S/D層8b、8cを形成する。
Next, as shown in FIG. 7, on the sides of the
具体的に、(a)領域において、半導体基板1の上部におけるゲート電極4aの側方に、ゲート電極4a、側壁絶縁膜6a、不純物拡散抑制膜7a及びその上に予め形成したレジスト膜をマスクとして不純物注入を行うことにより、側壁絶縁膜6aの端部からゲート電極4aと反対側に向かって、例えば約600nmのオフセット領域を設けて、第1導電型S/D層8aを形成する。その不純物注入は、例えばB+を用い、加速電圧3keVで注入量を1×1015/cm2オーダとして行われる。(b)領域では、半導体基板1の上部におけるゲート電極4bの側方に、ゲート電極4b及び側壁絶縁膜6bをマスクとして不純物注入を行うことにより、第2導電型S/D層8bを形成する。その不純物注入は、例えばAs+を用い、加速電圧50keVで注入量を1×1015/cm2オーダとして行われる。(c)領域では、半導体基板1の上部におけるゲート電極4cの側方に、ゲート電極4c及び側壁絶縁膜6cをマスクとして不純物注入を行うことにより、第2導電型S/D層8cを形成する。その不純物注入は、例えばAs+を用い、加速電圧50keVで注入量を1×1015/cm2オーダとして行われる。なお、第2導電型S/D層8b、8cの形成は、同一の不純物注入工程により行われ得る。また、(c)領域の第2導電型S/D層8cの形成のための不純物注入は、金属シリサイド生成抑制膜7cを介して行われるため、必然的に(c)領域の第2導電型S/D層8cは、(b)領域の第2導電型S/D層8bよりも半導体基板1の浅い位置に形成される。すなわち、(c)領域の第2導電型S/D層8cの下面は、(b)領域の第2導電型S/D層8bの下面よりも上に位置し、例えば約30nm以上、上に位置する。
Specifically, in the region (a), a
各S/D層を形成した後に、基板に対して加熱処理を行う。この加熱処理はアッシング処理であり、半導体基板1の上のレジスト膜を除去する。このようなアッシング処理は、例えば高周波(radio frequency:RF)バイアスを半導体基板1に印加することによって行うことができる。アッシングの際に、第1導電型S/D層8a及び第2導電型S/D層8bから不純物が放出し、(a)領域の第1導電型LDD層5aが露出していると、第1導電型LDD層5aに再注入される。(a)領域の第1導電型LDD層5aの不純物濃度は比較的小さいため、第1導電型LDD層5aに不純物が再注入されると、コンタミネーションにより、高耐圧トランジスタの耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性にばらつきが生じる。しかしながら、本実施形態においては、高耐圧トランジスタとなる(a)領域の第1導電型LDD層5aの上には不純物拡散抑制膜7aが形成されているため、不純物が第1導電型LDD層5aに再注入されることはなく、高耐圧トランジスタの耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性が安定する。
After each S / D layer is formed, heat treatment is performed on the substrate. This heat treatment is an ashing treatment, and the resist film on the
次に、図8に示すように、(a)領域では、不純物拡散抑制膜7aが形成されずに露出している第1導電型S/D層8aの上部及びゲート電極4aの上部に、金属シリサイド層9aを形成し、(b)領域では、第2導電型S/D層8bの上部、及びゲート電極4bの上部に、金属シリサイド層9bを形成する。
Next, as shown in FIG. 8, in the region (a), a metal is formed on the upper part of the first conductivity type S /
以降の工程は周知であり、配線、層間絶縁膜及び保護絶縁膜等を形成して半導体装置を完成する。 Subsequent processes are well known, and a semiconductor device is completed by forming wirings, interlayer insulating films, protective insulating films, and the like.
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、LDD層がコンタミネーションから保護されて、該コンタミネーションによる耐圧、基板リーク電流及び駆動電流の特性のばらつきを防止できるため、半導体装置の特性を安定化することができる。また、上記の不純物拡散抑制膜は金属シリサイド生成抑制膜と共通の工程により形成されるため、不純物拡散抑制膜を形成するための新たな工程は発生せず、製造工程数の増加を防ぐことができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the LDD layer is protected from contamination, and variations in breakdown voltage, substrate leakage current, and drive current characteristics due to the contamination can be prevented. The characteristics can be stabilized. In addition, since the impurity diffusion suppression film is formed by a process common to the metal silicide generation suppression film, a new process for forming the impurity diffusion suppression film does not occur, thereby preventing an increase in the number of manufacturing processes. it can.
なお、本実施形態において、pMOS構造を有する高耐圧トランジスタ、nMOS構造を有する低耐圧トランジスタ及びnMOS構造を有するESD保護トランジスタが混在する半導体装置について説明したが、これらのトランジスタの導電型は前記の例示した導電型に限定されるものではなく、それらを逆の導電型にしても構わない。また、本発明に係る半導体装置は、少なくとも高耐圧トランジスタを含む半導体装置であればよい。さらに、金属シリサイド層を含まない非シリサイド系トランジスタとしてESD保護トランジスタを例示して説明したが、これに限定されるものではなく、他の機能を有する非シリサイド系トランジスタを含んでも構わない。 In the present embodiment, a semiconductor device in which a high breakdown voltage transistor having a pMOS structure, a low breakdown voltage transistor having an nMOS structure, and an ESD protection transistor having an nMOS structure are mixed is described. However, the conductive type is not limited to the above, and the conductive type may be reversed. The semiconductor device according to the present invention may be any semiconductor device including at least a high voltage transistor. Furthermore, although the ESD protection transistor has been described as an example of a non-silicide transistor that does not include a metal silicide layer, the present invention is not limited to this, and a non-silicide transistor having other functions may be included.
本発明の半導体装置及びその製造方法は、半導体装置の特性を安定化でき、特に、オフセットゲート構造を有するトランジスタを含む半導体装置及びその製造方法等に有用である。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention can stabilize the characteristics of the semiconductor device, and are particularly useful for a semiconductor device including a transistor having an offset gate structure, a manufacturing method thereof, and the like.
1 半導体基板
2a (第1のトランジスタの)第2導電型ウェル
2b (第2のトランジスタの)第1導電型ウェル
2c (第3のトランジスタの)第1導電型ウェル
3a (第1のトランジスタの)ゲート絶縁膜
3b (第2のトランジスタの)ゲート絶縁膜
3c (第3のトランジスタの)ゲート絶縁膜
4 ゲート電極材料
4a (第1のトランジスタの)ゲート電極
4b (第2のトランジスタの)ゲート電極
4c (第3のトランジスタの)ゲート電極
5a (第1のトランジスタの)第1導電型低濃度拡散(LDD)層
5b (第2のトランジスタの)第2導電型低濃度拡散(LDD)層
5c (第3のトランジスタの)第2導電型低濃度拡散(LDD)層
6a (第1のトランジスタの)側壁絶縁膜
6b (第2のトランジスタの)側壁絶縁膜
6c (第3のトランジスタの)側壁絶縁膜
7a 不純物拡散抑制膜
7c 金属シリサイド生成抑制膜
8a (第1のトランジスタの)第1導電型ソース・ドレイン(S/D)層
8b (第2のトランジスタの)第2導電型ソース・ドレイン(S/D)層
8c (第3のトランジスタの)第2導電型ソース・ドレイン(S/D)層
9a (第1のトランジスタの)金属シリサイド層
9b (第2のトランジスタの)金属シリサイド層
9c (第3のトランジスタの)金属シリサイド層
1 Semiconductor substrate 2a Second conductivity type well 2b (for the first transistor) First conductivity type well 2c (for the second transistor) First conductivity type well 3a (for the third transistor) Gate insulating film 3b Gate insulating film 3c (for the second transistor) Gate insulating film 4 (for the third transistor) Gate electrode material 4a Gate electrode 4b (for the first transistor) Gate electrode 4c (for the second transistor) Gate electrode 5a (for the third transistor) First conductivity type low concentration diffusion (LDD) layer 5b (for the first transistor) Second conductivity type low concentration diffusion (LDD) layer 5c (for the second transistor) Second conductivity type low concentration diffusion (LDD) layer 6a (of the first transistor) Side wall insulating film 6b (of the first transistor) Side wall insulating film 6c (of the second transistor) Side wall insulating film 7a (for third transistor) Impurity diffusion suppressing film 7c Metal silicide generation suppressing film 8a First conductivity type source / drain (S / D) layer 8b (for the first transistor) 2 conductivity type source / drain (S / D) layer 8c (second transistor) second conductivity type source / drain (S / D) layer 9a (first transistor) metal silicide layer 9b (second transistor) Metal silicide layer 9c (for third transistor) metal silicide layer
Claims (15)
前記ゲート電極をマスクとして前記基板に不純物注入を行うことにより、前記基板の上部における前記ゲート電極の側方に低濃度不純物拡散層を形成する工程(b)と、
前記ゲート電極の上から該ゲート電極の側方を通って前記低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜を形成する工程(c)と、
前記ゲート電極及び不純物拡散抑制膜をマスクとして前記基板に不純物注入を行うことにより、前記基板の上部における前記ゲート電極の側方に、前記低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い高濃度不純物拡散層を形成する工程(d)と、
前記工程(d)よりも後に、前記不純物拡散抑制膜を残存させた状態で前記基板に対して加熱処理を行う工程(e)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step (a) of sequentially forming a gate insulating film and a gate electrode on the substrate;
Forming a low-concentration impurity diffusion layer on the side of the gate electrode in the upper portion of the substrate by implanting impurities into the substrate using the gate electrode as a mask; and
A step (c) of forming an impurity diffusion suppression film so as to continuously cover a part of the low-concentration impurity diffusion layer through the side of the gate electrode from above the gate electrode;
By implanting impurities into the substrate using the gate electrode and the impurity diffusion suppression film as a mask, high concentration impurity diffusion having an impurity concentration higher than that of the low concentration impurity diffusion layer is formed on the side of the gate electrode on the upper portion of the substrate. Forming a layer (d);
And a step (e) of performing a heat treatment on the substrate in a state where the impurity diffusion suppression film is left after the step (d).
前記工程(d)において、前記側壁絶縁膜をもマスクとして、前記基板に不純物注入を行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 A step (f) of forming a sidewall insulating film on a side surface of the gate electrode between the steps (b) and (c);
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step (d), impurities are implanted into the substrate using the sidewall insulating film as a mask.
前記アッシング処理を、前記基板に高周波バイアスを印加することによって行うことを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 In the step (e), the heat treatment is an ashing treatment,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ashing process is performed by applying a high frequency bias to the substrate.
基板の上における前記第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれに、ゲート絶縁膜及びゲート電極を順次形成する工程(a)と、
前記第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれにおいて、前記各ゲート電極をマスクとして前記基板に不純物を注入することにより、前記基板の上部における前記各ゲート電極の側方に低濃度不純物拡散層を形成する工程(b)と、
前記第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれにおいて、前記各ゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程(c)と、
前記第1のトランジスタを形成する領域において、前記ゲート電極の上から前記側壁絶縁膜の上を通って前記低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように不純物拡散抑制膜を形成すると共に、前記第3のトランジスタを形成する領域において、前記基板、ゲート電極及び側壁絶縁膜を覆うように金属シリサイド生成抑制膜を形成する工程(d)と、
前記第1のトランジスタを形成する領域では、前記ゲート電極、側壁絶縁膜及び不純物拡散抑制膜をマスクとし、前記第2のトランジスタを形成する領域では、前記ゲート電極及び側壁絶縁膜をマスクとし、前記第3のトランジスタを形成する領域では、前記ゲート電極及び側壁絶縁膜をマスクとし且つ前記金属シリサイド生成抑制膜を貫通するように、前記基板にそれぞれ不純物を注入することにより、前記基板の上部における前記ゲート電極の側方に前記低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い高濃度不純物拡散層をそれぞれ形成する工程(e)と、
前記工程(e)よりも後に、前記第1のトランジスタ、第2のトランジスタ及び第3のトランジスタを形成する領域のそれぞれにおいて、前記不純物拡散抑制膜及び金属シリサイド生成抑制膜を残存させた状態で前記基板に対して加熱処理を行う工程(f)と、
前記工程(f)よりも後に、前記第1のトランジスタを形成する領域において、前記高濃度不純物拡散層の上部をシリサイド化し、前記第2のトランジスタを形成する領域において、前記ゲート電極の上部及び高濃度不純物拡散層の上部をシリサイド化する工程(g)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a first transistor having a high breakdown voltage, a second transistor having a lower breakdown voltage than the first transistor, and a third transistor not including a metal silicide layer,
A step (a) of sequentially forming a gate insulating film and a gate electrode in each of the regions for forming the first transistor, the second transistor, and the third transistor on the substrate;
In each of the regions where the first transistor, the second transistor, and the third transistor are formed, by implanting impurities into the substrate using the gate electrodes as masks, the gate electrodes in the upper portion of the substrate are formed. Forming a low-concentration impurity diffusion layer laterally (b);
Forming a sidewall insulating film on a side surface of each gate electrode in each of the regions for forming the first transistor, the second transistor, and the third transistor;
In the region where the first transistor is to be formed, an impurity diffusion suppression film is formed so as to continuously cover a part of the low-concentration impurity diffusion layer from above the gate electrode to above the sidewall insulating film. Forming a metal silicide formation suppressing film so as to cover the substrate, the gate electrode, and the sidewall insulating film in a region where the third transistor is to be formed;
In the region for forming the first transistor, the gate electrode, the sidewall insulating film and the impurity diffusion suppression film are used as a mask. In the region for forming the second transistor, the gate electrode and the sidewall insulating film are used as a mask. In the region where the third transistor is to be formed, the gate electrode and the sidewall insulating film are used as a mask, and impurities are implanted into the substrate so as to penetrate the metal silicide formation suppression film, whereby the upper portion of the substrate is Forming a high-concentration impurity diffusion layer having an impurity concentration higher than that of the low-concentration impurity diffusion layer on the side of the gate electrode, respectively (e);
After the step (e), the impurity diffusion suppression film and the metal silicide generation suppression film are left in the regions where the first transistor, the second transistor, and the third transistor are formed. A step (f) of performing a heat treatment on the substrate;
After the step (f), the upper portion of the high-concentration impurity diffusion layer is silicided in the region where the first transistor is to be formed, and the upper portion of the gate electrode and the upper portion of the region where the second transistor is to be formed. And a step (g) of siliciding the upper part of the concentration impurity diffusion layer.
前記アッシング処理を、前記基板に高周波バイアスを印加することによって行うことを特徴とする請求項5〜7のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 In the step (f), the heat treatment is an ashing treatment,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the ashing process is performed by applying a high frequency bias to the substrate.
前記基板の上部における前記ゲート電極の側方に形成された低濃度不純物拡散層と、
前記ゲート電極の上から該ゲート電極の側方を通って前記低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように形成された不純物拡散抑制膜と、
前記基板の上部における前記ゲート電極の側方に、基板面に平行な方向に前記ゲート電極と離間するように形成され、前記低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い高濃度不純物拡散層とを備え、
前記不純物拡散抑制膜は、前記高濃度不純物拡散層を構成する不純物を含むことを特徴とする半導体装置。 A gate insulating film and a gate electrode sequentially formed on the substrate;
A low-concentration impurity diffusion layer formed on the side of the gate electrode at the top of the substrate;
An impurity diffusion suppression film formed so as to continuously cover a part of the low-concentration impurity diffusion layer through the side of the gate electrode from above the gate electrode;
A high-concentration impurity diffusion layer formed on the side of the gate electrode on the upper side of the substrate so as to be separated from the gate electrode in a direction parallel to the substrate surface and having a higher impurity concentration than the low-concentration impurity diffusion layer; Prepared,
The semiconductor device, wherein the impurity diffusion suppression film includes an impurity constituting the high-concentration impurity diffusion layer.
前記高濃度不純物拡散層は、基板面に平行な方向に前記側壁絶縁膜と離間していることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。 A sidewall insulating film formed on a side surface of the gate electrode;
The semiconductor device according to claim 9, wherein the high-concentration impurity diffusion layer is separated from the sidewall insulating film in a direction parallel to the substrate surface.
前記第1のトランジスタは、
基板の上に順次形成された第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極と、
前記基板の上部における前記第1のゲート電極の側方に形成された第1の低濃度不純物拡散層と、
前記第1のゲート電極の側面に形成された第1の側壁絶縁膜と、
前記第1のゲート電極の上から前記第1の側壁絶縁膜の上を通って前記第1の低濃度不純物拡散層の上の一部までを連続して覆うように形成された不純物拡散抑制膜と、
前記基板の上部における前記第1のゲート電極の側方に、基板面に平行な方向に前記第1の側壁絶縁膜と離間するように形成され、前記第1の低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い第1の高濃度不純物拡散層と、
前記第1の高濃度不純物拡散層の上部に形成された第1の金属シリサイド層とを備え、
前記第2のトランジスタは、
前記基板の上に順次形成された第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極と、
前記基板の上部における前記第2のゲート電極の側方に形成された第2の低濃度不純物拡散層と、
前記第2のゲート電極の側面に形成された第2の側壁絶縁膜と、
前記基板の上部における前記第2の側壁絶縁膜の側方に形成され、前記第2の低濃度不純物拡散領域よりも不純物濃度が高い第2の高濃度不純物拡散領域と、
前記第2のゲート電極の上部及び前記第2の高濃度不純物拡散領域の上部に形成された第2の金属シリサイド層とを備え、
前記第3のトランジスタは、
前記基板の上に順次形成された第3のゲート絶縁膜及び第3のゲート電極と、
前記基板の上部における前記第3のゲート電極の側方に形成された第3の低濃度不純物拡散層と、
前記第3のゲート電極の側面に形成された第3の側壁絶縁膜と、
前記基板、ゲート電極及び第3の側壁絶縁膜を覆うように形成された金属シリサイド生成抑制膜と、
前記基板の上部における前記第3の側壁絶縁膜の側方に形成され、前記第3の低濃度不純物拡散層よりも不純物濃度が高い第3の高濃度不純物拡散層とを備え、
前記不純物拡散抑制膜と前記金属シリサイド生成抑制膜とは同一の材料からなり、
前記不純物拡散抑制膜は、前記第1の高濃度不純物拡散層を構成する不純物を含むことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device having a first transistor having a high breakdown voltage, a second transistor having a lower breakdown voltage than the first transistor, and a third transistor not including a metal silicide layer,
The first transistor includes:
A first gate insulating film and a first gate electrode sequentially formed on the substrate;
A first low-concentration impurity diffusion layer formed on the side of the first gate electrode on the substrate;
A first sidewall insulating film formed on a side surface of the first gate electrode;
An impurity diffusion suppression film formed so as to continuously cover a part of the first low-concentration impurity diffusion layer from above the first gate electrode through the first sidewall insulating film. When,
Formed on the side of the first gate electrode in the upper part of the substrate so as to be separated from the first sidewall insulating film in a direction parallel to the substrate surface, and more impurity than the first low-concentration impurity diffusion layer A first high-concentration impurity diffusion layer having a high concentration;
A first metal silicide layer formed on the first high-concentration impurity diffusion layer,
The second transistor is
A second gate insulating film and a second gate electrode sequentially formed on the substrate;
A second low-concentration impurity diffusion layer formed on the side of the second gate electrode at the top of the substrate;
A second sidewall insulating film formed on a side surface of the second gate electrode;
A second high-concentration impurity diffusion region formed on a side of the second sidewall insulating film on the substrate and having an impurity concentration higher than that of the second low-concentration impurity diffusion region;
A second metal silicide layer formed on the second gate electrode and on the second high-concentration impurity diffusion region,
The third transistor is:
A third gate insulating film and a third gate electrode sequentially formed on the substrate;
A third low-concentration impurity diffusion layer formed on the side of the third gate electrode at the top of the substrate;
A third sidewall insulating film formed on a side surface of the third gate electrode;
A metal silicide formation suppressing film formed to cover the substrate, the gate electrode, and the third sidewall insulating film;
A third high-concentration impurity diffusion layer formed on a side of the third sidewall insulating film on the substrate and having an impurity concentration higher than that of the third low-concentration impurity diffusion layer;
The impurity diffusion suppression film and the metal silicide generation suppression film are made of the same material,
The semiconductor device, wherein the impurity diffusion suppression film includes impurities constituting the first high-concentration impurity diffusion layer.
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