JP2013175586A - Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に、MOSトランジスタの線形領域において、電流−電圧特性が変動することを抑制できるようにした技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly, to a technique capable of suppressing fluctuation of current-voltage characteristics in a linear region of a MOS transistor.
従来から、パワー用デバイス、高速スイッチング用デバイスなど大電力を取り扱うデバイスには、大電力でも壊れないように設計された高耐圧型のMOSトランジスタが用いられている。このような高耐圧型のMOSトランジスタとして、例えば、特許文献1に開示されたものがある。特許文献1には、N型ドリフト領域を有する、高耐圧型のN型MOSトランジスタが開示されている。N型ドリフト領域は、基板に形成された低濃度のN型不純物拡散層である。このN型ドリフト領域によって、ソース−ドレイン間の電界が緩和され、高い電圧にも耐えうるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, high voltage MOS transistors designed so as not to break even with high power are used for devices that handle high power, such as power devices and high-speed switching devices. An example of such a high voltage MOS transistor is disclosed in
ところで、本発明者は、ドリフト領域(以下、ドリフト層ともいう。)を有する高耐圧型のMOSトランジスタについて、種々の研究、開発を行っていたところ、高耐圧型のMOSトランジスタでは、ホットキャリアによる特性の変動(即ち、劣化)が生じ易い、ということを見出した。この点について、図4〜図6を参照しながら説明する。
図4は、本発明の参考例に係る高耐圧型のN型MOSトランジスタ200の構成を示す断面図である。まず、参考例に係るN型MOSトランジスタ200の構成について説明する。図4に示すように、シリコン基板101にはP型のウェル拡散層103が形成されており、このウェル拡散層103にN型のドリフト層105が形成されている。また、ウェル拡散層103上とドリフト層105上とにゲート酸化膜111が連続して形成されており、その上にゲート電極113が形成されている。また、ゲート電極113の両側下にはN型のソース121とドレイン123とが形成されている。また、シリコン基板101にはフィールド酸化膜106a、106bが形成されており、フィールド酸化膜106bによってゲート電極113とドレイン123との間が隔てられている。
By the way, the present inventor has conducted various researches and developments on a high voltage MOS transistor having a drift region (hereinafter also referred to as a drift layer). It has been found that characteristic fluctuations (that is, deterioration) are likely to occur. This point will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a high-breakdown-voltage N-
この参考例では、ウェル拡散層103と、ドリフト層105と、フィールド酸化膜106bと、ゲート酸化膜111と、ゲート電極113と、ソース121及びドレイン123とによって、高耐圧型のN型MOSトランジスタ200が構成されている。次に、この高耐圧型のN型MOSトランジスタ200のIds−Vds特性について説明する。
図5は、高耐圧型のN型MOSトランジスタ200を実際に作成し、そのIds−Vds特性を実際に測定して得た結果を模式的に示す図である。本発明者は、ゲート電極113に電圧を印加してN型MOSトランジスタ200をオン状態にしておき、その状態でドレイン電圧Vdsを徐々に上昇させて、そのときのドレイン電流Idsを測定した。そして、このような測定を多数回、繰り返し行った。その結果、図5に示すように、測定回数が増えるに従って、Ids−Vds特性が劣化していく、ということを見出した。また、このIds−Vds特性の劣化は線形領域で顕著であり、飽和領域ではほとんど見られないということも見出した。このような結果は、以下の理由により生じていると本発明者は考えている。
In this reference example, a high breakdown voltage type N-
FIG. 5 is a diagram schematically showing a result obtained by actually making a high breakdown voltage N-
即ち、高耐圧型のN型MOSトランジスタをオン状態にしてドレイン電流Idsを流すと、チャネルの電界が高い領域で電子正孔対が発生する。MOSトランジスタがN型の場合は、この電子正孔対のうちの電子(即ち、ホットキャリア)の一部が、チャネルからゲート酸化膜中に取り込まれる。ここで、チャネルからゲート酸化膜へのホットキャリア注入部としては、P型のウェル拡散層とN型のドリフト層との接合部(即ち、PN接合部)と、ドリフト層であってチャネルとオーバーラップする領域(即ち、オーバーラップ領域)、の2箇所が考えられる。 That is, when a drain current Ids is made to flow with the high breakdown voltage N-type MOS transistor turned on, electron-hole pairs are generated in a region where the channel electric field is high. When the MOS transistor is N-type, a part of the electrons (that is, hot carriers) in the electron-hole pair is taken into the gate oxide film from the channel. Here, the hot carrier injection part from the channel to the gate oxide film includes a junction part (that is, a PN junction part) between the P-type well diffusion layer and the N-type drift layer, and a drift layer that is over the channel. There are two possible areas, ie, the overlapping area (ie, the overlapping area).
ホットキャリア注入部がPN接合部である場合は、PN接合部近傍のゲート酸化膜にホットキャリアが注入される。その場合は、閾値電圧Vth、相互コンダクタンスGmなどが変動し、飽和領域においてもIds−Vds特性の劣化が顕著となるはずである。図5では、Ids−Vds特性の劣化は線形領域で見られ、飽和領域では見られない。このため、ホットキャリア注入部はオーバーラップ領域であると本発明者は考えた。また、この考えに基づくと、図5の結果は以下のようなメカニズムで説明することができる。 When the hot carrier injection portion is a PN junction portion, hot carriers are injected into the gate oxide film near the PN junction portion. In that case, the threshold voltage Vth, the mutual conductance Gm, etc. fluctuate, and the degradation of the Ids-Vds characteristic should be remarkable even in the saturation region. In FIG. 5, the degradation of the Ids-Vds characteristic is seen in the linear region and not in the saturation region. For this reason, the present inventor considered that the hot carrier injection portion is an overlap region. Based on this idea, the result of FIG. 5 can be explained by the following mechanism.
即ち、高耐圧型のN型MOSトランジスタの場合、N型のドリフト層におけるN型の不純物濃度は非常に低い。このため、図6に示すように、ドリフト層105のオーバーラップ領域からゲート酸化膜111にホットキャリアが注入されると、注入されたホットキャリアe−の量(電荷量)に応じて、N型のドリフト層105はその表面から深さ方向へ空乏化する。ドリフト層105の空乏化が大きいほど、ドレイン電流Idsが流れる電流経路は狭くなる。このため、図5に示したように、線形領域ではIds−Vds特性の劣化が顕著に現れた、と考えられる。
That is, in the case of a high breakdown voltage N-type MOS transistor, the N-type impurity concentration in the N-type drift layer is very low. Therefore, as shown in FIG. 6, when hot carriers are injected into the
一方で、飽和領域では、ドレイン電流Idsに与える影響は、ゲート酸化膜111へのホットキャリアの注入量よりも、ドレイン電圧Vdsの方が大きい。ドレイン電圧Vdsが十分に大きい場合は、ドレイン電圧Vdsの影響を受けてドリフト層105が完全に空乏化し、ドレイン電流Idsが飽和する。このため、図5に示したように、飽和領域ではIds−Vds特性の劣化が見られなかった、と考えられる。
On the other hand, in the saturation region, the drain voltage Vds has a larger influence on the drain current Ids than the amount of hot carriers injected into the
そこで、この発明はこのような知見と考察に鑑みてされたものであって、MOSトランジスタの線形領域において、電流−電圧特性が変動することを抑制できるようにした半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such knowledge and considerations, and provides a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress fluctuations in current-voltage characteristics in the linear region of a MOS transistor. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、前記半導体基板のうちの前記ゲート電極の両側下に設けられた第1導電型のソース及びドレインと、前記半導体基板のうちの前記ゲート電極下から前記ドレインにかけて設けられた第1導電型のドリフト層と、を備え、前記ドリフト層は、前記ゲート電極下に配置されて前記ゲート絶縁膜と接する第1ドリフト層と、前記第1ドリフト層と前記ドレインとの間に配置された第2ドリフト層と、を有し、前記第1ドリフト層における第1導電型の不純物濃度は、前記第2ドリフト層における第1導電型の不純物濃度よりも高いことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a gate insulating film provided over the semiconductor substrate, a gate electrode provided over the gate insulating film, A source and drain of a first conductivity type provided below both sides of the gate electrode of the semiconductor substrate; a drift layer of a first conductivity type provided from below the gate electrode to the drain of the semiconductor substrate; The drift layer is disposed under the gate electrode and is in contact with the gate insulating film; the second drift layer is disposed between the first drift layer and the drain; The impurity concentration of the first conductivity type in the first drift layer is higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the second drift layer.
このような構成であれば、第1ドリフト層は、ドリフト層においてチャネルとオーバーラップする領域(即ち、オーバーラップ領域)である。この第1ドリフト層における第1導電型の不純物濃度は、第2ドリフト層(即ち、オーバーラップしない領域)における第1導電型の不純物濃度よりも高くなっている。このため、ゲート絶縁膜にホットキャリアが注入された場合でも、ドリフト層のオーバーラップ領域は空乏化し難く、ドレイン電流が流れる電流経路が狭くなることを抑制することができる。従って、MOSトランジスタの線形領域において、電流−電圧特性が変動することを抑制することができる。なお、本発明の「半導体基板」としては、例えば、後述するシリコン基板1が該当する。また、「ゲート絶縁膜」としては、例えば、後述するゲート酸化膜11が該当する。さらに、「第1導電型」はP型又はN型の一方に該当する。
With such a configuration, the first drift layer is a region overlapping with the channel in the drift layer (that is, an overlap region). The impurity concentration of the first conductivity type in the first drift layer is higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the second drift layer (that is, the non-overlapping region). For this reason, even when hot carriers are injected into the gate insulating film, the overlap region of the drift layer is difficult to be depleted, and the current path through which the drain current flows can be suppressed from being narrowed. Therefore, it is possible to suppress the current-voltage characteristics from changing in the linear region of the MOS transistor. The “semiconductor substrate” of the present invention corresponds to, for example, a
また、上記の半導体装置において、前記半導体基板のうちの前記ソースの下方から前記ドレインの下方にかけて設けられた第2導電型のウェル拡散層と、前記半導体基板のうちの前記ソースと前記ドリフト層との間に設けられ、前記ソースから離間し、且つ前記第1ドリフト層と接する第2導電型の不純物拡散層、をさらに備え、前記不純物拡散層における第2導電型の不純物濃度は、前記ウェル拡散層における第2導電型の不純物濃度よりも低いことを特徴とする。このような構成であれば、例えば、オーバーラップ領域のソース側に形成される空乏層を、ソース側へさらに拡げることができる。これにより、オーバーラップ領域の耐圧の向上に寄与することができる。なお、本発明の「第2導電型」はP型又はN型の他方に該当する。また、「不純物拡散層」としては、例えば、後述する低濃度不純物拡散層9が該当する。
In the above semiconductor device, a second conductivity type well diffusion layer provided from below the source of the semiconductor substrate to below the drain; the source of the semiconductor substrate; the drift layer; And a second conductivity type impurity diffusion layer that is spaced from the source and is in contact with the first drift layer, wherein the impurity concentration of the second conductivity type in the impurity diffusion layer is determined by the well diffusion. It is characterized by being lower than the impurity concentration of the second conductivity type in the layer. With such a configuration, for example, a depletion layer formed on the source side of the overlap region can be further expanded to the source side. Thereby, it can contribute to the improvement of the withstand pressure | voltage of an overlap area | region. The “second conductivity type” of the present invention corresponds to the other of the P type and the N type. The “impurity diffusion layer” corresponds to, for example, a low-concentration
また、上記の半導体装置において、前記半導体基板上に設けられて前記ゲート電極と前記ドレインとの間を隔てる絶縁膜、をさらに備え、前記絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜よりも厚膜であることを特徴とする。このような構成であれば、ゲート電極とドレインとの間の耐圧を高めると共に、当該間の容量を低減することができる。これにより、MOSトランジスタの高耐圧化が可能である。高耐圧型のMOSトランジスタの線形領域において、電流−電圧特性が変動することを抑制することができる。なお、本発明の「絶縁膜」としては、例えば、後述するフィールド酸化膜6bが該当する。
The semiconductor device may further include an insulating film provided on the semiconductor substrate and separating the gate electrode and the drain, and the insulating film is thicker than the gate insulating film. It is characterized by. With such a configuration, the breakdown voltage between the gate electrode and the drain can be increased and the capacitance between the gate electrode and the drain can be reduced. Thereby, the high breakdown voltage of the MOS transistor can be increased. In the linear region of the high-breakdown-voltage MOS transistor, it is possible to suppress fluctuations in current-voltage characteristics. The “insulating film” of the present invention corresponds to, for example, a
本発明の別の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記半導体基板のうちの前記ゲート電極の両側下に第1導電型のソース及びドレインを形成する工程と、前記半導体基板のうちの前記ゲート電極下から前記ドレインにかけて、第1導電型のドリフト層を形成する工程と、を含み、前記ドリフト層を形成する工程では、前記ゲート電極下に配置されて前記ゲート絶縁膜と接する第1ドリフト層と、前記第1ドリフト層と前記ドレインとの間に配置された第2ドリフト層と、を形成し、前記第1ドリフト層における第1導電型の不純物濃度を、前記第2ドリフト層における第1導電型の不純物濃度よりも高くすることを特徴とする。このような製造方法であれば、MOSトランジスタの線形領域において、電流−電圧特性が変動することを抑制できるようにした半導体装置を製造することができる。 A method for manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and the gate of the semiconductor substrate. Forming a first conductivity type source and drain under both sides of the electrode, and forming a first conductivity type drift layer from under the gate electrode to the drain of the semiconductor substrate, In the step of forming the drift layer, a first drift layer disposed under the gate electrode and in contact with the gate insulating film, a second drift layer disposed between the first drift layer and the drain, And the impurity concentration of the first conductivity type in the first drift layer is made higher than the impurity concentration of the first conductivity type in the second drift layer. With such a manufacturing method, it is possible to manufacture a semiconductor device capable of suppressing fluctuations in current-voltage characteristics in the linear region of the MOS transistor.
本発明によれば、ゲート絶縁膜にホットキャリアが注入された場合でも、ドリフト層のオーバーラップ領域は空乏化し難く、ドレイン電流が流れる電流経路が狭くなることを抑制することができる。従って、MOSトランジスタの線形領域において、電流−電圧特性が変動することを抑制することができる。 According to the present invention, even when hot carriers are injected into the gate insulating film, the overlap region of the drift layer is unlikely to be depleted, and the current path through which the drain current flows can be suppressed from being narrowed. Therefore, it is possible to suppress the current-voltage characteristics from changing in the linear region of the MOS transistor.
以下、本発明による実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(1)半導体装置
図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す断面図である。図1に示すように、この半導体装置は、例えば、P型のシリコン基板1(P−Sub)1と、このシリコン基板1に設けられたP型のウェル拡散層(PWell)3と、シリコン基板1に設けられたフィールド酸化膜6a、6b、6cと、フィールド酸化膜6a下に設けられたPN反転防止用のP型の不純物拡散層7と、ウェル拡散層3に設けられたコンタクト用のP型の高濃度不純物拡散層8と、を備える。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing described below, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
(1) Semiconductor Device FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this semiconductor device includes, for example, a P-type silicon substrate 1 (P-Sub) 1, a P-type well diffusion layer (PWell) 3 provided on the
また、この半導体装置は、シリコン基板1上に設けられたゲート酸化膜11と、ゲート酸化膜11上に設けられたゲート電極13と、ゲート電極の両側面に設けられたサイドウォール15と、ゲート電極13の両側下に設けられたN型のソース21及びドレイン23と、ウェル拡散層3に設けられたN型のドリフト層5と、ウェル拡散層3に設けられたP型の低濃度不純物拡散層9と、を備える。図1に示すように、この半導体装置では、ウェル拡散層3と、ドリフト層5と、フィールド酸化膜6bと、低濃度不純物拡散層9と、ゲート酸化膜11と、ゲート電極13と、ソース21及びドレイン23とによって、高耐圧型のN型MOSトランジスタ100が構成されている。
Further, this semiconductor device includes a
ゲート酸化膜11は例えばシリコン酸化膜であり、その厚さは例えば10〜30nmである。ゲート電極13は、例えばリン又はヒ素、ボロン等の不純物がドープされたポリシリコン膜からなる。サイドウォール15は、例えばシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の絶縁膜からなる。
ソース21は、ゲート電極13の一方の側下であって、ウェル拡散層3の表面及びその近傍に形成されている。ソース21は、例えばLDD構造であり、N型不純物が低濃度にドープされた低濃度層21aと、N型不純物が高濃度にドープされた高濃度層21bとからなる。ドレイン23は、ゲート電極13の他方の側下であって、ドリフト層5の表面及びその近傍に形成されている。ドレイン23は、N型不純物が高濃度にドープされた高濃度層からなる。
The
The
ドリフト層5は、ゲート電極13下から、フィールド酸化膜6b下を通って、ドレイン23下にかけて設けられている。ドリフト層5は、ゲート電極13下に配置されてゲート酸化膜11と接する第1ドリフト層5aと、ドレイン電流Idsの電流経路において第1ドリフト層5aとドレイン23との間に配置された第2ドリフト層5bとからなる。この例では、第2ドリフト層5bは、第1ドリフト層5a下からドレイン23下にかけて配置されている。第1ドリフト層5aにおけるN型の不純物濃度をNAとし、第2ドリフト層5bにおけるN型の不純物濃度をNBとしたとき、NAはNBよりも大きい値となっている(NA>NB)。
低濃度不純物拡散層9は、ウェル拡散層3の内側であって、ソース21とドリフト層5との間に設けられている。この低濃度不純物拡散層9は、ソース21から離間し、且つ、第1ドリフト層5aと接している。この低濃度不純物拡散層9におけるP型の不純物濃度は、ウェル拡散層3におけるP型の不純物濃度よりも低い。
また、フィールド酸化膜6a、6b、6cは、シリコン基板上に設けられている。フィールド酸化膜6a、6b、6cの厚さは、例えば300〜1000nmである。後述するように、例えばLOCOS(local oxidation of silicon)法によって同時に形成されたシリコン酸化膜である。この例では、ゲート酸化膜11よりも厚膜のフィールド酸化膜6bによって、ゲート電極13とドレイン23との間が隔てられている。これにより、ゲート電極13とドレイン23との間の耐圧BVdgの向上と、当該間の容量Qdgの低減が図られている。次に、図1に示した半導体装置の製造方法について説明する。
The low concentration
The
(2)半導体装置の製造方法
図2(a)〜(d)は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図2(a)では、まず始めに、P型のシリコン基板1にP型のウェル拡散層3と、フィールド酸化膜6a、6b、6cと、N型の第2ドリフト層5bとを順次形成する。ウェル拡散層3とドリフト層5bの形成は、それぞれ、フォトリソグラフィ技術及びイオン注入技術を用いて行う。また、フィールド酸化膜6a、6b、6cの形成は、例えばLOCOS法を用いて行う。
(2) Manufacturing Method of Semiconductor Device FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a manufacturing method of a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2A, first, a P-type
次に、図2(b)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板1上にレジストパターン31を形成する。ここでは、MOSトランジスタのチャネルとなる領域の上方を開口し、それ以外の領域を覆う形状にレジストパターン31を形成する。次に、このレジストパターン31をマスクに、リン等のN型不純物をシリコン基板1にイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 2B, a resist
これにより、図2(b)に示すように、第2ドリフト層5bの上部にN型不純物がドープされて第1ドリフト層5aが形成される。また、このイオン注入工程では、第2ドリフト層5bの上部だけでなく、ウェル拡散層3の表面及びその近傍にもリン等のN型不純物がドープされて、ウェル拡散層3のP型が打ち消される。このため、ウェル拡散層3よりもP型の不純物濃度が低い、P型の低濃度不純物拡散層9が形成される。その後、レジストパターン31を例えばアッシングして除去する。
Thereby, as shown in FIG. 2B, the
次に、図2(c)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板1上にレジストパターン32を形成する。ここでは、低濃度不純物拡散層9の第1ドリフト層5aから遠い側の上方を開口し、それ以外の領域(低濃度不純物拡散層9の第1ドリフト層5aに近い側を含む)を覆う形状にレジストパターン32を形成する。次に、このレジストパターン32をマスクに、ボロン等のP型不純物をシリコン基板1にイオン注入する。これにより、図2(c)に示すように、低濃度不純物拡散層9の第1ドリフト層5aから遠い側の領域にP型不純物がドープされ、当該領域に含まれているN型が打ち消される。その結果、低濃度不純物拡散層9の当該領域は、P型の不純物濃度に関して、ウェル拡散層3と同等レベルまで高められる。その後、図2(c)に示したレジストパターン32を例えばアッシングして除去する。
Next, as shown in FIG. 2C, a resist
次に、図2(d)に示すように、シリコン基板1上にゲート酸化膜11を形成する。ゲート酸化膜11は、例えば、シリコン基板1を熱酸化することにより形成する。そして、このシリコン基板1上にゲート電極13を形成する。ゲート電極13は、例えば、ゲート酸化膜11上にポリシリコン膜を堆積し、堆積したポリシリコン膜をパターニングすることにより形成する。ポリシリコン膜の堆積は例えばCVD(chemical vapor deposition)法で行う。また、ポリシリコン膜のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて行う。
Next, a
次に、ゲート電極13をマスクに用いて、シリコン基板1にリン等のN型不純物をイオン注入して、ソースの低濃度層21a(図1参照。)を形成する。続いて、ゲート電極13の側面にサイドウォール15(図1参照。)を形成する。そして、ゲート電極13とサイドウォール15とをマスクに用いて、シリコン基板1にリン又はヒ素等のN型不純物をイオン注入する。これにより、ソースの高濃度層21bとドレイン23とを形成する。
Next, using the
また、フォトリソグラフィ及びイオン注入技術を用いて、Pウェル拡散層にボロン等のP型不純物をイオン注入する。これにより、P型の高濃度不純物拡散層8(図1参照。)。なお、シリコン基板1に図示しないP型MOSトランジスタを形成する場合は、このP型MOSトランジスタのソース、ドレインの形成工程を利用して、高濃度不純物拡散層8を形成してもよい。以上の工程を経て、図1に示したMOSトランジスタ100が完成する。
Also, P-type impurities such as boron are ion-implanted into the P-well diffusion layer using photolithography and ion implantation techniques. Thereby, the P-type high-concentration impurity diffusion layer 8 (see FIG. 1). When forming a P-type MOS transistor (not shown) on the
(3)実施形態の効果
本発明の実施形態によれば、第1ドリフト層5a(即ち、チャネルとオーバーラップする、オーバーラップ領域)におけるN型の不純物濃度NAは、第2ドリフト層5b(即ち、オーバーラップしない領域)におけるN型の不純物濃度NBよりも高い。このため、図3に示すように、ゲート酸化膜11にホットキャリアe−が注入された場合でも、ドリフト層5のオーバーラップ領域は空乏化し難く、ドレイン電流Idsが流れる電流経路が狭くなることを抑制することができる。従って、高耐圧型のN型MOSトランジスタ100は、その線形領域において、Ids−Vds特性が変動することを抑制することができる。
(3) According to the embodiments of the advantages the present invention embodiment, the
また、オーバーラップ領域であるN型の第1ドリフト層5aと、P型のウェル拡散層3との間には、ウェル拡散層3よりもP型の不純物濃度が低いP型の低濃度不純物拡散層9が設けられている。このため、オーバーラップ領域のソース側に形成される空乏層(図示せず)を、ソース側へさらに拡げることができる。これにより、オーバーラップ領域の耐圧の向上に寄与することができる。
Further, between the N-type
(4)その他の実施形態
なお、上記の実施形態では、高耐圧型のMOSトランジスタ100がN型である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明において、高耐圧型のMOSトランジスタは、N型に限定されるものでなく、P型であってもよい。例えば、図1において、ウェル拡散層3と、高濃度不純物拡散層8及び低濃度不純物拡散層9はそれぞれN型であり、ソース21、ドレイン23及びドリフト層5はそれぞれP型であってもよい。この場合も、オーバーラップ領域である第1ドリフト層5aのP型不純物濃度が、オーバーラップ領域ではない第2ドリフト層5bのP型不純物濃度よりも高ければ、オーバーラップ領域は空乏化し難くなるため、上記の実施形態と同様の効果を奏する。
(4) Other Embodiments In the above embodiment, the case where the high
1 シリコン基板
3 ウェル拡散層
5 ドリフト層
5a 第1ドリフト層
5b 第2ドリフト層
6a、6b、6c フィールド酸化膜
7 不純物拡散層
8 高濃度不純物拡散層
9 低濃度不純物拡散層
11 ゲート酸化膜
13 ゲート電極
15 サイドウォール
21 ソース
21a 低濃度層
21b 高濃度層
23 ドレイン
31、32 レジストパターン
100 高耐圧型のトランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記半導体基板上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、
前記半導体基板のうちの前記ゲート電極の両側下に設けられた第1導電型のソース及びドレインと、
前記半導体基板のうちの前記ゲート電極下から前記ドレインにかけて設けられた第1導電型のドリフト層と、を備え、
前記ドリフト層は、
前記ゲート電極下に配置されて前記ゲート絶縁膜と接する第1ドリフト層と、
前記第1ドリフト層と前記ドレインとの間に配置された第2ドリフト層と、を有し、
前記第1ドリフト層における第1導電型の不純物濃度は、前記第2ドリフト層における第1導電型の不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A gate insulating film provided on the semiconductor substrate;
A gate electrode provided on the gate insulating film;
A source and drain of a first conductivity type provided below both sides of the gate electrode of the semiconductor substrate;
A drift layer of a first conductivity type provided from the bottom of the gate electrode to the drain of the semiconductor substrate,
The drift layer is
A first drift layer disposed under the gate electrode and in contact with the gate insulating film;
A second drift layer disposed between the first drift layer and the drain;
The semiconductor device characterized in that the first conductivity type impurity concentration in the first drift layer is higher than the first conductivity type impurity concentration in the second drift layer.
前記半導体基板のうちの前記ソースと前記ドリフト層との間に設けられ、前記ソースから離間し、且つ前記第1ドリフト層と接する第2導電型の不純物拡散層、をさらに備え、
前記不純物拡散層における第2導電型の不純物濃度は、前記ウェル拡散層における第2導電型の不純物濃度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 A second diffusion type well diffusion layer provided from below the source to the drain of the semiconductor substrate;
A second conductivity type impurity diffusion layer provided between the source of the semiconductor substrate and the drift layer, spaced from the source and in contact with the first drift layer;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the second conductivity type in the impurity diffusion layer is lower than an impurity concentration of the second conductivity type in the well diffusion layer.
前記絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜よりも厚膜であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。 An insulating film provided on the semiconductor substrate and separating the gate electrode and the drain;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is thicker than the gate insulating film.
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体基板のうちの前記ゲート電極の両側下に第1導電型のソース及びドレインを形成する工程と、
前記半導体基板のうちの前記ゲート電極下から前記ドレインにかけて、第1導電型のドリフト層を形成する工程と、を含み、
前記ドリフト層を形成する工程では、
前記ゲート電極下に配置されて前記ゲート絶縁膜と接する第1ドリフト層と、
前記第1ドリフト層と前記ドレインとの間に配置された第2ドリフト層と、を形成し、
前記第1ドリフト層における第1導電型の不純物濃度を、前記第2ドリフト層における第1導電型の不純物濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source and drain of a first conductivity type under both sides of the gate electrode of the semiconductor substrate;
Forming a drift layer of a first conductivity type from under the gate electrode to the drain of the semiconductor substrate,
In the step of forming the drift layer,
A first drift layer disposed under the gate electrode and in contact with the gate insulating film;
Forming a second drift layer disposed between the first drift layer and the drain;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an impurity concentration of a first conductivity type in the first drift layer is made higher than an impurity concentration of a first conductivity type in the second drift layer.
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