JP2014053414A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゲート電極12、22を1層のPoly−Si層のパターニングにより形成する。また、ゲート電極22をN型ドープにする工程と、N+型ソース領域14およびN+型ドレイン領域15を形成する工程を同時に行う。また、ゲート電極12をP型ドープにする工程と、P+型ソース領域24およびP+型ドレイン領域25を形成する工程を同時に行う。これにより、ゲート電極12、22を別々のPoly−Si層にて構成したり、ゲート電極12、22への不純物のドープと、各ソース領域14、24や各ドレイン領域15、25への不純物のドープを別々の工程とする場合と比較して、製造工程を少なくできる。よって、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
【選択図】図3
Description
本発明の第1実施形態について説明する。まず、図1を参照して、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の構成について説明する。
まず、シリコン基板1を用意し、トレンチ形成工程や絶縁膜の埋め込み工程および絶縁膜の平坦化工程などのSTI工程を行うことで、素子分離部2を形成する。そして、Nウェル領域10の形成予定領域以外をマスクで覆った状態でのN型不純物のイオン注入や、Pウェル領域20の形成予定領域以外をマスクで覆った状態でのP型不純物のイオン注入を順に行うことで、Nウェル領域10やPウェル領域20を形成する。その後、熱酸化などによってNウェル領域10やPウェル領域20の表面に酸化膜を形成したのち、この上にPoly−Si層を成膜し、Poly−Si層および酸化膜をパターニングすることで、ゲート電極12、22およびゲート酸化膜11、21を形成する。このとき使用するPoly−Si層は、ノンドープもしくは不純物濃度が1×1018cm-3未満としている。
PchMOS形成予定領域をマスクしつつ、ゲート電極12をマスクとしてN型不純物をイオン注入することで電界緩和層14a、15aを形成する。また、NchMOS形成予定領域をマスクしつつ、ゲート電極22をマスクとしてP型不純物をイオン注入することで電界緩和層24a、25aを形成する。
CVD法などによって酸化膜を成膜したのち、酸化膜をエッチングしてゲート電極12、22の側壁にのみ残すことで側壁酸化膜13、23を形成する。
表面全面にレジスト30を配置したのち、メタルマスクなどを用いてレジスト30を所望パターンに露光する。具体的には、N+型ソース領域14やN+型ドレイン領域15の形成予定領域およびゲート電極22の表面が露出し、残る部分を覆うレジストパターンとしている。ゲート電極22については、ゲート電極22の全域を露出させるのではなく、ゲート電極22の中央部のみが露出するようなレジストパターンとしている。そして、このようなパターンとされたレジスト30をマスクとしてN型不純物をイオン注入することで、N+型ソース領域14やN+型ドレイン領域15を形成すると共に、ゲート電極22をN型ドープとする。この後、レジスト30を除去する。
表面全面にレジスト31を配置したのち、メタルマスクなどを用いてレジスト31を所望パターンに露光する。具体的には、P+型ソース領域24やP+型ドレイン領域25の形成予定領域およびゲート電極12の表面が露出し、残る部分を覆うレジストパターンとしている。ゲート電極12については、ゲート電極12の全域を露出させるのではなく、ゲート電極12の中央部のみが露出するようなレジストパターンとしている。そして、このようなパターンとされたレジスト31をマスクとしてN型不純物をイオン注入することで、P+型ソース領域24やP+型ドレイン領域25を形成すると共に、ゲート電極12をP型ドープとする。この後、レジスト31を除去する。
熱処理を行うことで、注入された不純物を熱拡散させる。これにより、N+型ソース領域14やN+型ドレイン領域15、P+型ソース領域24やP+型ドレイン領域25、各電界緩和層14a、15a、24a、15aおよび各ゲート電極12、22内の不純物が拡散し、図1に示す構造が完成する。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してMOSFETをLDD構造ではない一般的な構造としたものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、不純物濃度設定などを変えた複数種類のNchMOSおよびPchMOSを備えるようにしたものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(1)上記第1実施形態では、ゲート電極22にN型ドープする工程をN+型ソース領域14およびN+型ドレイン領域15へのN型不純物のイオン注入と同時に行い、このときにゲート電極12が全域レジスト30で覆われるようにした。同様に、ゲート電極12にP型ドープする工程をP+型ソース領域24およびP+型ドレイン領域25へのP型不純物のイオン注入と同時に行い、このときにゲート電極22が全域レジスト31で覆われるようにした。これに対して、図15(a)に示されるように、ゲート電極12の両端部もレジスト30から露出するようにしてN型ドープされるようにしても良い。また、図15(b)に示されるように、ゲート電極22の両端部もレジスト31から露出するようにしてP型ドープされるようにしても良い。このようにする場合、注入された不純物を活性化するための熱処理に応じて、図15(c)に示すように、ゲート電極12、22は、中央部と両端部とで不純物濃度もしくは導電型の極性が異なる構造となるようにできる。
(3)上記各実施形態において、電界緩和層14a、15aの形成工程や電界緩和層24a、25aの形成工程の順番はいずれが先であっても良い。また、N+型ソース領域14やN+型ドレイン領域15の形成工程とP+型ソース領域24やP+型ドレイン領域25の形成工程の順番についても、いずれが先であっても良い。
2 素子分離部
10、20 ウェル領域
11、21 ゲート酸化膜
12、22 ゲート電極
13、23 側壁酸化膜
14、24 ソース領域
15、25 ドレイン領域
14a、15a、24a、25a 電界緩和層
30、31 レジスト
40 定電流部
41 カレントミラー部
Claims (7)
- 第1導電型ウェル領域(20)と第2導電型ウェル領域(10)が形成された半導体基板(1)を用意する工程と、
前記第1導電型ウェル領域および前記第2導電型ウェル領域の表面にゲート絶縁膜(11、21)を形成したのち、該ゲート絶縁膜の上にポリシリコン層を成膜し、該ポリシリコン層をエッチングすることで、第1導電型チャネルのMOSFET用の第1ゲート電極(12)と第2導電型チャネルのMOSFET用の第2ゲート電極(22)を同時に形成する工程と、
前記第1導電型ウェル領域を覆いつつ、前記第2導電型ウェル領域および前記第2ゲート電極の中央部を露出させる第1レジスト(30)を配置したのち、該第1レジストをマスクとして第1導電型不純物をイオン注入することで、前記第1ゲート電極の両側において、前記第2導電型ウェル領域の表層部に第1導電型のソース領域(14)およびドレイン領域(15)を形成すると共に前記第2ゲート電極の中央部に第1導電型不純物をドープする工程と、
前記第2導電型ウェル領域を覆いつつ、前記第1導電型ウェル領域および前記第1ゲート電極の中央部を露出させる第2レジスト(31)を配置したのち、該第2レジストをマスクとして第2導電型不純物をイオン注入することで、前記第2ゲート電極の両側において、前記第1導電型ウェル領域の表層部に第2導電型のソース領域(24)およびドレイン領域(25)を形成すると共に前記第1ゲート電極の中央部に第2導電型不純物をドープする工程と、を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1導電型ウェル領域をマスクで覆いつつ、該マスクおよび前記第1ゲート電極をマスクとして前記第2導電型ウェル領域に第1導電型不純物をイオン注入することで、前記第1ゲート電極の両側において、前記第2導電型ウェル領域の表層部に第1導電型の第1電界緩和層(14a、15a)を形成する工程と、
前記第2導電型ウェル領域をマスクで覆いつつ、該マスクおよび前記第2ゲート電極をマスクとして前記第1導電型ウェル領域に第2導電型不純物をイオン注入することで、前記第2ゲート電極の両側において、前記第1導電型ウェル領域の表層部に第2導電型の第2電界緩和層(24a、25a)を形成する工程と、
前記第1電界緩和層および前記第2電界緩和層を形成したのち、前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の側壁に側壁絶縁膜(13、23)を形成する工程とを含み、
前記側壁絶縁膜を形成する工程の後で、前記第1導電型のソース領域およびドレイン領域を形成すると共に前記第2ゲート電極の中央部に第1導電型不純物をドープする工程、および、前記第2導電型のソース領域およびドレイン領域を形成すると共に前記第1ゲート電極の中央部に第2導電型不純物をドープする工程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。 - 前記第1電界緩和層のうち前記第1ゲート電極の下部に位置する部分の長さ(Y)が、前記第1ゲート電極のうち前記第2導電型不純物がドープされた中央部の両端に位置する両端部それぞれの幅(X)よりも大きくなるようにし、
前記第2電界緩和層のうち前記第2ゲート電極の下部に位置する部分の長さ(Y)が、前記第2ゲート電極のうち前記第1導電型不純物がドープされた中央部の両端に位置する両端部それぞれの幅(X)よりも大きくなるようにすることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1ゲート電極のうち前記第2導電型不純物がドープされた中央部の両端に位置する両端部それぞれの幅(X1、X2)の和が前記第1ゲート電極のゲート長(L)の1/2倍未満であり、
前記第2ゲート電極のうち前記第1導電型不純物がドープされた中央部の両端に位置する両端部それぞれの幅(X1、X2)の和が前記第2ゲート電極のゲート長(L)の1/2倍未満であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1導電型のソース領域およびドレイン領域のうち前記第1ゲート電極の下部に位置する部分の長さ(Y)が、前記第1ゲート電極のうち前記第2導電型不純物がドープされた中央部の両端に位置する両端部それぞれの幅(X)よりも大きくなるようにし、
前記第2導電型のソース領域およびドレイン領域のうち前記第2ゲート電極の下部に位置する部分の長さ(Y)が、前記第2ゲート電極のうち前記第1導電型不純物がドープされた中央部の両端に位置する両端部それぞれの幅(X)よりも大きくなるようにする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。 - 前記第1レジストを露光するマスクのアライメントずれがない場合において、前記第1レジストのうち前記第2ゲート電極の中央部を露出させている開口部の端部から前記第2ゲート電極の端部までの距離をアライメントずれの最大量以下に設定し、
前記第2レジストを露光するマスクのアライメントずれがない場合において、前記第2レジストのうち前記第1ゲート電極の中央部を露出させている開口部の端部から前記第1ゲート電極の端部までの距離をアライメントずれの最大量以下に設定することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 第1導電型ウェル領域(20)と第2導電型ウェル領域(10)が形成された半導体基板(1)を用意する工程と、
前記第1導電型ウェル領域および前記第2導電型ウェル領域の表面にゲート絶縁膜(11、21)を形成したのち、該ゲート絶縁膜の上にポリシリコン層を成膜し、該ポリシリコン層をエッチングすることで、第1および第2の第1導電型チャネルのMOSFET用の第1ゲート電極(12)と第1および第2の第2導電型チャネルのMOSFET用の第2ゲート電極(22)を同時に形成する工程と、
前記第1導電型ウェル領域を覆いつつ、前記第2導電型ウェル領域と前記第1の第2導電型チャネルのMOSFET用の第2ゲート電極の中央部および前記第2の第1導電型チャネルのMOSFET用の第1ゲート電極を露出させる第1レジスト(30)を配置したのち、該第1レジストをマスクとして第1導電型不純物をイオン注入することで、前記第1および第2の第1導電型チャネルのMOSFET用の第1ゲート電極の両側において、前記第2導電型ウェル領域の表層部に第1導電型のソース領域(14)およびドレイン領域(15)を形成すると共に前記第1の第2導電型チャネルのMOSFET用の第2ゲート電極の中央部および前記第2の第1導電型チャネルのMOSFET用の第1ゲート電極に第1導電型不純物をドープする工程と、
前記第2導電型ウェル領域を覆いつつ、前記第1導電型ウェル領域と前記第1の第1導電型チャネルのMOSFET用の第1ゲート電極の中央部および前記第2の第2導電型チャネルのMOSFET用の第2ゲート電極を露出させる第2レジスト(31)を配置したのち、該第2レジストをマスクとして第2導電型不純物をイオン注入することで、前記第1および第2の第2導電型チャネルのMOSFET用の第2ゲート電極の両側において、前記第1導電型ウェル領域の表層部に第2導電型のソース領域(24)およびドレイン領域(25)を形成すると共に前記第1の第1導電型チャネルのMOSFET用の第1ゲート電極の中央部および前記第2の第2導電型チャネルのMOSFET用の第2ゲート電極に第2導電型不純物をドープする工程と、を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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