JP2014143234A - Semiconductor device, and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, capable of suppressing impact ionization in an I/O transistor and reduction in ON breakdown voltage caused by the impact ionization.SOLUTION: A semiconductor device comprises: an n-type channel first transistor ITR configuring an input/output circuit; and an n-type channel second transistor CTR formed on a main surface and configuring a logic circuit. With respect to a source region or a drain region of the first transistor ITR, the maximum impurity concentration of a first n-type impurity region NR21 is higher than that of a second n-type impurity region NR22. With respect to a source region or a drain region of the second transistor CTR, the maximum impurity concentration of a third n-type impurity region NR1O is higher than that of a fourth n-type impurity region NR1X. The maximum impurity concentration of the first n-type impurity region NR21 is lower than that of the third n-type impurity region NR1O.

Description

本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に入出力回路を構成する半導体素子を備えた半導体装置に好適に利用できるものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and can be suitably used particularly for a semiconductor device including a semiconductor element constituting an input / output circuit.

フラッシュメモリやCPU(Central Processing Unit)を内蔵する半導体装置として、たとえばマイクロコンピュータ(Microcomputer)が考えられる。このマイクロコンピュータは、一般に半導体基板上に、多数のMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタが形成された構成を有している。   As a semiconductor device incorporating a flash memory or a CPU (Central Processing Unit), for example, a microcomputer can be considered. This microcomputer generally has a configuration in which a number of MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors are formed on a semiconductor substrate.

マイクロコンピュータの半導体基板上に形成されるMOSトランジスタとして、たとえばCPUやメモリなどの論理回路に用いられるコアトランジスタと、他の半導体装置と電気的に接続される入出力回路に用いられるI/Oトランジスタとが形成される。このコアトランジスタとI/Oトランジスタとのように、複数種類のトランジスタが同一の半導体基板上に形成された半導体装置は、たとえば特開平11−163156号公報(特許文献1)および特開2006−186180号公報(特許文献2)に開示されている。   As MOS transistors formed on a semiconductor substrate of a microcomputer, for example, a core transistor used in a logic circuit such as a CPU or a memory, and an I / O transistor used in an input / output circuit electrically connected to another semiconductor device And are formed. A semiconductor device in which a plurality of types of transistors are formed on the same semiconductor substrate, such as the core transistor and the I / O transistor, is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-163156 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-186180. (Patent Document 2).

特開平11−163156号公報JP-A-11-163156 特開2006−186180号公報JP 2006-186180 A

MOSトランジスタの微細化により、MOSトランジスタのドレイン領域の端部における電界強度が過剰に高くなり、いわゆるショートチャネル効果が発生する可能性がある。これを抑制するために、コアトランジスタのみならずI/Oトランジスタにもドレイン領域の端部に、正規のドレイン領域よりも不純物濃度の低いいわゆるLDD(Lightly Doped Drain)領域を形成することがある。   Due to the miniaturization of the MOS transistor, the electric field strength at the end of the drain region of the MOS transistor becomes excessively high, and a so-called short channel effect may occur. In order to suppress this, a so-called LDD (Lightly Doped Drain) region having an impurity concentration lower than that of the normal drain region may be formed not only in the core transistor but also in the I / O transistor at the end of the drain region.

しかし、I/OトランジスタにLDD領域を形成した場合に以下に示す課題があることを発明者は見出した。I/Oトランジスタには、コアトランジスタよりも高いドレイン電圧が印加されるため、ゲート長が短くなると、不純物濃度の高いドレイン領域と不純物濃度の低いLDD領域との間に高電界領域が形成され、オン耐圧が低下するという課題が発生する。たとえば、電源電圧が5V系のn型I/Oトランジスタの微細化が進みゲート長が1μm以下になれば、n型I/Oトランジスタのドレイン領域の端部における電界強度が高くなり、正規のドレイン領域(S/D領域)とこれの周囲のLDD領域との境界部における電界強度が高くなる。するといわゆるインパクトイオン化により当該n型I/Oトランジスタのオン耐圧が低下してしまう。   However, the inventors have found that there are the following problems when an LDD region is formed in an I / O transistor. Since a drain voltage higher than that of the core transistor is applied to the I / O transistor, when the gate length is shortened, a high electric field region is formed between the drain region having a high impurity concentration and the LDD region having a low impurity concentration. There arises a problem that the ON breakdown voltage is lowered. For example, when the n-type I / O transistor having a power supply voltage of 5 V is miniaturized and the gate length becomes 1 μm or less, the electric field strength at the end of the drain region of the n-type I / O transistor increases, and the normal drain The electric field strength at the boundary between the region (S / D region) and the surrounding LDD region is increased. Then, the on-breakdown voltage of the n-type I / O transistor decreases due to so-called impact ionization.

特開2006−186180号公報の半導体装置においては、LDD領域を有するn型I/Oトランジスタが開示されるが、上記の問題および解決手段について何ら開示されていない。また特開平11−163156号公報の半導体装置は、I/Oトランジスタに相当する静電気保護素子にはLDD領域が形成されていない。   In the semiconductor device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-186180, an n-type I / O transistor having an LDD region is disclosed, but the above problem and solution are not disclosed at all. In the semiconductor device disclosed in JP-A-11-163156, an LDD region is not formed in an electrostatic protection element corresponding to an I / O transistor.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置は、入出力回路を構成するn型チャネルの第1のトランジスタと、論理回路を構成するn型チャネルの第2のトランジスタとを備える。第1のトランジスタのソース領域またはドレイン領域は、第1のn型不純物領域と第1のn型不純物領域を取り囲むように形成された第2のn型不純物領域とを有する。第2のトランジスタのソース領域またはドレイン領域は、第3のn型不純物領域を有する。第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は第2のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも高く、第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は第3のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも低い。   According to one embodiment, the semiconductor device includes an n-type channel first transistor constituting an input / output circuit and an n-type channel second transistor constituting a logic circuit. The source region or the drain region of the first transistor has a first n-type impurity region and a second n-type impurity region formed so as to surround the first n-type impurity region. The source region or the drain region of the second transistor has a third n-type impurity region. The maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is higher than the maximum impurity concentration of the second n-type impurity region, and the maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is the maximum impurity concentration of the third n-type impurity region. Lower than.

他の実施の形態によれば、半導体装置の製造方法は、入出力回路を構成するn型チャネルの第1のトランジスタと、論理回路を構成するn型チャネルの第2のトランジスタとが形成される。第1のトランジスタを形成する工程には、ソース領域またはドレイン領域に、第1のn型不純物領域および第1のn型不純物領域を取り囲むように形成された第2のn型不純物領域を形成する工程を含む。第2のトランジスタを形成する工程には、ソース領域またはドレイン領域に、第3のn型不純物領域を形成する工程を含む。第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は第2のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも高く、第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は第3のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも低い。   According to another embodiment, a semiconductor device manufacturing method includes forming an n-type channel first transistor constituting an input / output circuit and an n-type channel second transistor constituting a logic circuit. . In the step of forming the first transistor, a first n-type impurity region and a second n-type impurity region formed so as to surround the first n-type impurity region are formed in the source region or the drain region. Process. The step of forming the second transistor includes a step of forming a third n-type impurity region in the source region or the drain region. The maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is higher than the maximum impurity concentration of the second n-type impurity region, and the maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is the maximum impurity concentration of the third n-type impurity region. Lower than.

一実施の形態によれば、I/Oトランジスタにおけるオン耐圧を改善することができる。   According to one embodiment, the on-breakdown voltage in the I / O transistor can be improved.

本実施の形態1に係る半導体装置であってウェハの状態を示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing a state of a wafer, which is a semiconductor device according to a first embodiment. 本実施の形態1の半導体装置を構成するn型コアトランジスタおよびn型I/Oトランジスタの構成を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an n-type core transistor and an n-type I / O transistor that constitute the semiconductor device of the first embodiment. 図2のコアトランジスタCTRのドレイン領域Dに施された点線部Aにおける不純物濃度分布を示すグラフ(A)と、図2のI/OトランジスタITRのドレイン領域Dに施された点線部Bにおける不純物濃度分布を示すグラフ(B)とである。A graph (A) showing an impurity concentration distribution in the dotted line portion A applied to the drain region D of the core transistor CTR in FIG. 2, and an impurity in the dotted line portion B applied to the drain region D of the I / O transistor ITR in FIG. It is the graph (B) which shows density distribution. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第1工程を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view showing a first step of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第2工程を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第3工程を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross sectional view showing a third step of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第4工程を示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第5工程を示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第6工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 6th process of the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment 1. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第7工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 7th process of the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment 1. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第8工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 8th process of the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment 1. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第9工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 9th process of the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment 1. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第10工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 10th process of the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment 1. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第11工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 11th process of the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment 1. 本実施の形態1における半導体装置の製造方法の第12工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 12th process of the manufacturing method of the semiconductor device in this Embodiment 1. 本実施の形態2の半導体装置を構成するn型コアトランジスタおよびn型I/Oトランジスタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the n-type core transistor and n-type I / O transistor which comprise the semiconductor device of this Embodiment 2. 図16のn型コアトランジスタの、砒素とリンとの双方を含む不純物領域を一まとめに示した概略断面図である。FIG. 17 is a schematic sectional view collectively showing impurity regions including both arsenic and phosphorus in the n-type core transistor of FIG. 16. 本実施の形態2の第1例として、図16のコアトランジスタCTRのドレイン領域Dに施された点線部Aにおける不純物濃度分布を示すグラフ(A)と、図16のI/OトランジスタITRのドレイン領域Dに施された点線部Bにおける不純物濃度分布を示す(図3(B)と同一の)グラフ(B)と、図16の点線部Cにおける不純物濃度分布を示すグラフ(C)とである。As a first example of the second embodiment, a graph (A) showing an impurity concentration distribution in a dotted line portion A applied to the drain region D of the core transistor CTR in FIG. 16, and a drain of the I / O transistor ITR in FIG. 17 is a graph (B) showing the impurity concentration distribution in the dotted line portion B applied to the region D (same as FIG. 3B) and a graph (C) showing the impurity concentration distribution in the dotted line portion C of FIG. . 本実施の形態2の第2例として、図16のコアトランジスタCTRのドレイン領域Dに施された点線部Aにおける不純物濃度分布を、砒素についてはその濃度の総和で示すグラフ(A)と、図18(B)と同一のグラフ(B)と、図16の点線部Cにおける不純物濃度分布を、砒素についてはその濃度の総和で示すグラフ(C)とである。As a second example of the second embodiment, a graph (A) showing the impurity concentration distribution in the dotted line portion A applied to the drain region D of the core transistor CTR in FIG. The graph (B) is the same as 18 (B), and the graph (C) shows the impurity concentration distribution in the dotted line portion C of FIG. 16 and the total concentration of arsenic. 本実施の形態2における半導体装置の製造方法の、図12に示す工程に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 12 in the method for manufacturing a semiconductor device in the second embodiment. 本実施の形態2における半導体装置の製造方法の、図20に示す工程に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 20 in the method for manufacturing a semiconductor device in the second embodiment. 本実施の形態2における半導体装置の製造方法の、図21に示す工程に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 21 in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 本実施の形態2における半導体装置の製造方法の、図22に示す工程に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 23 is a schematic cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 22 in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 本実施の形態3の第1例として、図19(A)に不純物濃度1×1020cm-3の目盛を加えたグラフ(A)と、図19(B)に不純物濃度1×1020cm-3の目盛を加えたグラフ(B)とである。As a first example of the third embodiment, a graph (A) obtained by adding a scale with an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 to FIG. 19A and an impurity concentration of 1 × 10 20 cm in FIG. It is the graph (B) which added the scale of -3 . 本実施の形態3の第2例として、図3(A)に不純物濃度1×1020cm-3の目盛を加えたグラフ(A)と、図3(B)に不純物濃度1×1020cm-3の目盛を加えたグラフ(B)とである。As a second example of the third embodiment, FIG. 3A is a graph (A) obtained by adding a scale of an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 , and FIG. 3B is an impurity concentration of 1 × 10 20 cm. It is the graph (B) which added the scale of -3 . 最大不純物濃度が1×1020cm-3より高いI/OトランジスタITRのゲート長とオン耐圧との関係、および最大不純物濃度が1×1020cm-3以下のI/OトランジスタITRのゲート長とオン耐圧との関係を示すグラフである。The relationship between the gate length of an I / O transistor ITR having a maximum impurity concentration higher than 1 × 10 20 cm −3 and the ON breakdown voltage, and the gate length of an I / O transistor ITR having a maximum impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 or less. It is a graph which shows the relationship between ON pressure | voltage resistance. 本実施の形態4の半導体装置を構成するn型コアトランジスタおよびn型I/Oトランジスタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the n-type core transistor and n-type I / O transistor which comprise the semiconductor device of this Embodiment 4. 図27のn型コアトランジスタの、砒素とリンとの双方を含む不純物領域を一まとめに示した概略断面図である。FIG. 28 is a schematic sectional view collectively showing impurity regions including both arsenic and phosphorus in the n-type core transistor of FIG. 27. 本実施の形態4として、図27のコアトランジスタCTRのドレイン領域Dに施された点線部Aにおける不純物濃度分布を示すグラフ(A)と、図27のI/OトランジスタITRのドレイン領域Dに施された点線部Bにおける不純物濃度分布を示すグラフ(B)と、図27の点線部Cにおける不純物濃度分布を示すグラフ(C)とである。As the fourth embodiment, a graph (A) showing the impurity concentration distribution in the dotted line portion A applied to the drain region D of the core transistor CTR in FIG. 27 and the drain region D of the I / O transistor ITR in FIG. 28 is a graph (B) showing the impurity concentration distribution in the dotted line portion B, and a graph (C) showing the impurity concentration distribution in the dotted line portion C of FIG. 本実施の形態4における半導体装置の製造方法の、図13および図21に示す工程に相当する工程を示す概略断面図である。FIG. 22 is a schematic cross sectional view showing a step corresponding to the step shown in FIG. 13 and FIG. 21 of the method for manufacturing a semiconductor device in the fourth embodiment. 本実施の形態5の第1例として、図3(A)の点線部Aにおける不純物濃度分布を、砒素とリンとの濃度の総和で示すグラフ(A)と、図3(B)のI/OトランジスタITRの不純物濃度分布を、砒素とリンとの濃度の総和で示すグラフ(B)とである。As a first example of the fifth embodiment, a graph (A) showing an impurity concentration distribution in a dotted line portion A in FIG. 3A as a sum of concentrations of arsenic and phosphorus, and an I / O in FIG. 6 is a graph (B) showing an impurity concentration distribution of an O-transistor ITR as a sum of concentrations of arsenic and phosphorus. 本実施の形態5の第2例として、図24(A)の不純物濃度分布を、砒素とリンとの濃度の総和で示したグラフ(A)と、図24(B)の不純物濃度分布を、砒素とリンとの濃度の総和で示したグラフ(B)と、図24と同様に目盛を加え、図19(C)を砒素とリンとの濃度の総和で示したグラフ(C)とである。As a second example of the fifth embodiment, a graph (A) showing the impurity concentration distribution of FIG. 24A as a sum of concentrations of arsenic and phosphorus, and an impurity concentration distribution of FIG. A graph (B) showing the sum of the concentrations of arsenic and phosphorus, and a graph (C) showing the sum of the concentrations of arsenic and phosphorus by adding a scale as in FIG. . 本実施の形態5の第3例として、図29(A)の不純物濃度分布を、砒素とリンとの濃度の総和で示したグラフ(A)と、図29(B)の不純物濃度分布を、砒素とリンとの濃度の総和で示したグラフ(B)と、図29(C)の不純物濃度分布を、砒素とリンとの濃度の総和で示したグラフ(C)とである。As a third example of the fifth embodiment, a graph (A) showing the impurity concentration distribution of FIG. 29A as a sum of concentrations of arsenic and phosphorus, and an impurity concentration distribution of FIG. A graph (B) showing the total concentration of arsenic and phosphorus, and a graph (C) showing the impurity concentration distribution of FIG. 29C by the total concentration of arsenic and phosphorus.

以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、本実施の形態としてウェハ状態の半導体装置について説明する。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
First, a semiconductor device in a wafer state will be described as this embodiment.

図1を参照して、本実施の形態の半導体装置DEVは、たとえば半導体ウェハなどの半導体基板SUBの主表面上に複数種類の回路が形成されている。一例として、半導体装置DEVを構成する回路として、信号入出力回路、DA−ADコンバータ、電源回路、CPU、Flashメモリ、およびSRAM(Static Random Access Memory)が挙げられる。   Referring to FIG. 1, semiconductor device DEV of the present embodiment has a plurality of types of circuits formed on the main surface of semiconductor substrate SUB such as a semiconductor wafer. As an example, a circuit constituting the semiconductor device DEV includes a signal input / output circuit, a DA-AD converter, a power supply circuit, a CPU, a flash memory, and an SRAM (Static Random Access Memory).

半導体装置DEVを構成する各回路の役割は以下のとおりである。まず信号入出力回路では、当該半導体装置DEVの外部に配置される回路との電気信号の入出力などがなされる。DA−ADコンバータでは、アナログ信号とデジタル信号との変換が行なわれる。電源回路では半導体装置DEVの駆動に必要な電力の供給や、当該電力の制御がなされる。CPUでは論理回路による論理演算が行なわれる。またFlashメモリやSRAMではデータの格納が行なわれる。なおSRAMの代わりにDRAM(Dynamic Random Access Memory)が用いられてもよい。   The role of each circuit constituting the semiconductor device DEV is as follows. First, in the signal input / output circuit, an electrical signal is input / output to / from a circuit arranged outside the semiconductor device DEV. In the DA-AD converter, an analog signal and a digital signal are converted. The power supply circuit supplies power necessary for driving the semiconductor device DEV and controls the power. In the CPU, a logical operation is performed by a logic circuit. Data is stored in the flash memory or the SRAM. A DRAM (Dynamic Random Access Memory) may be used instead of the SRAM.

これらの各回路は、主にMOSトランジスタなどのスイッチング素子から構成される。CPUやSRAMなどは、論理回路用に用いられるコアトランジスタで構成される。また、信号入出力回路、DA−ADコンバータ、電源回路、Flashメモリなどは、入出力回路用に用いられるI/Oトランジスタで構成される。   Each of these circuits is mainly composed of switching elements such as MOS transistors. The CPU, SRAM, etc. are composed of core transistors used for logic circuits. The signal input / output circuit, DA-AD converter, power supply circuit, flash memory, and the like are configured by I / O transistors used for the input / output circuit.

論理回路は0.5Vから2V未満の電源電圧で動作し、入出力回路は、論理回路よりも高い例えば3Vから5V以下の電源電圧で動作する。そのため、I/Oトランジスタのソース・ドレイン間の印加最大電圧は、コアトランジスタのソース・ドレイン間の印加最大電圧よりも高い。そのため、コアトランジスタのソース・ドレイン間耐圧よりも、I/Oトランジスタのソース・ドレイン間耐圧の方が高い。また、高速動作させるために、コアトランジスタのゲート長は、I/Oトランジスタのゲート長よりも短い。例えば、コアトランジスタのゲート長は0.05μm以上0.5μm以下であり、I/Oトランジスタのゲート長は0.5μmより大きく2μm以下である。   The logic circuit operates with a power supply voltage of 0.5V to less than 2V, and the input / output circuit operates with a power supply voltage higher than the logic circuit, for example, 3V to 5V or less. Therefore, the maximum applied voltage between the source and drain of the I / O transistor is higher than the maximum applied voltage between the source and drain of the core transistor. Therefore, the withstand voltage between the source and the drain of the I / O transistor is higher than the withstand voltage between the source and the drain of the core transistor. In order to operate at high speed, the gate length of the core transistor is shorter than the gate length of the I / O transistor. For example, the gate length of the core transistor is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, and the gate length of the I / O transistor is greater than 0.5 μm and 2 μm or less.

図2は図1のII−II線に沿う部分における概略断面図を示す。これは、信号入出力回路を構成するI/Oトランジスタと、CPUを構成するコアトランジスタとを跨ぐ。このため図2においてはI/Oトランジスタとコアトランジスタとが並列する。たとえば半導体基板SUB上の主表面の表層に形成されるコアトランジスタとI/Oトランジスタとは、素子分離膜IIにより区画される。つまり半導体基板SUB上の表層においてコアトランジスタが形成される領域と、I/Oトランジスタが形成される領域とは、素子分離膜IIにより区画されることが好ましい。また素子分離膜IIは、たとえばシリコン酸化膜(SiO2)からなることが好ましい。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. This straddles the I / O transistor constituting the signal input / output circuit and the core transistor constituting the CPU. Therefore, in FIG. 2, the I / O transistor and the core transistor are in parallel. For example, the core transistor and the I / O transistor formed on the surface layer of the main surface on the semiconductor substrate SUB are partitioned by the element isolation film II. That is, it is preferable that the region where the core transistor is formed and the region where the I / O transistor is formed in the surface layer on the semiconductor substrate SUB are partitioned by the element isolation film II. The element isolation film II is preferably made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ).

半導体基板SUBは、たとえばシリコンの単結晶からなるものであることが好ましい。また半導体基板SSはn型、p型いずれであってもよい。ただし図2においては半導体基板SSはn型半導体とする。   The semiconductor substrate SUB is preferably made of a single crystal of silicon, for example. The semiconductor substrate SS may be either n-type or p-type. However, in FIG. 2, the semiconductor substrate SS is an n-type semiconductor.

なおコアトランジスタ、I/Oトランジスタともに実際にはn型トランジスタおよびp型トランジスタの双方が配置されるが、本実施の形態においてはp型トランジスタの図示は省略し、n型トランジスタのみについて図示する。すなわち図2を参照して、半導体装置DEVはn型コアトランジスタ領域とn型I/Oトランジスタ領域とを有し、n型コアトランジスタ領域にはコアトランジスタCTR(n型チャネルの第1のトランジスタ)が、n型I/Oトランジスタ領域にはI/OトランジスタITR(n型チャネルの第2のトランジスタ)が、それぞれ配置されている。ここでn型チャネルとは、ゲート電圧を印加してゲート下に反転層が形成された時のキャリアが電子であることを示す。   Note that both an n-type transistor and a p-type transistor are actually arranged for both the core transistor and the I / O transistor. However, in this embodiment, the illustration of the p-type transistor is omitted, and only the n-type transistor is shown. That is, referring to FIG. 2, the semiconductor device DEV has an n-type core transistor region and an n-type I / O transistor region, and the core transistor CTR (first transistor of the n-type channel) is included in the n-type core transistor region. However, an I / O transistor ITR (n-type channel second transistor) is arranged in the n-type I / O transistor region. Here, the n-type channel indicates that carriers are electrons when an inversion layer is formed under the gate by applying a gate voltage.

n型チャネルのコアトランジスタCTRおよびI/OトランジスタITRは、半導体基板SUBの表層に形成されたp型ウェル領域PWRに形成されている。p型ウェル領域PWRはたとえばホウ素(B)がイオン注入されることにより形成される。   The n-type channel core transistor CTR and the I / O transistor ITR are formed in the p-type well region PWR formed in the surface layer of the semiconductor substrate SUB. The p-type well region PWR is formed by ion implantation of boron (B), for example.

コアトランジスタCTRは、n型不純物領域NR11(第3のn型不純物領域)からなるソース領域Sと、n型不純物領域NR11(第3のn型不純物領域)からなるドレイン領域Dと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート導電膜GEおよび側壁絶縁膜SWからなるゲート構造Gとを有している。n型不純物領域NR11は、たとえば砒素がイオン注入されて形成される。ゲート構造Gは当該トランジスタのオン/オフ制御に用いる電圧を印加するゲート(ゲート導電膜GE)を含む。ソース領域Sとドレイン領域Dとは半導体基板SUBの表層に互いに間隔をおいて配置されている。1対のソース領域Sとドレイン領域Dとに挟まれる半導体基板SUBの表面の上にはゲート絶縁膜GIを介してゲート導電膜GEが形成されている。   The core transistor CTR includes a source region S composed of an n-type impurity region NR11 (third n-type impurity region), a drain region D composed of an n-type impurity region NR11 (third n-type impurity region), and a gate insulating film. GI and a gate structure G composed of a gate conductive film GE and a sidewall insulating film SW. N-type impurity region NR11 is formed by ion implantation of arsenic, for example. The gate structure G includes a gate (gate conductive film GE) for applying a voltage used for on / off control of the transistor. The source region S and the drain region D are arranged on the surface layer of the semiconductor substrate SUB at a distance from each other. A gate conductive film GE is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB sandwiched between the pair of source region S and drain region D via a gate insulating film GI.

I/OトランジスタITRのソース領域Sおよびドレイン領域Dは、n型不純物領域NR21(第1のn型不純物領域)およびこれを取り囲むように形成された低濃度n型不純物領域NR22(第2のn型不純物領域)からなる。低濃度n型不純物領域NR22とn型不純物領域NR21とにまずリン(P)がイオン注入された後、n型不純物領域NR21のみに砒素(As)がイオン注入されることにより、ソース領域Sおよびドレイン領域Dが形成される。したがってn型不純物領域NR21には砒素とリンとがドーピングされる。   The source region S and the drain region D of the I / O transistor ITR are an n-type impurity region NR21 (first n-type impurity region) and a low-concentration n-type impurity region NR22 (second n-type) formed so as to surround it. Type impurity region). First, phosphorus (P) is ion-implanted into the low-concentration n-type impurity region NR22 and the n-type impurity region NR21, and then arsenic (As) is ion-implanted only into the n-type impurity region NR21. A drain region D is formed. Therefore, the n-type impurity region NR21 is doped with arsenic and phosphorus.

低濃度n型不純物領域NR22におけるリンの最大不純物濃度は、n型不純物領域NR21における砒素の最大不純物濃度よりも低いことが好ましい。ここで、低濃度n型不純物領域NR22はいわゆるLDD領域を形成している。   It is preferable that the maximum impurity concentration of phosphorus in the low-concentration n-type impurity region NR22 is lower than the maximum impurity concentration of arsenic in the n-type impurity region NR21. Here, the low-concentration n-type impurity region NR22 forms a so-called LDD region.

またコアトランジスタCTR、I/OトランジスタITRともに、ゲート構造Gは、ゲート絶縁膜GI上を覆うように形成されたゲート導電膜GEと、ゲート絶縁膜GIおよびゲート導電膜GEの側壁を覆う側壁絶縁膜SWとからなる。ゲート絶縁膜GIはたとえばシリコン酸化膜からなり、ゲート導電膜GEはたとえば多結晶シリコンからなる。側壁絶縁膜SWはたとえばシリコン酸化膜からなるが、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との組み合わせにより構成されてもよい。   In each of the core transistor CTR and the I / O transistor ITR, the gate structure G includes a gate conductive film GE formed so as to cover the gate insulating film GI, and sidewall insulating covering the gate insulating film GI and the side walls of the gate conductive film GE. It consists of a film SW. The gate insulating film GI is made of, for example, a silicon oxide film, and the gate conductive film GE is made of, for example, polycrystalline silicon. Sidewall insulating film SW is made of, for example, a silicon oxide film, but may be composed of a combination of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

I/OトランジスタITRのゲート絶縁膜GIの膜厚は、コアトランジスタCTRのゲート絶縁膜GIと同じであってもよいが、ゲート耐圧の観点から、I/OトランジスタITRのゲート絶縁膜GIの膜厚はコアトランジスタCTRのゲート絶縁膜GIの膜厚よりも大きい方が好ましい。   The film thickness of the gate insulating film GI of the I / O transistor ITR may be the same as the gate insulating film GI of the core transistor CTR, but from the viewpoint of gate breakdown voltage, the film of the gate insulating film GI of the I / O transistor ITR The thickness is preferably larger than the thickness of the gate insulating film GI of the core transistor CTR.

駆動時には、たとえばコアトランジスタのゲート(ゲート導電膜GE)には1.0V以上1.8V以下の範囲の電圧が印加され、I/Oトランジスタのゲート(ゲート導電膜GE)には最大で5Vの電圧が印加される。なおバーンイン動作時には、I/Oトランジスタには7Vの電圧が印加されることもある。   During driving, for example, a voltage in the range of 1.0 V to 1.8 V is applied to the gate (gate conductive film GE) of the core transistor, and a maximum of 5 V is applied to the gate (gate conductive film GE) of the I / O transistor. A voltage is applied. During the burn-in operation, a voltage of 7 V may be applied to the I / O transistor.

さらにコアトランジスタCTR、I/OトランジスタITRともに、n型不純物領域NR11,NR21およびゲート導電膜GEの上には、シリサイドSCが形成されている。シリサイドSCは、n型不純物領域NR11,21やゲート導電膜GEの表面など、シリコンまたは多結晶シリコンと、コバルト(Co)またはニッケル(Ni)とが反応して形成された金属含有層である。   Further, in both the core transistor CTR and the I / O transistor ITR, a silicide SC is formed on the n-type impurity regions NR11 and NR21 and the gate conductive film GE. The silicide SC is a metal-containing layer formed by reacting silicon or polycrystalline silicon with cobalt (Co) or nickel (Ni), such as the n-type impurity regions NR11 and 21 and the surface of the gate conductive film GE.

本実施の形態においては、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21における最大不純物濃度は、コアトランジスタCTRのn型不純物領域NR11における最大不純物濃度よりも低い。このことについて以下に説明する。   In the present embodiment, the maximum impurity concentration in n-type impurity region NR21 of I / O transistor ITR is lower than the maximum impurity concentration in n-type impurity region NR11 of core transistor CTR. This will be described below.

図3(A)、(B)を参照して、図3(A)の横軸は図2のコアトランジスタCTRのドレイン領域Dに施された、砒素の濃度が最大となる箇所を通る点線部A上の位置を示しており、当該横軸の左右方向の位置は図2の上記点線部A上の左右方向の位置(図中X位置と表現)に対応する。図3(A)の縦軸は上記各位置における不純物の種類とその濃度(シリサイドSCは考慮しない)を対数目盛で示している。上記と同様に図3(B)の横軸は図2のI/OトランジスタITRのドレイン領域Dに施された、砒素またはリンの濃度が最大となる箇所を通る点線部B上の位置(X位置)を示しており、図3(B)の縦軸は上記各位置における不純物の種類とその濃度を対数目盛で示している。   Referring to FIGS. 3A and 3B, the horizontal axis of FIG. 3A is a dotted line portion that passes through the portion where the concentration of arsenic is maximum, applied to the drain region D of the core transistor CTR of FIG. A position on A is shown, and a horizontal position on the horizontal axis corresponds to a horizontal position (expressed as X position in the figure) on the dotted line A in FIG. The vertical axis in FIG. 3A indicates the type of impurity and its concentration (not considering the silicide SC) at each position on a logarithmic scale. Similarly to the above, the horizontal axis of FIG. 3B is the position (X on the dotted line B passing through the portion where the concentration of arsenic or phosphorus is maximum, which is applied to the drain region D of the I / O transistor ITR of FIG. The vertical axis of FIG. 3B indicates the type and concentration of impurities at each of the above positions on a logarithmic scale.

図3(A)、(B)を参照して、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR21における砒素(As)の最大不純物濃度bは、コアトランジスタCTRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR11における砒素の最大不純物濃度aよりも低い。たとえば上記濃度bは1×1020cm-3以下であり、上記濃度aは1×1020cm-3より高いことが好ましい。このように、n型コアトランジスタCTRのn型不純物領域NR11の最大不純物濃度よりも、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21の最大不純物濃度が低くなっているため、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21近傍での電界強度を抑制することができる。 3A and 3B, the maximum impurity concentration b of arsenic (As) in the n-type impurity region NR21 constituting the drain region D of the I / O transistor ITR is the drain region D of the core transistor CTR. Is lower than the maximum impurity concentration a of arsenic in the n-type impurity region NR11 constituting n. For example, the concentration b is 1 × 10 20 cm −3 or less, and the concentration a is preferably higher than 1 × 10 20 cm −3 . Thus, since the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR21 of the I / O transistor ITR is lower than the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR11 of the n-type core transistor CTR, the I / O transistor ITR The electric field strength in the vicinity of n-type impurity region NR21 can be suppressed.

ここで、本実施の形態では、n型不純物領域NR21の最大不純物濃度(最大濃度)とは、n型不純物領域NR21の砒素の最大不純物濃度を指すものとする。   Here, in the present embodiment, the maximum impurity concentration (maximum concentration) of the n-type impurity region NR21 refers to the maximum impurity concentration of arsenic in the n-type impurity region NR21.

また上記のように、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR21における砒素の最大不純物濃度bは、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成する低濃度n型不純物領域NR22におけるリン(Pで示す)の最大不純物濃度c1よりも高い。たとえば上記濃度bは1×1019cm-3より大きく1×1020cm-3より小さくすることができ、上記濃度c1は1×1018cm-3以上1×1019cm-3以下にすることができる。このように、n型不純物領域NR21より最大不純物濃度の低い低濃度n型不純物領域NR22が設けられているので、ドレイン領域Dの端部における電界強度を緩和し、I/OトランジスタITRのインパクトイオン化およびオン耐圧低下を抑制することができる。 Further, as described above, the maximum impurity concentration b of arsenic in the n-type impurity region NR21 constituting the drain region D of the I / O transistor ITR is the low concentration n-type impurity region constituting the drain region D of the I / O transistor ITR. It is higher than the maximum impurity concentration c1 of phosphorus (indicated by P) in NR22. For example, the concentration b can be larger than 1 × 10 19 cm −3 and smaller than 1 × 10 20 cm −3 , and the concentration c1 can be 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 19 cm −3 or less. be able to. As described above, since the low-concentration n-type impurity region NR22 having a lower maximum impurity concentration than the n-type impurity region NR21 is provided, the electric field strength at the end of the drain region D is relaxed, and the impact ionization of the I / O transistor ITR is performed. In addition, it is possible to suppress a decrease in ON breakdown voltage.

特に本実施の形態では、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21の最大不純物濃度を、コアトランジスタCTRのn型不純物領域NR11の最大不純物濃度よりも低くし、かつ、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR22の最大不純物濃度をn型不純物領域NR21の最大不純物濃度より低くしている。そのため、低濃度のn型不純物領域NR22を形成しつつ、n型不純物領域NR21の不純物濃度とn型不純物領域NR22の不純物濃度との差を小さくすることができる。その結果、低濃度のn型不純物領域NR22によりドレイン領域の端部における電界を抑制しつつ、n型不純物領域NR21とn型不純物領域NR22との界面での電界強度を緩和することができ、オン耐圧を改善することが出来る。   In particular, in the present embodiment, the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR21 of the I / O transistor ITR is made lower than the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR11 of the core transistor CTR, and the I / O transistor ITR The maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR22 is set lower than the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR21. Therefore, the difference between the impurity concentration of the n-type impurity region NR21 and the impurity concentration of the n-type impurity region NR22 can be reduced while forming the low-concentration n-type impurity region NR22. As a result, the electric field strength at the interface between the n-type impurity region NR21 and the n-type impurity region NR22 can be reduced while the electric field at the end of the drain region is suppressed by the low-concentration n-type impurity region NR22. The breakdown voltage can be improved.

なお本実施の形態では、n型チャネルのI/OトランジスタITRと、n型チャネルのコアトランジスタCTRとについて、上記のようにn型不純物領域NR11,NR21,NR22が形成される。p型チャネルのトランジスタにおいては、ホール移動度が低いため、n型チャネルのトランジスタにおいてみられる上記のようなオン耐圧の問題は発生しない。   In this embodiment, the n-type impurity regions NR11, NR21, and NR22 are formed as described above for the n-type channel I / O transistor ITR and the n-type channel core transistor CTR. Since the hole mobility is low in the p-type channel transistor, the above-described on-breakdown voltage problem seen in the n-type channel transistor does not occur.

なお低濃度n型不純物領域NR22を構成するリンの、n型不純物領域NR21における最大不純物濃度cは、低濃度n型不純物領域NR22における当該最大不純物濃度c1よりも高くなっているが、濃度bよりは低い。   The maximum impurity concentration c in the n-type impurity region NR21 of phosphorus constituting the low-concentration n-type impurity region NR22 is higher than the maximum impurity concentration c1 in the low-concentration n-type impurity region NR22. Is low.

またn型不純物領域NR21と低濃度n型不純物領域NR22との2つの領域の境界部においては、図3(B)より曲線21の示す濃度が0になり、n型不純物領域NR21には砒素がドーピングされ、低濃度n型不純物領域NR22には砒素がドーピングされないことが分かる。このように2つの領域の境界部においては不純物濃度の傾きが不連続になることから、2つの領域を有することが判別できる。ここで傾きとは図3に示す不純物濃度のグラフにおける、横軸(位置)の変化に対する縦軸(濃度)の変化の傾きである。また不純物濃度の傾きが不連続になるとは、具体的には、NR21とNR22との境界部の近傍において境界部に交差する方向に関する不純物濃度の変化量(変化率)が他の領域と比較して急激に変化することを意味する。   Further, at the boundary between the two regions of the n-type impurity region NR21 and the low-concentration n-type impurity region NR22, the concentration indicated by the curve 21 is 0 from FIG. 3B, and arsenic is present in the n-type impurity region NR21. It can be seen that the lightly doped n-type impurity region NR22 is not doped with arsenic. Thus, since the gradient of the impurity concentration is discontinuous at the boundary between the two regions, it can be determined that the region has two regions. Here, the inclination is the inclination of the change in the vertical axis (concentration) with respect to the change in the horizontal axis (position) in the impurity concentration graph shown in FIG. The slope of the impurity concentration is discontinuous. Specifically, the amount of change (rate of change) of the impurity concentration in the direction intersecting the boundary in the vicinity of the boundary between NR21 and NR22 is compared with other regions. Means that it changes suddenly.

次に、図4〜図15を参照しながら、本実施の形態の半導体装置DEVの製造方法について説明する。なお図4〜図15では、n型コアトランジスタ領域とn型I/Oトランジスタ領域とに、それぞれ1つずつトランジスタを配置した場合の製造方法を記載したが、それぞれ複数のトランジスタが配置されていてもよい。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device DEV of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 15, the manufacturing method in which one transistor is arranged in each of the n-type core transistor region and the n-type I / O transistor region is described. However, a plurality of transistors are arranged in each case. Also good.

図4を参照して、まず半導体基板SUBが準備される。半導体基板SUBはたとえばn型シリコンの単結晶基板が用いられることが好ましい。半導体基板SUBの一方(上側)の主表面上に、パッド酸化膜PI、窒化珪素膜SNが順に、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成される。   Referring to FIG. 4, first, a semiconductor substrate SUB is prepared. The semiconductor substrate SUB is preferably an n-type silicon single crystal substrate, for example. A pad oxide film PI and a silicon nitride film SN are sequentially formed on one (upper) main surface of the semiconductor substrate SUB by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

パッド酸化膜PIはたとえばシリコン酸化膜からなる。またその厚みは5nm以上20nm以下とする。また窒化珪素膜SNはたとえば窒化珪素(SiN)からなる。またその厚みは100nm程度であり、たとえば70nm以上150nm以下とすることが好ましい。   Pad oxide film PI is made of, for example, a silicon oxide film. Moreover, the thickness shall be 5 to 20 nm. Silicon nitride film SN is made of, for example, silicon nitride (SiN). Moreover, the thickness is about 100 nm, for example, it is preferable to set it as 70 nm or more and 150 nm or less.

次に、フォトレジストPHRが形成された後、写真製版技術を用いて、フォトレジストPHRがパターニングされる。パターニングされたフォトレジストPHRをマスクとして、パッド酸化膜PIおよび窒化珪素膜SNがエッチングされる。ここではn型コアトランジスタ領域とn型I/Oトランジスタ領域との境界部など、異なる2つの隣接する領域同士を区画したい領域の真上のパッド酸化膜PIおよび窒化珪素膜SNが除去されるように、パッド酸化膜PIおよび窒化珪素膜SNがエッチングされる。   Next, after the photoresist PHR is formed, the photoresist PHR is patterned using photolithography. The pad oxide film PI and the silicon nitride film SN are etched using the patterned photoresist PHR as a mask. Here, the pad oxide film PI and the silicon nitride film SN immediately above a region where two different adjacent regions such as a boundary portion between the n-type core transistor region and the n-type I / O transistor region are desired to be separated are removed. Then, the pad oxide film PI and the silicon nitride film SN are etched.

図5に示すように、さらに半導体基板SUBにトレンチTRが形成される。トレンチTRの深さは、例えば200nm以上300nm以下とする。次に、フォトレジストPHRが除去され、トレンチTRが埋設され、窒化珪素膜SNを覆うシリコン酸化膜IIがCVD法などにより形成される。シリコン酸化膜IIの厚みは500nm程度であり、400nm以上600nm以下であることが好ましい。   As shown in FIG. 5, a trench TR is further formed in the semiconductor substrate SUB. The depth of the trench TR is, for example, not less than 200 nm and not more than 300 nm. Next, the photoresist PHR is removed, the trench TR is buried, and a silicon oxide film II covering the silicon nitride film SN is formed by a CVD method or the like. The thickness of the silicon oxide film II is about 500 nm, and preferably 400 nm or more and 600 nm or less.

図6を参照して、次に、窒化珪素膜SNをストッパとして、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により、シリコン酸化膜IIが研削される。このようにして、隣接するトランジスタ領域間を電気的に分離する素子分離膜IIが形成される。   Referring to FIG. 6, next, silicon oxide film II is ground by CMP (Chemical Mechanical Polishing) using silicon nitride film SN as a stopper. In this way, an element isolation film II that electrically isolates adjacent transistor regions is formed.

図7を参照して、まずたとえばウェットエッチングにより、窒化珪素膜SNが除去される。次に通常の写真製版技術を用いたパターニングがなされる。具体的には、まずn型コアトランジスタ領域およびn型I/Oトランジスタ領域においてp型ウェル領域PWRを形成したい領域に開口を有するフォトレジストPHRのパターンが形成される。次にこのフォトレジストPHRのパターンをフォトマスクとしてパッド酸化膜PIの真上からボロンなどのp型不純物が半導体基板SUBの表面にほぼ垂直な方向(図の上下方向)からイオン注入(ウェル注入)される。これにより、ボロンからなるp型ウェル領域PWRが形成される。   Referring to FIG. 7, first, silicon nitride film SN is removed, for example, by wet etching. Next, patterning is performed using a normal photolithography technique. Specifically, first, a pattern of photoresist PHR having an opening in a region where the p-type well region PWR is to be formed in the n-type core transistor region and the n-type I / O transistor region is formed. Next, using the pattern of the photoresist PHR as a photomask, p-type impurities such as boron are ion-implanted from the direction (vertical direction in the figure) substantially right above the surface of the semiconductor substrate SUB from above the pad oxide film PI. Is done. Thereby, a p-type well region PWR made of boron is formed.

上記のイオン注入技術において、注入されるボロンの持つエネルギは以下の通りであることが好ましい。第1段階として、数百keV、たとえば100keV以上500keV以下のエネルギを印加しながらボロンがイオン注入される。このときボロンはたとえば平面視において1×1012cm-2以上5×1013cm-2以下のドーズ量(面密度)でイオン注入されることが好ましい。次に第2段階として、数十keV、たとえば10keV以上50keV以下のエネルギを印加しながらボロンがイオン注入される。このときボロンはたとえば平面視において1×1011cm-2以上5×1012cm-2以下のドーズ量で注入されることが好ましい。 In the above ion implantation technique, it is preferable that the energy of the implanted boron is as follows. As a first stage, boron is ion-implanted while applying energy of several hundred keV, for example, 100 keV or more and 500 keV or less. At this time, for example, boron is preferably ion-implanted with a dose (surface density) of 1 × 10 12 cm −2 or more and 5 × 10 13 cm −2 or less in plan view. Next, as a second stage, boron is ion-implanted while applying energy of several tens keV, for example, 10 keV or more and 50 keV or less. At this time, for example, boron is preferably implanted at a dose of 1 × 10 11 cm −2 or more and 5 × 10 12 cm −2 or less in plan view.

なお図示しないが、p型のコアトランジスタおよびI/Oトランジスタを形成したい領域については、上記と同様に当該領域に開口を有するフォトレジストPHRが形成された後、当該領域の真上からリンおよび砒素が同様にイオン注入される。具体的には第1段階として、数百keV、たとえば100keV以上500keV以下のエネルギを印加しながらリンがイオン注入される。このときリンはたとえば平面視において1×1012cm-2以上5×1013cm-2以下のドーズ量でイオン注入されることが好ましい。次に第2段階として、数十keV、たとえば10keV以上50keV以下のエネルギを印加しながら砒素がイオン注入される。このとき砒素はたとえば平面視において1×1011cm-2以上5×1012cm-2以下のドーズ量でイオン注入されることが好ましい。 Although not shown, for regions where p-type core transistors and I / O transistors are to be formed, a photoresist PHR having an opening in the region is formed in the same manner as described above, and then phosphorus and arsenic are formed directly above the region. Are similarly implanted. Specifically, as the first stage, phosphorus is ion-implanted while applying energy of several hundred keV, for example, 100 keV or more and 500 keV or less. At this time, for example, phosphorus is preferably ion-implanted at a dose of 1 × 10 12 cm −2 or more and 5 × 10 13 cm −2 or less in plan view. Next, as a second stage, arsenic is ion-implanted while applying energy of several tens keV, for example, 10 keV to 50 keV. At this time, it is preferable that arsenic is ion-implanted, for example, at a dose of 1 × 10 11 cm −2 or more and 5 × 10 12 cm −2 or less in plan view.

図8を参照して、n型コアトランジスタ領域のみ、追加でイオン注入がなされる。具体的にはn型コアトランジスタ領域のp型ウェル領域PWRを開口部としたフォトレジストPHRを用いて、図7の工程と同様にボロンなどのp型不純物が、n型コアトランジスタ領域のp型ウェル領域PWR内に注入される(チャネル注入)。このときイオン注入されるボロンの持つエネルギは十数keV、たとえば10keV以上20keV以下であることが好ましく、ボロンはたとえば平面視において1×1012cm-2以上5×1013cm-2以下のドーズ量でイオン注入されることが好ましい。 Referring to FIG. 8, only the n-type core transistor region is additionally ion-implanted. Specifically, using the photoresist PHR with the p-type well region PWR in the n-type core transistor region as an opening, p-type impurities such as boron are converted into the p-type in the n-type core transistor region as in the step of FIG. Implanted into the well region PWR (channel implantation). At this time, the energy of boron to be ion-implanted is preferably several tens keV, for example, 10 keV or more and 20 keV or less. Boron has a dose of 1 × 10 12 cm −2 or more and 5 × 10 13 cm −2 or less, for example, in plan view. It is preferred that the ions be implanted in a quantity.

なお図示しないが、p型のコアトランジスタ領域についても同様に、追加でイオン注入がなされる。具体的には図7の工程と同様に砒素などのn型不純物がチャネル注入される。このとき注入される砒素の持つエネルギは数十keV、たとえば10keV以上50keV以下であることが好ましく、砒素はたとえば平面視において1×1012cm-2以上5×1013cm-2以下のドーズ量で注入されることが好ましい。 Although not shown, additional ion implantation is similarly performed on the p-type core transistor region. Specifically, n-type impurities such as arsenic are channel-implanted as in the step of FIG. The energy of arsenic implanted at this time is preferably several tens keV, for example, 10 keV or more and 50 keV or less, and arsenic has a dose amount of 1 × 10 12 cm −2 or more and 5 × 10 13 cm −2 or less in plan view, for example. Is preferably injected.

図9を参照して、まずたとえばウェットエッチングにより、パッド酸化膜PIが除去される。パッド酸化膜PIを除去した後、たとえば熱酸化法を用いて、ゲート絶縁膜GIが半導体基板SUBの表面上の全面に成膜される。ゲート絶縁膜GIは数十nm、たとえば5nm以上20nm以下の厚みとなるように成膜されることが好ましい。またゲート絶縁膜GIはたとえばシリコン酸化膜からなるものであることが好ましい。ゲート絶縁膜GIの形成後、n型コアトランジスタ領域のゲート絶縁膜GIのみウェットエッチングにより除去され、n型I/Oトランジスタ領域のゲート絶縁膜GIより薄いゲート絶縁膜GIが形成される。n型コアトランジスタ領域のゲート絶縁膜GIは数nm、たとえば1nm以上3nm以下の厚みとなるように形成されることが好ましい。p型トランジスタ領域についても同様の処理がなされる。   Referring to FIG. 9, first, pad oxide film PI is removed by, eg, wet etching. After removing pad oxide film PI, gate insulating film GI is formed on the entire surface of semiconductor substrate SUB using, for example, a thermal oxidation method. The gate insulating film GI is preferably formed to have a thickness of several tens nm, for example, 5 nm to 20 nm. The gate insulating film GI is preferably made of, for example, a silicon oxide film. After the formation of the gate insulating film GI, only the gate insulating film GI in the n-type core transistor region is removed by wet etching, and a gate insulating film GI thinner than the gate insulating film GI in the n-type I / O transistor region is formed. The gate insulating film GI in the n-type core transistor region is preferably formed to have a thickness of several nm, for example, 1 nm to 3 nm. Similar processing is performed for the p-type transistor region.

図10を参照して、ゲート絶縁膜GIの表面上の全面を覆うように、たとえばCVD法により、多結晶シリコンの薄膜が成膜される。次に当該多結晶シリコンの薄膜にイオン注入がなされる。具体的にはn型コアトランジスタ領域およびn型I/Oトランジスタ領域においては、リンなどのn型不純物が数keV以上数十keV以下(たとえば1keV以上50keV以下)のエネルギで、平面視において1×1015cm-2以上5×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。また図示されないp型トランジスタ領域においては、ホウ素などのp型不純物が数keV(1keV以上5keV以下)のエネルギで、平面視において1×1015cm-2以上5×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。その後この多結晶シリコンの薄膜に対して通常の写真製版技術およびエッチングを行なうことによりゲート導電膜GEのパターンが形成される。 Referring to FIG. 10, a polycrystalline silicon thin film is formed by, for example, a CVD method so as to cover the entire surface of gate insulating film GI. Next, ions are implanted into the polycrystalline silicon thin film. Specifically, in the n-type core transistor region and the n-type I / O transistor region, an n-type impurity such as phosphorus has an energy of several keV to several tens keV (for example, 1 keV to 50 keV), and 1 × in plan view Ions are implanted at a dose of 10 15 cm −2 or more and 5 × 10 15 cm −2 or less. In a p-type transistor region not shown, a p-type impurity such as boron has an energy of several keV (1 keV or more and 5 keV or less) and a dose of 1 × 10 15 cm −2 or more and 5 × 10 15 cm −2 or less in plan view. Ion implanted in quantity. Thereafter, the pattern of the gate conductive film GE is formed by performing a normal photolithography technique and etching on the polycrystalline silicon thin film.

図11を参照して、n型コアトランジスタ領域のソース領域およびドレイン領域となるn型不純物領域NR11を形成するための不純物がイオン注入される。ここでは例えば1keV以上20keV以下のエネルギで、平面視において5×1013cm-2以上1×1015cm-2以下のドーズ量で、砒素がイオン注入されることが好ましい。 Referring to FIG. 11, impurities for forming n-type impurity region NR11 to be the source region and drain region of the n-type core transistor region are ion-implanted. Here, for example, arsenic is preferably ion-implanted with an energy of 1 keV to 20 keV and a dose of 5 × 10 13 cm −2 to 1 × 10 15 cm −2 in plan view.

また図示されないが、p型のコアトランジスタ領域のソース領域およびドレイン領域となるp型不純物領域(S/DまたはLDD)を形成するためのイオン注入がなされる。具体的には、フッ化ホウ素(BF2)などが、たとえば1keV以上20keV以下のエネルギで、平面視において5×1013cm-2以上1×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。さらにp型のI/Oトランジスタ領域のp型不純物領域(S/DまたはLDD)を形成するためのイオン注入がなされる。具体的には、ホウ素などが、たとえば1keV以上20keV以下のエネルギで、平面視において5×1012cm-2以上1×1014cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。 Although not shown, ion implantation is performed to form p-type impurity regions (S / D or LDD) to be the source region and drain region of the p-type core transistor region. Specifically, boron fluoride (BF 2 ) or the like is ion-implanted with an energy of, for example, 1 keV or more and 20 keV or less with a dose amount of 5 × 10 13 cm −2 or more and 1 × 10 15 cm −2 or less in plan view. The Further, ion implantation for forming a p-type impurity region (S / D or LDD) in the p-type I / O transistor region is performed. Specifically, boron or the like is ion-implanted with an energy of, for example, 1 keV or more and 20 keV or less at a dose of 5 × 10 12 cm −2 or more and 1 × 10 14 cm −2 or less in plan view.

図12を参照して、ゲート導電膜GEをフォトマスクとしてゲート絶縁膜GIが、たとえばゲート導電膜GEの真下のみに残るようにパターニングされる。なお図10の工程の後にゲート導電膜GEをパターニングした直後に、当該ゲート導電膜GEをフォトマスクとしてゲート絶縁膜GIをパターニングしてもよい。   Referring to FIG. 12, gate insulating film GI is patterned to remain only under gate conductive film GE, for example, using gate conductive film GE as a photomask. Note that immediately after the gate conductive film GE is patterned after the step of FIG. 10, the gate insulating film GI may be patterned using the gate conductive film GE as a photomask.

次にn型コアトランジスタ領域、n型I/Oトランジスタ領域、p型トランジスタ領域ともに、ゲート導電膜GEの上側面およびゲート絶縁膜GIの側面を覆うように側壁絶縁膜SWが形成され、ゲート構造Gが形成される。   Next, in each of the n-type core transistor region, the n-type I / O transistor region, and the p-type transistor region, a sidewall insulating film SW is formed so as to cover the upper side surface of the gate conductive film GE and the side surface of the gate insulating film GI. G is formed.

次に図示されないp型のI/Oトランジスタ領域のソース領域およびドレイン領域となるp型不純物領域(S/D領域)を形成するための不純物がイオン注入される。具体的には、フッ化ホウ素(BF2)などが、たとえば1keV以上50keV以下のエネルギで、平面視において5×1013cm-2以上1×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入された後、ホウ素などが、たとえば1keV以上50keV以下のエネルギで、平面視において1×1013cm-2以上1×1014cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。 Next, impurities for forming a p-type impurity region (S / D region) to be a source region and a drain region of a p-type I / O transistor region (not shown) are ion-implanted. Specifically, boron fluoride (BF 2 ) or the like is ion-implanted, for example, with an energy of 1 keV or more and 50 keV or less and a dose of 5 × 10 13 cm −2 or more and 1 × 10 15 cm −2 or less in plan view. Thereafter, boron or the like is ion-implanted with an energy of, for example, 1 keV or more and 50 keV or less with a dose amount of 1 × 10 13 cm −2 or more and 1 × 10 14 cm −2 or less in plan view.

図13を参照して、n型I/Oトランジスタ領域のソース領域およびドレイン領域となるn型不純物領域(LDD領域およびS/D領域)を形成するためのイオン注入がなされる。具体的には、まずS/D領域(n型不純物領域NR21)を形成するために、砒素などが、たとえば10keV以上50keV以下のエネルギで、平面視において5×1013cm-2以上1×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。このときのイオン注入は、半導体基板SUBの表面に垂直な方向(図13の上下方向)に対して0度以上7度以下の方向から照射されることによりなされることが好ましい。次にLDD領域(低濃度n型不純物領域NR22)を形成するために、リンなどが、たとえば10keV以上50keV以下のエネルギで、平面視において1×1013cm-2以上1×1014cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。このときのイオン注入は、半導体基板SUBの表面に垂直な方向に対して30度以上60度以下の方向から照射されることによりなされることが好ましい。このようにすれば、図13に示すように、側壁絶縁膜SWの真下の領域など、n型不純物領域NR21よりもゲート構造Gに近い(内側の)領域に到達するように低濃度n型不純物領域NR22を形成することができる。 Referring to FIG. 13, ion implantation is performed to form n-type impurity regions (LDD region and S / D region) to be the source region and drain region of the n-type I / O transistor region. Specifically, first, in order to form the S / D region (n-type impurity region NR21), arsenic or the like has an energy of 10 keV or more and 50 keV or less, for example, 5 × 10 13 cm −2 or more and 1 × 10 5 in plan view. Ions are implanted with a dose of 15 cm -2 or less. The ion implantation at this time is preferably performed by irradiating from 0 ° to 7 ° with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate SUB (vertical direction in FIG. 13). Next, in order to form an LDD region (low-concentration n-type impurity region NR22), phosphorus or the like has an energy of, for example, 10 keV or more and 50 keV or less, and is 1 × 10 13 cm −2 or more and 1 × 10 14 cm −2 in plan view. Ions are implanted with the following dose. The ion implantation at this time is preferably performed by irradiation from a direction of 30 degrees or more and 60 degrees or less with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate SUB. In this way, as shown in FIG. 13, the low-concentration n-type impurity is reached so as to reach a region (inner side) closer to the gate structure G than the n-type impurity region NR21, such as a region immediately below the sidewall insulating film SW. Region NR22 can be formed.

図13の工程により、n型不純物領域NR21の最大不純物濃度が低濃度n型不純物領域NR22の最大不純物濃度よりも高くなるように、かつn型不純物領域NR21の最大不純物濃度がn型不純物領域NR11の最大不純物濃度よりも低くなるように、n型不純物領域NR21,NR22が形成できる。   13, the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR21 is higher than the maximum impurity concentration of the low-concentration n-type impurity region NR22, and the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR21 is n-type impurity region NR11. The n-type impurity regions NR21 and NR22 can be formed so as to be lower than the maximum impurity concentration.

図14を参照して、上記の各工程で形成された半導体基板SUBの全体が約1000℃で熱処理されることにより、形成したn型不純物領域NR11,NR21,NR22を活性化させ、所望の形状を有する安定な領域とする。   Referring to FIG. 14, the entire semiconductor substrate SUB formed in each of the above steps is heat-treated at about 1000 ° C., thereby activating the formed n-type impurity regions NR11, NR21, NR22 to have a desired shape. A stable region having

図15を参照して、上記の各不純物領域NR11,NR21,NR22の上面およびゲート構造G(ゲート導電膜GE)の上側面を覆うように、金属薄膜MLLが、たとえば通常のスパッタリング法により形成される。ここではたとえばコバルト(Co)が数nm以上数十nm以下で堆積されることにより形成される。また上記コバルトの代わりに、たとえばニッケル(Ni)が形成されてもよい。   Referring to FIG. 15, a metal thin film MLL is formed by, for example, a normal sputtering method so as to cover the upper surfaces of the impurity regions NR11, NR21, NR22 and the upper surface of the gate structure G (gate conductive film GE). The Here, for example, it is formed by depositing cobalt (Co) at a thickness of several nm to several tens of nm. Further, for example, nickel (Ni) may be formed instead of cobalt.

その後、上記の各工程で形成された半導体基板SUBの全体が数百℃で熱処理される。この処理により、不純物領域NR11,NR21,NR22およびゲート導電膜GEを構成するシリコンの原子と、その上の金属薄膜MLLのコバルトまたはニッケルの原子とが反応してシリサイドSCが形成される。ソース領域S、ドレイン領域D、ゲート導電膜GE上以外の領域に形成された金属薄膜MLLは通常のウェットエッチングにより除去される。以上の各工程により図2に示すコアトランジスタCTRとI/OトランジスタITRとを有する半導体装置DEVが形成される。   Thereafter, the entire semiconductor substrate SUB formed in each of the above steps is heat-treated at several hundred degrees Celsius. By this treatment, the silicon atoms constituting the impurity regions NR11, NR21, NR22 and the gate conductive film GE react with the cobalt or nickel atoms of the metal thin film MLL thereon to form the silicide SC. The metal thin film MLL formed in regions other than the source region S, drain region D, and gate conductive film GE is removed by normal wet etching. Through the above steps, the semiconductor device DEV having the core transistor CTR and the I / O transistor ITR shown in FIG. 2 is formed.

次に、本実施の形態の作用効果を説明する。
たとえば不純物領域の最大不純物濃度が分かれば、その不純物領域全体の不純物濃度の分布は概ね一般化される。具体的には、たとえば最大不純物濃度の大きい不純物領域Aと最大不純物濃度が不純物領域Aより小さい不純物領域Bとを比較すれば、一般的に全体的に不純物領域Aの方が不純物領域Bよりも不純物濃度が高くなるといえる。このため上記のように各不純物領域の最大不純物濃度の大小を比較すれば、当該各不純物領域全体の不純物濃度の大小比較ができる。以下においてはこのことを前提に、本実施の形態の作用効果を説明する。
Next, the function and effect of this embodiment will be described.
For example, if the maximum impurity concentration of the impurity region is known, the distribution of the impurity concentration of the entire impurity region is generally generalized. Specifically, for example, when comparing the impurity region A having a maximum impurity concentration with the impurity region B having a maximum impurity concentration smaller than the impurity region A, generally the impurity region A is generally larger than the impurity region B. It can be said that the impurity concentration increases. For this reason, if the size of the maximum impurity concentration of each impurity region is compared as described above, the size of the impurity concentration of each impurity region can be compared. In the following, based on this premise, the operational effects of the present embodiment will be described.

したがって本実施の形態のように、図3の濃度bを濃度aよりも低く、濃度c,c1より高くすれば、たとえば濃度a,c,c1が図3と同様だが濃度bが濃度aと等しい場合に比べて、n型不純物領域NR21とNR22との境界部(図2の曲線21部)における電界強度を下げることができる。これはn型不純物領域NR21の最大不純物濃度bを小さくすることにより、n型不純物領域NR21全体の不純物濃度が下がり、n型不純物領域NR21と低濃度n型不純物領域NR22との全体的な不純物濃度の差が小さくなるためである。   Therefore, if the concentration b in FIG. 3 is lower than the concentration a and higher than the concentrations c and c1 as in the present embodiment, for example, the concentrations a, c and c1 are the same as in FIG. 3, but the concentration b is equal to the concentration a. Compared with the case, the electric field strength at the boundary part (curve 21 part of FIG. 2) between the n-type impurity regions NR21 and NR22 can be lowered. This is because by reducing the maximum impurity concentration b of the n-type impurity region NR21, the impurity concentration of the entire n-type impurity region NR21 is lowered, and the overall impurity concentration of the n-type impurity region NR21 and the low-concentration n-type impurity region NR22 is reduced. This is because the difference is reduced.

コアトランジスタCTRは当該半導体装置の内部において中心的な役割を有するトランジスタである。したがってコアトランジスタCTRのn型不純物領域NR11の不純物濃度を下げるとコアトランジスタCTRの駆動時の電流が低下し、当該トランジスタの性能が低下する可能性がある。具体的にはn型不純物領域NR11の最大不純物濃度a(図3(A)参照)は1×1020cm-3より高いことが好ましい。しかしI/OトランジスタITRは入出力回路用のトランジスタであるため、S/D領域であるn型不純物領域NR21の不純物濃度を多少下げても半導体装置DEVの性能に大きな影響を与えない。このためI/OトランジスタITRは、その性能を低下させない程度にn型不純物濃度の濃度を下げることができる。 The core transistor CTR is a transistor having a central role in the semiconductor device. Therefore, when the impurity concentration of the n-type impurity region NR11 of the core transistor CTR is lowered, the current at the time of driving the core transistor CTR is lowered, and the performance of the transistor may be lowered. Specifically, the maximum impurity concentration a (see FIG. 3A) of the n-type impurity region NR11 is preferably higher than 1 × 10 20 cm −3 . However, since the I / O transistor ITR is an input / output circuit transistor, even if the impurity concentration of the n-type impurity region NR21, which is the S / D region, is slightly reduced, the performance of the semiconductor device DEV is not greatly affected. For this reason, the I / O transistor ITR can reduce the n-type impurity concentration to such an extent that its performance is not deteriorated.

そこで上記のようにn型不純物領域NR21の不純物濃度を変化させる(n型不純物領域NR11の不純物濃度よりも低くする)。すると、上記のようにコアトランジスタよりも電源電圧の高いI/Oトランジスタのドレイン領域Dの端部に、当該トランジスタの微細化により特に高い電界強度が発生したとしても、上記境界部21における電界強度を低下させることができる。このためキャリアとしての電子が電子または正孔を発生させるインパクトイオン化を抑制することができ、その結果オン耐圧の低下の抑制、およびホットキャリア寿命の向上が可能になる。したがって当該トランジスタの微細化を問題なく進めることができ、n型I/Oトランジスタ領域の回路面積を縮小することができる。   Therefore, as described above, the impurity concentration of the n-type impurity region NR21 is changed (lower than the impurity concentration of the n-type impurity region NR11). Then, even if a particularly high electric field strength is generated at the end of the drain region D of the I / O transistor having a higher power supply voltage than the core transistor as described above, due to the miniaturization of the transistor, the electric field strength at the boundary portion 21 is increased. Can be reduced. Therefore, impact ionization in which electrons as carriers generate electrons or holes can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in ON breakdown voltage and to improve a hot carrier life. Therefore, miniaturization of the transistor can be promoted without any problem, and the circuit area of the n-type I / O transistor region can be reduced.

なお上記のオン耐圧の低下の問題は、電子をキャリアとするn型MOSトランジスタにおいて発生し、正孔をキャリアとするp型MOSトランジスタでは生じにくい。これは、電子と比較し正孔の移動度がかなり小さいためである。したがってn型I/OトランジスタITRに対して上記の対策を施す必要がある。   The above-described problem of lowering the on-breakdown voltage occurs in an n-type MOS transistor using electrons as carriers and hardly occurs in a p-type MOS transistor using holes as carriers. This is because the mobility of holes is considerably smaller than that of electrons. Therefore, it is necessary to take the above-mentioned measures for the n-type I / O transistor ITR.

(実施の形態2)
本実施の形態は、実施の形態1と比較して、コアトランジスタCTRの構成において異なっている。以下、図16を参照して、本実施の形態の半導体装置の構成について説明する。
(Embodiment 2)
This embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the core transistor CTR. Hereinafter, the configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図16は実施の形態2における、実施の形態1の図2に示す概略断面図に相当するものである。図16と図2とを参照して、本実施の形態においてはコアトランジスタCTRのソース領域Sおよびドレイン領域Dは、n型不純物領域NR12,NR13,NR14(第3のn型不純物領域)および低濃度n型不純物領域NR11,NR15(第4のn型不純物領域)からなる。   FIG. 16 corresponds to the schematic cross-sectional view of the second embodiment shown in FIG. 2 of the first embodiment. Referring to FIGS. 16 and 2, in the present embodiment, source region S and drain region D of core transistor CTR are n-type impurity regions NR12, NR13, NR14 (third n-type impurity region) and low Consist of n-type impurity regions NR11 and NR15 (fourth n-type impurity region).

図16を参照して、低濃度n型不純物領域NR11は曲線11を境界部としてたとえば砒素がイオン注入されることにより形成され、n型不純物領域NR12は曲線12を境界部としてたとえばリンがイオン注入されることにより形成される。n型不純物領域NR13は曲線13を境界部としてたとえば砒素がイオン注入されることにより形成される。n型不純物領域NR14は概ね曲線11と曲線13とに挟まれた領域であり、低濃度n型不純物領域NR15は概ね曲線12と曲線13とに挟まれた領域である。したがってこの場合、低濃度n型不純物領域NR11は砒素のみがドーピングされ、n型不純物領域NR12,13,14は砒素とリンとの双方がドーピングされ、低濃度n型不純物領域NR15はリンのみがドーピングされることになる。   Referring to FIG. 16, low-concentration n-type impurity region NR11 is formed by ion implantation of, for example, arsenic using curve 11 as a boundary portion, and n-type impurity region NR12 is formed of, for example, phosphorus by ion implantation using curve 12 as a boundary portion. Is formed. N-type impurity region NR13 is formed by ion implantation of arsenic, for example, with curve 13 as the boundary. The n-type impurity region NR14 is a region generally sandwiched between the curves 11 and 13, and the low-concentration n-type impurity region NR15 is a region generally sandwiched between the curves 12 and 13. Therefore, in this case, the low-concentration n-type impurity region NR11 is doped only with arsenic, the n-type impurity regions NR12, 13, and 14 are doped with both arsenic and phosphorus, and the low-concentration n-type impurity region NR15 is doped with only phosphorus. Will be.

図16および図17を参照して、n型不純物領域NR12,NR13,NR14にはいずれも砒素とリンとの双方がドーピングされるため、これらをまとめて、図17の曲線13(1O)を境界部とするn型不純物領域NR1O(第3のn型不純物領域)と考えることができる。一方、n型不純物領域NR11はここでは曲線11を境界部とする領域からn型不純物領域NR13を除いた領域となり、砒素のみがドーピングされ、低濃度n型不純物領域NR15はリンのみがドーピングされる。このためこれらの領域NR11,NR15をまとめて、砒素とリンとのいずれかのみがドーピングされ、n型不純物領域NR1Oよりも不純物濃度の低い低濃度n型不純物領域NR1X(第4のn型不純物領域)と考えることができる。低濃度n型不純物領域NR1Xは図17の曲線12(1X)を境界部とする。   Referring to FIGS. 16 and 17, since n-type impurity regions NR12, NR13, and NR14 are all doped with both arsenic and phosphorous, they are collectively bounded by curve 13 (1O) in FIG. It can be considered as an n-type impurity region NR1O (third n-type impurity region) serving as a part. On the other hand, the n-type impurity region NR11 is a region where the n-type impurity region NR13 is excluded from the region having the curve 11 as a boundary here, and only the arsenic is doped, and the low-concentration n-type impurity region NR15 is doped only with phosphorus. . For this reason, the regions NR11 and NR15 are combined, and only one of arsenic and phosphorus is doped, and the low concentration n-type impurity region NR1X (fourth n-type impurity region) having a lower impurity concentration than the n-type impurity region NR1O. ). The low concentration n-type impurity region NR1X has a curve 12 (1X) in FIG.

低濃度n型不純物領域NR22は、低濃度n型不純物領域NR1X(低濃度n型不純物領域NR15)よりも深く形成されている。   The low-concentration n-type impurity region NR22 is formed deeper than the low-concentration n-type impurity region NR1X (low-concentration n-type impurity region NR15).

低濃度n型不純物領域NR1Xは、概ねn型不純物領域NR1Oを下方から取り囲むように形成される。n型不純物領域NR1Oにおけるたとえば砒素の最大不純物濃度は、低濃度n型不純物領域NR1Xにおけるたとえば砒素(リン)の最大不純物濃度よりも高いことが好ましい。n型不純物領域NR1OはいわゆるS/D領域として、低濃度n型不純物領域NR15はいわゆるLDD領域として形成される。   The low-concentration n-type impurity region NR1X is formed so as to substantially surround the n-type impurity region NR1O from below. The maximum impurity concentration of, for example, arsenic in n-type impurity region NR1O is preferably higher than the maximum impurity concentration of, for example, arsenic (phosphorus) in low-concentration n-type impurity region NR1X. The n-type impurity region NR1O is formed as a so-called S / D region, and the low-concentration n-type impurity region NR15 is formed as a so-called LDD region.

本実施の形態においては、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21における最大不純物濃度は、コアトランジスタCTRのn型不純物領域NR1Oにおける最大不純物濃度よりも低い。このことについて以下に説明する。   In the present embodiment, the maximum impurity concentration in n-type impurity region NR21 of I / O transistor ITR is lower than the maximum impurity concentration in n-type impurity region NR1O of core transistor CTR. This will be described below.

図18(A)、(B)および図19(A)、(B)の横軸、縦軸は図3(A)、(B)と同様の座標であり、横軸は図16,17における点線部A,B上の位置(X位置)を示す。これに対して図18(C)、図19(C)は、縦軸は図3(A),(B)と同様の座標であるが、横軸は図16,17における点線部C上の上下方向の位置に対応する位置(図中Y位置と表現)を示す。なおここでは図16,17の点線部A,B,Cは砒素またはリンの濃度が最大となる点を通るものとする。   18A, 18B, 19A, and 19B, the horizontal axis and the vertical axis are the same coordinates as in FIGS. 3A and 3B, and the horizontal axis in FIGS. The positions on the dotted lines A and B (X position) are shown. On the other hand, in FIGS. 18C and 19C, the vertical axis is the same coordinate as in FIGS. 3A and 3B, but the horizontal axis is on the dotted line portion C in FIGS. A position (expressed as Y position in the figure) corresponding to the position in the vertical direction is shown. Here, the dotted lines A, B, and C in FIGS. 16 and 17 pass through the point where the concentration of arsenic or phosphorus is maximum.

図18(A)〜(C)を参照して、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR21における砒素の最大不純物濃度bは、コアトランジスタCTRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR13(n型不純物領域NR1O)における砒素の最大不純物濃度e,aよりも低い。   18A to 18C, the maximum impurity concentration b of arsenic in n-type impurity region NR21 constituting drain region D of I / O transistor ITR constitutes drain region D of core transistor CTR. It is lower than the maximum impurity concentration e, a of arsenic in the n-type impurity region NR13 (n-type impurity region NR1O).

濃度eは図16の曲線13(図17の曲線13(1O))を境界部とする砒素の不純物領域を形成するための最大不純物濃度であり、濃度aは図16の曲線11を境界部とする砒素の不純物領域を形成するための最大不純物濃度である。図18(A)に示すように、曲線13(曲線10)を境界部とするn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度eの方が、曲線11を境界部とするn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度aより高い。図18(A)、(B)は、曲線21を境界部とするn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度bは、上記e,aのいずれよりも低いことを示す。たとえば上記濃度bは1×1020cm-3以下にすることができ、上記濃度e,aは1×1020cm-3より高くすることができる。 The concentration e is the maximum impurity concentration for forming an impurity region of arsenic with the curve 13 in FIG. 16 (curve 13 (1O) in FIG. 17) as the boundary, and the concentration a has the curve 11 in FIG. 16 as the boundary. This is the maximum impurity concentration for forming an arsenic impurity region. As shown in FIG. 18A, the maximum impurity concentration e doped to form the n-type impurity region having the curve 13 (curve 10) as the boundary is n-type having the curve 11 as the boundary. It is higher than the maximum impurity concentration a that is doped to form the impurity region. FIGS. 18A and 18B show that the maximum impurity concentration b doped for forming the n-type impurity region having the curve 21 as a boundary is lower than both e and a. For example, the concentration b can be 1 × 10 20 cm −3 or less, and the concentrations e and a can be higher than 1 × 10 20 cm −3 .

なお本実施の形態においては、コアトランジスタCTRの低濃度n型不純物領域NR15(NR1X)とI/OトランジスタITRの低濃度n型不純物領域NR22とのリンの最大不純物濃度はいずれもc1(図18,19参照)でほぼ等しい(c1は領域NR1O,21における最大不純物濃度(いずれもcでほぼ等しい)よりも低い)。またコアトランジスタCTRの低濃度n型不純物領域NR11(NR1X)の砒素の最大不純物濃度はa1であり、これはn型不純物領域NR13(NR1O)の砒素の最大不純物濃度aより低い。   In this embodiment, the maximum impurity concentration of phosphorus in both the low concentration n-type impurity region NR15 (NR1X) of the core transistor CTR and the low concentration n-type impurity region NR22 of the I / O transistor ITR is c1 (FIG. 18). , 19) (c1 is lower than the maximum impurity concentration in the region NR1O, 21 (both are substantially equal to c)). The maximum impurity concentration of arsenic in the low-concentration n-type impurity region NR11 (NR1X) of the core transistor CTR is a1, which is lower than the maximum impurity concentration a of arsenic in the n-type impurity region NR13 (NR1O).

図19(A)〜(C)を参照して、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR21における砒素の最大不純物濃度bは、コアトランジスタCTRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR13(n型不純物領域NR1O)における砒素の最大不純物濃度fよりも低い。上記f(As−Tで示す)は、曲線13を境界部とするn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度eと、曲線11を境界部とするn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度aとの合計である。すなわち図19(A)の曲線As−Tは、曲線13As(曲線13を境界部とする砒素の濃度分布)と曲線11As(曲線13を境界部とする砒素の濃度分布)との合計を表す。このため、たとえば領域NR14など、曲線13の砒素のみが存在する領域については曲線13Asと重なり、たとえば領域NR15など、曲線13の砒素と曲線11の砒素とが存在する領域については曲線13Asと曲線11Asとの示す値の総和になる。   Referring to FIGS. 19A to 19C, the maximum impurity concentration b of arsenic in n-type impurity region NR21 constituting drain region D of I / O transistor ITR constitutes drain region D of core transistor CTR. It is lower than the maximum impurity concentration f of arsenic in the n-type impurity region NR13 (n-type impurity region NR1O). The above f (indicated by As-T) forms the maximum impurity concentration e doped to form the n-type impurity region with the curve 13 as the boundary and the n-type impurity region with the curve 11 as the boundary. Therefore, it is the sum of the maximum impurity concentration a to be doped. That is, the curve As-T in FIG. 19A represents the sum of the curve 13As (the arsenic concentration distribution with the curve 13 as a boundary) and the curve 11As (the arsenic concentration distribution with the curve 13 as a boundary). For this reason, for example, the region where only arsenic of the curve 13 exists such as the region NR14 overlaps with the curve 13As, and for example, the region where the arsenic of the curve 13 and the arsenic of the curve 11 exist such as the region NR15. The sum of the values indicated by.

完成品を検証した場合には図19に示す不純物の合計量fが分析できるため、この値がbよりも高いことが好ましい。たとえば上記濃度bは1×1020cm-3以下にすることができ、上記濃度fは1×1020cm-3より高くすることができる。 When the finished product is verified, the total amount f of impurities shown in FIG. 19 can be analyzed, and this value is preferably higher than b. For example, the concentration b can be 1 × 10 20 cm −3 or less, and the concentration f can be higher than 1 × 10 20 cm −3 .

なお図19(A)、(B)においては、濃度e,aのそれぞれが濃度bよりも高く、その結果濃度fが濃度bよりも高くなっている。しかし濃度e,aのそれぞれ(あるいはいずれか一方)は濃度bよりも低く、これらを合計した濃度fが濃度bよりも高くなっていてもよい。   In FIGS. 19A and 19B, each of the concentrations e and a is higher than the concentration b, and as a result, the concentration f is higher than the concentration b. However, each of the concentrations e and a (or one of them) may be lower than the concentration b, and the total concentration f may be higher than the concentration b.

以上のように本実施の形態においては、n型不純物領域NR1O,NR21の最大不純物濃度(最大濃度)とは、n型不純物領域NR1O,NR21の砒素の最大不純物濃度を指すものとする。また低濃度n型不純物領域NR1Xの最大不純物濃度(最大濃度)とは、低濃度n型不純物領域NR1Xを構成する低濃度n型不純物領域NR11の砒素の最大不純物濃度a1または低濃度n型不純物領域NR15のリンの最大不純物濃度c1を表すものとする。   As described above, in the present embodiment, the maximum impurity concentration (maximum concentration) of the n-type impurity regions NR1O and NR21 refers to the maximum impurity concentration of arsenic in the n-type impurity regions NR1O and NR21. The maximum impurity concentration (maximum concentration) of the low-concentration n-type impurity region NR1X is the maximum impurity concentration a1 of arsenic in the low-concentration n-type impurity region NR11 constituting the low-concentration n-type impurity region NR1X or the low-concentration n-type impurity region. It represents the maximum impurity concentration c1 of phosphorus of NR15.

またn型不純物領域1Oと低濃度n型不純物領域1Xとの2つの領域の境界部においては、図19(A)より曲線12の示す濃度が、図19(C)より曲線13の示す濃度が、それぞれ0になる。図19(A)においてはn型不純物領域1Oにはリンがドーピングされ、低濃度n型不純物領域1Xにおいてはリンがドーピングされない。図19(B)においてはn型不純物領域NR21においては砒素がドーピングされ、低濃度n型不純物領域NR22においては砒素がドーピングされない。図19(C)においてはn型不純物領域1Oには砒素がドーピングされ、低濃度n型不純物領域1Xにおいては砒素がドーピングされない。このように図19(A)、(B)、(C)に示すそれぞれの2つの領域の境界部の少なくとも一方においては不純物濃度の傾きが不連続になることから、2つの領域を有することが判別できる。   At the boundary between the two regions of the n-type impurity region 1O and the low-concentration n-type impurity region 1X, the concentration indicated by the curve 12 from FIG. 19A and the concentration indicated by the curve 13 from FIG. , 0 respectively. In FIG. 19A, n-type impurity region 1O is doped with phosphorus, and low-concentration n-type impurity region 1X is not doped with phosphorus. In FIG. 19B, arsenic is doped in the n-type impurity region NR21, and arsenic is not doped in the low-concentration n-type impurity region NR22. In FIG. 19C, arsenic is doped in the n-type impurity region 1O, and arsenic is not doped in the low-concentration n-type impurity region 1X. As described above, since the gradient of the impurity concentration is discontinuous in at least one of the boundaries between the two regions shown in FIGS. 19A, 19B, and 19C, the region has two regions. Can be determined.

次に、図20〜図23を参照しながら、本実施の形態の半導体装置DEVの製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device DEV of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図20を参照して、実施の形態1の図4〜図12と同様の処理がなされた後、n型コアトランジスタ領域のn型不純物領域NR12〜NR15を形成するためのイオン注入がなされる。具体的には、まず砒素などのn型不純物が、数keV以上数十keV以下(たとえば1keV以上50keV以下)のエネルギで、平面視において3×1014cm-2以上3×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入されることが好ましい。これにより曲線13を境界部とする不純物領域(S/D領域)が形成される。次にリンなどのn型不純物が、数keV以上数十keV以下(たとえば1keV以上50keV以下)のエネルギで、平面視において5×1012cm-2以上1×1014cm-2以下のドーズ量でイオン注入されることが好ましい。これにより曲線12を境界部とするリンのLDD領域(低濃度不純物領域NR15など)が形成される。 Referring to FIG. 20, after processing similar to that in FIGS. 4 to 12 of the first embodiment is performed, ion implantation for forming n-type impurity regions NR12 to NR15 in the n-type core transistor region is performed. Specifically, an n-type impurity such as arsenic first has an energy of several keV to several tens keV (for example, 1 keV to 50 keV), and is 3 × 10 14 cm −2 to 3 × 10 15 cm −2 in plan view. Ion implantation is preferably performed with the following dose. Thereby, an impurity region (S / D region) having the curve 13 as a boundary is formed. Next, an n-type impurity such as phosphorus has an energy of several keV to several tens keV (for example, 1 keV to 50 keV), and a dose amount of 5 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 14 cm −2 in plan view. It is preferable that ion implantation is performed. As a result, a phosphorus LDD region (such as the low-concentration impurity region NR15) having the curve 12 as a boundary is formed.

なお図12の工程において側壁絶縁膜SWが形成されているため、n型不純物領域NR12などは、n型不純物領域NR11に比べて内側(図のゲート構造Gに近い側)への進入が少ない。   Since the sidewall insulating film SW is formed in the step of FIG. 12, the n-type impurity region NR12 and the like are less likely to enter the inner side (side closer to the gate structure G in the drawing) than the n-type impurity region NR11.

次に図示されないp型のコアトランジスタ領域およびI/Oトランジスタ領域のp型不純物領域(S/DまたはLDD)を形成するためのイオン注入が同時になされる。具体的には、まずフッ化ホウ素などのp型不純物が、たとえば1keV以上50keV以下のエネルギで、平面視において3×1014cm-2以上3×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入された後、ホウ素などのp型不純物が、とえば1keV以上50keV以下のエネルギで、平面視において5×1012cm-2以上1×1014cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。 Next, ion implantation for forming a p-type impurity region (S / D or LDD) of a p-type core transistor region and an I / O transistor region (not shown) is simultaneously performed. Specifically, first, a p-type impurity such as boron fluoride is ion-implanted with an energy of, for example, 1 keV or more and 50 keV or less and a dose amount of 3 × 10 14 cm −2 or more and 3 × 10 15 cm −2 or less in plan view. Thereafter, a p-type impurity such as boron is ion-implanted with an energy of 1 keV to 50 keV, for example, at a dose of 5 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 14 cm −2 in plan view.

図21〜図23を参照して、図20の工程の後、図13〜図15と同様の処理がなされる。なお低濃度n型不純物領域NR22は、低濃度n型不純物領域NR15(NR1X)よりも深くなるように形成される。   Referring to FIGS. 21 to 23, after the step of FIG. 20, the same processing as in FIGS. 13 to 15 is performed. The low-concentration n-type impurity region NR22 is formed so as to be deeper than the low-concentration n-type impurity region NR15 (NR1X).

図20〜図23の工程により、n型不純物領域NR21における砒素の最大不純物濃度がn型不純物領域NR1Oにおける砒素の最大不純物濃度よりも低くなるように、かつn型不純物領域NR1Oの最大不純物濃度が低濃度n型不純物領域1Xの最大不純物濃度よりも高くなるように、n型不純物領域NR1O、NR1Xが形成される。さらに、低濃度n型不純物領域NR22と低濃度n型不純物領域NR15(NR1X)とのリンの最大不純物濃度がほぼほぼ等しくなるように、両者が形成される。   20 to 23, the maximum impurity concentration of arsenic in n-type impurity region NR1O is lower than the maximum impurity concentration of arsenic in n-type impurity region NR1O, and the maximum impurity concentration of n-type impurity region NR1O is increased. The n-type impurity regions NR1O and NR1X are formed so as to be higher than the maximum impurity concentration of the low-concentration n-type impurity region 1X. Further, both the low concentration n-type impurity region NR22 and the low concentration n-type impurity region NR15 (NR1X) are formed so that the maximum impurity concentration of phosphorus is substantially equal.

次に、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態のように濃度bを濃度e,aより低くすれば、たとえば濃度a,e,cが本実施の形態と同様だが濃度bが濃度e,aより低くなっていない(濃度bが濃度e,aと等しい)場合に比べて、n型不純物領域NR21とNR22との境界部における電界強度を下げることができ、実施の形態1と同様の効果を奏する。
Next, the function and effect of this embodiment will be described.
If the concentration b is set lower than the concentrations e and a as in the present embodiment, for example, the concentrations a, e, and c are the same as in the present embodiment, but the concentration b is not lower than the concentrations e and a (the concentration b is Compared with the case where the concentrations are equal to e and a), the electric field strength at the boundary between the n-type impurity regions NR21 and NR22 can be reduced, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また特に、トランジスタCTR,ITRともにLDD領域のリンの最大不純物濃度c1が等しい場合には、n型不純物領域NR21と低濃度n型不純物領域NR22との全体的な不純物濃度の差が、n型不純物領域NR1Oと低濃度n型不純物領域NR15との全体的な不純物濃度の差よりも小さくなる。このようにすれば、n型不純物領域NR21とNR22との境界部における電界強度をより確実に低下させる効果を奏する。   In particular, when the maximum impurity concentration c1 of phosphorus in the LDD region is equal in both the transistors CTR and ITR, the difference in overall impurity concentration between the n-type impurity region NR21 and the low-concentration n-type impurity region NR22 is n-type impurity. The difference is smaller than the overall impurity concentration difference between the region NR1O and the low-concentration n-type impurity region NR15. In this way, there is an effect that the electric field strength at the boundary between the n-type impurity regions NR21 and NR22 is more reliably reduced.

ただし本実施の形態においては、濃度c1(低濃度n型不純物領域NR22,NR15のリンの最大濃度:1×1018cm-3以上1×1019cm-3以下程度)は、砒素を含む各不純物領域NR1O,NR21の砒素の濃度(1×1020cm-3より少し低い程度)に比べて無視できるほど十分に小さい。このため仮に低濃度n型不純物領域NR22と低濃度n型不純物領域NR15とのリンの不純物濃度が等しくなくても、砒素の濃度の大小関係を上記のようにすれば、通常は上記の効果を奏する。 However, in the present embodiment, the concentration c1 (maximum phosphorus concentration in the low-concentration n-type impurity regions NR22 and NR15: about 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 19 cm −3 or less) Compared to the concentration of arsenic in the impurity regions NR1O and NR21 (a level slightly lower than 1 × 10 20 cm −3 ), it is sufficiently small to be ignored. Therefore, even if the impurity concentration of phosphorus in the low-concentration n-type impurity region NR22 and the low-concentration n-type impurity region NR15 is not equal, if the arsenic concentration is as described above, the above effect is usually obtained. Play.

さらに上記のように、低濃度n型不純物領域NR22が、低濃度n型不純物領域NR1X(低濃度n型不純物領域NR15)よりも深く形成される。このため、I/OトランジスタITRに高いソース・ドレイン電圧が印加されても、低濃度n型不純物領域NR22の表面に形成されるシリサイドSCと、たとえば低濃度n型不純物領域NR22の下に形成される空乏層との距離が長くなる。したがってシリサイドSCと空乏層との接触が抑制される。すなわちリーク電流の発生が抑制され、半導体装置を構成する各回路の信頼性が向上される。   Further, as described above, the low-concentration n-type impurity region NR22 is formed deeper than the low-concentration n-type impurity region NR1X (low-concentration n-type impurity region NR15). Therefore, even if a high source / drain voltage is applied to the I / O transistor ITR, it is formed under the silicide SC formed on the surface of the low-concentration n-type impurity region NR22 and, for example, under the low-concentration n-type impurity region NR22. The distance to the depletion layer becomes longer. Therefore, the contact between the silicide SC and the depletion layer is suppressed. That is, the occurrence of leakage current is suppressed and the reliability of each circuit constituting the semiconductor device is improved.

本実施の形態は、以上に述べた各点についてのみ、実施の形態1と異なる。すなわち、本実施の形態について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て実施の形態1に準ずる。   The present embodiment is different from the first embodiment only in each point described above. In other words, all the configurations, conditions, procedures, effects, and the like that have not been described above in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

(実施の形態3)
図24(A)、(B)を参照して、上記のように、たとえば図19(A)、(B)のグラフにおいて、最大不純物濃度bは1×1020cm-3以下にすることができ、最大不純物濃度fは1×1020cm-3越えにすることができる。ここでコアトランジスタCTRのS/D領域用に複数回イオン注入される砒素の不純物領域それぞれの最大濃度e,aが1×1020cm-3より高くてもよい。
(Embodiment 3)
Referring to FIGS. 24A and 24B, as described above, for example, in the graphs of FIGS. 19A and 19B, the maximum impurity concentration b should be 1 × 10 20 cm −3 or less. The maximum impurity concentration f can exceed 1 × 10 20 cm −3 . Here, the maximum concentrations e and a of the arsenic impurity regions ion-implanted a plurality of times for the S / D region of the core transistor CTR may be higher than 1 × 10 20 cm −3 .

なお図24(A)においては、濃度e,aのそれぞれは1×1020cm-3以下であり、これらを合計した濃度fが1×1020cm-3より高くなっている。しかし、濃度e,aのそれぞれ(あるいはいずれか一方)が1×1020cm-3より高くし、これらを合計した濃度fが1×1020cm-3より高くしてもよい。 In FIG. 24A, each of the concentrations e and a is 1 × 10 20 cm −3 or less, and the total concentration f is higher than 1 × 10 20 cm −3 . However, each of the concentrations e and a (or either one) may be higher than 1 × 10 20 cm −3 and the total concentration f may be higher than 1 × 10 20 cm −3 .

図25(A)、(B)を参照して、たとえば図3(A)、(B)のグラフにおいても図24(A)、(B)と同様のことがいえ、最大不純物濃度bは1×1020cm-3以下であり、最大不純物濃度aは1×1020cm-3より高くなることが好ましい。 Referring to FIGS. 25A and 25B, for example, in the graphs of FIGS. 3A and 3B, the same as in FIGS. 24A and 24B, the maximum impurity concentration b is 1. × is the 10 20 cm -3 or less, the maximum impurity concentration a is preferably higher than 1 × 10 20 cm -3.

以上のように本実施の形態においては、図24および図25が示す各n型不純物領域NR13,NR21の最大不純物領域(最大濃度)とは、当該n型不純物領域NR13,NR21における砒素の最大不純物濃度を指すものとする。   As described above, in the present embodiment, the maximum impurity region (maximum concentration) of each of the n-type impurity regions NR13 and NR21 shown in FIGS. 24 and 25 is the maximum impurity of arsenic in the n-type impurity regions NR13 and NR21. It shall refer to the concentration.

次に、本実施の形態の作用効果について、図26の実測データを参照しながら説明する。   Next, the effect of this Embodiment is demonstrated, referring the actual measurement data of FIG.

図26のグラフの横軸は図17の半導体装置におけるn型I/OトランジスタITRのゲート長を相対値で示し、縦軸は当該n型I/OトランジスタITRのオン耐圧を相対値で示す。なお図26中に三角形で示すマークは、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21(図17参照)の砒素の最大不純物濃度を1×1020cm-3以下とし、コアトランジスタCTRのn型不純物領域NR1O(図17参照)の砒素の最大不純物濃度を1×1020cm-3越えとしたサンプルのデータを示す。同様に図26中に四角形で示すマークは、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21およびコアトランジスタCTRのn型不純物領域NR21の砒素の最大不純物濃度をともに1×1020cm-3より高くした本実施の形態の比較例のデータを示す。 The horizontal axis of the graph of FIG. 26 indicates the gate length of the n-type I / O transistor ITR in the semiconductor device of FIG. 17 as a relative value, and the vertical axis indicates the on-breakdown voltage of the n-type I / O transistor ITR as a relative value. In FIG. 26, a triangle mark indicates that the maximum impurity concentration of arsenic in the n-type impurity region NR21 (see FIG. 17) of the I / O transistor ITR is 1 × 10 20 cm −3 or less, and the n-type of the core transistor CTR Data of a sample in which the maximum impurity concentration of arsenic in the impurity region NR1O (see FIG. 17) exceeds 1 × 10 20 cm −3 is shown. Similarly, marks shown by squares in FIG. 26 indicate that both the maximum impurity concentration of arsenic in the n-type impurity region NR21 of the I / O transistor ITR and the n-type impurity region NR21 of the core transistor CTR is higher than 1 × 10 20 cm −3. The data of the comparative example of this Embodiment which were made are shown.

図26に示すように、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21の最大不純物濃度を1×1020cm-3以下とすることにより、オン耐圧を大幅に向上することができる(約1.5倍に向上することができる)。またコアトランジスタCTRのn型不純物領域NR1Oの最大不純物濃度を1×1020cm-3より高くすることにより、コアトランジスタCTRを駆動するときに流れる電流量の低下を抑制し、コアトランジスタCTRの出力する電力の低下を抑制することができる。 As shown in FIG. 26, by setting the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR21 of the I / O transistor ITR to 1 × 10 20 cm −3 or less, the on-breakdown voltage can be greatly improved (about 1. Can be improved 5 times). Further, by making the maximum impurity concentration of the n-type impurity region NR1O of the core transistor CTR higher than 1 × 10 20 cm −3 , a decrease in the amount of current flowing when driving the core transistor CTR is suppressed, and the output of the core transistor CTR It is possible to suppress a decrease in power.

(実施の形態4)
本実施の形態は、実施の形態2と比較して、n型I/OトランジスタITRの構成において異なっている。以下、図27,28を参照して、本実施の形態の半導体装置の構成について説明する。
(Embodiment 4)
This embodiment is different from the second embodiment in the configuration of the n-type I / O transistor ITR. Hereinafter, the configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図27は実施の形態4における、実施の形態1の図2(実施の形態2の図16)に示す概略断面図に相当するものであり、図28は実施の形態4における、実施の形態2の図17に示す概略断面図に相当するものである。図27と図16とを参照して、本実施の形態においてはI/OトランジスタITRのソース領域Sおよびドレイン領域Dは、n型不純物領域NR31(第1のn型不純物領域)および低濃度n型不純物領域NR22(第2のn型不純物領域)からなる。そしてn型不純物領域NR31は曲線31を境界部としてたとえばリンがイオン注入されることにより形成される。上記と同様に低濃度n型不純物領域NR22は曲線22を境界部としてたとえばリンがイオン注入されることにより形成される。したがってこの場合、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR31(S/D領域)、NR22(LDD領域)はともにリンのみがドーピングされる。   27 corresponds to the schematic cross-sectional view of the fourth embodiment shown in FIG. 2 of the first embodiment (FIG. 16 of the second embodiment), and FIG. 28 shows the second embodiment of the fourth embodiment. This corresponds to the schematic cross-sectional view shown in FIG. Referring to FIGS. 27 and 16, in the present embodiment, source region S and drain region D of I / O transistor ITR have n-type impurity region NR31 (first n-type impurity region) and low concentration n. It consists of a type impurity region NR22 (second n-type impurity region). The n-type impurity region NR31 is formed by ion implantation of, for example, phosphorus using the curve 31 as a boundary. Similarly to the above, the low-concentration n-type impurity region NR22 is formed by ion implantation of, for example, phosphorus with the curve 22 as a boundary. Therefore, in this case, only n is doped in the n-type impurity regions NR31 (S / D region) and NR22 (LDD region) of the I / O transistor ITR.

以上のように本実施の形態は実施の形態2に対して、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR21(砒素とリンを含む)の代わりにn型不純物領域NR31(リンのみを含む)が形成される点において異なっている。   As described above, the present embodiment differs from the second embodiment in that an n-type impurity region NR31 (including only phosphorus) is used instead of the n-type impurity region NR21 (including arsenic and phosphorus) of the I / O transistor ITR. It differs in that it is formed.

本実施の形態においては、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR31における最大不純物濃度は、コアトランジスタCTRのn型不純物領域NR1Oにおける最大不純物濃度よりも低い。このことについて以下に説明する。   In the present embodiment, the maximum impurity concentration in n-type impurity region NR31 of I / O transistor ITR is lower than the maximum impurity concentration in n-type impurity region NR1O of core transistor CTR. This will be described below.

図29(A)、(B)を参照して、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR31におけるリンの最大不純物濃度dは、コアトランジスタCTRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR13(n型不純物領域NR1O)における砒素の最大不純物濃度fよりも低い。上記d(P−Tで示す)は、曲線31を境界部とするn型不純物領域を形成するためにドーピングされるリンの最大不純物濃度bと、曲線22を境界部とするn型不純物領域を形成するためにドーピングされるリンの最大不純物濃度c1との合計である。   29 (A) and 29 (B), the maximum impurity concentration d of phosphorus in n-type impurity region NR31 constituting drain region D of I / O transistor ITR constitutes drain region D of core transistor CTR. It is lower than the maximum impurity concentration f of arsenic in the n-type impurity region NR13 (n-type impurity region NR1O). The above d (indicated by PT) is the maximum impurity concentration b of phosphorus doped to form the n-type impurity region with the curve 31 as the boundary, and the n-type impurity region with the curve 22 as the boundary. It is the sum of the maximum impurity concentration c1 of phosphorus doped to form.

濃度b,c1はともに1×1020cm-3以下(未満)にすることができ、その結果として、これらを合計した濃度dも1×1020cm-3以下にすることができる。このようにすれば実施の形態3と同様の効果を奏する。 Both the concentrations b and c1 can be made 1 × 10 20 cm −3 or less (less than), and as a result, the total concentration d can be made 1 × 10 20 cm −3 or less. In this way, the same effect as in the third embodiment can be obtained.

なおコアトランジスタCTRについては、図24(A)に示すグラフと同一である。つまり図29(A)においては、図24(A)と同様に、濃度e,aのそれぞれは1×1020cm-3以下にすることができ、これらを合計した濃度fは1×1020cm-3より高くすることができる。しかし、濃度e,aのそれぞれ(あるいはいずれか一方)を1×1020cm-3より高くし、これらを合計した濃度fを1×1020cm-3より高くすることもできる。 The core transistor CTR is the same as the graph shown in FIG. That is, in FIG. 29A, as in FIG. 24A, each of the concentrations e and a can be 1 × 10 20 cm −3 or less, and the total concentration f is 1 × 10 20. It can be higher than cm −3 . However, each of the concentrations e and a (or either one) can be made higher than 1 × 10 20 cm −3 and the total concentration f can be made higher than 1 × 10 20 cm −3 .

以上のように本実施の形態においては、n型不純物領域NR1O,31の最大不純物濃度(最大濃度)とは、n型不純物領域NR1Oにおける砒素の最大不純物濃度、およびn型不純物領域NR31のリンの最大不純物濃度を指すものとする。   As described above, in the present embodiment, the maximum impurity concentration (maximum concentration) of n-type impurity regions NR1O and 31 is the maximum impurity concentration of arsenic in n-type impurity region NR1O and the phosphorus concentration of n-type impurity region NR31. It shall refer to the maximum impurity concentration.

次に、図30を参照しながら、本実施の形態の半導体装置DEVの製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device DEV of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図30を参照して、本実施の形態の製造方法は、基本的に実施の形態2の製造方法と同様であるが、実施の形態2の図21(図13)に示す工程においてn型不純物領域NR21を形成するための砒素が注入される代わりに、n型不純物領域NR31を形成するためのリンが注入される点において、実施の形態2の製造方法と異なっている。具体的には、リンなどが、たとえば10keV以上50keV以下のエネルギで、平面視において5×1013cm-2以上1×1015cm-2以下のドーズ量でイオン注入される。注入される方向など他の条件は、図13の工程と同様である。 Referring to FIG. 30, the manufacturing method of the present embodiment is basically the same as the manufacturing method of the second embodiment. However, in the process shown in FIG. 21 (FIG. 13) of the second embodiment, an n-type impurity is used. This is different from the manufacturing method of the second embodiment in that phosphorus for forming the n-type impurity region NR31 is implanted instead of arsenic for forming the region NR21. Specifically, phosphorus or the like is ion-implanted with an energy of, for example, 10 keV or more and 50 keV or less at a dose of 5 × 10 13 cm −2 or more and 1 × 10 15 cm −2 or less in plan view. Other conditions such as the injection direction are the same as those in the process of FIG.

図30の工程により、n型不純物領域NR31におけるリンの最大不純物濃度がn型不純物領域NR1Oにおける砒素の最大不純物濃度よりも低くなるように、n型不純物領域NR1O,NR31が形成できる。   30, the n-type impurity regions NR1O and NR31 can be formed so that the maximum impurity concentration of phosphorus in the n-type impurity region NR31 is lower than the maximum impurity concentration of arsenic in the n-type impurity region NR1O.

次に、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態についても、基本的に他の実施の形態と同様に、I/OトランジスタITRのn型不純物領域NR31のリンの最大不純物濃度をコアトランジスタCTRの砒素の最大不純物濃度よりも低くする。このことにより、たとえばI/OトランジスタITRのn型不純物領域NR31のリンの最大不純物濃度をコアトランジスタCTRの砒素の最大不純物濃度に対して低くしない(ほぼ同じにする)場合に比べて、I/OトランジスタITRのドレイン領域における電界強度を下げ、不具合を抑制することができる。
Next, the function and effect of this embodiment will be described.
Also in this embodiment, basically, as in the other embodiments, the maximum impurity concentration of phosphorus in the n-type impurity region NR31 of the I / O transistor ITR is made lower than the maximum impurity concentration of arsenic in the core transistor CTR. . As a result, for example, the maximum impurity concentration of phosphorus in the n-type impurity region NR31 of the I / O transistor ITR is lower than that of the maximum impurity concentration of arsenic in the core transistor CTR (substantially the same). It is possible to reduce the electric field strength in the drain region of the O transistor ITR and suppress problems.

その他、本実施の形態においてはI/OトランジスタITRのn型不純物領域NR31,NR22がリンのみで形成されるため、これが砒素で形成される場合に比べて、なだらかな不純物濃度プロファイルを作ることができる。このことはたとえば図29(B)のグラフ31Pの形状を図18(B)のグラフ21Asの形状と比較すればわかる。このため、本実施の形態においては、n型不純物領域NR31,NR22のドレイン電圧に起因する電界強度をより緩和させることができ、その結果、オン耐圧およびオフ耐圧の改善、インパクトイオン化の抑制および素子の微細化ができる。   In addition, in the present embodiment, since the n-type impurity regions NR31 and NR22 of the I / O transistor ITR are formed of only phosphorus, a gentle impurity concentration profile can be created as compared with the case where they are formed of arsenic. it can. This can be understood, for example, by comparing the shape of the graph 31P in FIG. 29B with the shape of the graph 21As in FIG. For this reason, in the present embodiment, the electric field strength caused by the drain voltages of the n-type impurity regions NR31 and NR22 can be further relaxed. As a result, the on-breakdown voltage and the off-breakdown voltage are improved, impact ionization is suppressed, and the element Can be miniaturized.

本実施の形態は、以上に述べた各点についてのみ、実施の形態2と異なる。すなわち、本実施の形態について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て実施の形態2に準ずる。   The present embodiment is different from the second embodiment only in each point described above. In other words, all the configurations, conditions, procedures, effects, and the like that have not been described above in the present embodiment are the same as those in the second embodiment.

(実施の形態5)
上記の各実施の形態においては、LDD領域に含まれるリンの濃度は砒素の濃度に比べて無視できる程度に小さいと考え、これを考慮せず、基本的にコアトランジスタCTRとI/OトランジスタITRとのS/D領域(図16のn型不純物領域NR21など)の砒素の濃度同士を比較している。しかし半導体装置DEVを形成する際には、コアトランジスタCTRのLDD領域のリンを、比較的高濃度となるように形成する場合がある。このようにすれば、コアトランジスタCTRのゲート構造Gの直下に空乏層が広がることを抑制したり、ソース領域Sおよびドレイン領域Dにおける低抵抗化を図ることができる。
(Embodiment 5)
In each of the above embodiments, the concentration of phosphorus contained in the LDD region is considered to be negligibly small compared to the concentration of arsenic, and without considering this, the core transistor CTR and the I / O transistor ITR are basically considered. The arsenic concentrations in the S / D regions (such as the n-type impurity region NR21 in FIG. 16) are compared. However, when the semiconductor device DEV is formed, phosphorus in the LDD region of the core transistor CTR may be formed to have a relatively high concentration. In this way, it is possible to suppress the depletion layer from spreading immediately below the gate structure G of the core transistor CTR, and to reduce the resistance in the source region S and the drain region D.

この場合、たとえばS/D領域に含まれるリンの濃度がドレイン領域Dの電界強度に与える影響が無視できなくなる。したがってこのような場合は、コアトランジスタCTRとI/OトランジスタITRとのS/D領域の不純物濃度を比較するにあたり、S/D領域のLDD領域を形成するためにS/D領域にドーピングされた不純物の濃度を加味する(S/D領域とLDD領域との砒素とリンとの濃度の総和を考える)ことが好ましい。ただしLDD領域のリンの濃度が無視できる程度に小さい場合であっても、本実施の形態のようにこれを含めて考えてもよい。   In this case, for example, the influence of the concentration of phosphorus contained in the S / D region on the electric field strength of the drain region D cannot be ignored. Therefore, in such a case, in comparing the impurity concentration of the S / D region between the core transistor CTR and the I / O transistor ITR, the S / D region was doped to form the LDD region of the S / D region. It is preferable to consider the concentration of impurities (considering the total concentration of arsenic and phosphorus in the S / D region and the LDD region). However, even if the concentration of phosphorus in the LDD region is small enough to be ignored, this may be considered as in the present embodiment.

図31は、実施の形態1の図2の構成における不純物濃度分布を、すべて各不純物領域に含まれる砒素とリンとの濃度の総和で表したグラフである。図31(A)、(B)を参照して、本実施の形態においては、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR21における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度dは、コアトランジスタCTRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR11における砒素の最大不純物濃度aよりも低い。上記d(TTLで示す)は、曲線21を境界部とする砒素のn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度bと、曲線22を境界部とするリンのn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度c1との合計である。そして上記濃度aは1×1020cm-3より高くすることができ、上記濃度dは1×1020cm-3以下にすることができる。 FIG. 31 is a graph showing the impurity concentration distribution in the configuration of FIG. 2 of the first embodiment as the sum of the concentrations of arsenic and phosphorus contained in each impurity region. Referring to FIGS. 31A and 31B, in the present embodiment, the maximum impurity concentration d obtained by adding arsenic and phosphorus in n-type impurity region NR21 constituting drain region D of I / O transistor ITR. Is lower than the maximum impurity concentration a of arsenic in the n-type impurity region NR11 constituting the drain region D of the core transistor CTR. The above d (indicated by TTL) is a maximum impurity concentration b doped to form an arsenic n-type impurity region having the curve 21 as a boundary, and a phosphorus n-type impurity region having the curve 22 as a boundary. It is the sum of the maximum impurity concentration c1 doped to form. The concentration a can be higher than 1 × 10 20 cm −3 , and the concentration d can be 1 × 10 20 cm −3 or less.

図32は、実施の形態2の図16の構成における不純物濃度分布を、すべて各不純物領域に含まれる砒素とリンとの濃度の総和で表したグラフである。図32(A)〜(C)を参照して、本実施の形態においては、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR21における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度dは、コアトランジスタCTRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR13(n型不純物領域NR1O)における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度gよりも低い。上記g(TTLで示す)は、曲線13を境界部とする砒素のn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度eと、曲線11を境界部とする砒素のn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度aと、曲線12を境界部とするリンのn型不純物領域を形成するためにドーピングされる最大不純物濃度cとの合計である。そして上記濃度gは1×1020cm-3より高く、上記濃度dは1×1020cm-3以下であることが好ましい。なお図32(A)においては上記の他の実施の形態と同様に、濃度e,aのそれぞれは1×1020cm-3以下であり、これらを合計した濃度fが1×1020cm-3より高くなっているが、濃度e,aのそれぞれ(あるいはいずれか一方)が1×1020cm-3より高く、これらを合計した濃度fが1×1020cm-3より高くなっていてもよい。 FIG. 32 is a graph showing the impurity concentration distribution in the configuration of FIG. 16 of the second embodiment as the sum of the concentrations of arsenic and phosphorus contained in each impurity region. Referring to FIGS. 32A to 32C, in the present embodiment, the maximum impurity concentration d obtained by adding together arsenic and phosphorus in n-type impurity region NR21 constituting drain region D of I / O transistor ITR. Is lower than the maximum impurity concentration g obtained by adding arsenic and phosphorus in the n-type impurity region NR13 (n-type impurity region NR1O) constituting the drain region D of the core transistor CTR. The above g (indicated by TTL) is the maximum impurity concentration e doped for forming an n-type impurity region of arsenic with the curve 13 as a boundary, and the n-type impurity region of arsenic with the curve 11 as a boundary. This is the sum of the maximum impurity concentration a doped to form and the maximum impurity concentration c doped to form the n-type impurity region of phosphorus with the curve 12 as a boundary. The concentration g is preferably higher than 1 × 10 20 cm −3 and the concentration d is preferably 1 × 10 20 cm −3 or less. In FIG. 32A, as in the other embodiments, each of the concentrations e and a is 1 × 10 20 cm −3 or less, and the total concentration f is 1 × 10 20 cm −. While higher than 3, the concentration e, each of a (or either one) is higher than 1 × 10 20 cm -3, these total concentration f is not higher than 1 × 10 20 cm -3 Also good.

図33は、実施の形態3の図27の構成における不純物濃度分布を、すべて各不純物領域に含まれる砒素とリンとの濃度の総和で表したグラフである。図33(A)、(B)を参照して、本実施の形態においては、I/OトランジスタITRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR31におけるリンの最大不純物濃度d(TTLで表す、濃度bと濃度c1との和)は、コアトランジスタCTRのドレイン領域Dを構成するn型不純物領域NR13(n型不純物領域NR1O)における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度gよりも低い。図33(A)は図32(A)と同一のグラフであり、上記g(TTLで示す)は、図32(A)の濃度gと同様である。図33(B)は図32(B)の曲線21(濃度bの砒素)が曲線31(濃度bのリン)に置き換わったものである。そして上記濃度gは1×1020cm-3より高く、上記濃度dは1×1020cm-3以下であることが好ましい。 FIG. 33 is a graph showing the impurity concentration distribution in the configuration of FIG. 27 of the third embodiment as the sum of the concentrations of arsenic and phosphorus contained in each impurity region. Referring to FIGS. 33A and 33B, in the present embodiment, the maximum impurity concentration d (expressed as TTL) of phosphorus in n-type impurity region NR31 constituting drain region D of I / O transistor ITR. The sum of the concentration b and the concentration c1) is lower than the maximum impurity concentration g obtained by adding arsenic and phosphorus in the n-type impurity region NR13 (n-type impurity region NR1O) constituting the drain region D of the core transistor CTR. FIG. 33 (A) is the same graph as FIG. 32 (A), and the above g (indicated by TTL) is the same as the concentration g in FIG. 32 (A). FIG. 33B is obtained by replacing the curve 21 (concentration b arsenic) in FIG. 32B with a curve 31 (concentration b phosphorus). The concentration g is preferably higher than 1 × 10 20 cm −3 and the concentration d is preferably 1 × 10 20 cm −3 or less.

以上のように本実施の形態においては、n型不純物領域NR1O,21,31の最大不純物濃度(最大濃度)とは、n型不純物領域NR1O,21,31における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度(砒素の最大不純物濃度とリンの最大不純物濃度との和)を指すものとする。   As described above, in the present embodiment, the maximum impurity concentration (maximum concentration) of n-type impurity regions NR1O, 21, and 31 is the maximum impurity that is the sum of arsenic and phosphorus in n-type impurity regions NR1O, 21, and 31. The concentration (the sum of the maximum impurity concentration of arsenic and the maximum impurity concentration of phosphorus) shall be indicated.

以上のように、特にコアトランジスタCTRのLDD領域のリンの最大不純物濃度c1が高くてこれを無視できない場合には、コアトランジスタCTRおよびI/OトランジスタITRの、S/D領域における砒素(リン)の濃度と、LDD領域を形成するためにドーピングされるリンのS/D領域における濃度との合計を比較することが好ましい。具体的には、コアトランジスタCTRの最大不純物濃度(g)よりもI/OトランジスタITRの最大不純物濃度(d)が低いことが好ましい。このようにすれば、上記の他の実施の形態と同様に、I/OトランジスタITRのドレイン電圧に起因する電界強度を緩和させることができ、その結果、オン耐圧およびオフ耐圧の改善、インパクトイオン化の抑制および素子の微細化ができる。   As described above, particularly when the maximum impurity concentration c1 of phosphorus in the LDD region of the core transistor CTR is high and cannot be ignored, arsenic (phosphorus) in the S / D region of the core transistor CTR and the I / O transistor ITR. It is preferable to compare the sum of the concentration of the phosphorous and the concentration of phosphorus doped to form the LDD region in the S / D region. Specifically, the maximum impurity concentration (d) of the I / O transistor ITR is preferably lower than the maximum impurity concentration (g) of the core transistor CTR. In this way, the electric field strength caused by the drain voltage of the I / O transistor ITR can be relaxed as in the other embodiments described above, and as a result, the on-breakdown voltage and off-breakdown voltage can be improved, and impact ionization can be achieved. Can be suppressed and the device can be miniaturized.

また上記の図13、図20〜図23、図30に示す工程における砒素および/またはリンのイオン注入量を適宜調整すれば、本実施の形態の上記各例に示す不純物濃度の大小関係を有する半導体装置が形成できる。   Further, if the ion implantation amount of arsenic and / or phosphorus in the steps shown in FIGS. 13, 20 to 23, and 30 is adjusted as appropriate, the relationship of the impurity concentrations shown in the above examples of the present embodiment is obtained. A semiconductor device can be formed.

本実施の形態は、以上に述べた各点についてのみ、実施の形態1〜4と異なる。すなわち、本実施の形態について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て実施の形態1〜4に準ずる。   The present embodiment is different from the first to fourth embodiments only in the points described above. In other words, all the configurations, conditions, procedures, effects, and the like that have not been described above in the present embodiment are the same as those in the first to fourth embodiments.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前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いうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

CTR コアトランジスタ、D ドレイン領域、DEV 半導体装置、G ゲート構造、GE ゲート導電膜、GI ゲート絶縁膜、II 素子分離膜、ITR I/Oトランジスタ、MLL 金属薄膜、NR1O,NR12,NR13,NR14,NR21,NR31 n型不純物領域、NR22,NR11,NR15,NR1X 低濃度n型不純物領域、PHR フォトレジスト、PI パッド酸化膜、PWR p型ウェル領域、S ソース領域、SC シリサイド、SN 窒化珪素膜、SS,SUB 半導体基板、TR トレンチ。   CTR core transistor, D drain region, DEV semiconductor device, G gate structure, GE gate conductive film, GI gate insulating film, II element isolation film, ITR I / O transistor, MLL metal thin film, NR1O, NR12, NR13, NR14, NR21 , NR31 n-type impurity region, NR22, NR11, NR15, NR1X low-concentration n-type impurity region, PHR photoresist, PI pad oxide film, PWR p-type well region, S source region, SC silicide, SN silicon nitride film, SS, SUB Semiconductor substrate, TR trench.

Claims (20)

主表面を有する半導体基板と、
前記主表面上に形成された、入出力回路を構成するn型チャネルの第1のトランジスタと、
前記主表面上に形成された、論理回路を構成するn型チャネルの第2のトランジスタとを備える半導体装置であって、
前記第1のトランジスタのソース領域またはドレイン領域は、第1のn型不純物領域および前記第1のn型不純物領域を取り囲むように形成された第2のn型不純物領域を有し、
前記第2のトランジスタのソース領域またはドレイン領域は、第3のn型不純物領域を有し、
前記第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は前記第2のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも高く、
前記第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は前記第3のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも低い、半導体装置。
A semiconductor substrate having a main surface;
An n-channel first transistor forming an input / output circuit formed on the main surface;
A semiconductor device comprising: an n-type channel second transistor forming a logic circuit formed on the main surface;
The source region or drain region of the first transistor has a first n-type impurity region and a second n-type impurity region formed so as to surround the first n-type impurity region,
A source region or a drain region of the second transistor has a third n-type impurity region;
A maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is higher than a maximum impurity concentration of the second n-type impurity region;
The semiconductor device, wherein a maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is lower than a maximum impurity concentration of the third n-type impurity region.
前記第1のn型不純物領域と前記第2のn型不純物領域との境界部においては、不純物濃度の傾きが不連続になる、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration gradient is discontinuous at a boundary portion between the first n-type impurity region and the second n-type impurity region. 前記第2のトランジスタの、ソース領域またはドレイン領域は、前記第3のn型不純物領域を取り囲むように形成された第4のn型不純物領域をさらに有し、
前記第3のn型不純物領域の最大不純物濃度は前記第4のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも高い、請求項1に記載の半導体装置。
The source region or the drain region of the second transistor further includes a fourth n-type impurity region formed so as to surround the third n-type impurity region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a maximum impurity concentration of the third n-type impurity region is higher than a maximum impurity concentration of the fourth n-type impurity region.
前記第2のn型不純物領域は、前記第4のn型不純物領域より深い、請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein the second n-type impurity region is deeper than the fourth n-type impurity region. 前記第2のn型不純物領域に含まれるリンの最大不純物濃度は、前記第4のn型不純物領域に含まれるリンの最大不純物濃度に等しい、請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein a maximum impurity concentration of phosphorus contained in the second n-type impurity region is equal to a maximum impurity concentration of phosphorus contained in the fourth n-type impurity region. 前記第1のn型不純物領域と前記第2のn型不純物領域との境界部、および前記第3のn型不純物領域と前記第4のn型不純物領域との境界部の少なくとも一方において、不純物濃度の傾きが不連続になる、請求項3に記載の半導体装置。   Impurities in at least one of the boundary between the first n-type impurity region and the second n-type impurity region and the boundary between the third n-type impurity region and the fourth n-type impurity region The semiconductor device according to claim 3, wherein the concentration gradient is discontinuous. 前記第1および第3のn型不純物領域は、砒素およびリンの不純物を含み、
前記第1のn型不純物領域における砒素の最大不純物濃度は前記第3のn型不純物領域における砒素の最大不純物濃度よりも低い、請求項3に記載の半導体装置。
The first and third n-type impurity regions include arsenic and phosphorus impurities,
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the maximum impurity concentration of arsenic in the first n-type impurity region is lower than the maximum impurity concentration of arsenic in the third n-type impurity region.
前記第3のn型不純物領域における砒素の最大不純物濃度は1×1020cm-3より高く、前記第1のn型不純物領域における砒素の最大不純物濃度は1×1020cm-3以下である、請求項6に記載の半導体装置。 The maximum impurity concentration of arsenic in the third n-type impurity region is higher than 1 × 10 20 cm −3 , and the maximum impurity concentration of arsenic in the first n-type impurity region is 1 × 10 20 cm −3 or less. The semiconductor device according to claim 6. 前記第3のn型不純物領域は、砒素およびリンの不純物を含み、
前記第1のn型不純物領域は、リンの不純物のみを含み、
前記第1のn型不純物領域におけるリンの最大不純物濃度は前記第3のn型不純物領域における砒素の最大不純物濃度よりも低い、請求項3に記載の半導体装置。
The third n-type impurity region includes arsenic and phosphorus impurities,
The first n-type impurity region includes only phosphorus impurities;
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the maximum impurity concentration of phosphorus in the first n-type impurity region is lower than the maximum impurity concentration of arsenic in the third n-type impurity region.
前記第3のn型不純物領域における砒素の最大不純物濃度は1×1020cm-3より高く、前記第1のn型不純物領域におけるリンの最大不純物濃度は1×1020cm-3以下である、請求項9に記載の半導体装置。 The maximum impurity concentration of arsenic in the third n-type impurity region is higher than 1 × 10 20 cm −3 , and the maximum impurity concentration of phosphorus in the first n-type impurity region is 1 × 10 20 cm −3 or less. The semiconductor device according to claim 9. 前記第1および第3のn型不純物領域は、砒素およびリンの不純物を含み、、
前記第1のn型不純物領域における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度は前記第3のn型不純物領域における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度よりも低い、請求項5に記載の半導体装置。
The first and third n-type impurity regions include arsenic and phosphorus impurities;
6. The semiconductor according to claim 5, wherein the maximum impurity concentration of arsenic and phosphorus in the first n-type impurity region is lower than the maximum impurity concentration of arsenic and phosphorus in the third n-type impurity region. apparatus.
前記第3のn型不純物領域における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度は1×1020cm-3より高く、前記第1のn型不純物領域における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度は1×1020cm-3以下である、請求項11に記載の半導体装置。 The maximum impurity concentration of arsenic and phosphorus in the third n-type impurity region is higher than 1 × 10 20 cm −3 , and the maximum impurity concentration of arsenic and phosphorus in the first n-type impurity region is The semiconductor device according to claim 11, which is 1 × 10 20 cm −3 or less. 前記第3のn型不純物領域は、砒素およびリンの不純物を含み、
前記第1のn型不純物領域は、リンの不純物のみを含み、
前記第1のn型不純物領域におけるリンの最大不純物濃度は前記第3のn型不純物領域における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度よりも低い、請求項5に記載の半導体装置。
The third n-type impurity region includes arsenic and phosphorus impurities,
The first n-type impurity region includes only phosphorus impurities;
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the maximum impurity concentration of phosphorus in the first n-type impurity region is lower than the maximum impurity concentration of arsenic and phosphorus in the third n-type impurity region.
前記第3のn型不純物領域における砒素とリンとを合計した最大不純物濃度は1×1020cm-3より高く、前記第1のn型不純物領域におけるリンの最大不純物濃度は1×1020cm-3以下である、請求項13に記載の半導体装置。 The maximum impurity concentration of arsenic and phosphorus in the third n-type impurity region is higher than 1 × 10 20 cm −3 , and the maximum impurity concentration of phosphorus in the first n-type impurity region is 1 × 10 20 cm 3. The semiconductor device according to claim 13, which is −3 or less. 主表面を有する半導体基板を準備する工程と、
前記主表面上に、入出力回路を構成するn型チャネルの第1のトランジスタを形成する工程と、
前記主表面上に、論理回路を構成するn型チャネルの第2のトランジスタを形成する工程とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記第1のトランジスタを形成する工程には、ソース領域またはドレイン領域に、第1のn型不純物領域および前記第1のn型不純物領域を取り囲むように形成された第2のn型不純物領域を形成する工程を含み、
前記第2のトランジスタを形成する工程には、ソース領域またはドレイン領域に、第3のn型不純物領域を形成する工程を含み、
前記第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は前記第2のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも高く、
前記第1のn型不純物領域の最大不純物濃度は前記第3のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも低い、半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a main surface;
Forming an n-channel first transistor constituting an input / output circuit on the main surface;
Forming a second transistor of an n-type channel constituting a logic circuit on the main surface, comprising the steps of:
In the step of forming the first transistor, a first n-type impurity region and a second n-type impurity region formed so as to surround the first n-type impurity region are formed in a source region or a drain region. Including the step of forming,
The step of forming the second transistor includes a step of forming a third n-type impurity region in the source region or the drain region,
A maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is higher than a maximum impurity concentration of the second n-type impurity region;
The semiconductor device manufacturing method, wherein the maximum impurity concentration of the first n-type impurity region is lower than the maximum impurity concentration of the third n-type impurity region.
前記第1のn型不純物領域と前記第2のn型不純物領域との境界部においては、不純物濃度の傾きが不連続になる、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein an inclination of an impurity concentration is discontinuous at a boundary portion between the first n-type impurity region and the second n-type impurity region. 前記第2のトランジスタの、ソース領域またはドレイン領域は、前記第3のn型不純物領域を取り囲むように形成された第4のn型不純物領域をさらに有し、
前記第3のn型不純物領域の最大不純物濃度は前記第4のn型不純物領域の最大不純物濃度よりも高い、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
The source region or the drain region of the second transistor further includes a fourth n-type impurity region formed so as to surround the third n-type impurity region,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein a maximum impurity concentration of the third n-type impurity region is higher than a maximum impurity concentration of the fourth n-type impurity region.
前記第2のn型不純物領域は、前記第4のn型不純物領域より深い、請求項17に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the second n-type impurity region is deeper than the fourth n-type impurity region. 前記第2のn型不純物領域に含まれるリンの最大不純物濃度は、前記第4のn型不純物領域に含まれるリンの最大不純物濃度に等しい、請求項17に記載の半導体装置の製造方法。   18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the maximum impurity concentration of phosphorus contained in the second n-type impurity region is equal to the maximum impurity concentration of phosphorus contained in the fourth n-type impurity region. 前記第1のn型不純物領域と前記第2のn型不純物領域との境界部、および前記第3のn型不純物領域と前記第4のn型不純物領域との境界部の少なくとも一方において、不純物濃度の傾きが不連続になる、請求項17に記載の半導体装置の製造方法。   Impurities in at least one of the boundary between the first n-type impurity region and the second n-type impurity region and the boundary between the third n-type impurity region and the fourth n-type impurity region The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the concentration gradient becomes discontinuous.
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