JP2015204308A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 半導体装置において、簡易な工程で必要な領域のみに金属シリサイド層を高精度で形成する。
【解決手段】 半導体基板に第1導電型のウェル層と素子分離層とを形成後、素子分離層を部分的に除去して形成した第1の領域において露出するウェル層上にゲート酸化膜とゲート電極を形成し、ゲート電極をマスクとして、第1の領域において露出するウェル層に第2導電型の第1ドリフト層を形成し、ウェル層のうち素子分離層から露出しかつ第1の領域から離れた第2の領域から素子分離層下のウェル層にかけて、第2導電型の第2ドリフト層を形成し、第2ドリフト層に第2導電型のドレイン電極を形成し、第1ドリフト層に第2導電型のソース電極を形成する。この後、半導体基板表面に金属層を形成し、熱処理を行って、金属シリサイド層が必要なゲート電極上、ソース電極上及びドレイン電極上のそれぞれにのみ金属シリサイド層を形成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
近年、パワーエレクトロニクス分野における電源機器の小型化や高性能化の要求に伴い、電源機器に用いられる半導体装置の高耐圧化、大電流化及び高速動作化が求められている。このような高耐圧化を実現した半導体装置として、例えば以下の特許文献1に示すような、ドレイン近傍の不純物層が横方向に拡散した構造のLDMOS(Laterally Diffused MOS;横方向拡散MOS)トランジスタが知られている。このような半導体装置では、オフセットゲート構造にイオン注入技術を用いて高抵抗層を追加し、高耐圧化を図っている。
また、特許文献1における半導体装置では、高速動作化を実現するために、基板に設けられた導電型ソース・ドレイン層の上部と、ゲート電極の上部の不純物拡散抑制膜と接していない領域とに、抵抗を下げるための金属シリサイド層が形成されている。金属シリサイド層を必要箇所のみに形成するために、マスクとなるシリサイドブロック絶縁膜を用いて金属シリサイド層を形成している。
シリサイドブロック絶縁膜を用いて必要箇所のみに金属シリサイド層を形成する方法について説明する。
図13は、従来例に係る半導体装置300の一構成例を示す断面図である。半導体装置300は、高耐圧特性及び高速動作特性を有する横方向拡散MOSトランジスタ320を備える。
図13に示すように、この半導体装置300は、例えば、P型のシリコン基板(P型基板)310と、P型基板310上に配置されたLDMOSトランジスタ320と、LDMOSトランジスタ320の不純物拡散層(N型ドリフト層)をP型基板310の他の領域や他の素子と分離する第1素子分離層340a及び第2素子分離層340bと、P型基板310上に配置されてLDMOSトランジスタ320を覆う層間絶縁膜350と、層間絶縁膜350を貫いてLDMOSトランジスタ320に接続する第1コンタクト電極360a及び第2コンタクト電極360bと、層間絶縁膜350上に配置されて第1コンタクト電極360a及び第2コンタクト電極360bにそれぞれ接続する第1配線層370a及び第2配線層370bと、層間絶縁膜350上に配置されて第1配線層370a及び第2配線層370bを覆う保護層380と、第1ウェルコンタクト層390a及び第2ウェルコンタクト層390bと、を備える。
LDMOSトランジスタ320は、P型基板310上に形成されたP型のウェル層(P型ウェル層)321と、P型ウェル層321上に配置された第1ゲート酸化膜322a及び第2ゲート酸化膜322bと、第1ゲート酸化膜322a及び第2ゲート酸化膜322b上にそれぞれ配置された第1ゲート電極323a及び第2ゲート電極323bと、第1ゲート酸化膜322a及び第1ゲート電極323aの両端面をそれぞれ覆う第1サイドウォール324a及び第2サイドウォール324bと、並びに第1ゲート酸化膜322b及び第2ゲート電極323bの両端面をそれぞれ覆う第3サイドウォール324c及び第4サイドウォール324dと、を備えている。
また、LDMOSトランジスタ320は、P型ウェル層321のうちの第1ゲート電極323a及び第2ゲート電極323b間の領域に形成されたソース電極327と、P型ウェル層321のうちの第1ゲート電極323a及び第2ゲート電極323bの外側領域に形成された第1ドレイン電極328a及び第2ドレイン電極328bと、ソース電極327の下の領域に形成された第2N型ドリフト層326bと、第1ドレイン電極328a及び第2ドレイン電極328b下の領域を含んで形成された第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326cと、第2N型ドリフト層326bの下の領域に形成されたP型のボディ層(P型ボディ層)325と、を備える。
さらに、LDMOSトランジスタ320は、第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326cのうちP型ウェル層321の表面に露出する領域にそれぞれ形成された第1シリサイドブロック絶縁膜329b及び第2シリサイドブロック絶縁膜329cと、第1ウェルコンタクト層390a、第1ドレイン電極328a、第1ゲート電極323a、ソース電極327、第2ゲート電極323b、第2ドレイン電極328b及び第2ウェルコンタクト層390b上にそれぞれ形成された第1金属シリサイド層331a、第2金属シリサイド層331b、第3金属シリサイド層331c、第4金属シリサイド層331d、第5金属シリサイド層331e、第6金属シリサイド層331f及び第7金属シリサイド層331gと、を備える。
ここで、半導体装置300では、第1ドレイン電極328a及び第2ドレイン電極328bの周辺領域に電界を緩和するためのオフセットドレイン(第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326c)を設けており、チャネル領域とドレイン領域との距離をとることで電界を緩和させて高耐圧化を図っている。
しかしながら、第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326c上に金属シリサイド層が設けられると電界の緩和効果が低下して、第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326cを設けることによる高耐圧化効果が低下してしまう。このため、第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326c上には金属シリサイド層が形成されないように、第1シリサイドブロック絶縁膜329b及び第2シリサイドブロック絶縁膜329cを設けている。
図14(a)から図14(d)及び図15(a)から図15(d)は、従来例に係る半導体装置300において、第1金属シリサイド層331aから第7金属シリサイド層331gを形成する方法の一例を示す工程断面図である。なお、P型ウェル層321、第1ゲート酸化膜322a及び第2ゲート酸化膜322b、第1ゲート電極323a及び第2ゲート電極323b、第1サイドウォール324a、第2サイドウォール324b、第3サイドウォール324c及び第4サイドウォール324d、P型ボディ層325、ソース電極327、第1ドレイン電極328a及び第2ドレイン電極328b、第1N型ドリフト層326a、第2N型ドリフト層326b及び第3N型ドリフト層326c、並びに第1ウェルコンタクト層390a及び第2ウェルコンタクト層390bは、従来知られている方法によりP型基板310上に形成されたものとする。
図14(a)に示すように、P型ウェル層321の表面に露出する第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326cを少なくとも覆うように、シリサイドブロック絶縁膜329aを形成する。シリサイドブロック絶縁膜329aは、例えば酸化シリコン膜等の酸化絶縁膜からなる。
図14(b)に示すように、シリサイドブロック絶縁膜329a上を覆うようにフォトレジストPRを形成する。
図14(c)に示すように、フォトレジストPRの一部を除去する。このとき、フォトリソグラフィ技術を用いて、第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326c上の領域にのみフォトレジストPRのパターン(エッチング用マスク)が残存するようにフォトレジストPRの一部を除去する。
図14(d)に示すように、ドライエッチング技術を用いて、フォトレジストPRをマスクとしてシリサイドブロック絶縁膜329aの一部を除去する。これにより、第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326c上の領域にのみそれぞれ第1シリサイドブロック絶縁膜329b及び第2シリサイドブロック絶縁膜329cを形成する。
図15(a)に示すように、フォトレジストPRを除去する。
図15(b)に示すように、少なくとも第1ウェルコンタクト層390a、第1ドレイン電極328a、第1ゲート電極323a、ソース電極327、第2ゲート電極323b、第2ドレイン電極328b及び第2ウェルコンタクト層390bを覆うように、例えばコバルト(Co)等の金属膜330をスパッタ法により形成する。
図15(c)に示すように、熱処理を行うことにより、金属膜330を局所的にシリサイド化させる。具体的には、シリコンもしくはポリシリコンを含んで形成される第1ウェルコンタクト層390a、第1ドレイン電極328a、第1ゲート電極323a、ソース電極327、第2ゲート電極323b、第2ドレイン電極328b及び第2ウェルコンタクト層390b上の金属膜330をシリサイド化させる。これにより、第1金属シリサイド層331a、第2金属シリサイド層331b、第3金属シリサイド層331c、第4金属シリサイド層331d、第5金属シリサイド層331e、第6金属シリサイド層331f及び第7金属シリサイド層331gが形成される。このとき、第1N型ドリフト層326a及び第3N型ドリフト層326c上に第1シリサイドブロック絶縁膜329b及び第2シリサイドブロック絶縁膜329cを介して形成された金属膜330は、シリサイド化されない。
図15(d)に示すように、シリサイド化されていない金属膜330を除去する。
最後に、層間絶縁膜350と、第1コンタクト電極360a及び第2コンタクト電極360bと、第1配線層370a及び第2配線層370bと、保護層380とを形成することにより、図13に示す半導体装置300を得ることができる。
また、以下の特許文献2では、半導体装置の高速動作を可能とするために、スイッチング損失低減の要求に応えるLDMOSトランジスタが開示されている。特許文献2に記載のLDMOSトランジスタでは、高速動作化のために、ゲート電極とゲート絶縁膜を介して対峙する領域のN型ドリフト層の幅をセルフアラインにて従来よりも狭く形成することができる。このため、特許文献2に記載のLDMOSトランジスタでは従来のようなゲート電極形成時のマスク併せ精度を考慮したゲート長にする必要がなく、チップサイズの縮小を可能としている。
特開2013−021030号公報 特開2012−033841号公報
しかしながら、引用文献1に記載されたような半導体装置の製造時においては、第1シリサイドブロック絶縁膜329b及び第2シリサイドブロック絶縁膜329c形成のためのフォトレジストPRの形成時には、非常に高い位置精度が要求される。フォトレジストPRの合わせずれが生じた場合、図16に示すように、本来形成されるべき位置からずれてシリサイドブロック絶縁膜429a,429b,429cが形成される。シリサイドブロック絶縁膜429a,429b,429cが形成された状態で金属シリサイド層形成工程を経ると、金属シリサイド層431a〜431gが形成される。この場合、金属シリサイド層431a〜431gのうち金属シリサイド層431b,431eは、高耐圧化のために本来金属シリサイド層が形成されるべきでないN型ドリフト層326a,326c上の領域に形成されるという問題が生じる。
また、第1ゲート電極323a上の領域及び第2ドレイン電極328bの一部領域上にシリサイドブロック絶縁膜429b、429cが形成される。このため、高速化のために本来金属シリサイド層が形成されるべき第1ゲート電極323a上の領域及び第2ドレイン電極328bの一部領域上に金属シリサイド層が形成されないという問題が生じる。
すなわち、従来の金属シリサイド層形成工程では、第1N型ドリフト層326aから第3N型ドリフト層326c上に金属シリサイド層が形成されて、半導体装置300の高耐圧化が阻害されてしまうおそれがある。また、従来の金属シリサイド層形成工程では、第1ゲート電極323a及び第2ゲート電極323b上に金属シリサイド層が形成されずに、半導体装置300の高速化が阻害されてしまうおそれがある。
特に、半導体装置300の高速動作化を図るために半導体装置300を微細構造とするほどフォトレジストPRの合わせずれが生じやすくなり、半導体装置300の高耐圧化、高速化が阻害されやすくなる。
また、引用文献2に記載の半導体装置では、ゲート電極とゲート絶縁膜を介して対峙する領域のN型ドリフト層の幅をセルフアラインにて従来よりも狭く形成することで、半導体装置の高速動作化を実現している。このため、金属シリサイド層の形成に係る課題は検討されていない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡易な工程で、必要な領域のみに金属シリサイド層を高精度で形成可能な半導体装置の製造方法及び当該製造方法で製造された半導体装置を提供することにある。
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板に、第1導電型の不純物を注入して第1導電型のウェル層を形成するウェル層形成工程と、
前記半導体基板に、素子分離層を形成する素子分離層形成工程と、
前記ウェル層形成工程及び前記素子分離層形成工程を行った後で、前記素子分離層を部分的に除去して前記ウェル層を露出させた第1の領域を形成する第1の領域形成工程と、
前記第1の領域において露出する前記ウェル層上にゲート酸化膜を形成し、該ゲート酸化膜を介してゲート電極を形成するゲート形成工程と、
前記ゲート電極をマスクとして、前記第1の領域において露出する前記ウェル層に第2導電型の不純物を注入して、第2導電型の第1ドリフト層を形成する第1ドリフト層形成工程と、
前記ウェル層のうち前記素子分離層から露出し、かつ前記第1の領域から離れた第2の領域から前記素子分離層下の前記ウェル層にかけて、第2導電型の不純物を注入して第2導電型の第2ドリフト層を形成する第2ドリフト層形成工程と、
前記第2の領域の前記第2ドリフト層に、第2導電型の不純物を注入して第2導電型のドレイン電極を形成するドレイン電極形成工程と、
前記第1ドリフト層に、第2導電型の不純物を注入して第2導電型のソース電極を形成するソース電極形成工程と、
前記ゲート電極上、前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上のそれぞれに、金属シリサイド層を形成する金属シリサイド層形成工程と、
を備えることを特徴とする。
また、上述の半導体装置の製造方法が備える前記金属シリサイド層形成工程において、前記素子分離層と、前記ゲート電極と、前記ソース電極と、前記ドレイン電極とが表面に形成された前記半導体基板上にマスクを介することなく金属層を形成し、熱処理を行うことにより、前記ゲート電極上、前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上に形成された前記金属層のみをシリサイド化させて前記金属シリサイド層を形成する。
また、上述の半導体装置の製造方法が備える前記ゲート形成工程において、前記ゲート酸化膜及び前記ゲート電極を、前記ゲート酸化膜及び前記ゲート電極のそれぞれの一方の端面が前記素子分離層の壁部に接するようにして形成することが好ましい。
また、上述の半導体装置の製造方法が備える前記ゲート形成工程後に、前記ゲート酸化膜及び前記ゲート電極の他方の端面を覆う絶縁側壁部を形成する絶縁側壁部形成工程を備えることが好ましい。
また、上述の半導体装置の製造方法が備える前記第1ドリフト層形成工程前に、前記ゲート電極をマスクとして、前記第1の領域に、第1導電型の不純物を注入して第1導電型のボディ層を形成するボディ層形成工程を備えることが好ましい。
また、上述の半導体装置の製造方法が備える前記ゲート形成工程において、前記ゲート電極を、前記第1の領域から前記素子分離層の表面上の領域の一部にかけて形成するようにしてもよい。
さらに、本発明の一態様に係る半導体装置は、半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第1導電型のウェル層と、
前記ウェル層の一部に形成された素子分離層と、
前記ウェル層のうち前記素子分離層から露出した第1の領域に、ゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ウェル層が露出する第1の領域に形成された第2導電型のソース電極と、
前記ソース電極の下の領域に形成された、該ソース電極より第2導電型の不純物の濃度が低い第2導電型の第1ドリフト層と、
前記ウェル層のうち前記素子分離層から露出し、かつ前記第1の領域から離れた第2の領域に形成された第2導電型のドレイン電極と、
前記ドレイン電極の下の領域から前記素子分離層の下の領域にかけて形成された、該ドレイン電極より第2導電型の不純物の濃度が低い第2導電型の第2ドリフト層と、
前記ゲート電極上、前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上のそれぞれに形成された金属シリサイド層と、を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、簡易な工程で、必要な領域のみに金属シリサイド層を高精度で形成した半導体装置を得ることができる。
本発明の第1実施形態に係る半導体装置の一構成例を示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の一構成例を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明の第3実施形態に係る半導体装置の一構成例を示す断面図である。 従来例に係る半導体装置の一構成例を示す断面図である。 従来例に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 従来例に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 従来例に係る半導体装置の一構成例を示す断面図である。
1.第1実施形態
以下、図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
<1−1.半導体装置の構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置100の一構成例を示す断面図である。半導体装置100は、金属シリサイド層を設けることにより高耐圧特性及び高速動作特性を備えるLDMOS(横方向拡散MOS)トランジスタ20を備える。
図1に示すように、この半導体装置100は、例えば、P型基板10と、P型基板10上に配置されたLDMOSトランジスタ20と、LDMOSトランジスタ20の不純物拡散層(後述するN型ドリフト層)をP型基板10の他の領域や他の素子と分離する第1素子分離層40b、第2素子分離層40c、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eと、P型基板10上に配置されてLDMOSトランジスタ20を覆う層間絶縁膜50と、層間絶縁膜50を貫いてLDMOSトランジスタ20に接続する第1コンタクト電極60a及び第2コンタクト電極60bと、層間絶縁膜50上に配置されて第1コンタクト電極60a及び第2コンタクト電極60bにそれぞれ接続する第1配線層70a及び第2配線層70bと、層間絶縁膜50上に配置されて第1配線層70a及び第2配線層70bを覆う保護層80と、第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bと、を備える。
P型基板10は、例えば単結晶のシリコン(Si)基板である。
第1素子分離層40b、第2素子分離層40c、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eは、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法で形成された絶縁層であり、シリコン酸化膜(SiO)からなる。或いは、第1素子分離層40b及び第2素子分離層40cは、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法で形成された絶縁層であってもよい。
第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bは、例えば、後述するソース電極及びドレイン電極の形成時に同時に形成する不純物拡散領域である。第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bは、後述するP型ウェル層21中に形成され、図示しない電極がコンタクトする。
LDMOSトランジスタ20は、P型基板10上に形成されたP型ウェル層21と、P型ウェル層21の一部に形成された第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eと、P型ウェル層21上のうち第3素子分離層40d及び第4素子分離層40e間に露出した領域に形成された第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22cと、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22c上にそれぞれ形成された第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cと、第1ゲート酸化膜22b及び第1ゲート電極23bの端面を覆う第1サイドウォール24bと、第2ゲート酸化膜22c及び第2ゲート電極23cの端面を覆う第2サイドウォール24cと、を備えている。
また、LDMOSトランジスタ20は、第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23c間のP型ウェル層21が露出した領域に形成されたソース電極(N+層)27と、ソース電極27の下の領域に形成された第1N型ドリフト層(N−層)26aと、第1N型ドリフト層(N−層)26aの下の領域に形成されたP型ボディ層25と、を備える。また、LDMOSトランジスタ20は、P型ウェル層21のうち、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eから露出し、かつソース電極27を形成した領域から離れた他の領域に形成された第1ドレイン電極(N+層)28a及び第2ドレイン電極(N+層)28bと、第1ドレイン電極(N+層)28aの下の領域から第3素子分離層40dの下の領域にかけて形成された第2N型ドリフト層(N−層)26d及び第2ドレイン電極(N+層)28bの下の領域から第4素子分離層40eの下の領域にかけて形成された第3N型ドリフト層(N−層)26eと、を備える。
さらに、LDMOSトランジスタ20は、第1ウェルコンタクト層90a、第1ドレイン電極28a、第1ゲート電極23b、ソース電極27、第2ゲート電極23c、第2ドレイン電極28b及び第2ウェルコンタクト層90b上にそれぞれ形成された第1金属シリサイド層31a、第2金属シリサイド層31b、第3金属シリサイド層31c、第4金属シリサイド層31d、第5金属シリサイド層31e、第6金属シリサイド層31f及び第7金属シリサイド層31gを備える。
ここで、本実施形態に係るLDMOSトランジスタ20には、図13に示す半導体装置300の第1シリサイドブロック絶縁膜329b及び第2シリサイドブロック絶縁膜329cのような、金属シリサイド層の形成を阻害するシリサイドブロック絶縁膜は設けられていない。
なお、以下、第1素子分離層40b、第2素子分離層40c、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eを区別しない場合には、素子分離層40と記載する場合がある。第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22cを区別しない場合には、ゲート酸化膜22と記載する場合がある。第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cを区別しない場合には、ゲート電極23と記載する場合がある。第1サイドウォール24b及び第2サイドウォール24cを区別しない場合には、サイドウォール24と記載する場合がある。第1ドレイン電極28a及び第2ドレイン電極28bを区別しない場合には、ドレイン電極28と記載する場合がある。第1N型ドリフト層26a、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26eを区別しない場合には、N型ドリフト層26と記載する場合がある。第1金属シリサイド層31a、第2金属シリサイド層31b、第3金属シリサイド層31c、第4金属シリサイド層31d、第5金属シリサイド層31e、第6金属シリサイド層31f及び第7金属シリサイド層31gを区別しない場合には、金属シリサイド層31と記載する場合がある。第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bを区別しない場合には、ウェルコンタクト層90と記載する場合がある。
本実施形態に係る半導体装置1では、ゲート領域として開口部40fが設けられ、開口部40fを挟んで第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eが形成されている。開口部40f内には、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22c並びに第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cが形成されている。第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cは、それぞれ分離して設けられる。第1ゲート酸化膜22b及び第1ゲート電極23bは、第1ゲート酸化膜22b及び第1ゲート電極23bの一方の端面が第3素子分離層40dの壁部に接するように形成されている。また、第2ゲート酸化膜22c及び第2ゲート電極23cは、第2ゲート酸化膜22c及び第2ゲート電極23cの一方の端面が第4素子分離層40eの壁部に接するように形成されている。第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cは、例えばポリシリコンからなる。
第1サイドウォール24b及び第2サイドウォール24cは、ソース電極27の形成領域を調整するために設けられる。第1サイドウォール24b及び第2サイドウォール24cは、例えば窒化シリコン、酸化シリコン等の絶縁性シリコン化合物からなる。
ソース電極27は、第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23c間のP型ウェル層21が露出した領域(開口部40fの底面部分)に形成されている。ソース電極27は、ソース電極27の下の領域に形成された第1N型ドリフト層26aよりも不純物の濃度が高くなるように形成されている。
第1N型ドリフト層26aは、ソース電極27の下の領域に形成されている。このため、第1N型ドリフト層26aは、P型ウェル層21表面に露出せずに、P型ウェル層21内部に形成されている。第1N型ドリフト層26aは、ソース電極27よりも不純物の濃度が低くなるように形成されている。
P型ボディ層25は、第1N型ドリフト層26aの領域下から、第1ゲート電極23bの一部の領域下及び第2ゲート電極23cの一部の領域下までそれぞれ延出して形成されている。P型ボディ層25は、P型ウェル層21よりも不純物の濃度が高くなるように形成されている。
第1ドレイン電極28aは、第2N型ドリフト層26dよりも不純物の濃度が高くなるように形成されている。第2ドレイン電極28bは、第3N型ドリフト層26eよりも不純物の濃度が高くなるように形成されている。また、第1ドレイン電極28a及び第2ドレイン電極28bは、第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cと同じ高さで形成されていることが好ましい。第1配線層70a及び第2配線層70b等の配線層を形成する配線工程が容易となるためである。
第2N型ドリフト層26dは、第1ドレイン電極28aの下の領域から第3素子分離層40dの下の領域にかけて形成されている。第3N型ドリフト層26eは、第2ドレイン電極28bの下の領域から第4素子分離層40eの下の領域にかけて形成されている。すなわち、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26eはP型ウェル層21表面に露出せずに、P型ウェル層21内部に形成されている。
第2N型ドリフト層26dのうち第1ゲート電極23bの一部の領域下に延出する延出領域には、第1ゲート電極23bに正のバイアスが加えられたときに、多数キャリアが第1ゲート酸化膜22b側に引き寄せられて蓄積される。同様に、第3N型ドリフト層26eのうち、第2ゲート電極23cの一部の領域下に延出する延出領域には、第2ゲート電極23cに正のバイアスが加えられたときに、多数キャリアが第2ゲート酸化膜22c側に引き寄せられて蓄積される。
第1金属シリサイド層31a、第2金属シリサイド層31b、第3金属シリサイド層31c、第4金属シリサイド層31d、第5金属シリサイド層31e、第6金属シリサイド層31f及び第7金属シリサイド層31gは、例えばコバルト(Co)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、モリブテン(Mo)又はタングステン(W)等の金属とシリコン(Si)との化合物からなる。
本実施形態における半導体装置1では、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26eが、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eの領域下に形成されている。このため、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26eの表面に金属シリサイド層31が形成されることがない。
また、本実施形態における半導体装置1では、シリサイドブロック絶縁膜を形成して第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26eの表面への金属シリサイド層31の形成を阻害する必要がない。このため、金属シリサイド層31の形成位置がシリサイドブロック絶縁膜の位置合わせに左右されることがなくなり、高い位置精度でゲート電極23、ソース電極27、ドレイン電極28及びウェルコンタクト層90上のみに金属シリサイド層31が設けられた半導体装置1を得ることができる。
<1−2.半導体装置の製造方法>
次に、図2から図6を参照して、図1に示した半導体装置1の製造方法について説明する。図2から図6は、半導体装置1の製造方法の一例を示す工程断面図である。
図2(a)に示すように、P型基板10の表面に、ホウ素(B)等のP型不純物をイオン注入して(第1不純物注入工程)、P型ウェル層21を形成する。
図2(b)に示すように、例えばドライエッチング技術を用いて、P型ウェル層21表面に第1トレンチ21a、第2トレンチ21b及び第3トレンチ21cを形成する。
図2(c)に示すように、第1トレンチ21a、第2トレンチ21b及び第3トレンチ21cのそれぞれを酸化シリコン(SiO)等の絶縁材料で埋め戻して、素子分離層40a,40b及び40cを形成する。この時、機械化学研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)等により、P型ウェル層21並びに素子分離層40a,40b及び40cの表面を平坦化する。
図2(d)に示すように、第1トレンチ21a、第2トレンチ21b及び第3トレンチ21cを形成したP型ウェル層21の表面上にフォトレジストPRのパターン(エッチング用マスク)を形成する。このとき、フォトレジストPRのパターンを、素子分離層40aの中央部を除く領域上に形成する。
図2(e)に示すように、ドライエッチング技術を用いて、フォトレジストPRのパターンをマスクとして素子分離層40aを部分的に除去して開口部40fを形成し、P型ウェル層21を露出させる。これにより、P型ウェル層21が露出したゲート領域40gが形成される。また、開口部40fにより分離した素子分離層40d,40eが形成される。その後、フォトレジストPRのパターンを除去する。なお、以下、素子分離層40bを第1素子分離層、素子分離層40cを第2素子分離層、素子分離層40dを第3素子分離層、素子分離層40eを第4素子分離層と記載する。
続いて、ゲート領域40gにおいて第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22cと、第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cとを形成する。
図3(a)に示すように、熱酸化処理を行うことにより、開口部40fの底面に露出したP型ウェル層21の表面を熱酸化させて、ゲート酸化膜22aを形成する。
図3(b)に示すように、開口部40f内を埋めるように、第1素子分離層40b、第2素子分離層40c、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eを形成したP型ウェル層21の表面上にポリシリコン膜23aを堆積させる。ポリシリコン膜23aは、例えば化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition)法により形成する。
図3(c)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、ポリシリコン膜23a上の所定の位置にフォトレジストPRのパターンを形成する。フォトレジストPRは、例えば開口部40fの壁部から開口部40fの内側の領域に設ける。
図3(d)に示すように、ドライエッチング技術を用いて、フォトレジストPRをマスクとしてゲート酸化膜22a及びポリシリコン膜23aをパターニングする。これにより、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22c並びに第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cが形成される。このとき、第1ゲート酸化膜22b及び第1ゲート電極23bは、第1ゲート酸化膜22b及び第1ゲート電極23bの一方の端面が素子分離層40dの壁部に接するようにして形成される。また、第2ゲート酸化膜22c及び第2ゲート電極23cは、第2ゲート酸化膜22c及び第2ゲート電極23cの一方の端面が、素子分離層40dの側壁に接するようにして形成される。第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cの形成後、図3(c)に示すフォトレジストPRを除去する。
図4(a)に示すように、第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cをマスクとして、第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23c間のP型ウェル層21が露出する領域にP型の不純物を注入する。このとき、P型の不純物を注入する領域以外の領域には、フォトレジストPRを形成する。次に、不純物注入技術を用いて、ホウ素(B)等のP型不純物をP型ウェル層21に選択的にイオン注入する(第2不純物注入工程)。
図4(b)に示すように、第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cをマスクとして、第2不純物注入工程においてホウ素(B)等のP型不純物をイオン注入した領域に対して、さらにリン(P)等のN型不純物をイオン注入する(第3不純物注入工程)。なお、第3不純物注入工程では、第2不純物注入工程よりも低エネルギーでN型不純物をイオン注入する。これにより、N型不純物の注入深さを第2不純物注入工程におけるP型不純物の注入深さよりも浅くする。
図4(c)に示すように、P型ウェル層21の表面上に、絶縁膜24aを堆積させる。絶縁膜24aは、例えば窒化シリコン、酸化シリコン等のシリコン化合物からなり、化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition)法により形成する。
図4(d)に示すように、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて絶縁膜24aをエッチバックすることにより、第1サイドウォール24b及び第2サイドウォール24cを形成する。第1サイドウォール24bは、第1ゲート酸化膜22b及び第1ゲート電極23bの他方の端面を覆う絶縁側壁部であり、第2サイドウォール24cは、第2ゲート酸化膜22c及び第2ゲート電極23cの他方の端面を覆う絶縁側壁部である。
図5(a)に示すように、フォトリソグラフィ技術及び不純物注入技術を用いて、P型ウェル層21のうちの一部領域にリン(P)等のN型不純物をイオン注入する(第4不純物注入工程)。第4不純物注入工程では、P型ウェル層21のうち表面に露出し、かつソース電極27等の形成領域から離れた第1素子分離層40b及び第3素子分離層40d間の領域から、第3素子分離層40dの領域下のP型ウェル層21にかけてN型不純物をイオン注入する。また、第4不純物注入工程では、P型ウェル層21のうち表面に露出し、かつソース電極27等の形成領域から離れた第2素子分離層40c及び第3素子分離層40d間の領域から、第4素子分離層40eの領域下のP型ウェル層21にかけてN型不純物をイオン注入する。第4不純物注入工程後、フォトレジストPRを除去する。
図5(b)に示すように、第2不純物注入工程から第4不純物注入工程において不純物を注入した領域を熱処理することにより、注入した不純物を熱拡散させて、第1N型ドリフト層26a、第2N型ドリフト層26dの一部となるN型ドリフト層26b及び第3N型ドリフト層26eの一部となるN型ドリフト層26cを形成する。
図5(c)に示すように、フォトリソグラフィ技術及び不純物注入技術を用いて、P型ウェル層21のうちの一部領域にリン(P)等のN型不純物をイオン注入する(第5不純物注入工程)。第5不純物注入工程では、第1素子分離層40b及び第3素子分離層40d間の領域並びに第2素子分離層40c及び第3素子分離層40d間の領域に対してN型不純物をイオン注入する。第5不純物注入工程では、第4不純物注入工程よりも低エネルギーでN型不純物のイオン注入を行うことにより、不純物の注入深さを第4不純物注入工程における注入深さよりも浅くする。第5不純物注入工程後、フォトレジストPRを除去する。
図5(d)に示すように、フォトリソグラフィ技術及び不純物注入技術を用いて、P型ウェル層21及び第1N型ドリフト層26aのそれぞれのうちの一部領域にリン(P)等のN型不純物をイオン注入する(第6不純物注入工程)。第6不純物注入工程では、第1N型ドリフト層26a、第1素子分離層40b及び第3素子分離層40d間の領域並びに第2素子分離層40c及び第3素子分離層40d間の領域に対してN型不純物をイオン注入する。第6不純物注入工程では、第5不純物注入工程よりも低エネルギーでN型不純物のイオン注入を行うことにより、不純物の注入深さを第5不純物注入工程における注入深さよりも浅くする。第6不純物注入工程後、フォトレジストPRを除去する。
なお、図5(a)から図5(d)のいずれかのイオン注入のタイミングと同時に、第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bを形成するための不純物をP型ウェル層21にイオン注入してもよい。
図5(e)に示すように、熱処理を行うことによりイオン注入したN型不純物を熱拡散させて、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26e、ソース電極27、並びに第1ドレイン電極28a及び第2ドレイン電極28bを形成する。また、このとき、熱処理を行うことにより、ソース電極27等と同時に不純物拡散領域である第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bを形成する。
続いて、金属シリサイド層を形成する。
図6(a)に示すように、スパッタ法を用いて、ゲート電極23、ソース電極27、及びドレイン電極28等を形成したP型ウェル層21の表面上に、例えばコバルト(Co)等の金属膜30を形成する。
図6(b)に示すように、熱処理を行うことにより、金属膜30を局所的にシリサイド化させる。具体的には、シリコンもしくはポリシリコンを含んで形成される第1ウェルコンタクト層90a、第1ドレイン電極28a、第1ゲート電極23b、ソース電極27、第2ゲート電極23c、第2ドレイン電極28b及び第2ウェルコンタクト層90b上の金属膜30をシリサイド化させる。これにより、第1金属シリサイド層31a、第2金属シリサイド層31b、第3金属シリサイド層31c、第4金属シリサイド層31d、第5金属シリサイド層31e、第6金属シリサイド層31f及び第7金属シリサイド層31gが形成される。
図6(c)に示すように、シリサイド化されていない金属膜30を除去する。
最後に、層間絶縁膜50と、第1コンタクト電極60a及び第2コンタクト電極60bと、第1配線層70a及び第2配線層70bと、保護層80とを形成することにより、図1に示す半導体装置1を得ることができる。
<1−3.第1実施形態の効果>
以上説明した第1実施形態に係る半導体装置の製造方法では、以下の効果を奏する。
(1)金属シリサイド層形成防止用のマスク等の使用を不要とし、セルフアラインにて、金属シリサイド層が必要な領域のみに金属シリサイド層31を高精度で形成することが可能である。
(2)第1N型ドリフト層をP型ウェル層表面に露出させずに形成することができるため、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いることなく、第1N型ドリフト層表面への金属シリサイド層の形成を防止することができる。
(3)第1N型ドリフト層をP型ウェル層表面に露出させずに形成することができるため、シリサイドブロック絶縁膜を形成する必要がなく、金属シリサイド層の形成位置にずれが生じない。
(4)以上から、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いることにより、簡易な工程で、高耐圧特性及び高速動作特性を備える半導体装置を得ることができる。
2.第2実施形態
<2−1.半導体装置の構成>
図7は、第2実施形態に係る半導体装置100の一構成例を示す断面図である。図7において、図1に記載の第1実施形態に係る半導体装置1の構成と対応する部分には同一の参照符号を付す。なお、第1実施形態に係る半導体装置1の構成と対応する部分であるP型基板10、P型ウェル層21、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22c、P型ボディ層25、第1N型ドリフト層26a、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26e、ソース電極27、第1ドレイン電極28a及び第2ドレイン電極28b、層間絶縁膜50、第1コンタクト電極60a及び第2コンタクト電極60b、第1配線層70a及び第2配線層70b、保護層80及び第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bについては、説明を省略する。
図7に示すように、第2実施形態に係る半導体装置100は、LDMOSトランジスタ120を備えている。
LDMOSトランジスタ120は、第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cと、第1ゲート電極123bの壁部をそれぞれ覆う第1サイドウォール124a及び第2サイドウォール124bと、第1ゲート電極123bの壁部をそれぞれ覆う第3サイドウォール124c及び第4サイドウォール124dと、を備える。
また、LDMOSトランジスタ120は、第1ウェルコンタクト層90a、第1ドレイン電極28a、第1ゲート電極23b、ソース電極27、第2ゲート電極23c、第2ドレイン電極28b及び第2ウェルコンタクト層90b上にそれぞれ形成された第1金属シリサイド層131a、第2金属シリサイド層131b、第3金属シリサイド層131c、第4金属シリサイド層131d、第5金属シリサイド層131e、第6金属シリサイド層131f及び第7金属シリサイド層131gを備える。
第1ゲート電極123bは、ゲート領域内、すなわち開口部40fの内の領域から第3素子分離層40dの表面上の領域の一部にかけて形成されている。同様に、第2ゲート電極123cは、ゲート領域内、すなわち開口部40fの内の領域から第4素子分離層40eの表面上の領域の一部にかけて形成されている。第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cは、例えばポリシリコンからなる。
第1サイドウォール124aは、第3素子分離層40dの表面上の領域の一部に形成された第1ゲート電極123bの側壁を覆うように形成されている。第4サイドウォール124dは、第3素子分離層40eの表面上の領域の一部に形成された第2ゲート電極123cの側壁を覆うように形成されている。
第1サイドウォール124a、第2サイドウォール124b、第3サイドウォール124c及び第4サイドウォール124dは、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cを覆うように形成された絶縁膜をエッチバックすることにより形成される。
第1サイドウォール124a、第2サイドウォール124b、第3サイドウォール124c及び第4サイドウォール124dは、例えば窒化シリコン、酸化シリコン等のシリコン化合物からなる。
なお、上述した第2実施形態の半導体装置100において、各層の導電型は記載された導電型に限られない。例えば、P型ウェル層21は、n型ウェル層であってもよい。
<2−2.半導体装置の製造方法>
第2実施形態に係る半導体装置100は、第1実施形態に係る半導体装置1の製造方法において、ゲート酸化膜形成用のフォトレジストPRの形成幅を変更することで製造することができる。
図8から図11を参照して、図7に示した半導体装置100の製造方法について説明する。図8から図11は、第2実施形態の半導体装置100の製造方法の一例を示す工程断面図である。図8から図11に記載の工程断面図は、第1実施形態の半導体装置1の製造構成を説明する図3から図6の各工程断面図に対応する。
まず、第1実施形態の図2(a)から図2(e)と同様の工程により、P型ウェル層21表面に形成したトレンチ内に、第1素子分離層40b、第2素子分離層40c、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40e、並びにゲート領域40gを形成する。
続いて、ゲート領域40gにおいて第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22cと、第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cとを形成する。
図8(a)に示すように、熱酸化処理を行うことにより、開口部40fの底面に露出したP型ウェル層21の表面を熱酸化させて、ゲート酸化膜22aを形成する。
図8(b)に示すように、開口部40f内を埋めるように、第1素子分離層40b、第2素子分離層40c、第3素子分離層40d及び第4素子分離層40eを形成したP型ウェル層21の表面上にポリシリコン膜123aを堆積させる。
図8(c)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、ポリシリコン膜123a上の所定の位置にフォトレジストPRのパターンを形成する。このとき、フォトレジストPRを、例えば開口部40fの壁部よりも外側の領域から開口部40fの内側の領域にかけて設ける。この点が、第1実施形態の半導体装置1の製造方法と異なる。
図8(d)に示すように、ドライエッチング技術を用いて、フォトレジストPRをマスクとしてゲート酸化膜22a及びポリシリコン膜123aをパターニングする。これにより、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22c並びに第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cを形成する。
このとき、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22cは、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22cの一方の端面が素子分離層40d及び40eの壁部に接するようにして形成される。また、第1ゲート電極123bは、ゲート領域内から第3素子分離層40dの表面上の領域の一部にかけて形成されて、第2ゲート電極123cは、ゲート領域内から第4素子分離層40eの表面上の領域の一部にかけて形成される。第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cの形成後、図8(c)に示すフォトレジストPRを除去する。
図9(a)から図9(b)に示すように、第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cをマスクとして、P型ウェル層21が露出する領域にホウ素(B)等のP型不純物を注入(第2不純物注入工程)した後、さらにリン(P)等のN型不純物をP型不純物よりも浅くイオン注入する(第3不純物注入工程)。
図9(c)に示すように、P型ウェル層21の表面上に、絶縁膜124aを堆積させる。
図9(d)に示すように、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて絶縁膜124aをエッチバックする。これにより、第1ゲート電極123bの端面を覆う絶縁側壁部である第1サイドウォール124a及び第2サイドウォール124bと、第2ゲート電極123cの端面を覆う絶縁側壁部である第3サイドウォール124c及び第4サイドウォール124dとを形成する。
図10(a)から図10(e)に示すように、フォトリソグラフィ技術及び不純物注入技術を用いて、図5(a)から図5(e)と同様の不純物注入工程(第4不純物注入工程から第6不純物注入工程)及び熱拡散工程を行う。これにより、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26e、ソース電極27、並びに第1ドレイン電極28a及び第2ドレイン電極28b、並びに第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bを形成する。
続いて、金属シリサイド層を形成する。
図11(a)に示すように、スパッタ法を用いて、第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123c、並びに第1サイドウォール124aから第4サイドウォール124d等を形成したP型ウェル層21の表面上に、金属膜130を形成する。
図11(b)に示すように、熱処理を行うことにより、金属膜130を局所的にシリサイド化させる。これにより、第1金属シリサイド層131a、第2金属シリサイド層131b、第3金属シリサイド層131c、第4金属シリサイド層131d、第5金属シリサイド層131e、第6金属シリサイド層131f及び第7金属シリサイド層131gが形成される。
図11(c)に示すように、シリサイド化されていない金属膜130を除去する。
最後に、層間絶縁膜50と、第1コンタクト電極60a及び第2コンタクト電極60bと、第1配線層70a及び第2配線層70bと、保護層80とを形成することにより、図7に示す半導体装置100を得ることができる。
<2−3.第2実施形態の効果>
以上説明した第2実施形態に係る半導体装置100の構成及び製造方法では、以下の効果を奏する。なお、(1)〜(4)の効果は、第1実施形態の効果と共通する。
(1)セルフアラインにて、金属シリサイド層が必要な領域のみに金属シリサイド層31を高精度で形成することが可能である。
(2)第1N型ドリフト層をP型ウェル層表面に露出させずに形成することができるため、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いることなく、第1N型ドリフト層表面への金属シリサイド層の形成を防止することができる。
(3)第1N型ドリフト層をP型ウェル層表面に露出させずに形成することができるため、シリサイドブロック絶縁膜を形成する必要がなく、金属シリサイド層の形成位置にずれが生じない。
(4)以上から、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いることにより、簡易な工程で、高耐圧特性及び高速動作特性を備える半導体装置を得ることができる。
(5)第1ゲート電極及び第2ゲート電極形成時において、エッチング用マスクであるフォトレジスト形成時に高い位置精度が要求されないため、フォトレジストの位置合わせが容易となる、という効果を奏する。
3.第3実施形態
<3−1.半導体装置の構成>
図12は、第3実施形態に係る半導体装置の一構成例を示す断面図である。図12において、図1に記載の第1実施形態に係る半導体装置の構成と対応する部分には同一の参照符号を付す。なお、第1実施形態に係る半導体装置の構成と対応する部分であるP型基板10、P型ウェル層21、第1ゲート酸化膜22b及び第2ゲート酸化膜22c、P型ボディ層25、第1N型ドリフト層26a、第2N型ドリフト層26d及び第3N型ドリフト層26e、ソース電極27、第1ドレイン電極28a及び第2ドレイン電極28b及び第1ウェルコンタクト層90a及び第2ウェルコンタクト層90bについては、説明を省略する。また、図12では、層間絶縁膜、コンタクト電極、配線層及び保護層の図示を省略している。第3実施形態に係る半導体装置の層間絶縁膜、コンタクト電極、配線層及び保護層は、第1実施形態に係る半導体装置100の層間絶縁膜50、コンタクト電極60、配線層70及び保護層80と同様の構成である。
図12に示すように、第3実施形態に係る半導体装置は、LDMOSトランジスタ220を備えている。
LDMOSトランジスタ220は、第1ゲート電極223b及び第2ゲート電極223cと、第1ゲート電極223bの両端面をそれぞれ覆う第1サイドウォール224a及び第2サイドウォール224bと、第1ゲート電極223bの両端面をそれぞれ覆う第3サイドウォール224c及び第4サイドウォール224dと、を備える。
また、LDMOSトランジスタ220は、第1ウェルコンタクト層90a、第1ドレイン電極28a、第1ゲート電極23b、ソース電極27、第2ゲート電極23c、第2ドレイン電極28b及び第2ウェルコンタクト層90b上にそれぞれ形成された第1金属シリサイド層231a、第2金属シリサイド層231b、第3金属シリサイド層231c、第4金属シリサイド層231d、第5金属シリサイド層231e、第6金属シリサイド層231f及び第7金属シリサイド層231gを備える。
第1ゲート電極223b及び第2ゲート電極223cは、第1実施形態の半導体装置100の第1ゲート電極23b及び第2ゲート電極23cと比較して薄く形成されている。
第1ゲート電極223bは、第3素子分離層40dの表面上の領域の一部、第3素子分離層40dの側壁、並びに第3素子分離層40d及び第4素子分離層40e間に露出するP型ウェル層21の表面上の領域の一部に沿って形成されている。同様に、第2ゲート電極223cは、第4素子分離層40eの表面上の領域の一部、第4素子分離層40eの側壁、並びに第4素子分離層40e及び第3素子分離層40d間に露出するP型ウェル層21の表面上の領域の一部に沿って形成されている。第1ゲート電極223b及び第2ゲート電極223cは、例えばポリシリコンからなる。
第1サイドウォール224aは、第3素子分離層40dの表面上の領域の一部に形成された第1ゲート電極223bの外壁を覆うように形成されている。第4サイドウォール224dは、第3素子分離層40eの表面上の領域の一部に形成された第2ゲート電極223cの外壁を覆うように形成されている。
第2サイドウォール224bは、第1ゲート酸化膜22b及び第1ゲート電極223bの内壁を覆うように形成されている。第3サイドウォール224cは、第2ゲート酸化膜22c及び第2ゲート電極223cの内壁を覆うように形成されている。
第1サイドウォール224a、第2サイドウォール224b、第3サイドウォール224c及び第4サイドウォール224dは、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて第1ゲート電極123b及び第2ゲート電極123cを覆うように形成された絶縁膜をエッチバックすることにより形成される。
第1サイドウォール224a、第2サイドウォール224b、第3サイドウォール224c及び第4サイドウォール224dは、例えば窒化シリコン、酸化シリコン等のシリコン化合物からなる。
<3−2.半導体装置の製造方法>
第3実施形態に係る半導体装置は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法において、ゲート酸化膜形成用のポリシリコン膜23aを薄く堆積させることで製造することができる。
<3−3.第3実施形態の効果>
以上説明した第3実施形態に係る半導体装置の構成及び製造方法では、以下の効果を奏する。なお、(1)〜(4)の効果は、第1実施形態の効果と共通する。
(1)セルフアラインにて、金属シリサイド層が必要な領域のみに金属シリサイド層31を高精度で形成することが可能である。
(2)第1N型ドリフト層をP型ウェル層表面に露出させずに形成することができるため、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いることなく、第1N型ドリフト層表面への金属シリサイド層の形成を防止することができる。
(3)第1N型ドリフト層をP型ウェル層表面に露出させずに形成することができるため、シリサイドブロック絶縁膜を形成する必要がなく、金属シリサイド層の形成位置にずれが生じない。
(4)以上から、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いることにより、簡易な工程で、高耐圧特性及び高速動作特性を備える半導体装置を得ることができる。
(5)第1ゲート電極及び第2ゲート電極形成時において、エッチング用マスクであるフォトレジスト形成時に高い位置精度が要求されないため、フォトレジストの位置合わせが容易となる、という効果を奏する。
(6)第1ゲート電極及び第2ゲート電極を薄く形成することにより、表面に金属シリサイド層を形成した第1ゲート電極及び第2ゲート電極と、素子分離層等の半導体基板表面との段差を小さくすることができる。このため、第1ゲート電極及び第2ゲート電極形成後のフォトリソグラフィ工程における位置合わせが容易となる。
本発明の範囲は、図示又は記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
10・・・P型基板
20,120,220・・・LDMOSトランジスタ
21・・・P型ウェル層
21a,21b,21c・・・トレンチ
22a,22b,22c・・・ゲート酸化膜
23a・・・ポリシリコン膜
23b,23c,123b,123c,223b,223c・・・ゲート電極
24a・・・絶縁膜
24b,24c,124a〜124d,224a〜224d・・・サイドウォール
25・・・ボディ層
26a,26c,26e・・・ドリフト層
27・・・ソース電極
28a,28b・・・ドレイン電極
30・・・金属膜
31a〜31g,131a〜131g,231a〜231g・・・金属シリサイド層
40a〜40e・・・素子分離層
40f・・・開口部
40g・・・ゲート領域
50・・・層間絶縁膜
60a,60b・・・コンタクト電極
70a,70b・・・配線層
80・・・保護層
90a,90b・・・ウェルコンタクト層
1,100・・・半導体装置

Claims (7)

  1. 半導体基板に、第1導電型の不純物を注入して第1導電型のウェル層を形成するウェル層形成工程と、
    前記半導体基板に、素子分離層を形成する素子分離層形成工程と、
    前記ウェル層形成工程及び前記素子分離層形成工程を行った後で、前記素子分離層を部分的に除去して前記ウェル層を露出させた第1の領域を形成する第1の領域形成工程と、
    前記第1の領域において露出する前記ウェル層上にゲート酸化膜を形成し、該ゲート酸化膜を介してゲート電極を形成するゲート形成工程と、
    前記ゲート電極をマスクとして、前記第1の領域において露出する前記ウェル層に第2導電型の不純物を注入して、第2導電型の第1ドリフト層を形成する第1ドリフト層形成工程と、
    前記ウェル層のうち前記素子分離層から露出し、かつ前記第1の領域から離れた第2の領域から前記素子分離層下の前記ウェル層にかけて、第2導電型の不純物を注入して第2導電型の第2ドリフト層を形成する第2ドリフト層形成工程と、
    前記第2の領域の前記第2ドリフト層に、第2導電型の不純物を注入して第2導電型のドレイン電極を形成するドレイン電極形成工程と、
    前記第1ドリフト層に、第2導電型の不純物を注入して第2導電型のソース電極を形成するソース電極形成工程と、
    前記ゲート電極上、前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上のそれぞれに、金属シリサイド層を形成する金属シリサイド層形成工程と、
    を備える
    半導体装置の製造方法。
  2. 前記金属シリサイド層形成工程において、
    前記素子分離層と、前記ゲート電極と、前記ソース電極と、前記ドレイン電極とが表面に形成された前記半導体基板上にマスクを介することなく金属層を形成し、熱処理を行うことにより、前記ゲート電極上、前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上に形成された前記金属層のみをシリサイド化させて前記金属シリサイド層を形成する
    請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記ゲート形成工程において、前記ゲート酸化膜及び前記ゲート電極を、前記ゲート酸化膜及び前記ゲート電極のそれぞれの一方の端面が前記素子分離層の壁部に接するようにして形成する
    請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記ゲート形成工程後に、前記ゲート酸化膜及び前記ゲート電極の他方の端面を覆う絶縁側壁部を形成する絶縁側壁部形成工程を備える
    請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第1ドリフト層形成工程前に、前記ゲート電極をマスクとして、前記第1の領域に、第1導電型の不純物を注入して第1導電型のボディ層を形成するボディ層形成工程を備える
    請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記ゲート形成工程において、前記ゲート電極を、前記第1の領域から前記素子分離層の表面上の領域の一部にかけて形成する
    請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された第1導電型のウェル層と、
    前記ウェル層の一部に形成された素子分離層と、
    前記ウェル層のうち前記素子分離層から露出した第1の領域に、ゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
    前記ウェル層が露出する第1の領域に形成された第2導電型のソース電極と、
    前記ソース電極の下の領域に形成された、該ソース電極より第2導電型の不純物の濃度が低い第2導電型の第1ドリフト層と、
    前記ウェル層のうち前記素子分離層から露出し、かつ前記第1の領域から離れた第2の領域に形成された第2導電型のドレイン電極と、
    前記ドレイン電極の下の領域から前記素子分離層の下の領域にかけて形成された、該ドレイン電極より第2導電型の不純物の濃度が低い第2導電型の第2ドリフト層と、
    前記ゲート電極上、前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上のそれぞれに形成された金属シリサイド層と、
    を備える半導体装置。
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