JP2016174090A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
従来のNチャネルLDMOS(Lateral Diffused MOS)のP型ボディー不純物領域は、1回のイオン注入によって形成される。このイオン注入は、ソース拡散層(N+)とドレイン拡散層間でパンチスルーをしないために、ソース拡散層と比較して十分に深い注入条件を選ぶ必要があると同時に、DMOSの閾値Vthを調整する必要がある。 A P-type body impurity region of a conventional N-channel LDMOS (Lateral Diffused MOS) is formed by one ion implantation. Since this ion implantation does not punch through between the source diffusion layer (N + ) and the drain diffusion layer, it is necessary to select a sufficiently deep implantation condition as compared with the source diffusion layer, and at the same time, the threshold Vth of DMOS is adjusted. There is a need to.
一般的なNLDMOSでスイッチングデバイスとして必要な閾値電圧(例えばVth=1V)を得るには、十分に濃いチャネル濃度(例えば2×1017cm−3)にする必要がある。レジストパターンをマスクとして1回のイオン注入で深く濃い注入を行うと、レジストパターンの開口領域に対して表面側は不純物が残りにくいため、表面濃度が安定しにくいことが問題であった。また、レジストパターンの端部を突き抜ける不純物イオンによって閾値電圧が不安定になることがあった。なお、従来のNLDMOSと関連する技術は特許文献1に開示されている。 In order to obtain a threshold voltage (for example, Vth = 1V) necessary for a switching device in a general NLDMOS, it is necessary to have a sufficiently high channel concentration (for example, 2 × 10 17 cm −3 ). When deep and deep implantation is performed by one ion implantation using the resist pattern as a mask, impurities hardly remain on the surface side with respect to the opening region of the resist pattern, so that the surface concentration is difficult to stabilize. In addition, the threshold voltage may become unstable due to impurity ions penetrating through the edge of the resist pattern. A technique related to the conventional NLDMOS is disclosed in Patent Document 1.
本発明の幾つかの態様は、ボディー領域に導入される不純物イオンによって閾値電圧が不安定になるのを抑制した半導体装置またはその製造方法に関連している。 Some embodiments of the present invention relate to a semiconductor device or a manufacturing method thereof in which threshold voltage is prevented from becoming unstable due to impurity ions introduced into a body region.
本発明の一態様は、半導体層の表面側に位置する第1のボディー領域と、前記半導体層に位置し、かつ前記第1のボディー領域の下に位置する第2のボディー領域と、前記半導体層の表面側に位置し、かつ前記第1のボディー領域に隣接する第3のボディー領域と、前記半導体層上かつ前記第1のボディー領域及び前記第3のボディー領域上に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に位置するゲート電極と、前記半導体層に位置するソース拡散層及びドレイン拡散層と、を含み、前記第1のボディー領域の不純物濃度は、前記第2のボディー領域の不純物濃度以下であることを特徴とする半導体装置である。 In one embodiment of the present invention, a first body region located on a surface side of a semiconductor layer, a second body region located in the semiconductor layer and below the first body region, and the semiconductor A third body region located on the surface side of the layer and adjacent to the first body region; and a gate insulating film located on the semiconductor layer and on the first body region and the third body region And a gate electrode located on the gate insulating film, and a source diffusion layer and a drain diffusion layer located in the semiconductor layer, and the impurity concentration of the first body region is the same as that of the second body region. A semiconductor device having an impurity concentration or less.
上記本発明の一態様によれば、第3のボディー領域及び第1のボディー領域を半導体層の表層側に位置させ、第1のボディー領域の不純物濃度を第2のボディー領域の不純物濃度以下とする。このため、ゲート電極下のチャネル領域における第3のボディー領域の不純物濃度ピーク値を第1のボディー領域の不純物濃度または不純物濃度ピーク値より低くできる。これにより、ボディー領域に導入される不純物イオンによって閾値電圧が不安定になるのを抑制できる。 According to the above aspect of the present invention, the third body region and the first body region are positioned on the surface layer side of the semiconductor layer, and the impurity concentration of the first body region is less than or equal to the impurity concentration of the second body region. To do. Therefore, the impurity concentration peak value of the third body region in the channel region under the gate electrode can be made lower than the impurity concentration or impurity concentration peak value of the first body region. Thereby, it is possible to suppress the threshold voltage from becoming unstable due to impurity ions introduced into the body region.
なお、前記の半導体層とは、種々の半導体基板及びエピタキシャル層を含み、半導体基板またはエピタキシャル層に形成されたウェルまたは不純物拡散層も含む意味である。 The semiconductor layer includes various semiconductor substrates and epitaxial layers, and also includes wells or impurity diffusion layers formed in the semiconductor substrate or epitaxial layers.
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記第1のボディー領域及び前記第3のボディー領域の表面側がチャネル領域であり、前記チャネル領域における前記第3のボディー領域は前記第1のボディー領域より不純物濃度または不純物濃度ピーク値が低いことを特徴とする半導体装置である。これにより、ボディー領域に導入される不純物イオンによって閾値電圧が不安定になるのを抑制できる。 One embodiment of the present invention is the above-described embodiment of the present invention, wherein the surface side of the first body region and the third body region is a channel region, and the third body region in the channel region is The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration or the impurity concentration peak value is lower than that of the first body region. Thereby, it is possible to suppress the threshold voltage from becoming unstable due to impurity ions introduced into the body region.
本発明の一態様は、半導体層上にレジストパターンを形成する工程(a)と、前記レジストパターンをマスクとして前記半導体層に第1の不純物イオンを注入することで、前記半導体層に第2のボディー領域を形成するとともに前記レジストパターンの端部下かつ前記半導体層の表層側に第3のボディー領域を形成する工程(b)と、前記レジストパターンをマスクとして前記半導体層に第2の不純物イオンを注入することで、前記半導体層の表層側に第1のボディー領域を形成する工程(c)と、前記レジストパターンを除去する工程(d)と、前記半導体層上かつ前記第1のボディー領域及び前記第3のボディー領域上にゲート絶縁膜を形成する工程(e)と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程(f)と、
前記半導体層に位置するソース拡散層及びドレイン拡散層を形成する工程(g)と、を含み、前記工程(b)で形成する前記第2のボディー領域は前記第1のボディー領域の下に位置し、前記工程(b)で形成する前記第3のボディー領域は前記第1のボディー領域に隣接し、前記第1のボディー領域の不純物濃度は、前記第2のボディー領域の不純物濃度以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
One embodiment of the present invention includes a step (a) of forming a resist pattern on a semiconductor layer, and implanting a first impurity ion into the semiconductor layer using the resist pattern as a mask, whereby a second pattern is formed in the semiconductor layer. (B) forming a body region and forming a third body region below the end of the resist pattern and on the surface layer side of the semiconductor layer; and using the resist pattern as a mask, A step (c) of forming a first body region on a surface layer side of the semiconductor layer by implantation, a step (d) of removing the resist pattern, the first body region on the semiconductor layer, and Forming a gate insulating film on the third body region (e); forming a gate electrode on the gate insulating film (f);
Forming a source diffusion layer and a drain diffusion layer located in the semiconductor layer, wherein the second body region formed in the step (b) is located below the first body region. The third body region formed in the step (b) is adjacent to the first body region, and the impurity concentration of the first body region is lower than the impurity concentration of the second body region. This is a method for manufacturing a semiconductor device.
上記本発明の一態様によれば、レジストパターンをマスクとして自己整合的に第1の不純物イオン及び第2の不純物イオンを注入すること、即ち異なる2回のイオン注入を行うことで、第3のボディー領域及び第1のボディー領域を半導体層に形成する。そして、第1のボディー領域の不純物濃度は第2のボディー領域の不純物濃度以下である。このため、ゲート電極下のチャネル領域における第3のボディー領域の不純物濃度ピーク値を第1のボディー領域の不純物濃度または不純物濃度ピーク値より低くできる。これにより、ボディー領域に導入される不純物イオンによって閾値電圧が不安定になるのを抑制できる。 According to one embodiment of the present invention, the first impurity ions and the second impurity ions are implanted in a self-aligned manner using the resist pattern as a mask, that is, two different ion implantations are performed. A body region and a first body region are formed in the semiconductor layer. The impurity concentration of the first body region is not more than the impurity concentration of the second body region. Therefore, the impurity concentration peak value of the third body region in the channel region under the gate electrode can be made lower than the impurity concentration or impurity concentration peak value of the first body region. Thereby, it is possible to suppress the threshold voltage from becoming unstable due to impurity ions introduced into the body region.
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程(b)で前記第1の不純物イオンを注入する方向は前記半導体層の表面と垂直方向に対して傾斜する方向であり、前記工程(c)で前記第2の不純物イオンを注入する方向は、前記第1の不純物イオンを注入する方向より前記垂直方向に近づけた方向であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。 Another embodiment of the present invention is the above-described embodiment of the present invention, wherein the direction in which the first impurity ions are implanted in the step (b) is a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor layer. In the method of manufacturing a semiconductor device, the direction of implanting the second impurity ions in the step (c) is a direction closer to the vertical direction than the direction of implanting the first impurity ions. is there.
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程(a)で形成する前記レジストパターンの端部はテーパー形状を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 Another embodiment of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to the above embodiment of the present invention, wherein an end portion of the resist pattern formed in the step (a) has a tapered shape.
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程(b)のイオン注入は、前記工程(c)のイオン注入に比べて加速電圧及びドーズ量が共に大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、第1のボディー領域の不純物濃度を第2のボディー領域の不純物濃度以下とできる。 Another embodiment of the present invention is the above-described embodiment of the present invention, wherein the ion implantation in the step (b) has both an acceleration voltage and a dose larger than those in the ion implantation in the step (c). A method for manufacturing a semiconductor device. Thereby, the impurity concentration of the first body region can be made lower than the impurity concentration of the second body region.
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.
[実施の形態1]
図1及び図2は、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。この半導体装置はNチャネルLDMOSである。
[Embodiment 1]
1 and 2 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. This semiconductor device is an N-channel LDMOS.
図1(A)に示すように、P型シリコン基板11上にエピタキシャル層を形成する。なお、本実施の形態では、P型エピタキシャル層を形成するが、N型エピタキシャル層を形成してもよい。次いで、P型エピタキシャル層にN型不純物イオンを導入し、熱処理を施すことで、P型エピタキシャル層にN型ウェル(半導体層ともいう)13を形成する。
As shown in FIG. 1A, an epitaxial layer is formed on a P-
次に、図1(B)に示すように、N型ウェル13上にはオフセット絶縁膜としてのフィールド絶縁膜14を形成する。フィールド絶縁膜14は、LOCOS法によって形成されたSiO2からなり、厚さが例えば400nmである。次いで、不純物イオンを透過させるSiO2膜12を形成する。このSiO2膜12の厚さは例えば30nmである。
Next, as shown in FIG. 1B, a field
この後、図1(C)に示すように、フィールド絶縁膜14を含む全面上にフォトレジスト膜を塗布し、露光及び現像することで、フィールド絶縁膜14及びSiO2膜12上にレジストパターン15を形成する。このレジストパターン15は、後の工程で形成されるゲート電極16の一部を覆うように形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, a photoresist film is applied on the entire surface including the
次いで、レジストパターン15をマスクとしてN型ウェル13にP型不純物イオン17を注入する。これにより、N型ウェル13にP型の第2のボディー領域18を形成するとともに、レジストパターン15の端部下かつN型ウェル13の表層側にP型の第3のボディー領域19を形成する。P型不純物イオン17は高加速電圧且つ高ドーズ量で注入されるため、第2のボディー領域18はN型ウェル13の深い位置に形成される。しかし、P型不純物イオン17を注入する方向はN型ウェル13の表面と垂直方向に対して傾斜する方向であるため、第3のボディー領域19はレジストパターン15の端部下かつN型ウェル13の表層側に形成される。但し、P型不純物イオン17を図1(C)のように斜めに注入せずにN型ウェル13の表面と垂直方向に注入しても、レジストパターン15の端部下かつN型ウェル13の表層側に第3のボディー領域19が形成される。
Next, P-
次に、図2(A)に示すように、レジストパターン15をマスクとしてN型ウェル13にP型不純物イオン21を注入することで、N型ウェル13の表層側にP型の第1のボディー領域22を形成する。P型不純物イオン21を注入する方向は、P型不純物イオン17を注入する方向より前記垂直方向に近づけた方向である。P型不純物イオン21はP型不純物イオン17に比べて低加速電圧及び低ドーズ量で注入されるため、第1のボディー領域22はN型ウェル13の表層側に形成される。第2のボディー領域18は第1のボディー領域22の下に位置し、第3のボディー領域19は第1のボディー領域22に隣接する。
Next, as shown in FIG. 2A, by implanting P-
図1(C)のP型不純物イオン17の注入条件と図2(A)のP型不純物イオン21の注入条件は、第1のボディー領域22の不純物濃度が第2のボディー領域18の不純物濃度以下となるような条件とする。例えば、P型不純物イオン17の注入条件を350KeVの加速電圧で2×1013cm−3のドーズ量、不純物イオンをボロンとし、P型不純物イオン21の注入条件を60KeVの加速電圧で2×1012cm−3のドーズ量、不純物イオンをボロンとする。このようにP型不純物イオン17をP型不純物イオン21に比べて高加速電圧及び高ドーズ量で注入することで、第1のボディー領域22の不純物濃度が第2のボディー領域18の不純物濃度以下となる。その場合、第1のボディー領域22及び第3のボディー領域19の表面側がチャネル領域であり、このチャネル領域における第3のボディー領域19は第1のボディー領域21より不純物濃度または不純物濃度ピーク値が低くなる。
The implantation conditions of the P-
P型不純物イオン17の注入によって形成される第2のボディー領域18の不純物濃度によってパンチスルーに対する制御が行われる。また、P型不純物イオン21の注入によって形成される第1のボディー領域22の表層側、及びP型不純物イオン17の注入によって形成される第3のボディー領域19の表層側それぞれの不純物濃度によって閾値電圧が決められる。
The punch-through is controlled by the impurity concentration of the
この後、図2(B)に示すように、レジストパターン15を除去する。次いで、フィールド絶縁膜14が形成されていないN型ウェル13の表面かつ第1のボディー領域22及び第3のボディー領域19上に熱酸化法によりゲート絶縁膜23を形成する。次いで、フィールド絶縁膜14及びゲート絶縁膜23を含む全面上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜を加工することで、フィールド絶縁膜14及びゲート絶縁膜23上にゲート電極17を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2B, the resist
次に、図2(C)に示すように、N型ウェル13にN+型ドレイン領域拡散層25をフィールド絶縁膜14に対して自己整合的に形成し、且つ第1のボディー領域22にN+型ソース領域拡散層24をゲート電極16に対して自己整合的に形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, an N + -type drain
図2(C)に示すX''−X'''線の不純物濃度(即ちゲート電極16下のチャネル領域の不純物濃度)は、図2(C)の下のグラフが示している。このグラフの縦軸は不純物濃度、横軸はチャネル領域の位置を示す。このグラフに示すように、第1のボディー領域22の表層側(チャネル領域)をグラフ中のBの線が示し、第3のボディー領域19の表層側(チャネル領域)をグラフ中のAの線が示す。このようにチャネル領域における第3のボディー領域19は第1のボディー領域21より不純物濃度または不純物濃度ピーク値が低くなっている。
The impurity concentration of the X ″ -X ′ ″ line shown in FIG. 2C (that is, the impurity concentration of the channel region under the gate electrode 16) is shown in the lower graph of FIG. The vertical axis of this graph indicates the impurity concentration, and the horizontal axis indicates the position of the channel region. As shown in this graph, the B line in the graph indicates the surface layer side (channel region) of the
本実施の形態によれば、レジストパターン15をマスクとして自己整合的にP型不純物イオン17,21を注入すること、即ち深さが異なる2回のイオン注入を行うことで、第3のボディー領域19及び第1のボディー領域21をN型ウェル13に形成する。そして、図2(C)のグラフに示すように、チャネル領域(水平面内)における第3のボディー領域19の不純物濃度ピーク値Aを第1のボディー領域21の不純物濃度または不純物濃度ピーク値Bより低くする。これにより、ボディー領域に導入される不純物イオンによって閾値電圧が不安定になるのを抑制することができ、閾値電圧を安定させることができる。
According to the present embodiment, the third body region is formed by implanting the P-
図4は、比較例による半導体装置の製造方法を説明するための断面図であり、図1〜図2と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。 FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a comparative example. The same parts as those in FIGS. 1 to 2 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
図4(a)に示すように、レジストパターン15をマスクとしてN型ウェル13にP型不純物イオン17bを1回注入する。これにより、N型ウェル13にP型の第1〜第3のボディー領域22a,18a,19aを形成する。第1のボディー領域22aの下に第2のボディー領域18aが形成され、レジストパターン15の端部下かつN型ウェル13の表層側に第3のボディー領域19が形成される。第3のボディー領域19は第1のボディー領域22aと隣接する。
As shown in FIG. 4A, P-
本比較例では、図4(A)のP型不純物イオン17bの1回の注入により形成される第1のボディー領域22aの表層側で閾値電圧を制御し、かつ第2のボディー領域18aでパンチスルーの防止を制御する。このように1回のイオン注入で閾値電圧とパンチスルーの両者を制御するには、図4(A)のP型不純物イオン17bの注入時の加速電圧を、図1(C)のP型不純物イオン17の注入時の加速電圧より低くし、かつ図2(A)のP型不純物イオン21の注入時の加速電圧より高くすることになる。図4(A)のP型不純物イオン17bの注入時の加速電圧を例えば140KeVとし、不純物イオンをボロンとする。
In this comparative example, the threshold voltage is controlled on the surface layer side of the
図4(B)に示すX−X'線の不純物濃度(即ちゲート電極16下のチャネル領域の不純物濃度)は、図4(B)の下のグラフが示している。このグラフの縦軸は不純物濃度、横軸はチャネル領域の位置を示す。このグラフに示すように、第1のボディー領域22aの表層側(チャネル領域)をグラフ中のBの線が示し、第3のボディー領域19の表層側(チャネル領域)をグラフ中のAの線が示す。
The impurity concentration of the XX ′ line shown in FIG. 4B (that is, the impurity concentration of the channel region under the gate electrode 16) is shown in the lower graph of FIG. The vertical axis of this graph indicates the impurity concentration, and the horizontal axis indicates the position of the channel region. As shown in this graph, the surface B side (channel region) of the
上記のように1回のイオン注入で第1のボディー領域22a及び第2のボディー領域18aを形成すると、レジストパターン15の端部で中途半端にP型不純物イオン17bがマスクされる。これにより、レジストパターン15の端部下かつN型ウェル13の表層側に第3のボディー領域19aが形成される。その結果、第3のボディー領域19aの表層側(チャネル領域)の不純物濃度ピーク値Aが、第1のボディー領域22aの表層側(チャネル領域)の不純物濃度Bに比べて高くなってしまう。従って、図4(B)に示す比較例による半導体装置では、閾値電圧が不安定になってしまう。つまり、レジストパターン15の開口領域Bより外側(レジストパターン15形成領域)に濃度が不安定な不純物濃度ピーク値Aが出現し、その不純物濃度ピーク値Aで閾値電圧が決まってしまう。
When the
これに対し、図2(C)に示す半導体装置では、前述したようにチャネル領域における第3のボディー領域19の不純物濃度ピーク値Aを第1のボディー領域21の不純物濃度または不純物濃度ピーク値Bより低くできる。従って、図2(C)に示す半導体装置では、図4(B)に示す半導体装置に比べて、ボディー領域に導入される不純物イオンによって閾値電圧が不安定になるのを抑制することができ、閾値電圧を安定させることができる。
On the other hand, in the semiconductor device shown in FIG. 2C, the impurity concentration peak value A of the
なお、本実施の形態では、NチャネルLDMOSについて説明したが、Nチャネルに限定されるものではなく、導電型の配置を逆にすることで、PチャネルLDMOSについても実施することも可能である。 In this embodiment, the N-channel LDMOS has been described. However, the present invention is not limited to the N-channel, and the P-channel LDMOS can also be implemented by reversing the conductivity type.
また、本実施の形態では、N型ウェル13に第1〜第3のボディー領域22,18.19を形成した後に、ゲート絶縁膜23及びゲート電極16を形成する。しかし、これに限定されるものではなく、N型ウェル13上にゲート絶縁膜23及びゲート電極16を形成した後に、N型ウェル13に第1〜第3のボディー領域22,18.19を形成してもよい。
In the present embodiment, after the first to
[実施の形態2]
図3は、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図であり、図1及び図2と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a cross-sectional view for describing the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. The same portions as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described.
図3(A)に示すように、フィールド絶縁膜14及びSiO2膜12上にレジストパターン15aを形成する。このレジストパターン15の端部はテーパー形状を有する。
As shown in FIG. 3A, a resist
次いで、レジストパターン15aをマスクとしてN型ウェル13にP型不純物イオン17aを注入する。これにより、N型ウェル13にP型の第2のボディー領域18を形成するとともに、レジストパターン15aの端部下かつN型ウェル13の表層側にP型の第3のボディー領域19を形成する。P型不純物イオン17は高加速電圧且つ高ドーズ量で注入されるため、第2のボディー領域18はN型ウェル13の深い位置に形成される。しかし、レジストパターン15aの端部がテーパー形状であるため、第3のボディー領域19はレジストパターン15aの端部下かつN型ウェル13の表層側に形成される。但し、レジストパターン15aの端部が図3(A)のようにテーパー形状でなくても、レジストパターン15aの端部下かつN型ウェル13の表層側に第3のボディー領域19が形成される。
Next, P-
次に、図3(B)に示すように、レジストパターン15aをマスクとしてN型ウェル13にP型不純物イオン21aを注入することで、N型ウェル13の表層側にP型の第1のボディー領域22を形成する。P型不純物イオン21aはP型不純物イオン17aに比べて低加速電圧及び低ドーズ量で注入されるため、第1のボディー領域22はN型ウェル13の表層側に形成される。第2のボディー領域18は第1のボディー領域22の下に位置し、第3のボディー領域19は第1のボディー領域22に隣接する。
Next, as shown in FIG. 3B, a P-type first body is formed on the surface layer side of the N-type well 13 by implanting P-
図3(A)のP型不純物イオン17aの注入条件と図3(B)のP型不純物イオン21aの注入条件は、第1のボディー領域22の不純物濃度が第2のボディー領域18の不純物濃度以下となるような条件とする。例えば、P型不純物イオン17aの注入条件を350KeVの加速電圧で2×1013cm−3のドーズ量、不純物イオンをボロンとし、P型不純物イオン21aの注入条件を60KeVの加速電圧で2×1012cm−3のドーズ量、不純物イオンをボロンとする。このようにP型不純物イオン17aをP型不純物イオン21aに比べて高加速電圧及び高ドーズ量で注入することで、第1のボディー領域22の不純物濃度が第2のボディー領域18の不純物濃度以下となる。その場合、第1のボディー領域22及び第3のボディー領域19の表面側がチャネル領域であり、このチャネル領域における第3のボディー領域19は第1のボディー領域21より不純物濃度または不純物濃度ピーク値が低くなる。
The implantation conditions of the P-
P型不純物イオン17aの注入によって形成される第2のボディー領域18の不純物濃度によってパンチスルーに対する制御が行われる。また、P型不純物イオン21aの注入によって形成される第1のボディー領域22の表層側、及びP型不純物イオン17aの注入によって形成される第3のボディー領域19の表層側それぞれの不純物濃度によって閾値電圧が決められる。
Punch-through is controlled by the impurity concentration of the
本実施の形態においても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、レジストパターン15aの端部がテーパー形状を有していても、第3のボディー領域19の表面側の不純物濃度にトランジスターの閾値電圧が影響されないため、デバイスの特性バラツキを小さくできる。
Also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Even if the end portion of the resist
なお、本発明において、特定のA(以下「A」という)の上(または下)に特定のB(以下「B」という)を形成する(Bが形成される)というとき、Aの上(または下)に直接Bを形成する(Bが形成される)場合に限定されない。Aの上(または下)に本発明の作用効果を阻害しない範囲で、他のものを介してBを形成する(Bが形成される)場合も含む。
また上(または下)との表現による構成は、必ずしも一方向に限定されるものではなく、例えばAの上(または下)にBを形成する(Bが形成される)というとき、半導体装置が天地逆転して使用される際には、Aの下(または上)にBを形成する(Bが形成される)という場合を含む。
In the present invention, when a specific B (hereinafter referred to as “B”) is formed above (or below) a specific A (hereinafter referred to as “A”) (when B is formed), Or, it is not limited to the case where B is directly formed (below). It includes the case where B is formed (otherwise B) is formed on the upper side (or the lower side) of A through other things as long as the effects of the present invention are not inhibited.
Further, the structure expressed by the expression above (or below) is not necessarily limited to one direction. For example, when B is formed above (or below) A (B is formed), the semiconductor device When used upside down, it includes the case where B is formed below (or above) A (B is formed).
また、上記の実施の形態1と実施の形態2を適宜組み合わせて実施してもよい。 Moreover, you may implement combining said Embodiment 1 and Embodiment 2 suitably.
11…P型シリコン基板、12…SiO2膜、13…N型ウェル、14…フィールド絶縁膜、15,15a…レジストパターン、16…ゲート電極、17,17a,17b…P型不純物イオン、18,18a…P型の第2のボディー領域、19,19a…P型の第3のボディー領域、21,21a…P型不純物イオン、22,22a…P型の第1のボディー領域、23…ゲート絶縁膜、24…N+型ソース領域拡散層、25…N+型ドレイン領域拡散層。 11 ... P-type silicon substrate, 12 ... SiO 2 film, 13 ... N-type well, 14 ... field insulating film, 15, 15a ... resist pattern, 16 ... gate electrode, 17, 17a, 17b ... P-type impurity ions, 18, 18a ... P-type second body region, 19, 19a ... P-type third body region, 21, 21a ... P-type impurity ions, 22, 22a ... P-type first body region, 23 ... Gate insulation Film, 24... N + type source region diffusion layer, 25... N + type drain region diffusion layer.
Claims (6)
前記半導体層に位置し、かつ前記第1のボディー領域の下に位置する第2のボディー領域と、
前記半導体層の表面側に位置し、かつ前記第1のボディー領域に隣接する第3のボディー領域と、
前記半導体層上かつ前記第1のボディー領域及び前記第3のボディー領域上に位置するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に位置するゲート電極と、
前記半導体層に位置するソース拡散層及びドレイン拡散層と、
を含み、
前記第1のボディー領域の不純物濃度は、前記第2のボディー領域の不純物濃度以下であることを特徴とする半導体装置。 A first body region located on the surface side of the semiconductor layer;
A second body region located in the semiconductor layer and below the first body region;
A third body region located on the surface side of the semiconductor layer and adjacent to the first body region;
A gate insulating film located on the semiconductor layer and on the first body region and the third body region;
A gate electrode located on the gate insulating film;
A source diffusion layer and a drain diffusion layer located in the semiconductor layer;
Including
The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the first body region is equal to or less than an impurity concentration of the second body region.
前記第1のボディー領域及び前記第3のボディー領域の表面側がチャネル領域であり、前記チャネル領域における前記第3のボディー領域は前記第1のボディー領域より不純物濃度または不純物濃度ピーク値が低いことを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The surface side of the first body region and the third body region is a channel region, and the third body region in the channel region has an impurity concentration or an impurity concentration peak value lower than that of the first body region. A featured semiconductor device.
前記レジストパターンをマスクとして前記半導体層に第1の不純物イオンを注入することで、前記半導体層に第2のボディー領域を形成するとともに前記レジストパターンの端部下かつ前記半導体層の表層側に第3のボディー領域を形成する工程(b)と、
前記レジストパターンをマスクとして前記半導体層に第2の不純物イオンを注入することで、前記半導体層の表層側に第1のボディー領域を形成する工程(c)と、
前記レジストパターンを除去する工程(d)と、
前記半導体層上かつ前記第1のボディー領域及び前記第3のボディー領域上にゲート絶縁膜を形成する工程(e)と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程(f)と、
前記半導体層に位置するソース拡散層及びドレイン拡散層を形成する工程(g)と、
を含み、
前記工程(b)で形成する前記第2のボディー領域は前記第1のボディー領域の下に位置し、
前記工程(b)で形成する前記第3のボディー領域は前記第1のボディー領域に隣接し、
前記第1のボディー領域の不純物濃度は、前記第2のボディー領域の不純物濃度以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a resist pattern on the semiconductor layer (a);
By implanting first impurity ions into the semiconductor layer using the resist pattern as a mask, a second body region is formed in the semiconductor layer, and a third body region is formed below the edge of the resist pattern and on the surface layer side of the semiconductor layer. Forming a body region of (b),
(C) forming a first body region on the surface side of the semiconductor layer by implanting second impurity ions into the semiconductor layer using the resist pattern as a mask;
Removing the resist pattern (d);
Forming a gate insulating film on the semiconductor layer and on the first body region and the third body region (e);
Forming a gate electrode on the gate insulating film (f);
Forming a source diffusion layer and a drain diffusion layer located in the semiconductor layer (g);
Including
The second body region formed in the step (b) is located under the first body region;
The third body region formed in the step (b) is adjacent to the first body region;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an impurity concentration of the first body region is equal to or less than an impurity concentration of the second body region.
前記工程(b)で前記第1の不純物イオンを注入する方向は前記半導体層の表面と垂直方向に対して傾斜する方向であり、
前記工程(c)で前記第2の不純物イオンを注入する方向は、前記第1の不純物イオンを注入する方向より前記垂直方向に近づけた方向であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 3,
A direction in which the first impurity ions are implanted in the step (b) is a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor layer;
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein a direction in which the second impurity ions are implanted in the step (c) is closer to the vertical direction than a direction in which the first impurity ions are implanted.
前記工程(a)で形成する前記レジストパターンの端部はテーパー形状を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 3,
An end portion of the resist pattern formed in the step (a) has a taper shape.
前記工程(b)のイオン注入は、前記工程(c)のイオン注入に比べて加速電圧及びドーズ量が共に大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In any one of Claims 3 thru | or 5,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the ion implantation in the step (b) has a larger acceleration voltage and dose than the ion implantation in the step (c).
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