JP2746175B2 - 高耐圧半導体装置 - Google Patents

高耐圧半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高耐圧半導体装置に関
し、特にMOS型の高耐圧トランジスタを含んだ高耐圧
半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】蛍光表示管の駆動回路に用いる高耐圧半
導体装置を例にして、従来の高耐圧半導体装置を説明す
る。この高耐圧半導体装置の最終段はPチャネルの高耐
圧MOSトランジスタからなり、この高耐圧MOSトラ
ンジスタのドレイン領域はソース領域に対し−40V程
度の高電圧に印加されている。この高耐圧半導体装置の
出力端子であるこのドレイン領域が蛍光表示管の入力端
子となり、この高耐圧MOSトランジスタがオン状態の
ときこの蛍光表示管もオン状態になる。
【0003】本発明者は、特開昭64−64251号公
報に開示された構造の高耐圧半導体装置を、先に出願し
た。この出願の高耐圧半導体装置はCMOSトランジス
タから構成される内部回路と出力バッファの最終段をな
すPチャネルの高耐圧MOSトランジスタとからなり、
この高耐圧MOSトランジスタはP型シリコン基板の表
面に設けられた第1のNウェルの表面に設けられ、この
高耐圧MOSトランジスタのドレイン領域は第1のNウ
ェルの表面に設けられたPウェルとこのPウェルの表面
にフィールド酸化膜に自己整合的に設けられたP+ 型拡
散層とからなる。さらにこの高耐圧MOSトランジスタ
のゲート電極は、ゲート酸化膜を介して上記第1のNウ
ェルのなすチャネル領域とこのチャネル領域に隣接する
上記Pウェルとを覆い、さらに、フィールド酸化膜上に
まで延在している。上記CMOSトランジスタのNチャ
ネルMOSトランジスタはP型シリコン基板の表面に設
けられ、PチャネルMOSトランジスタは上記第1のN
ウェルより接合の深さの浅い第2のNウェルの表面に設
けられている。
【0004】上記公開公報記載の高耐圧半導体装置で
は、内部回路を構成するCMOSトランジスタはツイン
・ウェルに形成されてはいない。このため、サブミクロ
ン・デザイン・ルールの高耐圧半導体装置は、上記公開
公報のままでは得られない。本発明者はこの公開公報に
記載された高耐圧半導体装置をベースにして、サブミク
ロン・デザイン・ルールの高耐圧半導体装置の検討のた
めの実験評価を行なった。
【0005】高耐圧半導体装置の製造工程の断面模式図
である図6,図7を参照すると、上記公開公報記載の高
耐圧半導体装置のベースにした0.5μmデザイン・ル
ールの高耐圧半導体装置は、以下のように形成される。
【0006】まず、Pチャネルの高耐圧MOSトランジ
スタの形成予定領域を内包する領域に開口部を有するフ
ォトレジスト膜322Aをマスクにしたイオン注入によ
り、P型シリコン基板301内に燐イオン注入層342
が形成される〔図6(a)〕。フォトレジスト膜322
Aが除去された後、所要の熱処理により、P型シリコン
基板301表面にNウェル312が形成される。このN
ウェル312の接合の深さは、3.5μm程度である
〔図6(b)〕。
【0007】次に、内部回路を構成する(高耐圧ではな
い)PチャネルMOSトランジスタの形成予定領域を内
包する領域に開口部を有するフォトレジスト膜322B
をマスクにしたイオン注入により、P型シリコン基板3
01内に燐イオン注入層332が形成される〔図6
(c)〕。フォトレジスト膜322Bが除去された後、
所要の熱処理により、P型シリコン基板301表面にN
ウェル302が形成される。このNウェル302の接合
の深さは、3μm程度である〔図6(d)〕。
【0008】次に、NチャネルMOSトランジスタの形
成予定領域を内包する領域に開口部を有するフォトレジ
スト膜323Aをマスクにしたイオン注入により、P型
シリコン基板301内にボロンイオン注入層333が形
成される〔図7(a)〕。フォトレジスト膜323Aが
除去された後、上記Pチャネルの高耐圧MOSトランジ
スタのドレイン領域の一部をなすPウェルの形成予定領
域に開口部を有するフォトレジスト膜323Bをマスク
にしたイオン注入により、Nウェル312内にボロンイ
オン注入層343が形成される。フォトレジスト膜32
3BとNウェル312との(フォト・マスク設計上の)
最小オーバーラップ幅は1.5μm程度である〔図7
(b)〕。フォトレジスト膜323Bが除去された後、
所要の熱処理が施され、P型シリコン基板301表面に
はPウェル303が形成され、Nウェル312表面には
Pウェル313が形成される。Pウェル303,313
の接合の深さは、それぞれ2μm程度,1.5μm程度
である。また、Pウェル303とNウェル302,31
2との(フォト・マスク設計上の)間隔はそれぞれ1μ
m程度,2μm程度である〔図7(c)〕。
【0009】次に、P型シリコン基板301表面には、
0.3μm程度の膜厚を有するフィールド酸化膜304
が、選択酸化法により形成される。このフィールド酸化
膜304は、Pウェル313表面に設けられた第1の開
口部と、第1の開口部から所定の間隔を有してPウェル
313表面からNウェル312に延在して設けられた第
2の開口部と、Nウェル302表面に設けられた第3の
開口部と、Pウェル303表面に設けられた第4の開口
部とを有する。これら第1〜第4の開口部は、選択酸化
されなかった部分である。熱酸化法により、第1,第
2,第3および第4の開口部をなすP型シリコン基板3
01表面に、膜厚10nm程度のゲート酸化膜305が
形成される。
【0010】続いて、ゲート電極306a〜306cが
形成される。ゲート電極306aは、ゲート酸化膜30
5を介して上記第2の開口部の一部を覆い、上記第1の
開口部と第2の開口部との間に形成されたフィールド酸
化膜304の一部を介してPウェル313の一部を覆う
姿態を有している。ゲート電極306aのゲート長は5
μm程度であり、ゲート電極306aがフィールド酸化
膜304を覆う幅(フィールド酸化膜304を介してP
ウェル313表面を覆う幅)は1μm程度であり、ゲー
ト電極306aがゲート酸化膜305を介してPウェル
313表面を覆う幅は1μm程度であり、ゲート電極3
06aがゲート酸化膜305を介してNウェル312表
面を覆う幅は3μm程度である。ゲート電極306b
は、ゲート酸化膜305を介して、上記第3の開口部の
一部を覆う姿態を有している。ゲート電極306cは、
ゲート酸化膜305を介して、上記第4の開口部の一部
を覆う姿態を有している。ゲート電極306b,306
cのゲート長は、それぞれ0.5μm程度である。
【0011】次に、少なくとも上記第4の開口部を覆う
フォトレジスト膜(図示せず)とゲート電極306a,
306bとフィールド酸化膜304とをマスクにした2
弗化ボロン(BF2 )のイオン注入等が行なわれ、第1
の開口部をなすPウェル313表面にはフィールド酸化
膜304に自己整合的なP+ 型拡散層307aが形成さ
れ、第2の開口部の一部をなすNウェル312表面には
フィールド酸化膜304とゲート電極306aとに自己
整合的なP+ 型拡散層307bが形成され、第3の開口
部をなすNウェル302表面にはフィールド酸化膜30
4とゲート電極306bとに自己整合的なP+ 型拡散層
307cが形成される。続いて、少なくとも第1,第2
および第3の開口部を覆うフォトレジスト膜(図示せ
ず)とゲート電極306cとフィールド酸化膜304と
をマスクにした砒素のイオン注入等が行なわれ、上記第
4の開口部をなすPウェル303表面にはフィールド酸
化膜304とゲート電極306cとに自己整合的なN+
型拡散層308が形成され、所望のPチャネルの高耐圧
MOSトランジスタとCMOSトランジスタとが形成さ
れる。
【0012】Pチャネルの高耐圧MOSトランジスタ
は、Nウェル312表面に形成され、Pウェル313お
よびP+ 型拡散層307aからなるドレイン領域とP+
型拡散層307bからなるソース領域とゲート酸化膜3
05とゲート電極306aとから構成される。CMOS
トランジスタをなすPチャネルMOSトランジスタは、
Nウェル302表面に形成され、一対のP+ 型拡散層3
07cからなるソース・ドレイン領域とゲート酸化膜3
05とゲート電極306bとから構成される。CMOS
トランジスタをなすNチャネルMOSトランジスタは、
Pウェル303表面に形成され、一対のN+ 型拡散層3
08からなるソース・ドレイン領域とゲート酸化膜30
5とゲート電極306cとから構成される。
【0013】このPチャネルの高耐圧MOSトランジス
タは、ソース領域に対してドレイン領域に−40V程度
の電圧を印加しても支障なく動作する。このトタンジス
タのドレイン領域に−40V程度の電圧が印加された場
合、Pウェル313の底面に比べてNウェル312の底
面が2μm程度深いため、Pウェル313とP型シリコ
ン基板301との間の縦方向でのパンチスルーは起らな
い。上述のように、P型シリコン基板301の表面にお
けるPウェル313のP型シリコン基板301との間の
Nウェル312の(マスク設計上の)最小幅が1.5μ
mあり、この部分のNウェル312の不純物濃度はPウ
ェル313底部でのNウェル312の不純物濃度より高
く、Nウェル312の横方向の広がりが加味できること
から、Pウェル313とP型シリコン基板301との間
の横方向のパンチスルーに関しても問題はない。しかし
ながら、Nウェル312とPウェル303との(マスク
設計上の)間隔が狭くなると、Nウェル312の横方向
の実効的な広がりが抑制され、Pウェル313における
深い位置の部分でのこの横方向のパンチスルーが無視で
きなくなる。
【0014】なお、例えば特開昭61−174667号
公報(第1図参照)に開示されているように、Pチャネ
ルの高耐圧MOSトランジスタのドレイン領域のP+
拡散層がゲート電極に自己整合的に形成され,チャネル
領域とP+ 型拡散層との間のPウェルの表面にはフィー
ルド酸化膜が存在しない場合、このトランジスタの耐圧
は−15V程度に留まり、−40V程度の高耐圧は得ら
れない。この場合にはチャネル領域とP+ 型拡散層との
間のPウェルの表面にフィールド酸化膜が存在しないた
め、P+ 型拡散層とチャネル領域との間の電界緩和が充
分に行なわれないためである。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上記公開公報記載の高
耐圧半導体装置をベースにした0.5μmデザイン・ル
ールの高耐圧半導体装置では、確かに40V以上の耐圧
(絶対値)は得られ,ドレイン領域とシリコン基板との
間のパンチスルーを防止される。
【0016】しかしながら本発明者が実験評価した上記
高耐圧半導体装置では、静電破壊に対する問題点があ
る。ドレイン領域の一部をなすPウェル313とP型シ
リコン基板301との間のパンチスルーを防ぐことか
ら、Nウェル312の接合の深さはPウェル313の接
合の深さよりある程度深くしなければならない。このた
め、2つの問題点が生じる。
【0017】まず第1に、これに伴なってNウェル31
2の横方向の広がりも無視できず、Nウェル312とP
ウェル303との(マスク設計上の)間隔が例えば2μ
m程度必要になる。(なお、上記実験評価ではPウェル
303とNウェル302との(マスク設計上の)間隔を
1μm程度に設定したが、この間隔は必ずしも必要では
ない。)すなわち、第1の一導電型ウェルをドレイン領
域の一部とする一導電型チャネルの高耐圧MOSトラン
ジスタが一導電型シリコン基板の表面の第1の逆導電型
ウェルに設けられ,内部回路を構成するCMOSトラン
ジスタの一導電型チャネルのMOSトランジスタと逆導
電型チャネルのMOSトランジスタとがそれぞれ一導電
型シリコン基板の表面の第2の逆導電型ウェルと第2の
一導電型ウェルとに設けられている場合、この一導電型
チャネルの高耐圧MOSトランジスタの占有面積は第1
の逆導電型ウェルの接合の深さに対応するこの第1の逆
導電型ウェルの横方向の広がりを加味した分だけ余分に
広くする必要があり、このような一導電型チャネルの高
耐圧MOSトランジスタを有する高耐圧半導体装置で
は、微細化が困難になる。
【0018】第2の問題点はゲート酸化膜の静電破壊に
関する問題点である。実験評価した上記高耐圧MOSト
ランジスタでは、このトタンジスタがオン状態のときは
問題ないがオフ状態のとき問題が生じる。Nウェル31
2の不純物濃度は深さとともに減少する。このトランジ
スタがオフ状態のとき、P+ 型拡散層307aに(マイ
ナスの)電源ノイズが印加されると、Pウェル313の
降伏はPウェル313の底部では起らずに表面部分(チ
ャネル領域近傍)で起りやすくなり、ゲート酸化膜30
5の静電破壊が起りやすくなる。すなわち、第1の一導
電型ウェルをドレイン領域の一部とする一導電型チャネ
ルの高耐圧MOSトランジスタが一導電型シリコン基板
の表面の第1の逆導電型ウェルに設けられ,内部回路を
構成するCMOSトランジスタの一導電型チャネルのM
OSトランジスタと逆導電型チャネルのMOSトランジ
スタとがそれぞれ一導電型シリコン基板の表面の第2の
逆導電型ウェルと第2の一導電型ウェルとに設けられて
いる場合、この一導電型チャネルの高耐圧MOSトラン
ジスタがオフ状態のときにこのトランジスタのドレイン
領域に電源ノイズが印加されると、このトランジスタの
ゲート酸化膜の静電破壊が起りやするなる。これはこの
一導電型チャネルの高耐圧MOSトランジスタのドレイ
ン領域に印加されている電源電圧の絶対値(例えば40
V)よりある程度高い値の絶対値の耐圧(例えば45
V)を有する保護ダイオードを設けるならば解決する
が、保護ダイオードの占有面積は無視出来ぬほど広いも
のであり、このような一導電型チャネルの高耐圧MOS
トランジスタを有する高耐圧半導体装置では、微細化が
困難になる。
【0019】したがって本発明の目的は、高耐圧MOS
トランジスタを構成するウェルの横方向の広がりを無視
することができ、かつ、保護ダイオードを設ずにゲート
酸化膜の静電破壊が回避できる微細化に適した構造の高
耐圧半導体装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の高耐圧半導体装
置の第1の態様は、一導電型のシリコン基板の表面の環
状をなす第1の領域に設けられた第1の逆導電型ウェル
と、上記第1の逆導電型ウェルと同じ接合の深さと同じ
不純物濃度とを有して、上記シリコン基板の表面の上記
第1の領域から隔離された第2の領域に設けられた第2
の逆導電型ウェルと、上記第1の逆導電型ウェルの側面
に接続して、上記シリコン基板の表面の上記第1の領域
に囲まれた第3の領域に設けられた第1の一導電型ウェ
ルと、上記第1の逆導電型ウェルの側面および上記第2
の逆導電型ウェルの側面に接続して、上記シリコン基板
の表面の上記第1および第2の領域を取り囲む第4の領
域に設けられた第2の一導電型ウェルと、上記第1の一
導電型ウェルの底面および上記第1の逆導電型ウェルの
少なくとも一部の底面と接続し、上記シリコン基板の表
面近傍ではこの第1の逆導電型ウェルの不純物濃度より
低い不純物濃度を有し,この第1の逆導電型ウェルの底
面近傍ではこの第1の逆導電型ウェルの不純物濃度より
高い不純物濃度を有し,さらにこの第1の逆導電型ウェ
ルの不純物濃度の極大値より大きな値の不純物濃度の極
大値を有し,さらにまたこの第1の一導電型ウェルの不
純物濃度の極大値となる深さより深い位置に不純物濃度
の極大値を有して、上記第3の領域を内包し,上記第1
の領域に囲まれたこのシリコン基板の表面に設けられた
第3の逆導電型ウェルと、上記第3の領域内に設けられ
た第1の開口部と、この第1の開口部から所定の間隔を
有してこの第3の領域から上記第1の領域に延在して設
けられた第2の開口部と、上記第2の領域内に設けられ
た第3の開口部と、上記第4の領域内に設けられた第4
の開口部とを有して、上記シリコン基板の表面に設けら
れたフィールド酸化膜と、上記第1,第2,第3および
第4の開口部の上記シリコン基板の表面に設けられたゲ
ート酸化膜と、上記ゲート酸化膜を介して上記第2の開
口部の一部を覆い、上記フィールド酸化膜の一部であっ
て,上記第1の開口部とこの第2の開口部とに挟まれた
部分でのこのフィールド酸化膜を介して上記第3の領域
の一部を覆う姿態を有して上記第1および第3の領域上
に設けられた第1のゲート電極と、上記ゲート酸化膜を
介して上記第3の開口部の一部を覆う姿態を有して上記
第2の領域上に設けられた第2のゲート電極と、上記ゲ
ート酸化膜を介して上記第4の領域の一部を覆う姿態を
有して上記第4の領域上に設けられた第3のゲート電極
と、上記第1の開口部に自己整合的に上記第1の一導電
型ウェルの表面に設けられた第1の一導電型高濃度拡散
層と、上記第1の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の深
さと同じ不純物濃度とを有して、上記第1のゲート電極
および上記第2の開口部に自己整合的に上記第1の逆導
電型ウェルの表面に設けられた第2の一導電型高濃度拡
散層と、上記第1の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の
深さと同じ不純物濃度とを有して、上記第2のゲート電
極および上記第3の開口部に自己整合的に上記第2の逆
導電型ウェルの表面に設けられた第3の一導電型高濃度
拡散層と、上記第3のゲート電極および上記第4の開口
部に自己整合的に上記第2の一導電型ウェルの表面に設
けられた逆導電型高濃度拡散層とを有する。
【0021】好ましくは、上記一導電型はP型もしくは
N型である。
【0022】本発明の高耐圧半導体装置の第2の態様
は、一導電型のシリコン基板の表面の第1の領域に設け
られた第1の逆導電型ウェルと、上記第1の逆導電型ウ
ェルと同じ接合の深さと同じ不純物濃度とを有して、
シリコン基板の表面の上記第1の領域から隔離された
第2の領域に設けられた第2の逆導電型ウェルと、上記
第1の逆導電型ウェルの側面に接続して、上記シリコン
基板の表面の上記第1の領域内の第3の領域に設けられ
た第1の一導電型ウェルと、上記シリコン基板の表面の
上記第1および第2の領域と所要の間隔を有した第4の
領域に設けられた第2の一導電型ウェルと、上記第1の
一導電型ウェルの底面および上記第1の逆導電型ウェル
の少なくとも一部の底面と接続し、上記シリコン基板の
表面近傍ではこの第1の逆導電型ウェルの不純物濃度よ
り低い不純物濃度を有し,この第1の逆導電型ウェルの
底面近傍ではこの第1の逆導電型ウェルの不純物濃度よ
り高い不純物濃度を有し,さらにこの第1の逆導電型ウ
ェルの不純物濃度の極大値より大きな値の不純物濃度の
極大値を有し,さらにまたこの第1の一導電型ウェルの
不純物濃度の極大値となる深さより深い位置に不純物濃
度の極大値を有して、上記第3の領域を内包し,上記第
1の領域に囲まれたこのシリコン基板の表面に設けられ
た第3の逆導電型ウェルと、上記第2の逆導電型ウェル
の底面より深い底面を有し、上記第2の逆導電型ウェル
の底面と接続し、上記シリコン基板の表面近傍では上記
第2の逆導電型ウェルより低い不純物濃度を有し,この
第2の逆導電型ウェルの底面近傍ではこの第2の逆導電
型ウェルより高い不純物濃度を有して、上記第2の領域
のこのシリコン基板の表面に設けられた第4の逆導電型
ウェルと、上記第3の領域内に設けられた第1の開口部
と、この第1の開口部から所定の間隔を有してこの第3
の領域から上記第1の領域に延在して設けられた第2の
開口部と、上記第2の領域内に設けられた第3の開口部
と、上記第4の領域内に設けられた第4の開口部とを有
して、上記シリコン基板の表面に設けられたフィールド
酸化膜と、上記第1,第2,第3および第4の開口部の
上記シリコン基板の表面に設けられたゲート酸化膜と、
上記ゲート酸化膜を介して上記第2の開口部の一部を
い、上記フィールド酸化膜の一部であって,上記第1の
開口部とこの第2の開口部とに挟まれた部分でのこの
ィールド酸化膜を介して上記第3の領域の一部を覆う姿
態を有して上記第1および第3の領域上に設けられた第
1のゲート電極と、上記ゲート酸化膜を介して上記第3
の開口部の一部を覆う姿態を有して上記第2の領域上に
設けられた第2のゲート電極と、上記ゲート酸化膜を介
して上記第4の領域の一部を覆う姿態を有して上記第4
の領域上に設けられた第3のゲート電極と、上記第1の
開口部に自己整合的に上記第1の一導電型ウェルの表面
に設けられた第1の一導電型高濃度拡散層と、上記第1
の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の深さと同じ不純物
濃度とを有して、上記第1のゲート電極および上記第2
の開口部に自己整合的に上記第1の逆導電型ウェルの表
面に設けられた第2の一導電型高濃度拡散層と、上記
1の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の深さと同じ不純
物濃度とを有して、上記第2のゲート電極および上記
3の開口部に自己整合的に上記第2の逆導電型ウェルの
表面に設けられた第3の一導電型高濃度拡散層と、上記
第3のゲート電極および上記第4の開口部に自己整合的
上記第2の一導電型ウェルの表面に設けられた逆導電
型高濃度拡散層とを有する。
【0023】好ましくは、上記一導電型はP型もしくは
N型である。
【0024】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0025】高耐圧半導体装置の断面模式図および平面
模式図である図1(a)および(b)を参照すると、本
発明の第1の実施例の高耐圧半導体装置は、Pチャネル
型の高耐圧MOSトランジスタを含んだ蛍光表示管の駆
動用の高耐圧半導体装置であり、0.5μmデザイン・
ルールにより設計され、以下のような構造になってい
る。
【0026】P型シリコン基板101の表面の環状をな
す第1の領域には、接合の深さが1.2μm程度の(第
1の)Nウェル102aaが設けられている。第1の領
域と隔離されたP型シリコン基板101の表面の第2の
領域には、Nウェル102aaと同じ接合の深さと同じ
不純物濃度(および深さ方向の不純物濃度分布)とを有
する(第2の)Nウェル102bが設けられている。第
1の領域に囲まれたP型シリコン基板101の表面の第
3の領域には、接合の深さが1.0μm程度の(第1
の)Pウェル103aaが設けられている。第1,第2
および第3の領域を除いたP型シリコン基板101の表
面の第4の領域には、Pウェル103aaと同じ接合の
深さと同じ不純物濃度(および深さ方向の不純物濃度分
布)とを有する(第2の)Pウェル103bが設けられ
ている。Pウェル103aaとPウェル103bとの
(マスク設計上の)最小間隔は1.5μm程度である。
Pウェル103aaの側面はNウェル102aaの側面
に接続し、Pウェル103bの側面はNウェル102a
aの側面およびNウェル102bの側面に接続してい
る。さらに、Pウェル103aaの底面に接続し,Pウ
ェル103aa近傍でのNウェル102aaの底面に接
続する(第3の)Nウェル112が、第3の領域を内包
して第1の領域に囲まれたP型シリコン基板101の表
面に設けられている。Nウェル112の底面はP型シリ
コン基板101の表面から約1.0〜2.5μm程度の
範囲の深さである。P型シリコン基板101の表面近傍
での不純物濃度はNウェル102aaの方がNウェル1
12より高く、Nウェル102aaの底面近傍での不純
物濃度はNウェル102aaの方がNウェル112より
低くなっている。不純物濃度の極大値はNウェル112
の方がNウェル102aaより大きな値である。また、
Pウェル103aaの不純物濃度の極大値となる深さ
は、Nウェル112の不純物濃度の極大値となる深さよ
り浅い位置にある。これらの結果として、Nウェル11
2の姿態は、一見してNウェル102aaの底面とPウ
ェル103aaと底面と接続してP型シリコン基板10
1内に設けられいるようになる。
【0027】P型シリコン基板101の表面にはLOC
OS型のフィールド酸化膜104が設けられている。こ
のフィールド酸化膜104の膜厚は300nm程度であ
り、このフィールド酸化膜104には開口部114a〜
114d(選択酸化されなかった部分)が設けられてい
る。(第1の)開口部114aは(Pウェル103aa
が設けられた)第3の領域に設けられ、(第2の)開口
部114bは開口部114aから例えば3μmの間隔を
持って第3の領域から(Nウェル102aaが設けられ
た)第1の領域に延在して設けられ、(第3の)開口部
114cは(Nウェル102bが設けられた)第2の領
域に設けられ、(第4の)開口部114dは(Pウェル
103bが設けられた)第4の領域に設けられている。
これらの開口部114a〜114dにおけるP型シリコ
ン基板101の表面には、熱酸化による膜厚10nm程
度のゲート酸化膜105が設けられている。
【0028】開口部114aから2μm程度離れた開口
部114b側の位置には、ゲート長5μm程度の(第1
の)ゲート電極106aが設けられている。このゲート
電極106aは、幅1μm程度のフィールド酸化膜10
4と幅1μm程度のゲート酸化膜105とを介してPウ
ェル103aaを覆い、さらに幅3μm程度のゲート酸
化膜105とを介してNウェル102aaを覆ってい
る。すなわち、開口部114bの一部は、ゲート酸化膜
105を介してゲート電極106aにより覆われてい
る。第2の領域上には、ゲート酸化膜105を介してN
ウェル102bを覆う(第2の)ゲート電極106bが
設けられている。すなわち、開口部114cの一部は、
ゲート酸化膜105を介してゲート電極106bにより
覆われている。第4の領域上には、ゲート酸化膜104
を介してPウェル103bを覆う(第3の)ゲート電極
106cが設けられている。すなわち、開口部114d
の一部は、ゲート酸化膜105を介してゲート電極10
6cにより覆われている。
【0029】Pウェル103aa表面にはフィールド酸
化膜104(第1の開口部114a)に自己整合的に
(第1の)P+ 型拡散層107aが設けられ、Nウェル
102aa表面にはゲート電極106aとフィールド酸
化膜104(開口部114b)とに自己整合的に(第2
の)P+ 型拡散層107bが設けられ、Nウェル102
b表面にはゲート電極106bとフィールド酸化膜10
4(開口部114c)とに自己整合的に(第3の)P+
型拡散層107cが設けられている。P+ 型拡散層10
7a〜107cの接合の深さはそれぞれ0.2μm程度
であり、P+ 型拡散層107a〜107cの不純物濃度
は同一である。Pウェル103b表面には、ゲート電極
106cとフィールド酸化膜104(開口部114d)
とに自己整合的に、N+ 型拡散層108が設けられてい
る。このN+ 型拡散層108の接合の深さは、0.15
μm程度である。
【0030】本実施例による出力バッファの最終段をな
すPチャネルの高耐圧MOSトランジスタは、Nウェル
112に接続されたNウェル102aa(およびPウェ
ル103aa)表面に形成され、Pウェル103aaお
よびP+ 型拡散層107aからなるドレイン領域とP+
型拡散層107bからなるソース領域とゲート酸化膜1
05とゲート電極106aとから構成される。本実施例
による内部回路を構成するCMOSトランジスタのPチ
ャネルMOSトランジスタは、Nウェル102b表面に
形成され、一対のP+ 型拡散層107cからなるソース
・ドレイン領域とゲート酸化膜105とゲート電極10
6bとから構成される。これらのCMOSトランジスタ
のNチャネルMOSトランジスタは、Pウェル103b
表面に形成され、一対のN+ 型拡散層108からなるソ
ース・ドレイン領域とゲート酸化膜105とゲート電極
106cとから構成される。
【0031】図1(a)のAA線およびBB線に沿った
深さ方向の不純物濃度分布を示す図である図2(a)お
よび図2(b)を参照すると、上記第1の実施例のPチ
ャネルの高耐圧MOSトランジスタのチャネル領域近傍
のドレイン領域のPウェル103aaの深さ方向の不純
物分布およびドレイン領域近傍のチャネル領域直下のN
ウェル102aa,112の不純物濃度分布は、以下の
ようになっている。
【0032】ドレイン領域を構成するPウェル103a
aの接合の深さは1.0μm程度であり、Pウェル10
3aaの底面はNウェル112に接続している。Pウェ
ル103aaの底面におけるNウェル112の深さ方向
の厚みは1.5μ程度である〔図2(a)〕。ドレイン
領域近傍のチャネル領域直下にでは、Nウェル102a
aに接続してその下に1.5μm程度の厚みのNウェル
112が設けられている。さらに、Nウェル112の不
純物濃度は、Nウェル102aaの不純物濃度より高く
なっている〔図2(b)〕。
【0033】本発明者の先願にもとずいた実験評価の場
合のドレイン領域を構成するPウェル313の底面での
Nウェル312の不純物濃度に比べて、Nウェル112
の不純物濃度は1桁前後高くなっている。それ故、Nウ
ェル112の深さ方向の厚みがPウェル313直下のN
ウェル312の厚みより薄くても、パンチスルーは防止
できる。すなわち、Nウェル112を設けることによ
り、Nウェル102aaの接合の深さを深くすることな
くPウェル103aaとP型シリコン基板101との間
の縦方向のパンチスルーが防止できる。(なお、この縦
方向のパンチスルー防止のためにはNウェル112の深
さ方向の厚みは1.0μm程度あれば充分であるが、上
述したようにこの厚みが1.5μmであるのは製造方法
(後述する)に依存するものである。)また、図2
(b)からも明らかなように、Nウェル102aの不純
物濃度は深さ方向でもほぼ一定であることから、Pウェ
ル103aaとPウェル103bとに挟まれた部分のN
ウェル102aaの(マスク設計上の)最小間隔が1.
5μm程度あるならば、Pウェル103aaとPウェル
103bとの間の横方向のパンチスルーも防止できる。
このようにNウェル102aa自体の接合の深さを浅く
できることから、このNウェル102aaの横方向の広
がりによるPチャネルの高耐圧MOSトランジスタの占
有面積が余分に必要になるということは回避できる。
【0034】また、Pウェル103aaと最も高濃度で
接続するNウェルは、Pウェル103aaの底面におけ
るNウェル112であり、チャネル領域近傍でのNウェ
ル102aaではない。すなわち、Nウェル102aa
並びにNウェル112とPウェル103aaとの接合耐
圧が最も低いのはNウェル112およびPウェル103
aaからなる接合である。そのため、このPチャネルの
高耐圧MOSトランジスタのドレイン領域に電源ノイズ
が印加されても、ゲート酸化膜105の静電破壊は起ら
ずにこのNウェル112およびPウェル103aaから
なる接合での降伏が起ることになる。Nウェル112お
よびPウェル103aaからなる接合の耐圧はこの接合
部におけるNウェル112の不純物濃度とPウェル10
3aaの不純物濃度とにより決まる。これらの不純物濃
度を選択することにより、この接合耐圧を所望の値に設
定することができる。そこで、この接合耐圧を電源電圧
より多少大きくなるように設定しておけば、ゲート酸化
膜の静電破壊が効果的に抑制される。それ故、本実施例
ではゲート酸化膜の静電破壊が抑制されるとともに、特
段に保護ダイオードを設ける必要もなくなる。
【0035】高耐圧半導体装置の製造工程の断面模式図
である図3(および図1)を参照すると、上記第1の実
施例の高耐圧半導体装置の製造方法の一例は、以下のよ
うになっている。
【0036】まず、P型シリコン基板101の表面にパ
ッド酸化膜(図示せず)と膜厚100nm程度の窒化シ
リコン膜152とが形成される。P型シリコン基板10
1の表面の環状をなす第1の領域とこの第1の領域から
隔離された第2の領域とに開口部を有し,2μm程度の
膜厚を有するフォトレジスト膜112Aが形成され、こ
のフォトレジスト膜122Aをマスクにして窒化シリコ
ン膜152がエッチング除去される。フォトレジスト膜
122A並びに窒化シリコン膜152をマスクにして、
例えば400KeV,1×1012cm-2の燐のイオン注
入と例えば800KeV,1×1012cm-2の燐のイオ
ン注入とが行なわれ、第1の領域並びに第2の領域直下
のP型シリコン基板101中にはそれぞれ燐イオン注入
層132aと燐イオン注入層132bとが形成される
〔図3(a)〕。
【0037】次に、上記フォトレジスト膜122A(お
よびパッド酸化膜)が除去された後、上記窒化シリコン
膜152をマスクにして、1000℃,1時間程度の熱
酸化が行なわれ、第1,第2の領域には膜厚1μm程度
の酸化シリコン膜153が形成される。この熱酸化にお
いて、燐イオン注入層132a,132bが活性化さ
れ、第1,第2の領域にはそれぞれNウェル102a,
102bが形成される。Nウェル102a,102bの
接合の深さは、それぞれ1.2μm程度である。窒化シ
リコン膜152が除去された後、酸化シリコン膜153
をマスクにして、例えば300KeV,4×1011cm
-2のボロンのイオン注入が行なわれ、(第1の領域に取
り囲まれた)第3の領域並びに(第1,第2および第3
の領域以外の)第4の領域直下のP型シリコン基板10
1中にはそれぞれボロンイオン注入層133aが形成さ
れる。続いて、酸化シリコン膜153をマスクにして、
例えば100KeV,1×1012cm-2のボロンのイオ
ン注入と例えば30Kev,4×1012cm-2のボロン
のイオン注入とが行なわれ、第3,第4の領域域直下の
P型シリコン基板101中にはそれぞれボロンイオン注
入層133bが形成される〔図3(b)〕。
【0038】次に、酸化シリコン膜153(およびパッ
ド酸化膜)が除去され、950℃の熱酸化により、P型
シリコン基板101の表面には再び膜厚40nm程度の
犠牲酸化膜(図示せず)が形成される。この熱酸化にお
いて、ボロンイオン注入層133a,133bが活性化
され、第3,第4の領域にはそれぞれPウェル103
a,103bが形成される。これらPウェル103a,
103bの接合の深さはそれぞれ1.0μm程度である
〔図3(c)〕。
【0039】次に、第1の領域に内包されて第3の領域
を内包する姿態を有した開口部を有し,2μm程度の膜
を有するフォトレジスト膜122Bをマスクにして、例
えば1MeV,4×1012cm-2の燐のイオン注入が行
なわれ、P型シリコン101内の(Pウェル103a並
びに)Nウェル102aの底部より深い位置に燐イオン
注入層142が形成される〔図3(d)〕。その後、フ
ォトレジスト膜122B(および犠牲酸化膜)が除去さ
れる〔図3(e)〕。
【0040】次に、P型シリコン基板101表面での開
口部114a〜114dの形成予定領域に、窒化シリコ
ン膜(図示せず)が残置される。これらの窒化シリコン
膜をマスクにして980℃での選択酸化が行なわれ、P
型シリコン基板101の表面には膜厚300nm程度の
フィールド酸化膜104が形成される。この際、上記燐
イオン注入層142が活性化され、Nウェル112が形
成される。これに伴ない、Nウェル102aはNウェル
102aaになり、Pウェル103aはPウェル103
aaになる。このNウェル102aaは、深さが1μm
から2μmまでな範囲に存在すれば目的を果すのである
が、上述のように高エネルギーイオン注入を用いてるた
め深さが1μmから2.5μmまでの範囲になる。
【0041】次に、上記窒化シリコン膜を除去され、そ
れらの場所が、実効的に開口部114a〜114dとな
る。その後、900℃の熱酸化により開口部114a〜
114dの部分に膜厚10nm程度のゲート酸化膜10
5が形成される。さらに目的に応じて、しきい値制御用
のイオン注入が行なわれる。ゲート電極106a〜10
6cが形成される。
【0042】次に、少なくとも開口部114a,開口部
114b並びに開口部114cの所定の部分を覆うフォ
トレジスト膜(図示せず)とゲート電極106cとフィ
ールド酸化膜104とをマスクにした例えば70Ke
V,3×1015cm-2の砒素のイオン注入等が行なわ
れ、上記開口部114dの部分のPウェル103b表面
にはフィールド酸化膜104とゲート電極106cとに
自己整合的なN+ 型拡散層108が形成される。続い
て、少なくとも上記開口部114dの所定の部分を覆う
フォトレジスト膜(図示せず)とゲート電極106a,
106bとフィールド酸化膜104とをマスクにした例
えば70KeV,3×1015cm-2の2弗化ボロン(B
2 )のイオン注入等が行なわれ、開口部114aの部
分のPウェル103aa表面にはフィールド酸化膜10
4に自己整合的なP+ 型拡散層107aが形成され、開
口部114bの一部のNウェル102aa表面にはフィ
ールド酸化膜104とゲート電極106aとに自己整合
的なP+ 型拡散層107bが形成され、開口部114c
の部分のNウェル102b表面にはフィールド酸化膜1
04とゲート電極106bとに自己整合的なP+ 型拡散
層107cが形成される〔図1(a),(b)〕。な
お、本実施例ではNウェル・コンタクト用のN+ 型拡散
層およびPウェル・コンタクト用のP+ 型拡散層は明示
してないが、これらの拡散層は必要に応じて設けること
ができる。
【0043】高耐圧半導体装置の製造工程の断面模式図
である図4(および図1)を参照すると、上記第1の実
施例の高耐圧半導体装置は別の製造方法でも製造するこ
とが可能であり、例えば以下のようになっている。
【0044】まず、選択酸化により酸化シリコン膜15
3とNウェル102a,102bを形成した後、ボロン
イオン注入層133a,133bの形成までは前述の製
造方法と同様に行なう〔図4(a)〕。酸化シリコン膜
153を除去した後、P型シリコン基板101の表面
に、常圧気相成長法(APCVD)により膜厚400n
m程度の酸化シリコン膜(図示せず)が形成される〔図
4(b)〕。続いて、フォトレジスト膜122Bをマス
クにしたイオン注入により、燐イオン注入層142が形
成される〔図4(c)〕。引き続いて、フォトレジスト
膜142と上記酸化シリコン膜が除去される〔図4
(d)〕、その後の工程は、前述の製造方法と同様であ
る。
【0045】上記第1の実施例はPチャネルの高耐圧M
OSトランジスタを含んでなる高耐圧半導体装置である
が、本実施例の構造(および製造方法)は(例えば40
V程度の耐圧を有する)Nチャネルの高耐圧MOSトラ
ンジスタを含んでなる高耐圧半導体装置にも応用でき
る。この場合、P型シリコン基板101の代りにN型シ
リコン基板が採用される。Nウェル102a,102b
に代る第1,第2のPウェルを形成するためのイオン注
入は、例えば100KeV,1×1012cm-2のボロン
イオン注入と、例えば30KeV,4×1012cm-2
ボロンイオン注入とからなる。Pウェル103a,10
3bに代る第1,第2のNウェルを形成するためのイオ
ン注入は、例えば700KeV,1×1012cm-2の燐
イオン注入と、例えば400KeV,8×1011cm-2
の燐イオン注入と、例えば150KeV,5×1012
-2の燐イオン注入とからなる。また、Nウェル112
に代る第3のPウェルを形成するためのイオン注入は、
例えば800KeV,1.3×1012cm-2のボロンイ
オン注入と、例えば1MeV,3.0×1012cm-2
ボロンイオン注入とからなる。
【0046】高耐圧半導体装置の製造工程の断面模式図
である図5を参照すると、本発明の第2の実施例の高耐
圧半導体装置も、0.5μmデザイン・ルールにより設
計され,Pチャネル型の高耐圧MOSトランジスタを含
んだ蛍光表示管の駆動用の高耐圧半導体装置である。本
実施例が上記第1の実施例と相違する点は、ドレイン用
の第1のPウェルがPチャネルの高耐圧MOSトランジ
スタの形成される第1のNウェルに取り囲まれた領域に
ではなくこの第1のNウェル内に形成されていること
と、第1のNウェルと第2のPウェルとの間および第2
のPウェルと第2のNウェルとの間に(マスク設計上)
空隙部が設けられていることとである。本実施例の高耐
圧半導体装置は、以下のように形成される。
【0047】まず、P型シリコン基板201の表面に、
1000℃,1時間程度の熱酸化により、膜厚1μm程
度の酸化シリコン膜253が形成される。酸化シリコン
膜253の表面に、2μm程度の膜厚を有するフォトレ
ジスト膜222が形成される。このフォトレジスト膜2
22は、Pチャネルの高耐圧MOSトランジスタが形成
予定領域を内包した第1の領域と、内部回路をなすCM
OSトランジスタのPチャネルMOSトランジスタの形
成予定領域を内包した第2の領域とに対応する開口部を
有している。このフォトレジスト膜222をマスクにし
て酸化シリコン膜253がエッチングされ、第1,第2
の領域が露出する。フォトレジスト膜222と(エッチ
ングにより)残置された酸化シリコン膜253とをマス
クにして、例えば400KeV,1×1012cm-2の燐
イオン注入と、例えば800KeV,1×1012cm-2
の燐イオン注入と、例えば1MeV,4×1012cm-2
の燐イオン注入とが行なわれる。これにより、第1の領
域並びに第2の領域にそれぞれ燐イオン注入層232
a,232b,242が形成される〔図5(a)〕。
【0048】上記フォトレジスト膜222と酸化シリコ
ン膜253とが順次除去された後、熱酸化によりP型シ
リコン基板201の表面に膜厚40nm程度の犠牲酸化
膜(図示せず)が形成される。この熱酸化により、燐イ
オン注入層232a,232bが活性化され、第1の領
域には(第1の)Nウェル202aが形成され、第2の
領域には(第2の)Nウェル202bが形成される。同
時に、燐イオン注入層242が活性化され、Nウェル2
02aの底部に接続する(第3の)Nウェル212aと
Nウェル202bの底部に接続する(第4の)Nウェル
212bとが形成される。Nウェル212a,212b
の不純物濃度はNウェル202a,202bの不純物濃
度より高く、Nウェル212a,212bは1〜2.5
μmの範囲の深さに形成されている〔図5(b)〕。
【0049】次に、上記犠牲酸化膜の表面には1μm程
度の膜厚を有するフォトレジスト膜223が形成され
る。このフォトレジスト膜223は、Pチャネルの高耐
圧MOSトランジスタのドレイン領域の形成予定領域で
ある第3の領域(この領域は第1の領域に内包されてい
る)と、内部回路をなすCMOSトランジスタのNチャ
ネルMOSトランジスタの形成予定領域を内包した第4
の領域とに対応する開口部を有している。第4の領域
は、上記第1の領域および第2の領域に対して、それぞ
れ(マスク設計上)0.5μm程度の間隔を有してい
る。これらの間隔はマスク・アライメント等に関連して
設けてある。また、第3の領域と第4の領域との間隔
は、(マスク設計上)1.5μm程度である。この間隔
は、高耐圧トランジスタのドレイン領域の横方向のパン
チスルーを防止するために設けてある。
【0050】このフォトレジスト膜223をマスクにし
て、例えば400KeV,1.4×1012cm-2のボロ
ンのイオン注入が行なわれ、(第1の領域内の)第3の
領域並びに第4の領域直下のP型シリコン基板201中
にはそれぞれボロンイオン注入層233aが形成され
る。続いて、フォトレジスト膜223をマスクにして、
例えば100KeV,1.5×1012cm-2のボロンの
イオン注入と例えば30Kev,4×1012cm-2のボ
ロンのイオン注入とが行なわれ、第3,第4の領域域直
下のP型シリコン基板201中にはそれぞれボロンイオ
ン注入層233bが形成される〔図5(c)〕。
【0051】続いて、上記フォトレジスト膜223と犠
牲酸化膜とが順次除去される〔図5(d)〕。
【0052】その後、上記第1の実施例と同様に、次の
ような工程を経る。まず、P型シリコン基板201表面
での第1〜第4の開口部(図示せず)が形成される位置
に窒化シリコン膜(図示せず)が残置される。第1の開
口部は(Pウェル203aが設けられた)第3の領域に
設けられ、第2の開口部は第1の開口部から例えば3μ
mの間隔を持って第3の領域から(Nウェル202aa
が設けられた)第1の領域に延在して設けられ、第3の
開口部は(Nウェル202bが設けられた)第2の領域
に設けられ、第4の開口部は(Pウェル203bが設け
られた)第4の領域に設けられている。これらの窒化シ
リコン膜をマスクにして選択酸化が行なわれ、P型シリ
コン基板201の表面には膜厚300nm程度のフィー
ルド酸化膜204が形成される。このとき、上記ボロン
イオン注入層233a,233bが活性化され、第3の
領域には(第1の)Pウェル203aが形成され、第4
の領域には(第2の)Pウェル203bが形成される。
これに伴ない、Nウェル202aはNウェル202aa
になり、Nウェル212aはNウェル212aaにな
る。Pウェル203bの接合の深さは1.2μm程度で
ある。Pウェル203aはNウェル202aa内に形成
されていることから、Pウェル203aの不純物濃度は
Pウェル203bの不純物濃度より実効的に低くなる。
【0053】次に、上記窒化シリコン膜を除去した後、
900℃の熱酸化により第1〜第4の開口部の部分に膜
厚10nm程度のゲート酸化膜205が形成される。さ
らに目的に応じて、しきい値制御用のイオン注入が行な
われる。第1〜第3のゲート電極であるゲート電極20
6a〜206cが同時に形成される。第1の開口部から
2μm程度離れた第2の開口部側の位置には、ゲート長
5μm程度の(第1の)ゲート電極206aが形成され
る。このゲート電極206aは、幅1μm程度のフィー
ルド酸化膜204と幅1μm程度のゲート酸化膜205
とを介してPウェル203aを覆い、さらに幅3μm程
度のゲート酸化膜205とを介してNウェル202aa
を覆っている。すなわち、第2の開口部の一部は、ゲー
ト酸化膜205を介してゲート電極206aにより覆わ
れている。第2の領域上には、ゲート酸化膜205を介
してNウェル202bを覆う(第2の)ゲート電極20
6bが形成される。すなわち、第3の開口部の一部は、
ゲート酸化膜205を介してゲート電極206bにより
覆われている。第4の領域上には、ゲート酸化膜204
を介してPウェル203bを覆う(第3の)ゲート電極
206cが形成される。すなわち、第4の開口部の一部
は、ゲート酸化膜205を介してゲート電極206cに
より覆われている。
【0054】次に、少なくとも第1,第2の開口部並び
に第3の開口部の所定の部分を覆うフォトレジスト膜
(図示せず)とゲート電極206cとフィールド酸化膜
204とをマスクにした例えば70KeV,3×1015
cm-2の砒素のイオン注入等が行なわれ、第4の開口部
をなすPウェル203b表面にはフィールド酸化膜20
4とゲート電極206cとに自己整合的なN+ 型拡散層
208が形成される。N+ 型拡散層208の接合の深さ
は0.15μm程度である。続いて、少なくとも第4の
開口部の所定の部分を覆うフォトレジスト膜(図示せ
ず)とゲート電極206a,206bとフィールド酸化
膜204とをマスクにした例えば70KeV,3×10
15cm-2の2弗化ボロン(BF2 )のイオン注入等が行
なわれ、第1の開口部をなすPウェル203aa表面に
はフィールド酸化膜204に自己整合的なP+ 型拡散層
207aが形成され、第2の開口部の一部をなすNウェ
ル202aa表面にはフィールド酸化膜204とゲート
電極206aとに自己整合的なP+ 型拡散層207bが
形成され、第3の開口部をなすNウェル202b表面に
はフィールド酸化膜204とゲート電極206bとに自
己整合的なP+ 型拡散層207cが形成される。P+
拡散層207a〜207cの接合の深さは0.2μm程
度である〔図5(e)〕。なお、本実施例ではNウェル
・コンタクト用のN+ 型拡散層およびPウェル・コンタ
クト用のP+ 型拡散層は明示してないが、これらの拡散
層は必要に応じて設けることができる。
【0055】本実施例による出力バッファの最終段をな
すPチャネルの高耐圧MOSトランジスタは、Nウェル
212aに接続されたNウェル202aa表面に形成さ
れ、Pウェル203aおよびP+ 型拡散層207aから
なるドレイン領域とP+ 型拡散層207bからなるソー
ス領域とゲート酸化膜205とゲート電極206aとか
ら構成される。本実施例による内部回路を構成するCM
OSトランジスタのPチャネルMOSトランジスタは、
Nウェル212bに接続されたNウェル202b表面に
形成され、一対のP+ 型拡散層d07cからなるソース
・ドレイン領域とゲート酸化膜205とゲート電極20
6bとから構成される。これらのCMOSトランジスタ
のNチャネルMOSトランジスタは、Pウェル203b
表面に形成され、一対のN+ 型拡散層208からなるソ
ース・ドレイン領域とゲート酸化膜205とゲート電極
206cとから構成される。
【0056】上記第2の実施例は、Nウェル202aa
とPウェル203bとの間,Pウェル203bとNウェ
ル202bとの間にそれぞれ0.5μm程度の間隔を設
けてあるために上記第1の実施例に比べると面積の縮小
効果は多少劣るものの、従来の高耐圧半導体装置に対し
ては縮小効果がある。本実施例のゲート酸化膜の静電破
壊に対する効果は上記第1の実施例と同等である。一
方、本実施例では第1のPウェル203a不純物濃度が
実効的に低減されることから、本実施例による高耐圧半
導体装置が上記第1の実施例より絶対値の高い耐圧(例
えば−40Vより低い耐圧)で使用することが可能とな
る。
【0057】なお、上記第2の実施例も、上記第1の実
施例と同様に、Nチャネルの高耐圧MOSトランジスタ
を含んでなる高耐圧半導体装置にも応用できる。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高耐圧半導
体装置は、一導電型シリコン基板の表面に設けられた第
1の逆導電型ウェルに一導電型チャネルの高耐圧MOS
トランジスタが設けられ、この高耐圧トランジスタのド
レイン領域の一部が第1の逆導電型ウェル表面に設けら
れた一導電型ウェルからなり、この一導電型ウェルの底
部と第1の逆導電型ウェルの底部の少なくとも一部とが
外見上このシリコン基板内に設けられた第3の逆導電型
ウェルに接続している。第3の逆導電型ウェルの不純物
濃度は第1の逆導電型の不純物濃度より高く設定されて
いる。上記ドレイン領域は、上記一導電型ウェルと、フ
ィールド酸化膜に自己整合的にこの一導電型ウェルの表
面に形成された一導電型高濃度不純物拡散層とからな
る。この高耐圧MOSトランジスタのゲート電極は、ゲ
ート酸化膜およびフィールド酸化膜を介してドレイン領
域であるこの一導電型ウェル上に延在している。
【0059】このように本発明では第3の逆導電型ウェ
ルが存在するため、第1の逆導電型ウェルの接合の深さ
を深くすることなしに、高耐圧を実現することが可能と
なり、従来みられた高耐圧MOSトランジスタが設けら
れている逆導電型ウェルの横方向の接合の広がりによる
一導電型チャネルの高耐圧MOSトランジスタの占有面
積の増大という問題点は回避できる。
【0060】また、ドレイン領域を構成する一導電型ウ
ェルと最も高濃度で接続するのは、第1の逆導電型ウェ
ルではなく、この一導電型ウェルの底面における第3の
逆導電型ウェルになる。このため、この高耐圧MOSト
ランジスタのドレイン領域に電源ノイズが印加されて
も、ゲート酸化膜の静電破壊は起らずにこの第3の逆導
電型ウェルおよびこの一導電型ウェルからなる接合での
降伏が起ることになる。それ故、本発明ではゲート酸化
膜の静電破壊が抑制されるとともに、特段に保護ダイオ
ードを設ける必要もなくなる。
【0061】これらの結果から、本発明により高耐圧M
OSトランジスタを含んだ高耐圧半導体装置の微細化が
容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の断面模式図および平面
模式図である。
【図2】上記第1の実施例の効果を説明するための図で
あり、本実施例の高耐圧半導体装置の深さ方向の不純物
濃度分布を示すグラフである。
【図3】上記第1の実施例の製造方法の一例を示す製造
工程の断面模式図である。
【図4】上記第1の実施例の別の製造方法を示す製造工
程の断面模式図である。
【図5】本発明の第2の実施例の製造工程の断面模式図
である。
【図6】従来の高耐圧半導体装置の製造工程と断面模式
図である。
【図7】上記従来の高耐圧半導体装置の製造工程と断面
模式図である。
【符号の説明】
101,201,301 P型シリコン基板 102a,102aa,102b,112,202a,
202aa,202b,212a,212aa,212
b,302,312 Nウェル 103a,103aa,103b,203a,203
b,303,313Pウェル 104,204,304 フィールド酸化膜 105,205,305 ゲート酸化膜 106a〜106c,206a〜206c,306a〜
306c ゲート電極 107a〜107c,207a〜207c,307a〜
307c P+ 型拡散層 108,208,308 N+ 型拡散層 114a〜114d 開口部 122A,122B,222,223,322A,32
2B,323A,323B フォトレジスト膜 132a,132b,142,232a,232b,2
42,332,342燐イオン注入層 133a,133b,233a,233b,333,3
43 ボロンイオン注入層 152 窒化シリコン膜 153,253 酸化シリコン膜

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型のシリコン基板の表面の環状を
    なす第1の領域に設けられた第1の逆導電型ウェルと、 前記第1の逆導電型ウェルと同じ接合の深さと同じ不純
    物濃度とを有して、前記シリコン基板の表面の前記第1
    の領域から隔離された第2の領域に設けられた第2の逆
    導電型ウェルと、 前記第1の逆導電型ウェルの側面に接続して、前記シリ
    コン基板の表面の前記第1の領域に囲まれた第3の領域
    に設けられた第1の一導電型ウェルと、 前記第1の逆導電型ウェルの側面および前記第2の逆導
    電型ウェルの側面に接続して、前記シリコン基板の表面
    の前記第1および第2の領域を取り囲む第4の領域に設
    けられた第2の一導電型ウェルと、 前記第1の一導電型ウェルの底面および前記第1の逆導
    電型ウェルの少なくとも一部の底面と接続し、前記シリ
    コン基板の表面近傍では該第1の逆導電型ウェルの不純
    物濃度より低い不純物濃度を有し,該第1の逆導電型ウ
    ェルの底面近傍では該第1の逆導電型ウェルの不純物濃
    度より高い不純物濃度を有し,さらに該第1の逆導電型
    ウェルの不純物濃度の極大値より大きな値の不純物濃度
    の極大値を有し,さらにま該第1の一導電型ウェルの
    不純物濃度の極大値となる深さより深い位置に不純物濃
    度の極大値を有して、前記第3の領域を内包し,前記第
    1の領域に囲まれた該シリコン基板の表面に設けられた
    第3の逆導電型ウェルと、 前記第3の領域内に設けられた第1の開口部と、第1
    の開口部から所定の間隔を有して該第3の領域から前記
    第1の領域に延在して設けられた第2の開口部と、前記
    第2の領域内に設けられた第3の開口部と、前記第4の
    領域内に設けられた第4の開口部とを有して、前記シリ
    コン基板の表面に設けられたフィールド酸化膜と、 前記第1,第2,第3および第4の開口部の前記シリコ
    ン基板の表面に設けられたゲート酸化膜と、 前記ゲート酸化膜を介して前記第2の開口部の一部を
    い、前記フィールド酸化膜の一部であって,前記第1の
    開口部と該第2の開口部とに挟まれた部分での該フィー
    ルド酸化膜を介して前記第3の領域の一部を覆う姿態を
    有して前記第1および第3の領域上に設けられた第1の
    ゲート電極と、 前記ゲート酸化膜を介して前記第3の開口部の一部を覆
    う姿態を有して前記第2の領域上に設けられた第2のゲ
    ート電極と、 前記ゲート酸化膜を介して前記第4の領域の一部を覆う
    姿態を有して前記第4の領域上に設けられた第3のゲー
    ト電極と、前記 第1の開口部に自己整合的に前記第1の一導電型ウ
    ェルの表面に設けられた第1の一導電型高濃度拡散層
    と、 前記第1の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の深さと同
    じ不純物濃度とを有して、前記第1のゲート電極および
    前記第2の開口部に自己整合的に前記第1の逆導電型ウ
    ェルの表面に設けられた第2の一導電型高濃度拡散層
    と、 前記第1の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の深さと同
    じ不純物濃度とを有して、前記第2のゲート電極および
    前記第3の開口部に自己整合的に前記第2の逆導電型ウ
    ェルの表面に設けられた第3の一導電型高濃度拡散層
    と、 前記第3のゲート電極および前記第4の開口部に自己整
    合的に前記第2の一導電型ウェルの表面に設けられた逆
    導電型高濃度拡散層とを有することを特徴とする高耐圧
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記一導電型がP型であることを特徴と
    する請求項1記載の高耐圧半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記一導電型がN型であることを特徴と
    する請求項1記載の高耐圧半導体装置。
  4. 【請求項4】 一導電型のシリコン基板の表面の第1の
    領域に設けられた第1の逆導電型ウェルと、 前記第1の逆導電型ウェルと同じ接合の深さと同じ不純
    物濃度とを有して、前記シリコン基板の表面の前記第1
    の領域から隔離された第2の領域に設けられた第2の逆
    導電型ウェルと、 前記第1の逆導電型ウェルの側面に接続して、前記シリ
    コン基板の表面の前記第1の領域内の第3の領域に設け
    られた第1の一導電型ウェルと、 前記シリコン基板の表面の前記第1および第2の領域と
    所要の間隔を有した第4の領域に設けられた第2の一導
    電型ウェルと、 前記第1の一導電型ウェルの底面および前記第1の逆導
    電型ウェルの少なくとも一部の底面と接続し、前記シリ
    コン基板の表面近傍では該第1の逆導電型ウェルの不純
    物濃度より低い不純物濃度を有し,該第1の逆導電型ウ
    ェルの底面近傍では該第1の逆導電型ウェルの不純物濃
    度より高い不純物濃度を有し,さらに該第1の逆導電型
    ウェルの不純物濃度の極大値より大きな値の不純物濃度
    の極大値を有し,さらにまた該第1の一導電型ウェルの
    不純物濃度の極大値となる深さより深い位置に不純物濃
    度の極大値を有して、前記第3の領域を内包し,前記第
    1の領域に囲まれた該シリコン基板の表面に設けられた
    第3の逆導電型ウェルと、 前記第2の逆導電型ウェルの底面と接続し、前記シリコ
    ン基板の表面近傍では前記第2の逆導電型ウェルより低
    い不純物濃度を有し,該第2の逆導電型ウェルの底面近
    傍では該第2の逆導電型ウェルより高い不純物濃度を有
    して、前記第2の領域の該シリコン基板の表面に設けら
    れた第4の逆導電型ウェルと、 前記第3の領域内に設けられた第1の開口部と、第1
    の開口部から所定の間隔を有して該第3の領域から前記
    第1の領域に延在して設けられた第2の開口部と、前記
    第2の領域内に設けられた第3の開口部と、前記第4の
    領域内に設けられた第4の開口部とを有して、前記シリ
    コン基板の表面に設けられたフィールド酸化膜と、 前記第1,第2,第3および第4の開口部の前記シリコ
    ン基板の表面に設けられたゲート酸化膜と、 前記ゲート酸化膜を介して前記第2の開口部の一部を
    い、前記フィールド酸 化膜の一部であって,前記第1の
    開口部と該第2の開口部とに挟まれた部分での該フィー
    ルド酸化膜を介して前記第3の領域の一部を覆う姿態を
    有して前記第1および第3の領域上に設けられた第1の
    ゲート電極と、 前記ゲート酸化膜を介して前記第3の開口部の一部を覆
    う姿態を有して前記第2の領域上に設けられた第2のゲ
    ート電極と、 前記ゲート酸化膜を介して前記第4の領域の一部を覆う
    姿態を有して前記第4の領域上に設けられた第3のゲー
    ト電極と、前記 第1の開口部に自己整合的に前記第1の一導電型ウ
    ェルの表面に設けられた第1の一導電型高濃度拡散層
    と、 前記第1の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の深さと同
    じ不純物濃度とを有して、前記第1のゲート電極および
    前記第2の開口部に自己整合的に前記第1の逆導電型ウ
    ェルの表面に設けられた第2の一導電型高濃度拡散層
    と、 前記第1の一導電型高濃度拡散層と同じ接合の深さと同
    じ不純物濃度とを有して、前記第2のゲート電極および
    前記第3の開口部に自己整合的に前記第2の逆導電型ウ
    ェルの表面に設けられた第3の一導電型高濃度拡散層
    と、 前記第3のゲート電極および前記第4の開口部に自己整
    合的に前記第2の一導電型ウェルの表面に設けられた逆
    導電型高濃度拡散層とを有することを特徴とする高耐圧
    半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記一導電型がP型であることを特徴と
    する請求項4記載の高耐圧半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記一導電型がN型であることを特徴と
    する請求項4記載の高耐圧半導体装置。
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