JP4265890B2 - Method for manufacturing insulated gate field effect transistor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの微細化を図りつつドレイン部分の電界を低くして耐圧を高める為に、以下のような方法がとられてきた。
【0003】
従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を、図6、図7の工程順断面図に従って説明する。
【0004】
ここでは例としてNchMOSトランジスタをSOI基板上に形成する場合について述べるが、基板がバルクシリコンである場合にもウェルを形成する工程がある以外は同様の工程となる。
【0005】
図6(a)は、支持基板1上にシリコン酸化膜2が形成され、前記シリコン酸化膜2の上にシリコン活性層3が形成された、SOI基板を示している。この構造は、シリコン基板に酸素をイオン注入した後に高温熱処理により酸化膜とシリコン活性層を形成するSIMOXや、支持基板上にシリコン酸化膜を形成後シリコンを貼り合わせ、その後シリコンを研磨して薄膜化しシリコン活性層を形成する貼り合わせ法により実現する。
【0006】
図6(b)は、フィールド酸化膜6、素子領域5、及びゲート酸化膜13を形成する工程を示す。この工程では、素子領域5はイオン注入によりP型にドーピングされ、後の工程でトランジスタのボディー領域となる部分のP型不純物濃度が決定される。従って、P型不純物濃度は閾値を考慮して設定される。
【0007】
図6(c)は、前記ゲート酸化膜13の上にゲート電極14を形成する工程を示す。
【0008】
図6(d)は、前記ゲート電極14をマスクにして自己整合的にN型のLDD領域(低濃度ドレイン領域)12を形成する工程を示す。LDD領域12を形成すると、ゲート電極14の直下部分はボディー領域11となる。ここで、ドレイン電界を低減するためにはLDD領域12のN型不純物濃度はできるだけ低いことが望ましい。しかしながら、前記図6(b)の工程で形成した素子領域5のP型不純物濃度より低く形成することは制御性の点から困難である。従って、LDD領域12のN型不純物濃度は、ボディー領域11のP型不純物濃度より高く形成せざるを得ない。
【0009】
図7(a)は、N型のソース領域7とドレイン領域8を形成する工程を示す。
N型のソース領域7とドレイン領域8は、通常はゲート電極14の側面にサイドウォールを形成した後にイオン注入することで形成されるが、レジストをマスクにしたイオン注入で形成することもある。
【0010】
図7(b)は、層間絶縁膜15を堆積する工程を示す。
【0011】
図7(c)は、層間絶縁膜15の一部にコンタクトホールを開け、更にメタル配線16を形成する工程を示す。
【0012】
以上のような工程により、図7(c)に示されるような絶縁ゲート型電界効果トランジスタが完成する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のLDD構造の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法には以下のような問題点がある。
【0014】
ボディー領域の形成のドーピングに重ねて、LDD領域形成のドーピングが行われるため、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度より低く形成することが制御性の面で困難である。従って、LDD領域の不純物濃度はボディー領域の不純物濃度より高く形成せざるを得ない。従って、完成した絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいて、ボディーとドレインの間の電界が高いため耐圧が低下する。また、空乏層はドレイン側よりもボディー側に長く伸びるため、チャネル長変調が大きくなり、飽和特性を用いるアナログ用の特性が悪化する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を用いた。
【0016】
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法において、支持基板上に、シリコン酸化膜及び、前記シリコン酸化膜上の所望の不純物濃度のシリコン活性層を形成する第一の工程と、第一導電型のソース領域及び第一導電型のドレイン領域を形成する第二の工程と、前記ドレイン領域と所望の間隔を開けて、前記シリコン活性層の一部を第二導電型にドーピングしてボディー領域を形成する第三の工程と、前記ボディー領域表面に、ゲート酸化膜を形成する第四の工程と、前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する第五の工程と、を有することとした。
【0017】
【実施例】
以下に、本発明の好適な第一の実施例を図1、図2の工程順断面図に従って説明する。ここでは例としてNchMOSトランジスタの場合について述べる。
【0018】
図1(a)は、支持基板1上にシリコン酸化膜2が例えば100nmの厚さで形成され、前記シリコン酸化膜2の上にシリコン活性層3が例えば50nmの厚さに形成された、SOI基板を示している。ここでシリコン活性層3の不純物はP型N型のいずれでもかまわないが、不純物濃度は後述する図1(b)の工程で形成される素子領域5の不純物濃度より充分低くなるように形成しなければならない。
【0019】
図1(b)は、フィールド酸化膜6を形成して素子分離を行い、素子領域5を形成した後に、犠牲酸化膜4を形成する工程を示す。 NchMOSトランジスタを形成する場合には、素子領域5をイオン注入によりN型にドーピングし、後の工程でLDD領域となる部分のN型不純物濃度を決定する。また、ここでは説明しないがPchMOSトランジスタを形成する場合には、素子領域5をP型にドーピングする。この工程で形成される素子領域5の不純物の導伝型(P型かN型)と不純物濃度が、後述する図1(d)で形成されるLDD領域12の導電型と不純物濃度となる。ボディー領域11のP型不純物濃度より低くなるように形成することで、ドレイン側の空乏層はチャネル側よりもドレイン側に大きく伸びる。
【0020】
例えば、ボディー領域11のP型不純物濃度を1E16cm-3に形成するのであれば、当然、素子領域5のN型不純物野濃度は1E16cm-3より低く形成しなければならない。また、ビルトインポテンシャルのみでLDD領域12全てが空乏化しないと、寄生抵抗が大きくなり、トランジスタの駆動能力が小さくなるので、LDD領域12の濃度は1E15cm-3以下でなければならない。Asを加速エネルギー80keVでドーズ量5E9cm-2程度イオン注入した場合、厚さ50nmのシリコン活性層3のN型不純物濃度は1E15cm-3となる。
【0021】
図1(c)は、フォトリソ工程を用いて前記犠牲酸化膜4越しにN型不純物のイオン注入を行い、ソース領域7及びドレイン領域8を形成する工程を示す。例えばAsを加速エネルギー80keVでドーズ量5E14cm-2程度イオン注入した場合、ソース領域7及びドレイン領域8のN型不純物濃度は1E20cm-3と なる。
【0022】
図1(d)は、フォトリソ工程を用いて前記犠牲酸化膜4越しにP型不純物のイオン注入を行い、P型ボディー領域11を形成する工程を示す。ここでトランジスタのチャネル長が決定され、P型ボディー領域11と前記ドレイン領域8との間隔がLDD領域の長さとなる。ソースとドレインの電圧が入れ替わる用途のトランジスタでは、ソース領域7とドレイン領域8の両方とチャネル領域11との間に所望の間隔を開ける。
【0023】
ここで、P型ボディー領域11の不純物濃度は、NchMOSトランジスタの所望の閾値(Vth)を得られるように設定する。ここで形成するP型ボディー領域11の不純物濃度は、制御性を高めるために図1(b)で形成した素子領域5の不純物濃度より充分に高くなければならない。例えば、BF2を加速エネルギー30keVでドーズ量5E10cm-2程度イオン注入した場合、P型ボディー領域11の不純物濃度は1E16cm-3となる。ボディー領域形成のためのイオン注入後に犠牲酸化膜は除去する。
【0024】
図2(a)は、P型ボディー領域11の表面にゲート酸化膜13を形成する工程を示す。図2(b)は、ゲート酸化膜13の上にゲート電極14を形成する工程を示す。図2(c)は、層間絶縁膜15を堆積する工程を示す。図2(d)は、層間絶縁膜15の一部にコンタクトホールを開け、更にメタル配線16を形成する工程を示す。
【0025】
以上のような工程により、図2(d)に示されるような絶縁ゲート型電界効果トランジスタが完成する。LDD領域のドーピングは、ボディー領域のドーピングより前であるために、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度より低くしかも制御性良く形成できる。
【0026】
本実施例においては、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度よりも低くすることが可能である。そのようにLDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度よりも低く形成した絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいては、ドレイン電圧による空乏層はチャネル側よりもドレイン側に長く伸びるため、チャネル長変調が小さい。またLDD領域の不純物濃度が低いためにLDD領域内での電界が一様であるからドレイン電位が一定であれば電界の最大値は小さくなり、耐圧を高くすることが可能となる。前記の効果を実現するためには、LDD領域の濃度とLDD領域の長さの積は、ボディー領域の濃度とボディー領域の長さの積の半分より小さくなるように設定する必要がある。
【0027】
本実施例においては、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度に比較して非常に小さくすることが可能であるため、LDD領域の不純物濃度がボディー領域の不純物濃度に比較して充分に低い場合には、図1(b)の工程でN型またはP型にドーピングする工程を削減することが可能となる。シリコン活性層3の不純物濃度が充分低い場合には、ドレイン−ソース間に電圧がかかっていない場合にもビルトインポテンシャルのみでLDD領域が完全に空乏化するから、LDD領域がP型であってもN型であっても最大電界やリーク電流に差が出ないからである。
【0028】
上記のように、ビルトインポテンシャルのみでLDD領域が完全に空乏化するような低不純物濃度のシリコン層は、SOI基板以外の例えばエピタキシャル基板では不可能である。したがって、本実施例のようにSOI基板と組み合わせた場合に効果が大きい。
【0029】
本実施例では、NchMOSトランジスタの製造方法について述べたが、PchMosトランジスタの場合も同様である。但し、インパクトイオン効果による耐圧の低下はNchMOSトランジスタに顕著であるため、NchMOSトランジスタの場合に本実施例の効果は大きい。
【0030】
以下に、本発明の好適な第二の実施例を図3、図4、図5の工程順断面図に従って説明する。ここでは例としてNchMOSトランジスタの場合について述べる。
【0031】
図3(a)は、支持基板1上にシリコン酸化膜2が例えば100nmの厚さで形成され、前記シリコン酸化膜2の上にシリコン活性層3が例えば50nmの厚さに形成された、SOI基板を示している。ここでシリコン活性層3の不純物はP型N型のいずれでもかまわないが、不純物濃度は後述する図3(b)の工程で形成される素子領域5の不純物濃度より充分低くなるように形成しなければならない。
【0032】
図3(b)は、フィールド酸化膜6を形成して素子分離を行い、素子領域5を形成した後に、犠牲酸化膜4を形成する工程を示す。 NchMOSトランジスタを形成する場合には、素子領域5をイオン注入によりN型にドーピングし、後の工程でLDD領域となる部分のN型不純物濃度を決定する。また、ここでは説明しないがPchMOSトランジスタを形成する場合には、素子領域5をP型にドーピングする。ここで形成される素子領域5のN型不純物濃度を、後述する図4(b)で形成されるボディー領域11のP型不純物濃度より充分低くなるように形成することで、ドレイン側の空乏層はチャネル側よりもドレイン側に大きく伸びる。
【0033】
例えば、ボディー領域11のP型不純物濃度を1E16cm-3に形成するのであれば、当然、素子領域5のN型不純物野濃度は1E16cm-3より低く形成しなければならない。また、ビルトインポテンシャルのみでLDD領域全てが空乏化しないと、寄生抵抗が大きくなり、トランジスタの駆動能力が小さくなるので、LDD領域の長さが例えば1ミクロンmの場合、LDD領域の濃度は1E15cm-3以下でなければならない。Asを加速エネルギー80keVでドーズ量5E9cm-2程度イオン注入した場合、厚さ50nmのシリコン活性層3のN型不純物濃度は1E15cm-3となる。
【0034】
図3(c)は、フォトリソ工程を用いて前記犠牲酸化膜4越しにN型不純物のイオン注入を行い、ソース領域7及びドレイン領域8を形成する工程を示す。例えばAsを加速エネルギー80keVでドーズ量5E14cm-2程度イオン注入した場合、ソース領域7及びドレイン領域8のN型不純物濃度は1E20cm-3と なる。
【0035】
図3(d)は、酸化膜9を堆積する工程を示す。ここで堆積する酸化膜9は図4(a)の工程での窓開けの精度を高くするために、ある程度緻密な酸化膜であることが必要であるから、温度600から800℃でのLPCVDによる酸化膜形成が望ましい。
【0036】
図4(a)は、前記酸化膜9の一部分をエッチングして窓開けする工程を示す。ここで窓開けした部分がMOSトランジスタのゲート部分となりチャネル長が決定され、また窓開けした部分と前記ドレイン領域8との間隔がLDD領域の長さとなる。ソースとドレインの電圧が入れ替わる用途のトランジスタでは、ソース領域7とドレイン領域8の両方と窓開け部分の間に所望の間隔を開ける。
【0037】
図4(b)は、前記酸化膜9の窓の部分にイオン注入を行い、P型ボディー領域11を形成する工程を示す。ここで、P型ボディー領域11の不純物濃度は、NchMOSトランジスタの所望の閾値(Vth)を得られるように設定する。ここで形成するP型ボディー領域11の不純物濃度は、制御性を高めるために図3(b)で形成した素子領域5の不純物濃度より充分に高くなければならない。例えば、BF2を加速エネルギー30keVでドーズ量5E10cm-2程度イオン注入した場合、P型ボディー領域11の不純物濃度は1E16cm-3となる。尚この工程では、図には描いていないが、イオン注入の前に新たに犠牲酸化膜を形成し、イオン注入を行うことがボディー領域11のダメージ抑制と、イオン注入時のチャネリング防止の上から望ましい。犠牲酸化膜を形成した場合には、ボディー領域形成のためのイオン注入後に犠牲酸化膜を除去する。
【0038】
図4(c)は、P型ボディー領域11の表面にゲート酸化膜13を形成する工程を示す。図5(a)は、ゲート酸化膜13の上にゲート電極14を形成する工程を示す。図3(d)と図4(a)の工程で酸化膜9の窓を形成してボディー領域11をドーピングしたので、ゲート電極14はP型ボディー領域11とずれることなく形成される。従ってマスクの合わせずれなどの原因で、P型ボディー領域11上にゲート電極14が無い部分ができて電流値が低下する等の不良が発生しない。
【0039】
図5(b)は、層間絶縁膜15を堆積する工程を示す。図5(c)は、層間絶縁膜15の一部にコンタクトホールを開け、更にメタル配線16を形成する工程を示す。
【0040】
以上のような工程により、図5(c)に示されるような絶縁ゲート型電界効果トランジスタが完成する。LDD領域のドーピングは、ボディー領域のドーピングより前であるために、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度より低くしかも制御性良く形成できる。
【0041】
本実施例においては、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度よりも低くすることが可能である。そのようにLDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度よりも低く形成した絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいては、ドレイン電圧による空乏層はチャネル側よりもドレイン側に長く伸びるため、チャネル長変調が小さい。またLDD領域の不純物濃度が低いためにLDD領域内での電界が一様であるからドレイン電位が一定であれば電界の最大値は小さくなり、耐圧を高くすることが可能となる。前記の効果を実現するためには、LDD領域の濃度とLDD領域の長さの積は、ボディー領域の濃度とボディー領域の長さの積の半分より小さくなるように設定する必要がある。
【0042】
本実施例においては、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度に比較して非常に小さくすることが可能であるため、LDD領域の不純物濃度がボディー領域の不純物濃度に比較して充分に低い場合には、図1(b)の工程でN型またはP型にドーピングする工程を削減することが可能となる。シリコン活性層3の不純物濃度が充分低い場合には、ドレイン−ソース間に電圧がかかっていない場合にもビルトインポテンシャルのみでLDD領域が完全に空乏化するから、LDD領域がP型であってもN型であっても最大電界やリーク電流に差が出ないからである。
【0043】
上記のように、ビルトインポテンシャルのみでLDD領域が完全に空乏化するような低不純物濃度のシリコン層は、SOI基板以外の例えばエピタキシャル基板では不可能である。したがって、本実施例のようにSOI基板と組み合わせた場合に効果が大きい。
【0044】
本実施例では、NchMOSトランジスタの製造方法について述べたが、PchMosトランジスタの場合も同様である。但し、インパクトイオン効果による耐圧の低下はNchMOSトランジスタに顕著であるため、NchMOSトランジスタの場合に本実施例の効果は大きい。
【0045】
以下に、本発明の好適な第三の実施例を図8に従って説明する。ここでは例としてNchMOSトランジスタの場合について述べる。
【0046】
図8(a)は、前記第二の実施例で説明した図4(a)の工程に相当する平面図である。図3(d)の工程で形成した酸化膜9の一部分をエッチングして窓開けする工程であるが、その際に、ボディー領域形成のための窓17をシリコン活性層3の巾より大きく形成する。また、この工程での酸化膜のエッチングは、ボディー領域11の端部のバーズビークが完全に除去されるように行う。
【0047】
図8(b)は、前記第二の実施例で説明した図4(b)の工程に相当する平面図である。前記ボディー領域形成のための窓17の部分にBF2のイオン注入を行い、P型ボディー領域11を形成する工程を示す。ここで、ボディー領域端部18をボディー領域11より高い不純物濃度に形成する。具体的には、ボディー領域11の形成のためのイオン注入の他に、フォトリソ工程を1度追加してボディー領域端部18にイオン注入を行う。この工程により、ボディー領域端部のボロン濃度が高くなりオフリークが低減される。
【0048】
更に前記第二の実施例で説明した図4(c)の工程に相当する工程でゲート酸化膜を形成する。この工程は、前記図8(a)の工程でボディー領域11の端部のバーズビークが完全に除去された際に、そこで支持基板1とボディー領域端部18との間のシリコン酸化膜3が除去されて絶縁不良を起こす危険を低減する効果を持つ。以上説明した以外は全て前記第二の実施例と同様にNchMOSトランジスタを形成する。
【0049】
このように第三の実施例によれば、ボディー領域端部でオフリークを低減し、かつボディー領域端部と支持基板の間の絶縁不良の危険の低いNchMOSトランジスタが得られる。ボディー領域端部でのオフリーク低減のために、フィールド酸化前に素子領域以外の部分にフィールドドープを行う方法もあるが、その場合素子領域端部はバーズビーク分フィールドドープ領域から遠くなるため不純物濃度が低くなり、オフリーク低減の効果は低い。従って、本実施例の方がオフリーク低減の効果が大きい。
【0050】
【発明の効果】
本発明によって、LDD領域の不純物濃度をボディー領域の不純物濃度より低くかつ制御性良く形成できる。従って製造した絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレイン耐圧が高くなる。特にインパクトイオンによる耐圧低下の防止に効果が高い。また、ドレインとボディーとの間の空乏層は、ドレイン側に伸びてボディー側にはあまり伸びない。従って、同一のL長で比較した場合、チャネル長変調が従来のトランジスタより小さくなり、飽和特性を使うアナログ特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図である。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図である。
【図4】本発明の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図である。
【図5】本発明の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図である。
【図6】従来の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図である。
【図7】従来の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図である
【図8】本発明の製造方法の製造工程順概略平面図である
【符号の説明】
1 支持基板
2 シリコン酸化膜
3 シリコン活性層
4 犠牲酸化膜
5 素子領域
6 フィールド酸化膜
7 ソース領域
8 ドレイン領域
9 酸化膜
11 ボディー領域
12 LDD領域(低濃度ドレイン領域)
13 ゲート酸化膜
14 ゲート電極
15 層間絶縁膜
16 メタル配線
17 ボディー領域形成のための窓
18 ボディー領域端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an insulated gate field effect transistor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to increase the breakdown voltage by reducing the electric field in the drain portion while miniaturizing the insulated gate field effect transistor, the following method has been employed.
[0003]
A conventional method for manufacturing an insulated gate field effect transistor will be described with reference to cross-sectional views in the order of steps in FIGS.
[0004]
Here, as an example, a case where an NchMOS transistor is formed on an SOI substrate will be described. However, even when the substrate is bulk silicon, the same process is performed except that a well is formed.
[0005]
FIG. 6A shows an SOI substrate in which a
[0006]
FIG. 6B shows a process of forming the field oxide film 6, the
[0007]
FIG. 6C shows a step of forming a
[0008]
FIG. 6D shows a step of forming an N-type LDD region (low concentration drain region) 12 in a self-aligning manner using the
[0009]
FIG. 7A shows a process of forming the N-
The N-
[0010]
FIG. 7B shows a step of depositing the
[0011]
FIG. 7C shows a step of forming a contact hole in a part of the
[0012]
Through the above steps, an insulated gate field effect transistor as shown in FIG. 7C is completed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method for manufacturing an insulated gate field effect transistor having an LDD structure has the following problems.
[0014]
Since doping for forming the LDD region is performed in addition to doping for forming the body region, it is difficult in terms of controllability to form the impurity concentration of the LDD region lower than the impurity concentration of the body region. Therefore, the impurity concentration of the LDD region must be formed higher than the impurity concentration of the body region. Accordingly, in the completed insulated gate field effect transistor, the withstand voltage decreases because the electric field between the body and the drain is high. In addition, since the depletion layer extends to the body side longer than the drain side, channel length modulation increases, and analog characteristics using saturation characteristics deteriorate.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention uses the following means in order to solve the above problems.
[0016]
In a method of manufacturing an insulated gate field effect transistor, a first step of forming a silicon oxide film and a silicon active layer having a desired impurity concentration on the silicon oxide film on a support substrate, and a source of a first conductivity type A second step of forming a region and a drain region of the first conductivity type, and forming a body region by doping a part of the silicon active layer to the second conductivity type at a desired distance from the drain region The method includes a third step, a fourth step of forming a gate oxide film on the surface of the body region, and a fifth step of forming a gate electrode on the gate oxide film.
[0017]
【Example】
Hereinafter, a preferred first embodiment of the present invention will be described with reference to cross-sectional views in the order of steps in FIGS. Here, the case of an NchMOS transistor will be described as an example.
[0018]
FIG. 1A shows an SOI in which a
[0019]
FIG. 1B shows a step of forming the
[0020]
For example, if the P-type impurity concentration of the
[0021]
FIG. 1C shows a step of forming a
[0022]
FIG. 1D shows a process of forming a P-
[0023]
Here, the impurity concentration of the P-
[0024]
FIG. 2A shows a process of forming a
[0025]
Through the steps as described above, an insulated gate field effect transistor as shown in FIG. 2 (d) is completed. Since the doping of the LDD region is before the doping of the body region, the impurity concentration of the LDD region can be made lower than the impurity concentration of the body region and with good controllability.
[0026]
In this embodiment, the impurity concentration of the LDD region can be made lower than the impurity concentration of the body region. In an insulated gate field effect transistor in which the impurity concentration in the LDD region is lower than the impurity concentration in the body region, the channel length modulation is small because the depletion layer due to the drain voltage extends to the drain side rather than the channel side. . In addition, since the electric field in the LDD region is uniform because the impurity concentration in the LDD region is low, the maximum value of the electric field becomes small and the breakdown voltage can be increased if the drain potential is constant. In order to realize the above effect, it is necessary to set the product of the LDD region concentration and the LDD region length to be smaller than half of the product of the body region concentration and the body region length.
[0027]
In this embodiment, since the impurity concentration of the LDD region can be made very small compared to the impurity concentration of the body region, the impurity concentration of the LDD region is sufficiently low compared to the impurity concentration of the body region. In this case, it is possible to reduce the N-type or P-type doping step in the step of FIG. 1 (b). When the impurity concentration of the silicon
[0028]
As described above, a low impurity concentration silicon layer in which the LDD region is completely depleted only by the built-in potential is not possible with, for example, an epitaxial substrate other than the SOI substrate. Therefore, the effect is great when combined with an SOI substrate as in this embodiment.
[0029]
In the present embodiment, the manufacturing method of the NchMOS transistor has been described, but the same applies to the case of the PchMos transistor. However, since the decrease in breakdown voltage due to the impact ion effect is significant in the Nch MOS transistor, the effect of this embodiment is great in the case of the Nch MOS transistor.
[0030]
In the following, a second preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the cross-sectional views in the order of the steps in FIGS. Here, the case of an NchMOS transistor will be described as an example.
[0031]
FIG. 3A shows an SOI in which a
[0032]
FIG. 3B shows a process of forming the
[0033]
For example, if the P-type impurity concentration of the
[0034]
FIG. 3C shows a step of forming a
[0035]
FIG. 3D shows a step of depositing the
[0036]
FIG. 4A shows a process of opening a window by etching a part of the
[0037]
FIG. 4B shows a step of forming the P-
[0038]
FIG. 4C shows a step of forming a
[0039]
FIG. 5B shows a step of depositing the
[0040]
Through the above steps, an insulated gate field effect transistor as shown in FIG. 5C is completed. Since the doping of the LDD region is before the doping of the body region, the impurity concentration of the LDD region can be made lower than the impurity concentration of the body region and with good controllability.
[0041]
In this embodiment, the impurity concentration of the LDD region can be made lower than the impurity concentration of the body region. In an insulated gate field effect transistor in which the impurity concentration in the LDD region is lower than the impurity concentration in the body region, the channel length modulation is small because the depletion layer due to the drain voltage extends to the drain side rather than the channel side. . In addition, since the electric field in the LDD region is uniform because the impurity concentration in the LDD region is low, the maximum value of the electric field becomes small and the breakdown voltage can be increased if the drain potential is constant. In order to realize the above effect, it is necessary to set the product of the LDD region concentration and the LDD region length to be smaller than half of the product of the body region concentration and the body region length.
[0042]
In this embodiment, since the impurity concentration of the LDD region can be made very small compared to the impurity concentration of the body region, the impurity concentration of the LDD region is sufficiently low compared to the impurity concentration of the body region. In this case, it is possible to reduce the N-type or P-type doping step in the step of FIG. 1 (b). When the impurity concentration of the silicon
[0043]
As described above, a low impurity concentration silicon layer in which the LDD region is completely depleted only by the built-in potential is not possible with, for example, an epitaxial substrate other than the SOI substrate. Therefore, the effect is great when combined with an SOI substrate as in this embodiment.
[0044]
In the present embodiment, the manufacturing method of the NchMOS transistor has been described, but the same applies to the case of the PchMos transistor. However, since the decrease in breakdown voltage due to the impact ion effect is significant in the Nch MOS transistor, the effect of this embodiment is great in the case of the Nch MOS transistor.
[0045]
A preferred third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Here, the case of an NchMOS transistor will be described as an example.
[0046]
FIG. 8 (a) is a plan view corresponding to the step of FIG. 4 (a) described in the second embodiment. In this step, a part of the
[0047]
FIG. 8B is a plan view corresponding to the step of FIG. 4B described in the second embodiment. A process of forming a P-
[0048]
Further, a gate oxide film is formed by a process corresponding to the process of FIG. 4C described in the second embodiment. In this process, when the bird's beak at the end of the
[0049]
Thus, according to the third embodiment, an NchMOS transistor can be obtained in which off-leakage is reduced at the end of the body region and the risk of insulation failure between the end of the body region and the support substrate is low. In order to reduce off-leakage at the end of the body region, there is a method in which field doping is performed on a portion other than the device region before field oxidation. The effect of reducing off-leakage is low. Therefore, this embodiment has a greater effect of reducing off-leakage.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, the impurity concentration of the LDD region can be formed lower than the impurity concentration of the body region and with good controllability. Therefore, the drain breakdown voltage of the manufactured insulated gate field effect transistor is increased. It is particularly effective in preventing pressure drop due to impact ions. Further, the depletion layer between the drain and the body extends to the drain side and does not extend much to the body side. Therefore, when compared with the same L length, the channel length modulation is smaller than that of the conventional transistor, and the analog characteristics using the saturation characteristics are improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view in order of manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in order of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in order of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in order of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in order of the manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in order of manufacturing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in the order of the manufacturing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 8 is a schematic plan view in the order of the manufacturing steps of the manufacturing method of the present invention.
DESCRIPTION OF
13
Claims (5)
前記シリコン活性層に第一導電型のソース領域及び第一導電型のドレイン領域を形成する第二の工程と、
前記ドレイン領域と所望の間隔を開けて、前記シリコン活性層の一部を第二導電型にドーピングしてボディー領域を形成するとともに、前記ドレイン領域と前記ボディー領域の間を低濃度ドレイン領域とする第三の工程と、
前記ボディー領域表面に、ゲート酸化膜を形成する第四の工程と、
前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する第五の工程と、
を有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法において、
前記低濃度ドレイン領域の不純物濃度とチャネル長方向の長さの積は、前記ボディー領域の不純物濃度とチャネル長方向の長さの積の半分以下であることを特徴とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法。A first step of forming a silicon oxide film on the support substrate and a silicon active layer having a first conductivity type low impurity concentration on the silicon oxide film;
A second step of forming a first conductivity type source region and a first conductivity type drain region in the silicon active layer ;
An interval of the drain region and Nozomu Tokoro, to form a body region part by doping the second conductivity type of the silicon active layer, between the said drain region body region and the lightly doped drain region A third step to
A fourth step of forming a gate oxide film on the surface of the body region;
A fifth step of forming a gate electrode on the gate oxide film;
In a method of manufacturing an insulated gate field effect transistor having
The lightly doped drain length of the product of the impurity concentration and the channel length direction of the region, an insulated gate field effect transistor, wherein said less than half the product of the length of the impurity concentration and the channel length direction of the body region Manufacturing method.
前記シリコン活性層に第一導電型のソース領域及び第一導電型のドレイン領域を形成する第二の工程と、
前記シリコン活性層上にシリコン酸化膜を形成する第三の工程と、
前記ドレイン領域と所望の間隔を開けて、前記シリコン酸化膜の一部をエッチングして窓開けする第四の工程と、
前記第三の工程で窓開けした部分の直下の前記シリコン活性層を第二導電型にドーピングしてボディー領域を形成するとともに、前記ドレイン領域と前記ボディー領域の間を低濃度ドレイン領域とする第五の工程と、
前記ボディー領域表面に、ゲート酸化膜を形成する第六の工程と、
前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する第七の工程と、を有する絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法において、
前記低濃度ドレイン領域の不純物濃度とチャネル長方向の長さの積は、前記ボディー領域の不純物濃度とチャネル長方向の長さの積の半分以下であることを特徴とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法。A first step of forming a silicon oxide film on the support substrate and a silicon active layer having a first conductivity type low impurity concentration on the silicon oxide film;
A second step of forming a first conductivity type source region and a first conductivity type drain region in the silicon active layer ;
A third step of forming a silicon oxide film on the silicon active layer;
A fourth step of opening a window by etching a part of the silicon oxide film at a desired distance from the drain region;
A body region is formed by doping the silicon active layer immediately below the window opened in the third step to a second conductivity type, and a low-concentration drain region is formed between the drain region and the body region . With five processes,
A sixth step of forming a gate oxide film on the surface of the body region;
A seventh step of forming a gate electrode on the gate oxide film , and a method of manufacturing an insulated gate field effect transistor,
The lightly doped drain length of the product of the impurity concentration and the channel length direction of the region, an insulated gate field effect transistor, wherein said less than half the product of the length of the impurity concentration and the channel length direction of the body region Manufacturing method.
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