JP4479276B2 - Method for manufacturing lateral MOS transistor - Google Patents

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Description

この発明は、横型MOSトランジスタの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a lateral MOS transistor.

例えば、車載装置の駆動に供される集積回路等では、高耐圧素子として横型MOS(LDMOS:Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタが用いられている。従来、この種の横型MOSトランジスタとしては、例えば特許文献1に記載されたトランジスタがある。このトランジスタでは、高耐圧化を図るべくベース層を設け、ソース層を囲繞するかたちで形成されたチャネル層の不純物濃度をソース層近傍において部分的に高めるようにしている。またさらに高耐圧化を図るべく、基板表面下にpn接合を形成し、逆バイアス時にこれを空乏化して電界緩和する、いわばRESURF(表面電界緩和)構造が採用されている。   For example, in an integrated circuit or the like used to drive an in-vehicle device, a lateral MOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) transistor is used as a high breakdown voltage element. Conventionally, as this type of lateral MOS transistor, there is a transistor described in Patent Document 1, for example. In this transistor, a base layer is provided in order to increase the breakdown voltage, and the impurity concentration of the channel layer formed so as to surround the source layer is partially increased in the vicinity of the source layer. In order to further increase the breakdown voltage, a so-called RESURF (surface electric field relaxation) structure is employed in which a pn junction is formed under the substrate surface and the electric field is relaxed by depletion of the pn junction during reverse bias.

以下、図15および図16を参照して、こうした横型MOSトランジスタの一例について説明する。
まず図15は、半導体基板上に形成された横型MOSトランジスタの平面構造を模式的に示す平面図である。
Hereinafter, an example of such a lateral MOS transistor will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
First, FIG. 15 is a plan view schematically showing a planar structure of a lateral MOS transistor formed on a semiconductor substrate.

図15に示されるように、この横型MOSトランジスタは、半導体基板上にソースセルSCとドレインセルDCとが交互に2次元配置されて構成されている。そしてこれらソースセルSCおよびドレインセルDCは、それぞれフィールド酸化膜(素子分離用の絶縁層)ISによって電気的に分離されるとともに、それらセル上に形成される電極を通じて並列接続されている。   As shown in FIG. 15, the lateral MOS transistor is configured by alternately arranging source cells SC and drain cells DC on a semiconductor substrate. The source cell SC and the drain cell DC are electrically isolated by a field oxide film (element isolation insulating layer) IS and are connected in parallel through electrodes formed on the cells.

図16は、この横型MOSトランジスタの断面構造を模式的に示す断面図である。なお、この図16は、図15のA−A線に沿った断面図に相当する。
同図16に示すように、このトランジスタは、大きくは、半導体基板(シリコン基板)410と、絶縁層420、そしてこの絶縁層420上に形成された例えばシリコンからなる半導体層430を有して構成されている。このうち、半導体層430は、N型(第1の導電型)のN-層431、P型(第2の導電型)のPウェル432、並びに同Pウェル432上方に形成される各種不純物領域を有して構成されている。またその表面には、LOCOS(Local Oxidation Of Silicon)構造をとるフィールド酸化膜(素子分離用の絶縁層)IS4aおよびIS4bが形成され、これらを通じて同表面がソースセルとドレインセルとに分離されている。ちなみにここでは、フィールド酸化膜IS4aにて分離されるソースセルSC4およびドレインセルDC4の構造を主に示している。
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional structure of this lateral MOS transistor. 16 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
As shown in FIG. 16, this transistor mainly includes a semiconductor substrate (silicon substrate) 410, an insulating layer 420, and a semiconductor layer 430 made of, for example, silicon formed on the insulating layer 420. Has been. Among these, the semiconductor layer 430 includes an N-type (first conductivity type) N layer 431, a P-type (second conductivity type) P well 432, and various impurity regions formed above the P well 432. It is comprised. In addition, field oxide films (insulating layers for element isolation) IS4a and IS4b having a LOCOS (Local Oxidation Of Silicon) structure are formed on the surface, and the surface is separated into source cells and drain cells through them. . Incidentally, here, the structure of the source cell SC4 and the drain cell DC4 separated by the field oxide film IS4a is mainly shown.

ここでこれらセルのうち、ドレインセルDC4には、隣接ソースセルまで広がって上記Pウェル432とともにpn接合を形成するN型のドリフト層(Nウェル)DF4や、当該ドレインセルDC4表面のフィールド酸化膜IS4aおよびIS4b間に形成されて上記ドリフト層DF4よりも高濃度なN型のドレイン層438が形成されている。またドレイン層438の上には、例えばBPSG(Boro Phospho Silicate Glass)等からなる絶縁膜443bおよび443cにてゲート電極442bおよび442c等と電気的に絶縁される態様で例えばアルミニウムからなるドレイン電極444bが形成されている。なお、上記ドリフト層DF4は、上記ドレイン層438へのキャリア通路として機能するものである。また、ゲート電極442cは、当該ドレインセルDC4に隣接したソースセル上にゲート絶縁膜441cを介して形成されるゲート電極である。   Among these cells, the drain cell DC4 includes an N-type drift layer (N well) DF4 that extends to an adjacent source cell and forms a pn junction with the P well 432, and a field oxide film on the surface of the drain cell DC4. An N-type drain layer 438 formed between IS4a and IS4b and having a concentration higher than that of the drift layer DF4 is formed. On the drain layer 438, a drain electrode 444b made of, for example, aluminum is electrically insulated from the gate electrodes 442b and 442c by an insulating film 443b and 443c made of, for example, BPSG (Boro Phospho Silicate Glass). Is formed. The drift layer DF4 functions as a carrier path to the drain layer 438. The gate electrode 442c is a gate electrode formed on the source cell adjacent to the drain cell DC4 via the gate insulating film 441c.

一方、ソースセルSC4には、P型のチャネル層CH4および同じくP型のベース層BS4、並びにこれらよりも高濃度なP型のP+層436、N型のソース層437aおよび437bが形成されている。またこれらの上には、ゲート絶縁膜441aおよび441b、および例えば膜厚「4000Å」の多結晶シリコンからなるゲート電極442aおよび442b、そして例えばアルミニウムからなるソース電極444a、並びにこれら電極等を電気的に絶縁する絶縁膜443aおよび443bが形成されている。 On the other hand, in the source cell SC4, a P-type channel layer CH4, a P-type base layer BS4, a P-type P + layer 436 having higher concentrations than these, and N-type source layers 437a and 437b are formed. Yes. On top of these, the gate insulating films 441a and 441b, the gate electrodes 442a and 442b made of polycrystalline silicon having a film thickness of, for example, “4000 mm”, the source electrode 444a made of aluminum, for example, and these electrodes are electrically connected. Insulating films 443a and 443b are formed.

ここで、ゲート電極442bは、その一部を上記フィールド酸化膜IS4aに重畳されるかたちで、半導体層430上にゲート絶縁膜441bを介して形成される。また上記チャネル層CH4は、上記ドリフト層DF4に接して且つ、上記ゲート電極442bの下方の一部を含んでソース層437aおよび437bを囲繞する態様で形成される。そしてこのチャネル層CH4が、ソース層437bおよびドレイン層438間の電流通路(キャリア通路)となり、上記ゲート電極442bに印加される電圧を通じてソースドレイン間の電流を制御することができるようになっている。   Here, the gate electrode 442b is formed on the semiconductor layer 430 via the gate insulating film 441b so that a part of the gate electrode 442b overlaps the field oxide film IS4a. The channel layer CH4 is formed in such a manner as to contact the drift layer DF4 and surround the source layers 437a and 437b including a part below the gate electrode 442b. The channel layer CH4 becomes a current path (carrier path) between the source layer 437b and the drain layer 438, and the current between the source and drain can be controlled through the voltage applied to the gate electrode 442b. .

また上記ベース層BS4は、チャネル層CH4と部分的に重なって、上記ソース層437aおよび437b直下におけるチャネル層CH4のP型不純物濃度をさらに高めている。これにより、ソース層437b、チャネル層CH4、並びにドレイン層438によって形成される寄生トランジスタの動作防止が図られ、例えばドレイン電極438にコイル等のL負荷を接続した場合に印加される逆起電圧に対しての耐圧(L負荷耐量)が向上することとなる。なおこのベース層BS4は、チャネル層CH4よりも深く、且つ、幅狭に形成されている。   The base layer BS4 partially overlaps the channel layer CH4 to further increase the P-type impurity concentration of the channel layer CH4 immediately below the source layers 437a and 437b. As a result, the operation of the parasitic transistor formed by the source layer 437b, the channel layer CH4, and the drain layer 438 can be prevented. For example, the counter electromotive voltage applied when an L load such as a coil is connected to the drain electrode 438. Accordingly, the withstand voltage (L load resistance) is improved. The base layer BS4 is formed deeper and narrower than the channel layer CH4.

また上記ソース層437aおよび437bは、上記ベース層BS4およびチャネル層CH4が重なって高濃度化された領域に所定の間隔を隔てて形成されている。また上記P+層436は、それらソース層437aおよび437bの間に、これら双方を突き抜ける態様で形成されている。そして上記ソース電極444aは、これらソース層437aおよび437b、並びにP+層436の上に、これら全てに接する態様で形成されている。なお、上記P+層436は、チャネル層CH4の電位をとるためのものであり、これによっても、上述の寄生トランジスタの動作防止が図られている。 The source layers 437a and 437b are formed at a predetermined interval in a region where the base layer BS4 and the channel layer CH4 overlap to increase the concentration. The P + layer 436 is formed between the source layers 437a and 437b so as to penetrate both of them. The source electrode 444a is formed on the source layers 437a and 437b and the P + layer 436 so as to be in contact with all of them. The P + layer 436 is for taking the potential of the channel layer CH4, and this also prevents the operation of the parasitic transistor.

また、図16中の端子GおよびS、Dは、それぞれ上記ゲート電極442b、ソース電極444a、ドレイン電極444bに電気的に接続された端子である。この横型MOSトランジスタでは、端子Gからゲート電極442bに印加される電圧を通じてソースドレイン間(端子Sおよび端子D間)の電流が制御される。またこの横型MOSトランジスタでは、図16に示した構造を有するトランジスタが並列接続される。そのため、それら並列接続されたトランジスタを同時に動作させることにより、大電流および大出力を得ることができる。   Terminals G, S, and D in FIG. 16 are terminals electrically connected to the gate electrode 442b, the source electrode 444a, and the drain electrode 444b, respectively. In this lateral MOS transistor, the current between the source and drain (between the terminal S and the terminal D) is controlled through a voltage applied from the terminal G to the gate electrode 442b. In this lateral MOS transistor, transistors having the structure shown in FIG. 16 are connected in parallel. Therefore, a large current and a large output can be obtained by simultaneously operating the transistors connected in parallel.

次に、図17を参照して、上記横型MOSトランジスタの製造方法の一例について説明する。なお、図17は、この横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセス例を示す断面図である。   Next, an example of a method for manufacturing the lateral MOS transistor will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process for the manufacturing method of this lateral MOS transistor.

この製造に際しては、まず、上記半導体基板410および絶縁層420、並びにN-層431(半導体層430)が順に積層されて構成されるSOI(Silicon On Insulator)基板を用意する。そしてこのSOI基板に、例えばイオン注入および熱拡散を行って上記Pウェル432を形成した後、図17(a)に示すように、周知のリソグラフィ技術を用いてパターニングされたレジストRE41をマスクとして、所望の箇所に例えば砒素(As)等のN型不純物をイオン注入してN型の不純物領域433を形成する。なおこのリソグラフィ工程では、この基板に対して最初に行われたリソグラフィ工程(ファーストフォト)にて形成されたアライメントマークを用いてマスク合わせされる。 In this manufacturing, first, an SOI (Silicon On Insulator) substrate is prepared, in which the semiconductor substrate 410, the insulating layer 420, and the N layer 431 (semiconductor layer 430) are sequentially stacked. Then, for example, after ion implantation and thermal diffusion are performed on the SOI substrate to form the P well 432, as shown in FIG. 17A, a resist RE41 patterned using a known lithography technique is used as a mask. An N-type impurity region 433 is formed by ion implantation of an N-type impurity such as arsenic (As) at a desired location. In this lithography process, mask alignment is performed using the alignment mark formed in the lithography process (first photo) performed first on the substrate.

次いで、図17(b)に示すように、周知のLOCOS酸化法により、半導体層430の表面をソースセルとドレインセルとに分離する態様で、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜IS4aおよびIS4bを形成する。なお、これらフィールド酸化膜IS4aおよびIS4bのアライメント(位置合わせ)においても、ファーストフォトにて形成されたアライメントマークが用いられる。またこれ以降のリソグラフィ工程においては、セルフアライン(自己整合)の場合を除き、ここで形成されたフィールド酸化膜IS4aおよびIS4bをアライメントマークとしてマスク合わせされることとなる。ちなみにここでも、フィールド酸化膜IS4aにて分離されるソースセルSC4およびドレインセルDC4の構造を主に示している。   Next, as shown in FIG. 17B, field oxide films IS4a and IS4b having a LOCOS structure are formed by a well-known LOCOS oxidation method in such a manner that the surface of the semiconductor layer 430 is separated into source cells and drain cells. . In the alignment (positioning) of these field oxide films IS4a and IS4b, an alignment mark formed by first photo is used. In the subsequent lithography process, except for the case of self-alignment (self-alignment), the field oxide films IS4a and IS4b formed here are mask-aligned using alignment marks. Incidentally, here also, the structures of the source cell SC4 and the drain cell DC4 separated by the field oxide film IS4a are mainly shown.

その後、図17(c)に示すように、例えば熱酸化により、半導体層430の上に絶縁膜441を成膜するとともに、その絶縁膜441の上にさらに例えば多結晶シリコンからなる電極材を成膜し、例えばフォトリソグラフィによりこれをパターニングして上記ゲート電極442a〜442cを形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 17C, an insulating film 441 is formed on the semiconductor layer 430 by, for example, thermal oxidation, and an electrode material made of, for example, polycrystalline silicon is further formed on the insulating film 441. The gate electrodes 442a to 442c are formed by patterning, for example, by photolithography.

次に、図18(a)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE42によってドレインセルDC4が覆われた状態で、上記ゲート電極442aおよび442bをマスクとしてソースセルSC4に対して例えば硼素(B)等のP型不純物をイオン注入し、P型の不純物領域435を自己整合的に形成する。   Next, as shown in FIG. 18A, for example, boron is applied to the source cell SC4 using the gate electrodes 442a and 442b as a mask in a state where the drain cell DC4 is covered with, for example, a resist RE42 patterned by photolithography. A P-type impurity such as (B) is ion-implanted to form a P-type impurity region 435 in a self-aligning manner.

そしてこれに続けて、図18(b)に示すように、例えばフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされたレジストRE43をマスクとして、上記P型の不純物領域435よりも深く、且つ、幅狭なP型の不純物領域434を形成する。   Then, as shown in FIG. 18B, for example, a resist P43 patterned by using a photolithography technique is used as a mask to form a P type deeper and narrower than the P type impurity region 435. The impurity region 434 is formed.

次いで、図18(c)に示すように、例えば「1200〜1400℃」の熱処理により上記不純物領域433〜435を熱拡散して、上記ドリフト層(Nウェル)DF4およびチャネル層CH4、並びにベース層BS4を形成する。その後、ソースセルSC4およびドレインセルDC4に対してそれぞれイオン注入および熱拡散を行って、ソース層437aおよび437b、並びにドレイン層438、P+層436を形成する。そしてこれに続けて、基板全面に絶縁膜を成膜した後、これを選択的に除去して上記ソース層437aおよび437b、並びにドレイン層438へのコンタクトホールをそれぞれ形成する。これにより、上記ゲート絶縁膜441a〜441c、および上記絶縁膜443a〜443cが形成されることとなる。次いで、例えばアルミニウムからなる電極材を成膜するとともに、これをパターニングしてソース電極444aおよびドレイン電極444bを形成する。こうして、上記横型MOSトランジスタが形成される。
特許第3114592号公報
Next, as shown in FIG. 18C, the impurity regions 433 to 435 are thermally diffused by a heat treatment of “1200 to 1400 ° C.”, for example, so that the drift layer (N well) DF4, the channel layer CH4, and the base layer BS4 is formed. Thereafter, ion implantation and thermal diffusion are performed on the source cell SC4 and the drain cell DC4, respectively, to form the source layers 437a and 437b, the drain layer 438, and the P + layer 436. Subsequently, after an insulating film is formed on the entire surface of the substrate, this is selectively removed to form contact holes to the source layers 437a and 437b and the drain layer 438, respectively. As a result, the gate insulating films 441a to 441c and the insulating films 443a to 443c are formed. Next, an electrode material made of, for example, aluminum is formed, and this is patterned to form a source electrode 444a and a drain electrode 444b. Thus, the lateral MOS transistor is formed.
Japanese Patent No. 3114592

ところで一般に、この種の横型MOSトランジスタでは、ドリフト層およびチャネル層、並びにベース層の位置が、当該トランジスタのオン抵抗や耐圧(L負荷耐量)と密接に関係している。   In general, in this type of lateral MOS transistor, the positions of the drift layer, the channel layer, and the base layer are closely related to the on-resistance and breakdown voltage (L load resistance) of the transistor.

図19(a)は、このような横型MOSトランジスタの一例について、そのオン抵抗(mΩ・mm2)およびL負荷耐量(mJ/mm2)と、ベース層の幅(μm)との関係を示すグラフである。なお、ここに示すベース層の幅とは、ベース層を形成する際に用いられるフォトマスクの幅のことである。また、図19(b)は、この横型MOSトランジスタの一部を拡大して示す断面図である。 FIG. 19A shows the relationship between the on-resistance (mΩ · mm 2 ) and the L load withstand (mJ / mm 2 ) and the width (μm) of the base layer for an example of such a lateral MOS transistor. It is a graph. Note that the width of the base layer shown here is the width of a photomask used when the base layer is formed. FIG. 19B is an enlarged sectional view showing a part of the lateral MOS transistor.

図19(a)に示すグラフを見ても分かるように、ベース層の幅を徐々に広くしていくと、ベース層の幅が「1.4μm」になったのを境に、そこまで略一定に保たれていたオン抵抗が急激に上昇するようになる。またL負荷耐量については、逆に、ベース層の幅が「0.8μm」になったのを境に、そこまで略一定に保たれていたL負荷耐量が向上することとなる。そして、ベース層の幅が「1.0μm」よりも広くなったところで、実用に耐え得るだけのL負荷耐量が確保される。なお、図19(b)にも示されるように、上記オン抵抗の上昇は、実際のチャネル(キャリアの通路)となるゲート電極下方において、ベース層がチャネル層をはみ出してドリフト層(Nウェル)に重なるようになることによる抵抗上昇に起因するものである。   As can be seen from the graph shown in FIG. 19 (a), when the width of the base layer is gradually increased, the width of the base layer becomes “1.4 μm”. The on-resistance, which has been kept constant, suddenly increases. On the other hand, with respect to the L load withstand capability, on the contrary, the L load withstand capability which has been maintained substantially constant until the width of the base layer becomes “0.8 μm” is improved. Then, when the width of the base layer becomes wider than “1.0 μm”, an L load resistance sufficient to withstand practical use is ensured. As shown in FIG. 19B, the increase in the on-resistance is caused by the base layer protruding from the channel layer below the gate electrode that becomes the actual channel (carrier passage) and the drift layer (N well). This is due to an increase in resistance due to overlapping.

このように、この横型MOSトランジスタにおいて、実用に耐え得る耐圧(L負荷耐量)を確保するためには、ベース層を通じてドレインセル(ドリフト層)近くまで不純物濃度を高濃度化する必要がある。またオン抵抗を低く保つためには、ゲート電極下方においてベース層がチャネル層をはみ出さないようにする必要がある。すなわち、オン抵抗を低く保ちつつ、実用に耐え得るだけのL負荷耐量を確保するためには、これらを満足する範囲、ここでは「1.0μm〜1.4μm」(図19(a)参照)にベース層の幅(位置)を合わせる必要がある。このため、このような横型MOSトランジスタでは、アライメントずれやマスク線幅ばらつきに対する余裕度は非常に厳しいものとなっている。ちなみにここでは、この余裕度が「0.4μm」となっている。なお、ここでは一例としてベース層の位置ずれについて言及したが、ドリフト層やチャネル層に位置ずれが生じた場合についても同様の課題が生じることとなる。   As described above, in this lateral MOS transistor, in order to ensure a withstand voltage (L load withstand capability) that can be practically used, it is necessary to increase the impurity concentration to the vicinity of the drain cell (drift layer) through the base layer. In order to keep the on-resistance low, it is necessary that the base layer does not protrude from the channel layer below the gate electrode. That is, in order to secure an L load withstand capability that can withstand practical use while keeping the on-resistance low, a range that satisfies these requirements, here “1.0 μm to 1.4 μm” (see FIG. 19A). It is necessary to match the width (position) of the base layer. For this reason, such a lateral MOS transistor has a very severe margin for misalignment and mask line width variation. Incidentally, this margin is “0.4 μm” here. In addition, although the positional displacement of the base layer has been described here as an example, the same problem occurs when the positional displacement occurs in the drift layer or the channel layer.

図20は、上記従来の製造方法について、ドリフト層(Nウェル)DF4、チャネル層CH4、並びにベース層BS4のマスク合わせ回数を比較して示す比較図である。
同図20に示されるように、上記従来の製造方法において、ドリフト層DF4、およびフィールド酸化膜IS4aおよびIS4bは、それぞれファーストフォトにて形成されたアライメントマークを用いてマスク合わせされる。また、チャネル層CH4およびベース層BS4は各々、フィールド酸化膜IS4aおよびIS4bをアライメントマークとしてマスク合わせされる。より正確にいうと、上記チャネル層CH4は、フィールド酸化膜IS4aおよびIS4bをアライメントマークとしてパターニングされた電極材(ゲート電極442aおよび442b)をマスクとするセルフアライメント(自己整合)にて形成される。
FIG. 20 is a comparison diagram showing the number of mask alignments of the drift layer (N well) DF4, the channel layer CH4, and the base layer BS4 in comparison with the conventional manufacturing method.
As shown in FIG. 20, in the conventional manufacturing method described above, the drift layer DF4 and the field oxide films IS4a and IS4b are each mask-aligned using alignment marks formed by first photo. Channel layer CH4 and base layer BS4 are mask-aligned using field oxide films IS4a and IS4b as alignment marks, respectively. More precisely, the channel layer CH4 is formed by self-alignment (self-alignment) using the electrode materials (gate electrodes 442a and 442b) patterned using the field oxide films IS4a and IS4b as alignment marks.

すなわちこの製造方法では、チャネル層CH4に対するベース層BS4のアライメント(位置合わせ)は1回合わせとなり、またドリフト層DF4に対するチャネル層CH4およびベース層BS4のアライメントに至っては2回間接合わせとなる。このため、例えば「0.4μm」のアライメントずれが生じることとなる。   That is, in this manufacturing method, the alignment (positioning) of the base layer BS4 with respect to the channel layer CH4 is aligned once, and the alignment of the channel layer CH4 and the base layer BS4 with respect to the drift layer DF4 is indirectly aligned twice. For this reason, for example, an alignment deviation of “0.4 μm” occurs.

このように、上記従来の製造方法では、マスク合わせに伴うアライメントずれは避けられず、上記条件を満足するアライメント(位置合わせ)精度を得ることは難しい。そのため、上記ベース層BS4を形成して当該トランジスタの耐圧(L負荷耐性量)を向上させることはできるものの、オン抵抗の上昇は避けられないものとなっている。   Thus, in the conventional manufacturing method described above, an alignment shift accompanying mask alignment is unavoidable, and it is difficult to obtain alignment (positioning) accuracy that satisfies the above conditions. Therefore, although the base layer BS4 can be formed to improve the breakdown voltage (L load tolerance) of the transistor, an increase in on-resistance is unavoidable.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、アライメントずれに起因する性能低下を好適に抑制することのできる横型MOSトランジスタの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a lateral MOS transistor that can suitably suppress a performance degradation caused by misalignment.

こうした目的を達成するため、請求項1に記載の横型MOSトランジスタの製造方法では、半導体層の表面を素子分離用の絶縁層にてソースセルとドレインセルとに分離した後に、前記半導体層上に成膜した絶縁膜および電極材をパターニングし、該パターニングした電極材の1つとして前記絶縁層近傍の前記ソースセル上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を少なくとも形成した後、(a)前記ドレインセルおよび前記絶縁層に対して前記絶縁層を貫通させるようなイオン注入を行って、第1の導電型からなって前記ドレインセルの表面に形成されるドレイン層へのキャリア通路となるドリフト層を形成するための不純物領域を形成する工程、(b)前記ソースセルに対してイオン注入を行って、前記ゲート電極下方の少なくとも一部を含んで第2の導電型からなるチャネル層を形成するための不純物領域を形成する工程、(c)前記ソースセルに対してイオン注入を行って、第2の導電型からなってソース層下を含んでその周辺を高濃度化するベース層を形成するための不純物領域を形成する工程を前記パターニングした電極材をマスクとして行うようにする。 In order to achieve such an object, in the method for manufacturing a lateral MOS transistor according to claim 1, after the surface of the semiconductor layer is separated into a source cell and a drain cell by an insulating layer for element isolation, After patterning the insulating film and the electrode material formed on the substrate, and forming at least a gate electrode through the gate insulating film on the source cell in the vicinity of the insulating layer as one of the patterned electrode materials, Drift layer which performs ion implantation to penetrate the insulating layer into the drain cell and the insulating layer and serves as a carrier path to the drain layer of the first conductivity type formed on the surface of the drain cell (B) ion implantation is performed on the source cell so as to include at least a part below the gate electrode. (C) forming an impurity region for forming a channel layer of the second conductivity type, and (c) performing ion implantation on the source cell to include a region of the second conductivity type below the source layer. Then, the step of forming an impurity region for forming a base layer whose concentration is increased in the periphery thereof is performed using the patterned electrode material as a mask.

ところで、一般に、横型MOSトランジスタを適正に動作させるためには、適正なドリフト層の幅を確保する必要がある。そこで上記従来の製造方法では、素子分離用の絶縁層を形成する前に同絶縁層の下方の少なくとも一部を含むように不純物領域(ドリフト層を形成するための不純物領域)を形成することで、適正なドリフト層の幅を確保するようにしている。しかしこのような製造方法では、アライメントずれに起因した性能低下が懸念されることは前述した通りである。この点、上記製造方法では、絶縁層を貫通させるようなイオン注入を通じて、素子分離用の絶縁層を形成した後に同絶縁層の下方の少なくとも一部を含むように不純物領域(ドリフト層を形成するための不純物領域)を形成することで、適正なドリフト層の幅を確保するようにしている。そして、上記ドリフト層を形成するための不純物領域およびチャネル層を形成するための不純物領域およびベース層を形成するための不純物領域の形成を、ゲート電極の形成に際してパターニングされる電極材をマスクとするセルフアライメント(自己整合)にて行うようにしている。このため、これら不純物領域をそれぞれ熱拡散して得られるドリフト層およびチャネル層およびベース層は、前述したマスク合わせに伴うアライメント(位置合わせ)ずれなく、位置精度良く形成されることとなる。すなわち上記製造方法によれば、アライメントずれに起因する性能低下を好適に抑制することができるようになる。なお、上記(a)〜(c)の工程は順不同である。   In general, in order to properly operate the lateral MOS transistor, it is necessary to ensure an appropriate width of the drift layer. Therefore, in the conventional manufacturing method described above, an impurity region (impurity region for forming the drift layer) is formed so as to include at least a part below the insulating layer before forming the insulating layer for element isolation. Therefore, an appropriate drift layer width is ensured. However, as described above, in such a manufacturing method, there is a concern about performance degradation due to misalignment. In this regard, in the above manufacturing method, the impurity region (the drift layer is formed so as to include at least a part below the insulating layer after forming the insulating layer for element isolation through ion implantation that penetrates the insulating layer. For this purpose, an appropriate drift layer width is secured. Then, the impurity region for forming the drift layer, the impurity region for forming the channel layer, and the impurity region for forming the base layer are formed using an electrode material that is patterned when forming the gate electrode as a mask. Self-alignment is performed. For this reason, the drift layer, the channel layer, and the base layer obtained by thermally diffusing these impurity regions, respectively, are formed with high positional accuracy without misalignment (positioning) associated with the mask alignment described above. That is, according to the manufacturing method described above, it is possible to suitably suppress performance degradation caused by misalignment. In addition, the process of said (a)-(c) is random.

また、請求項2に記載の横型MOSトランジスタの製造方法では、前記電極材として多結晶シリコンを用いるとともに、前記パターニングした電極材をマスクとして、前記チャネル層を形成するための不純物領域を形成すべく前記ソースセルに対してイオン注入を行った後、前記パターニングした電極材にサイドウォールを形成し、その後、このサイドウォールを形成した電極材をマスクとして、前記ベース層を形成するための不純物領域を形成すべく前記ソースセルに対してイオン注入を行ようにする。 Further, in the method of manufacturing a lateral MOS transistor according to claim 2, polycrystalline silicon is used as the electrode material, and an impurity region for forming the channel layer is formed using the patterned electrode material as a mask. after ion implantation to the source cell, the sidewall is formed on the patterned electrode material, then as a mask electrode material forming the side wall of this, the impurity regions for forming the base layer so that intends line ion implantation to said source cell to form a.

前述したように、実用に耐え得る耐圧(L負荷耐量)を確保するためには、ベース層を通じてドレインセル近くまで不純物濃度を高濃度化する必要がある。しかし、ゲート電極下方においてベース層がチャネル層をはみ出すとオン抵抗の上昇を招くこととなる。この点、上記製造方法によれば、電極材に形成されるサイドウォールを通じて、これらチャネル層およびベース層が適切な箇所に形成されるようになる。このため、前述したオン抵抗の上昇についてもこれを好適に抑制することができるようになる。   As described above, in order to ensure a breakdown voltage (L load resistance) that can be practically used, it is necessary to increase the impurity concentration to the vicinity of the drain cell through the base layer. However, when the base layer protrudes from the channel layer below the gate electrode, the on-resistance is increased. In this regard, according to the above manufacturing method, the channel layer and the base layer are formed at appropriate locations through the sidewall formed on the electrode material. For this reason, it is possible to suitably suppress the above-described increase in on-resistance.

またこの場合、請求項3に記載の横型MOSトランジスタの製造方法では、前記ドリフト層を形成するための不純物領域および前記チャネル層を形成するための不純物領域および前記ベース層を形成するための不純物領域に対しての熱拡散工程を、1つの熱拡散工程を共用するかたちで行って、これら不純物領域をそれぞれドリフト層およびチャネル層およびベース層とするようにする。   In this case, in the method of manufacturing a lateral MOS transistor according to claim 3, an impurity region for forming the drift layer, an impurity region for forming the channel layer, and an impurity region for forming the base layer The thermal diffusion process is performed in the form of sharing one thermal diffusion process so that these impurity regions become a drift layer, a channel layer, and a base layer, respectively.

こうすることで、1回の熱拡散工程によって前記ドリフト層および前記チャネル層および前記ベース層を形成することができ、ひいては省エネルギー化が図られるようになる。
また、前記絶縁層を貫通させるようなイオン注入を、請求項4に記載のように、前記マスクとする電極材の膜厚を前記絶縁層の膜厚に対して相対的に厚くすることにより実現するようにすることで、当該絶縁層を貫通させるようなイオン注入は容易に実現されることとなる。
By doing so, the drift layer, the channel layer, and the base layer can be formed by a single thermal diffusion step, and thus energy saving can be achieved.
Further, the ion implantation for penetrating the insulating layer is realized by increasing the film thickness of the electrode material used as the mask relative to the film thickness of the insulating layer, as described in claim 4. By doing so, ion implantation that penetrates the insulating layer is easily realized.

また、前記絶縁層としては、請求項5または6に記載のように、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜やSTI構造をとる絶縁膜を用いることができる。これらは一般に、半導体プロセスにおいて素子間分離(アイソレーション)に使用されるものであり、その形成方法も周知である。そのため、上記製造方法によれば、前記絶縁層自体の形成が容易とされるとともに、前記半導体層の表面を適切に分離することができるようになる。   As the insulating layer, a field oxide film having a LOCOS structure or an insulating film having an STI structure can be used. These are generally used for element isolation (isolation) in a semiconductor process, and the formation method is well known. Therefore, according to the manufacturing method, the formation of the insulating layer itself can be facilitated, and the surface of the semiconductor layer can be appropriately separated.

(第1の実施の形態)
図1〜図6に、この発明にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその第1の実施の形態を示す。
(First embodiment)
1 to 6 show a first embodiment of a method for manufacturing a lateral MOS transistor according to the present invention.

図1は、この実施の形態にかかる製造方法において製造の対象とする横型MOSトランジスタについて、その概略構造を模式的に示すものである。なお、図1は、先の図16に対応するものである。すなわちこの図1において、符号110、120、130〜132、136、137aおよび137b、138、IS1aおよびIS1bにて示される各要素は、先の図16において符号410、420、430〜432、436、437aおよび437b、438、IS4aおよびIS4bにて示される各要素に対応するものである。また、符号141a〜141c、142a〜142c、143a〜143c、144aおよび144b、BS1、CH1、DF1にて示される各要素は、先の図16において符号441a〜441c、442a〜442c、443a〜443c、444aおよび444b、BS4、CH4、DF4にて示される各要素に対応するものである。ここでは、これら各要素の重複する説明は割愛する。   FIG. 1 schematically shows the schematic structure of a lateral MOS transistor to be manufactured in the manufacturing method according to this embodiment. FIG. 1 corresponds to FIG. That is, in FIG. 1, reference numerals 110, 120, 130 to 132, 136, 137 a and 137 b, 138, IS1 a and IS1 b are the elements indicated by reference numerals 410, 420, 430 to 432, 436, 437a and 437b and 438, and each element shown by IS4a and IS4b. In addition, reference numerals 141a to 141c, 142a to 142c, 143a to 143c, 144a and 144b, BS1, CH1, and DF1 denote elements indicated by reference numerals 441a to 441c, 442a to 442c, 443a to 443c, This corresponds to each element indicated by 444a and 444b, BS4, CH4, and DF4. Here, the overlapping description of these elements is omitted.

同図1に示されるように、このトランジスタも、基本的には先の図16に例示したトランジスタと同様の構造を有しており、その動作態様も前述した通りである。ただしこのトランジスタでは、ゲート電極142a〜142cの膜厚が、フィールド酸化膜IS1aおよびIS1bの膜厚に対して相対的に厚くされている。また上記ゲート電極142a〜142cには、サイドウォール145a〜145cがそれぞれ形成されている。そしてこれらを通じて、ドリフト層DF1およびベース層BS1、並びにチャネル層CH1が、精度良くアライメント(位置合わせ)されている。   As shown in FIG. 1, this transistor also basically has the same structure as the transistor illustrated in FIG. 16, and its operation mode is also as described above. However, in this transistor, the gate electrodes 142a to 142c are made relatively thicker than the field oxide films IS1a and IS1b. Side walls 145a to 145c are formed on the gate electrodes 142a to 142c, respectively. Through these, the drift layer DF1, the base layer BS1, and the channel layer CH1 are aligned (aligned) with high accuracy.

以下、図2〜図6を参照して、この実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法について詳述する。なお、これら各図において、先の図1に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。   A method for manufacturing the lateral MOS transistor according to this embodiment will be described below in detail with reference to FIGS. In these drawings, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

この製造に際しては、まず、図2(a)に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板110および例えば酸化シリコンからなる絶縁層120、並びに例えばN型(第1の導電型)のシリコンからなるN-層131(半導体層130)が順に積層されて構成されるSOI(Silicon On Insulator)基板を用意する。次いで、図2(b)に示すように、この基板に対して例えば硼素(B)等のP型(第2の導電型)不純物をイオン注入するとともに、例えば熱拡散によりこの注入した不純物を拡散してPウェル132を形成する。これにより、半導体層130は、上記N-層131の上にPウェル132をもつ積層構造となる。 2A, first, as shown in FIG. 2A, for example, a semiconductor substrate 110 made of silicon and an insulating layer 120 made of silicon oxide, for example, and N made of N-type (first conductivity type) silicon, for example. - the layer 131 (semiconductor layer 130) is prepared an SOI (Silicon on Insulator) substrate which are stacked in this order. Next, as shown in FIG. 2B, a P-type (second conductivity type) impurity such as boron (B) is ion-implanted into the substrate, and the implanted impurity is diffused by, for example, thermal diffusion. Thus, the P well 132 is formed. As a result, the semiconductor layer 130 has a stacked structure having the P well 132 on the N layer 131.

次に、図3(a)に示すように、例えば周知のLOCOS(Local Oxidation Of Silicon)酸化法により、半導体層130の表面をソースセルとドレインセルとに分離する態様で、例えば膜厚「1μm」のLOCOS構造をとるフィールド酸化膜(素子分離用の絶縁層)IS1aおよびIS1bを形成する。すなわち、酸化シリコン膜(パッド酸化膜)および窒化シリコン膜を順に成膜するとともに、例えばフォトリソグラフィにより上記窒化シリコン膜を選択的に除去して所望の箇所に開口部を形成する。そして、この窒化シリコン膜に覆われていない開口部のみを局所的に熱酸化して上記フィールド酸化膜IS1aおよびIS1bを形成するとともに、上記形成した酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を除去する。なお、このリソグラフィ工程では、この基板に対して最初に行われたリソグラフィ工程(ファーストフォト)にて形成されたアライメントマークを用いてマスク合わせされる。   Next, as shown in FIG. 3A, the surface of the semiconductor layer 130 is separated into a source cell and a drain cell by a well-known LOCOS (Local Oxidation Of Silicon) oxidation method, for example, with a film thickness of “1 μm”. Field oxide films (insulating layers for element isolation) IS1a and IS1b having a LOCOS structure are formed. That is, a silicon oxide film (pad oxide film) and a silicon nitride film are sequentially formed, and the silicon nitride film is selectively removed by, for example, photolithography to form an opening at a desired location. Then, only the opening not covered with the silicon nitride film is locally thermally oxidized to form the field oxide films IS1a and IS1b, and the formed silicon oxide film and silicon nitride film are removed. In this lithography process, mask alignment is performed using the alignment mark formed in the lithography process (first photo) performed first on the substrate.

ちなみにここでは、フィールド酸化膜IS1aにて分離されるソースセルSC1およびドレインセルDC1の構造を主に示している。
次に、図3(b)に示すように、例えば熱酸化により、半導体層130の上に例えば酸化シリコンからなる絶縁膜141を成膜する。次いで図3(c)に示すように、この成膜した絶縁膜141の上に、例えば膜厚「6000Å」の多結晶シリコンからなる電極材を成膜するとともに、例えばフォトリソグラフィによりこれをパターニングしてゲート電極142a〜142cを形成する。このとき、上記電極材の膜厚は、上記フィールド酸化膜IS1aおよびIS1bの膜厚に対して相対的に厚く設定される。また、ここでのリソグラフィ工程においても、ファーストフォトにて形成されたアライメントマークを用いてマスク合わせされる。
Incidentally, here, the structure of the source cell SC1 and the drain cell DC1 separated mainly by the field oxide film IS1a is mainly shown.
Next, as shown in FIG. 3B, an insulating film 141 made of, for example, silicon oxide is formed on the semiconductor layer 130 by, for example, thermal oxidation. Next, as shown in FIG. 3C, an electrode material made of polycrystalline silicon having a film thickness of, for example, “6000 mm” is formed on the formed insulating film 141 and patterned by, for example, photolithography. Thus, gate electrodes 142a to 142c are formed. At this time, the film thickness of the electrode material is set relatively thick with respect to the film thickness of the field oxide films IS1a and IS1b. Also in the lithography process here, mask alignment is performed using an alignment mark formed by first photo.

次に、図4(a)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE11によってドレインセルDC1を覆いつつ、上記ゲート電極142aおよび142bをマスクとしてソースセルSC1に対して例えば硼素(B)等のP型不純物を例えば「20keV〜40keV」の注入エネルギーでイオン注入する。こうして、P型の不純物領域135を自己整合的に形成した後、上記レジストRE11を除去する。なお、上記P型の不純物領域135の濃度は、例えば「1.0×10-13cm-3〜9.0×10-13cm-3」とされる。 Next, as shown in FIG. 4A, for example, boron (B) is applied to the source cell SC1 using the gate electrodes 142a and 142b as a mask while covering the drain cell DC1 with a resist RE11 patterned by photolithography, for example. P-type impurities such as, for example, are ion-implanted with an implantation energy of “20 keV to 40 keV”. Thus, after the P-type impurity region 135 is formed in a self-aligned manner, the resist RE11 is removed. The concentration of the P-type impurity region 135 is, for example, “1.0 × 10 −13 cm −3 to 9.0 × 10 −13 cm −3 ”.

次いで、図4(b)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE12によってソースセルSC1を覆いつつ、上記ゲート電極142bおよび142cをマスクとしてドレインセルDC1およびフィールド酸化膜IS1aおよびIS1bに対してこれらフィールド酸化膜を貫通させるような高加速イオン注入を行う。このとき、注入する不純物は例えば砒素(As)等のN型不純物、注入エネルギーは例えば「200keV〜400keV」とされる。そして、こうして上記フィールド酸化膜IS1aおよびIS1b下方の一部を含むようなN型の不純物領域133を自己整合的に形成した後、上記レジストRE12を除去する。なお、このN型の不純物領域133の濃度は、例えば「1.0×10-13cm-3〜9.0×10-13cm-3」とされる。また、この実施の形態においては、上記フィールド酸化膜IS1aおよびIS1bを貫通させるような高加速イオン注入を通じて、当該横型MOSトランジスタを適正に動作させるためのドリフト層の幅が確保される。 Next, as shown in FIG. 4B, for example, the drain cell DC1 and the field oxide films IS1a and IS1b are covered with the gate electrode 142b and 142c as a mask while covering the source cell SC1 with a resist RE12 patterned by photolithography. Then, high-acceleration ion implantation is performed so as to penetrate these field oxide films. At this time, the implanted impurity is, for example, an N-type impurity such as arsenic (As), and the implantation energy is, for example, “200 keV to 400 keV”. Then, after thus forming an N-type impurity region 133 including parts under the field oxide films IS1a and IS1b in a self-aligning manner, the resist RE12 is removed. The concentration of the N-type impurity region 133 is, for example, “1.0 × 10 −13 cm −3 to 9.0 × 10 −13 cm −3 ”. In this embodiment, the width of the drift layer for properly operating the lateral MOS transistor is secured through high acceleration ion implantation that penetrates the field oxide films IS1a and IS1b.

次に、図4(c)に示すように、例えば周知のサイドウォール形成方法により、上記ゲート電極142a〜142cにサイドウォール145a〜145cをそれぞれ形成する。すなわち、酸化シリコン膜を基板全面に成膜した後、異方性エッチングを用いてこれをエッチバックし、ゲート電極142a〜142cの側壁のみに酸化シリコン膜を残すようにする。なお、上記SOI基板上に、この横型MOSトランジスタと共にCMOS(相補型MOS)も形成する場合は、上記サイドウォール形成工程とCMOSのサイドウォール形成工程とを1つの工程を共用するかたちで行うようにすることで、製造工程を新たに追加することなく上記サイドウォール145a〜145cを形成することができるようになる。   Next, as shown in FIG. 4C, the sidewalls 145a to 145c are formed on the gate electrodes 142a to 142c, for example, by a well-known sidewall formation method. That is, after a silicon oxide film is formed on the entire surface of the substrate, it is etched back using anisotropic etching so that the silicon oxide film is left only on the side walls of the gate electrodes 142a to 142c. When forming a CMOS (complementary MOS) together with the lateral MOS transistor on the SOI substrate, the side wall forming step and the CMOS side wall forming step are performed in a common manner. Thus, the sidewalls 145a to 145c can be formed without adding a new manufacturing process.

そして、図5(a)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE13によってドレインセルDC1を覆いつつ、上記サイドウォール145aおよび145bの形成されたゲート電極142aおよび142bをマスクとしてソースセルSC1に対してイオン注入を行う。このとき、注入する不純物は例えば硼素(B)等のP型不純物、注入エネルギーは例えば「20keV〜40keV」とされる。そして、こうしてP型の不純物領域134を自己整合的に形成した後、上記レジストRE13を除去する。なお、このP型の不純物領域134の濃度は、例えば「1.0×10-13cm-3〜9.0×10-13cm-3」とされる。 Then, as shown in FIG. 5A, for example, the source cell SC1 is covered with the gate electrodes 142a and 142b formed with the sidewalls 145a and 145b while covering the drain cell DC1 with a resist RE13 patterned by photolithography, for example. Is ion-implanted. At this time, the impurity to be implanted is a P-type impurity such as boron (B), and the implantation energy is, for example, “20 keV to 40 keV”. Then, after the P-type impurity region 134 is formed in a self-aligning manner, the resist RE13 is removed. The concentration of the P-type impurity region 134 is, for example, “1.0 × 10 −13 cm −3 to 9.0 × 10 −13 cm −3 ”.

このように、上記P型の不純物領域135を形成した後、サイドウォール145aおよび145bを形成し、これらをマスクとしてイオン注入を行ってP型の不純物領域134を形成するようにすることで、P型の不純物領域135に対して幅狭なP型の不純物領域134が形成されることとなる。そのため、これら不純物領域を熱拡散することで、チャネル層CH1よりも幅狭なベース層BS1が容易に形成され、ゲート電極142bの下方においてベース層BS1がチャネル層CH1をはみ出さないようにされる。これにより、前述したオン抵抗の上昇についてもこれを好適に抑制することができるようになる。   In this way, after the P-type impurity region 135 is formed, the sidewalls 145a and 145b are formed, and ion implantation is performed using these as masks to form the P-type impurity region 134. Thus, a P-type impurity region 134 that is narrower than the type impurity region 135 is formed. Therefore, by thermally diffusing these impurity regions, the base layer BS1 narrower than the channel layer CH1 is easily formed, and the base layer BS1 does not protrude from the channel layer CH1 below the gate electrode 142b. . As a result, the above-described increase in on-resistance can be suitably suppressed.

次いで、図5(b)に示すように、例えば「1200℃〜1400℃」の熱処理を施すことにより、上記不純物領域133および134、並びに不純物領域135をそれぞれ熱拡散して、これらを上述のドリフト層(Nウェル)DF1およびベース層BS1、並びにチャネル層CH1とする。   Next, as shown in FIG. 5B, the impurity regions 133 and 134 and the impurity region 135 are thermally diffused, for example, by performing a heat treatment of “1200 ° C. to 1400 ° C.”, for example. A layer (N well) DF1, a base layer BS1, and a channel layer CH1 are used.

このように、上記不純物領域133〜135の熱拡散を1つの熱拡散工程を共用するかたちで行うようにすることで、1回の熱拡散工程によってドリフト層DF1およびチャネル層CH1およびベース層BS1を形成することができる。そしてこれにより、省エネルギー化が図られることとなる。   In this way, the thermal diffusion of the impurity regions 133 to 135 is performed in the form of sharing one thermal diffusion process, so that the drift layer DF1, the channel layer CH1, and the base layer BS1 are formed by one thermal diffusion process. Can be formed. As a result, energy saving is achieved.

さらに、図5(c)に示す構造とすべく、ソースセルSC1およびドレインセルDC1の所望の箇所に、それぞれ例えば「20keV〜40keV」の注入エネルギーで例えば砒素(As)等のN型不純物のイオン注入を行った後、適宜の熱処理を施して、ソース層137aおよび137b、並びにドレイン層138を形成する。このとき、ドレイン層138の形成は、上記フィールド酸化膜IS1aおよびIS1bをマスクとして自己整合的に行われる。その後、同じく図5(c)に示されるように、ソースセルSC1に対して選択的に例えば硼素(B)等のP型不純物のイオン注入を行った後、適宜の熱処理を施してP+層136を形成する。なお、上記ソース層137aおよび137b、並びにドレイン層138のN型不純物濃度は、例えば「1.0×10-15cm-3〜9.0×10-15cm-3」とされる。また、上記P+層136のP型不純物濃度は、例えば「1.0×10-15cm-3〜9.0×10-15cm-3」とされる。 Further, in order to obtain the structure shown in FIG. 5C, ions of N-type impurities such as arsenic (As) are implanted into desired locations of the source cell SC1 and the drain cell DC1 with an implantation energy of, for example, “20 keV to 40 keV”. After the implantation, an appropriate heat treatment is performed to form the source layers 137a and 137b and the drain layer 138. At this time, the drain layer 138 is formed in a self-aligned manner using the field oxide films IS1a and IS1b as masks. Thereafter, as also shown in FIG. 5C, the source cell SC1 is selectively ion-implanted with a P-type impurity such as boron (B), and then subjected to an appropriate heat treatment to form a P + layer. 136 is formed. The N-type impurity concentration of the source layers 137a and 137b and the drain layer 138 is, for example, “1.0 × 10 −15 cm −3 to 9.0 × 10 −15 cm −3 ”. The P type impurity concentration of the P + layer 136 is, for example, “1.0 × 10 −15 cm −3 to 9.0 × 10 −15 cm −3 ”.

次いで、図6(a)に示すように、基板全面に例えばBPSG(Boro Phospho Silicate Glass)等からなる絶縁膜を成膜した後、これを含める絶縁膜を選択的にエッチング除去して、上記ソース層137aおよび137b、並びにドレイン層138のそれぞれに対するコンタクトホールを形成する。こうして、ゲート絶縁膜141a〜141c、および絶縁膜143a〜143cが形成される。   Next, as shown in FIG. 6A, after an insulating film made of, for example, BPSG (borophosphosilicate glass) is formed on the entire surface of the substrate, the insulating film including this is selectively removed by etching, and the source Contact holes for layers 137a and 137b and drain layer 138 are formed. Thus, gate insulating films 141a to 141c and insulating films 143a to 143c are formed.

そして、図6(b)に示すように、これらコンタクトホールを埋設する態様で例えばアルミニウムからなる電極材を成膜した後、この電極材をパターニングして、ソース電極144aおよびドレイン電極144bを形成する。   Then, as shown in FIG. 6B, after depositing an electrode material made of, for example, aluminum in a manner in which these contact holes are buried, the electrode material is patterned to form a source electrode 144a and a drain electrode 144b. .

以上の工程をもって、先の図1に示した横型MOSトランジスタが製造されることとなる。
このように、この実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法では、ドリフト層DF1およびチャネル層CH1およびベース層BS1の形成が、1回のリソグラフィ工程を通じてパターニングされた電極材(ゲート電極142a〜142c)をマスクとするセルフアライメント(自己整合)にて行われる。このため、ドリフト層DF1およびチャネル層CH1およびベース層BS1が、マスク合わせに伴うアライメントずれなく、位置精度良く形成されることとなる。すなわちこれにより、アライメントずれに起因する性能低下を好適に抑制することができるようになる。
Through the above steps, the lateral MOS transistor shown in FIG. 1 is manufactured.
As described above, in the method for manufacturing the lateral MOS transistor according to this embodiment, the drift layer DF1, the channel layer CH1, and the base layer BS1 are formed by the electrode material (gate electrodes 142a to 142c patterned through one lithography process). ) Is used as a mask for self-alignment. For this reason, the drift layer DF1, the channel layer CH1, and the base layer BS1 are formed with high positional accuracy without misalignment associated with mask alignment. In other words, this makes it possible to suitably suppress performance degradation due to misalignment.

以上説明したように、この実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
(1)LOCOS構造をとるフィールド酸化膜IS1aおよびIS1bにて半導体層130の表面をソースセルとドレインセルとに分離する。半導体層130上に成膜した絶縁膜および電極材をパターニングしてゲート絶縁膜141a〜141cを介して多結晶シリコンからなるゲート電極142a〜142cを形成する。その後、上記パターニングした電極材(ゲート電極142aおよび142b)をマスクとしてソースセルSC1に対してイオン注入を行って、P型の不純物領域135を形成する。次いで、同じく上記パターニングした電極材(ゲート電極142bおよび142c)をマスクとしてドレインセルDC1およびフィールド酸化膜IS1aおよびIS1bに対してそれらフィールド酸化膜を貫通させるようなイオン注入を行って、N型の不純物領域133を形成する。次いで、ゲート電極142a〜142cにサイドウォール145a〜145cを形成した後、同じく上記パターニングした電極材(ゲート電極142aおよび142b)をマスクとしてソースセルSC1に対してイオン注入を行って、P型の不純物領域134を形成する。そして、こうして形成された不純物領域133〜135をそれぞれ熱拡散して、ドリフト層DF1およびベース層BS1、並びにチャネル層CH1を形成することとした。これにより、ドリフト層DF1およびチャネル層CH1およびベース層BS1が、マスク合わせに伴うアライメントずれなく位置精度良く形成されることとなり、ひいてはアライメントずれに起因する性能低下を好適に抑制することができるようになる。
As described above, according to the method for manufacturing a lateral MOS transistor according to this embodiment, the following excellent effects can be obtained.
(1) The surface of the semiconductor layer 130 is separated into source cells and drain cells by field oxide films IS1a and IS1b having a LOCOS structure. The insulating film and electrode material formed on the semiconductor layer 130 are patterned to form gate electrodes 142a to 142c made of polycrystalline silicon through the gate insulating films 141a to 141c. Thereafter, ion implantation is performed on the source cell SC1 using the patterned electrode material (gate electrodes 142a and 142b) as a mask to form a P-type impurity region 135. Next, using the patterned electrode material (gate electrodes 142b and 142c) as a mask, the drain cell DC1 and the field oxide films IS1a and IS1b are ion-implanted so as to penetrate the field oxide films to form N-type impurities. Region 133 is formed. Next, sidewalls 145a to 145c are formed on the gate electrodes 142a to 142c, and then ion implantation is performed on the source cell SC1 using the patterned electrode material (gate electrodes 142a and 142b) as a mask to form P-type impurities. Region 134 is formed. Then, the impurity regions 133 to 135 thus formed are thermally diffused to form the drift layer DF1, the base layer BS1, and the channel layer CH1. As a result, the drift layer DF1, the channel layer CH1, and the base layer BS1 are formed with high positional accuracy without misalignment due to mask alignment, and as a result, performance degradation due to misalignment can be suitably suppressed. Become.

(2)また、低オン抵抗化を図ることにより、当該トランジスタの搭載されるチップの面積を縮小してウェハ加工枚数を減少させ、エネルギーの有効活用を図ることができる。また、オン抵抗の上昇を抑制することで歩留り向上にもつながり、低コスト化を図るとともに、省エネルギー化にも貢献することができる。   (2) Further, by reducing the on-resistance, the area of the chip on which the transistor is mounted can be reduced, the number of wafers processed can be reduced, and energy can be effectively utilized. Further, by suppressing the increase in on-resistance, the yield can be improved, so that the cost can be reduced and the energy can be saved.

(3)またサイドウォール145aおよび145bを通じて、チャネル層CH1およびベース層BS1が適切な箇所に形成されるようになる。このため、前述したオン抵抗の上昇についてもこれを好適に抑制することができるようになる。   (3) Further, the channel layer CH1 and the base layer BS1 are formed at appropriate locations through the sidewalls 145a and 145b. For this reason, it is possible to suitably suppress the above-described increase in on-resistance.

(4)上記不純物領域133〜135の熱拡散を1つの熱拡散工程を共用するかたちで行うようにした。これにより、省エネルギー化が図られることとなる。
(第2の実施の形態)
次に、図7〜図9に、この発明にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその第2の実施の形態を示す。
(4) The impurity regions 133 to 135 are thermally diffused by sharing one thermal diffusion process. Thereby, energy saving is achieved.
(Second Embodiment)
Next, FIGS. 7 to 9 show a second embodiment of a method for manufacturing a lateral MOS transistor according to the present invention.

図7は、この実施の形態にかかる製造方法において製造の対象とする横型MOSトランジスタについて、その概略構造を模式的に示すものである。なお、この図7は、先の図1に対応するものである。すなわちこの図7において、符号210、220、230〜232、236、237aおよび237b、238、BS2、CH2、DF2にて示される各要素は、先の図1において符号110、120、130〜132、136、137aおよび137b、138、BS1、CH1、DF1にて示される各要素に対応するものである。また、符号241a〜241c、242a〜242c、243a〜243c、244aおよび244b、IS2aおよびIS2bにて示される各要素は、先の図1において符号141a〜141c、142a〜142c、143a〜143c、144aおよび144b、IS1aおよびIS1bにて示される各要素に対応するものである。ここでは、これら各要素の重複する説明は割愛する。   FIG. 7 schematically shows a schematic structure of a lateral MOS transistor to be manufactured in the manufacturing method according to this embodiment. FIG. 7 corresponds to FIG. That is, in FIG. 7, reference numerals 210, 220, 230 to 232, 236, 237a and 237b, 238, BS2, CH2, and DF2 are the elements 110, 120, 130 to 132, 136, 137a and 137b, 138, BS1, CH1, and DF1. Also, the elements indicated by reference numerals 241a to 241c, 242a to 242c, 243a to 243c, 244a and 244b, IS2a and IS2b are the reference numerals 141a to 141c, 142a to 142c, 143a to 143c, 144a and It corresponds to each element shown by 144b, IS1a and IS1b. Here, the overlapping description of these elements is omitted.

同図7に示されるように、このトランジスタも、基本的には先の図1に例示したトランジスタと同様の構造を有しており、その動作態様も前述した通りである。ただしこのトランジスタでは、先の図1に示したLOCOS構造をとるフィールド酸化膜IS1aおよびIS1bに代えて、STI(Shallow Trench Isolation)構造をとるフィールド酸化膜IS2aおよびIS2bが形成されている。   As shown in FIG. 7, this transistor also basically has the same structure as the transistor illustrated in FIG. 1, and its operation mode is also as described above. However, in this transistor, field oxide films IS2a and IS2b having an STI (Shallow Trench Isolation) structure are formed instead of the field oxide films IS1a and IS1b having the LOCOS structure shown in FIG.

以下、図8および図9を参照して、先の第1の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法について説明する。なお、これら各図に示す工程は、先の図3〜図6に示した工程に対応するものである。   Hereinafter, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the manufacturing method of the lateral MOS transistor according to this embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. Note that the steps shown in these figures correspond to the steps shown in FIGS.

この製造に際しても、まず、先の図2(a)に示されるような、例えばシリコンからなる半導体基板210および例えば酸化シリコンからなる絶縁層220、並びに例えばN型のシリコンからなるN-層231(半導体層230)が順に積層されて構成されるSOI基板を用意する。そして、先の図2(b)に示した工程と同様の工程をもって、上記N-層231の上にPウェル232を形成する。 In this manufacturing, first, as shown in FIG. 2A, first, a semiconductor substrate 210 made of, for example, silicon, an insulating layer 220 made of, for example, silicon oxide, and an N layer 231 made of, for example, N-type silicon ( An SOI substrate is prepared in which semiconductor layers 230) are sequentially stacked. Then, a P well 232 is formed on the N layer 231 by a process similar to the process shown in FIG.

次に、図8(a)に示すように、例えば周知のSTI形成方法により、半導体層230の表面をソースセルとドレインセルとに分離する態様で、例えば膜厚(深さ)「1μm」のSTI構造をとるフィールド酸化膜(素子分離用の絶縁層)IS2aおよびIS2bを形成する。すなわち、半導体層230上に酸化シリコン膜(パッド酸化膜)および窒化シリコン膜を順次成膜するとともに、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて選択的なエッチングを行い、上記フィールド酸化膜IS2aおよびIS2bを形成すべく半導体層230表面の所望の箇所にトレンチ(溝)を形成する。その後、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜をCVD(化学気相成長)等で堆積して上記トレンチを完全に埋め込むとともに、トレンチの外に堆積された絶縁膜をCMP(化学的機械的研磨)により除去する。こうして、上記フィールド酸化膜IS2aおよびIS2bを形成するとともに、上記形成した酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を除去する。なお、このリソグラフィ工程では、この基板に対して最初に行われたリソグラフィ工程(ファーストフォト)にて形成されたアライメントマークを用いてマスク合わせされる。   Next, as shown in FIG. 8A, the surface of the semiconductor layer 230 is separated into a source cell and a drain cell by, for example, a well-known STI formation method, for example, with a film thickness (depth) of “1 μm”. Field oxide films (insulating layers for element isolation) IS2a and IS2b having an STI structure are formed. That is, a silicon oxide film (pad oxide film) and a silicon nitride film are sequentially formed on the semiconductor layer 230, and selective etching is performed using, for example, a photolithography technique to form the field oxide films IS2a and IS2b. Therefore, a trench (groove) is formed at a desired location on the surface of the semiconductor layer 230. After that, for example, an insulating film made of silicon oxide is deposited by CVD (chemical vapor deposition) or the like to completely fill the trench, and the insulating film deposited outside the trench is removed by CMP (chemical mechanical polishing). To do. Thus, the field oxide films IS2a and IS2b are formed, and the formed silicon oxide film and silicon nitride film are removed. In this lithography process, mask alignment is performed using the alignment mark formed in the lithography process (first photo) performed first on the substrate.

ちなみにこの実施の形態においても、フィールド酸化膜IS2aにて分離されるソースセルSC2およびドレインセルDC2の構造を主に示している。
そして、先の図3(b)〜(c)に示した工程と同様の工程を経て、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜241、および例えば膜厚「6000Å」の多結晶シリコンからなるゲート電極242a〜242cを形成する。なおここでも、上記ゲート電極242a〜242cの電極材の膜厚は、上記フィールド酸化膜IS2aおよびIS2bの膜厚に対して相対的に厚く設定される。
Incidentally, also in this embodiment, the structure of the source cell SC2 and the drain cell DC2 separated by the field oxide film IS2a is mainly shown.
Then, through steps similar to those shown in FIGS. 3B to 3C, an insulating film 241 made of, for example, silicon oxide, and a gate electrode 242a, made of, for example, polycrystalline silicon having a thickness of “6000”. 242c is formed. Also in this case, the film thickness of the electrode material of the gate electrodes 242a to 242c is set relatively thick with respect to the film thickness of the field oxide films IS2a and IS2b.

そしてこれに続けて、先の図4(a)に示した工程と同様の工程を行う。すなわち、図8(b)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE21によってドレインセルDC2を覆いつつ、上記ゲート電極242aおよび242bをマスクとしてソースセルSC2に対してイオン注入を行ってP型の不純物領域235を形成した後、上記レジストRE21を除去する。なおここでも、注入エネルギー等の条件は、先の図4(a)に示した工程と同様とされる。   Subsequently, the same process as that shown in FIG. 4A is performed. That is, as shown in FIG. 8B, for example, the drain cell DC2 is covered with a resist RE21 patterned by photolithography, for example, and ion implantation is performed on the source cell SC2 using the gate electrodes 242a and 242b as a mask. After forming the type impurity region 235, the resist RE21 is removed. In this case as well, conditions such as implantation energy are the same as those in the process shown in FIG.

次いで、図8(c)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE22によってソースセルSC2を覆いつつ、上記ゲート電極242bおよび242cをマスクとしてドレインセルDC2およびフィールド酸化膜IS2aおよびIS2bに対してこれらフィールド酸化膜を貫通させるような高加速イオン注入を行う。なおここでも、注入エネルギー等の条件は、先の図4(b)に示した工程と同様とされる。そして、こうして上記フィールド酸化膜IS2aおよびIS2b下方の一部を含むようなN型の不純物領域233を自己整合的に形成した後、上記レジストRE22を除去する。なお、この実施の形態においては、上記フィールド酸化膜IS2aおよびIS2bを貫通させるような高加速イオン注入を通じて、当該横型MOSトランジスタを適正に動作させるためのドリフト層の幅が確保される。   Next, as shown in FIG. 8C, for example, the drain cell DC2 and the field oxide films IS2a and IS2b are covered with the gate electrode 242b and 242c as a mask while covering the source cell SC2 with a resist RE22 patterned by photolithography. Then, high acceleration ion implantation is performed so as to penetrate these field oxide films. In this case as well, conditions such as implantation energy are the same as those in the process shown in FIG. Then, after thus forming an N-type impurity region 233 including parts under the field oxide films IS2a and IS2b in a self-aligning manner, the resist RE22 is removed. In this embodiment, the width of the drift layer for properly operating the lateral MOS transistor is ensured through high acceleration ion implantation that penetrates the field oxide films IS2a and IS2b.

そして、先の図4(c)に示した工程と同様の工程を経て、ゲート電極242a〜242cにサイドウォール245a〜245cをそれぞれ形成した後、先の図5(a)に示した工程と同様の工程を行う。すなわち図9(a)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE23によってドレインセルDC2を覆いつつ、上記サイドウォール245aおよび245bの形成されたゲート電極242aおよび242bをマスクとしてソースセルSC2に対してイオン注入を行う。そして、こうしてP型の不純物領域234を自己整合的に形成した後、上記レジストRE23を除去する。なおここでも、注入エネルギー等の条件は、先の図5(a)に示した工程と同様とされる。また、この実施の形態においても、上記サイドウォール245aおよび245bによって、ゲート電極242bの下方においてベース層BS2がチャネル層CH2をはみ出さないようにされる。そしてこれにより、前述したオン抵抗の上昇についてもこれを好適に抑制することができるようになる。   Then, through the same process as shown in FIG. 4C, sidewalls 245a to 245c are formed on the gate electrodes 242a to 242c, respectively, and then the same as the process shown in FIG. 5A. The process is performed. That is, as shown in FIG. 9A, the drain cell DC2 is covered with a resist RE23 patterned by, for example, photolithography, and the source cell SC2 is formed using the gate electrodes 242a and 242b formed with the sidewalls 245a and 245b as a mask. On the other hand, ion implantation is performed. Then, after the P-type impurity region 234 is formed in a self-aligning manner, the resist RE23 is removed. In this case as well, conditions such as implantation energy are the same as those in the process shown in FIG. Also in this embodiment, the side walls 245a and 245b prevent the base layer BS2 from protruding from the channel layer CH2 below the gate electrode 242b. As a result, the above-described increase in on-resistance can be suitably suppressed.

次いで、図9(b)に示すように、例えば「1200℃〜1400℃」の熱処理を施すことにより、上記不純物領域233および234、並びに不純物領域235をそれぞれ熱拡散して、これらを上述のドリフト層(Nウェル)DF2およびベース層BS2、並びにチャネル層CH2とする。ここでも1回の熱拡散工程によってドリフト層DF2およびチャネル層CH2およびベース層BS2を形成するようにしており、これにより省エネルギー化が図られることとなる。   Next, as shown in FIG. 9B, the impurity regions 233 and 234 and the impurity region 235 are thermally diffused, for example, by performing a heat treatment of “1200 ° C. to 1400 ° C.”, for example. The layer (N-well) DF2, the base layer BS2, and the channel layer CH2 are used. Also here, the drift layer DF2, the channel layer CH2, and the base layer BS2 are formed by a single thermal diffusion process, thereby saving energy.

そして、先の図5(c)および図6(a)〜(b)に示した工程と同様の工程を経て、ソース層237aおよび237b、ドレイン層238、P+層236、ゲート絶縁膜241a〜241c、絶縁膜243a〜243c、ソース電極244a、ドレイン電極244bを形成し、図9(c)に示す構造とする。 Then, through steps similar to those shown in FIGS. 5C and 6A to 6B, the source layers 237a and 237b, the drain layer 238, the P + layer 236, and the gate insulating films 241a to 241a A structure 241c, insulating films 243a to 243c, a source electrode 244a, and a drain electrode 244b are formed to have a structure shown in FIG.

以上の工程をもって、先の図7に示した横型MOSトランジスタが製造されることとなる。
このように、この実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法においても、先の第1の実施の形態と同様、ドリフト層DF2およびチャネル層CH2およびベース層BS2の形成が、1回のリソグラフィ工程を通じてパターニングされた電極材(ゲート電極242a〜242c)をマスクとするセルフアライメント(自己整合)にて行われる。このため、ドリフト層DF2およびチャネル層CH2およびベース層BS2が、リソグラフィ工程でのマスク合わせに起因するアライメントずれなく、位置精度良く形成されることとなる。これにより、ベース層BS2を形成して高耐圧化を図りつつ、前述したマスク合わせに伴うアライメントずれに起因したオン抵抗の上昇を抑制することができるようになる。
Through the above steps, the lateral MOS transistor shown in FIG. 7 is manufactured.
As described above, also in the method of manufacturing the lateral MOS transistor according to this embodiment, the formation of the drift layer DF2, the channel layer CH2, and the base layer BS2 is performed once in the same lithography process as in the first embodiment. This is performed by self-alignment using the electrode material (gate electrodes 242a to 242c) patterned through the mask. For this reason, the drift layer DF2, the channel layer CH2, and the base layer BS2 are formed with high positional accuracy without misalignment due to mask alignment in the lithography process. As a result, it is possible to suppress an increase in on-resistance due to the above-described misalignment due to mask alignment while forming the base layer BS2 to increase the breakdown voltage.

以上説明したように、この実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法によっても、先の第1の実施の形態の前記(1)〜(4)の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることができる。   As described above, the method of manufacturing the lateral MOS transistor according to this embodiment can obtain the same effect as or equivalent to the effects (1) to (4) of the first embodiment. Can do.

比較例
次に、図10〜図14に、型MOSトランジスタの製造方法の比較例を示す。
( Comparative example )
Next, in FIGS. 10 to 14, showing a comparative example of a method of manufacturing the lateral type MOS transistor.

図10は、この比較例にかかる製造方法において製造の対象とする横型MOSトランジスタについて、その概略構造を模式的に示すものである。なお、この図10は、先の図7に対応するものである。すなわちこの図10において、符号310、320、330〜332、336、337aおよび337b、338、BS3、CH3、DF3にて示される各要素は、先の図7において符号210、220、230〜232、236、237aおよび237b、238、BS2、CH2、DF2にて示される各要素に対応するものである。また、符号341a〜341c、342a〜342c、343a〜343c、344aおよび344b、IS3aおよびIS3bにて示される各要素は、先の図7において符号241a〜241c、242a〜242c、243a〜243c、244aおよび244b、IS2aおよびIS2bにて示される各要素に対応するものである。ここでは、これら各要素の重複する説明は割愛する。 FIG. 10 schematically shows a schematic structure of a lateral MOS transistor to be manufactured in the manufacturing method according to this comparative example . FIG. 10 corresponds to FIG. That is, in this FIG. 10, the elements indicated by reference numerals 310, 320, 330 to 332, 336, 337a and 337b, 338, BS3, CH3, DF3 are the reference numerals 210, 220, 230 to 232, 236, 237a and 237b, 238, BS2, CH2, and DF2 respectively. Also, the elements indicated by reference numerals 341a to 341c, 342a to 342c, 343a to 343c, 344a and 344b, IS3a and IS3b are the reference numerals 241a to 241c, 242a to 242c, 243a to 243c, 244a and It corresponds to each element indicated by 244b, IS2a and IS2b. Here, the overlapping description of these elements is omitted.

同図10に示されるように、このトランジスタも、基本的には先の図7に例示したトランジスタと同様の構造を有しており、その動作態様も前述した通りである。ただしこのトランジスタでは、ゲート電極342の膜厚をフィールド酸化膜IS3aおよびIS3bの膜厚に対して相対的に厚くすることなく、ドリフト層DF3およびベース層BS3、並びにチャネル層CH3が精度良く位置合わせされている。   As shown in FIG. 10, this transistor also basically has the same structure as the transistor illustrated in FIG. 7, and its operation mode is also as described above. However, in this transistor, the drift layer DF3, the base layer BS3, and the channel layer CH3 are accurately aligned without increasing the thickness of the gate electrode 342 relative to the thickness of the field oxide films IS3a and IS3b. ing.

以下、図11〜図13を参照して、先の第1および第2の実施の形態との相違点を中心に、この比較例にかかる横型MOSトランジスタの製造方法について説明する。なお、これら各図において、先の図10に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。 Hereinafter, a method for manufacturing a lateral MOS transistor according to this comparative example will be described with reference to FIGS. 11 to 13 focusing on differences from the first and second embodiments. In these drawings, the same elements as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals.

この製造に際しても、まず、先の図2(a)に示されるような、例えばシリコンからなる半導体基板310および例えば酸化シリコンからなる絶縁層320、並びに例えばN型のシリコンからなるN-層331(半導体層330)が順に積層されて構成されるSOI基板を用意する。そして、先の図2(b)に示した工程と同様の工程をもって、上記N-層331の上にPウェル332を形成する。 In this manufacturing, first, as shown in FIG. 2A, first, a semiconductor substrate 310 made of, for example, silicon, an insulating layer 320 made of, for example, silicon oxide, and an N layer 331 made of, for example, N-type silicon ( An SOI substrate configured by sequentially stacking semiconductor layers 330) is prepared. Then, a P well 332 is formed on the N layer 331 by the same process as that shown in FIG.

次に、図11(a)に示すように、半導体層330上に酸化シリコン膜(パッド酸化膜)351および窒化シリコン膜352を順次成膜する。次いで、これら酸化シリコン膜351および窒化シリコン膜352の上に、レジストRE31を成膜するとともに、例えばフォトリソグラフィによりこれをパターニングして所望の箇所に開口部を形成する。なお、このリソグラフィ工程では、この基板に対して最初に行われたリソグラフィ工程(ファーストフォト)にて形成されたアライメントマークを用いてマスク合わせされる。   Next, as illustrated in FIG. 11A, a silicon oxide film (pad oxide film) 351 and a silicon nitride film 352 are sequentially formed on the semiconductor layer 330. Next, a resist RE31 is formed on the silicon oxide film 351 and the silicon nitride film 352, and is patterned by, for example, photolithography to form an opening at a desired location. In this lithography process, mask alignment is performed using the alignment mark formed in the lithography process (first photo) performed first on the substrate.

そして、図11(b)に示すように、このパターニングされたレジストRE31をマスクとしてエッチングを行い、半導体層330の表面をソースセルとドレインセルとに分離する態様で、例えば深さ「1μm」のトレンチ(溝)T3aおよびT3bを形成する。   Then, as shown in FIG. 11B, etching is performed using the patterned resist RE31 as a mask to separate the surface of the semiconductor layer 330 into source cells and drain cells, for example, with a depth of “1 μm”. Trenches (grooves) T3a and T3b are formed.

次いで、図11(c)に示すように、同じく上記レジストRE31をマスクとして、上記トレンチT3aおよびT3bに対して例えば砒素(As)等のN型不純物を例えば「200keV〜400keV」の注入エネルギーでイオン注入する。そして、こうして上記トレンチT3aおよびT3b下方の一部を含むようなN型の不純物領域333aおよび333bを自己整合的に形成した後、上記レジストRE31を除去する。なお、これらN型の不純物領域333aおよび333bの濃度は、例えば「1.0×10−13cm−3〜9.0×10−13cm−3」とされる。また、この比較例においては、上記トレンチT3aおよびT3bに対してのイオン注入を通じて、当該横型MOSトランジスタを適正に動作させるためのドリフト層の幅が確保される。 Next, as shown in FIG. 11C, using the resist RE31 as a mask, N-type impurities such as arsenic (As) are ionized into the trenches T3a and T3b with an implantation energy of “200 keV to 400 keV”, for example. inject. Then, N-type impurity regions 333a and 333b including a part below trenches T3a and T3b are formed in a self-aligning manner, and then the resist RE31 is removed. The concentration of these N-type impurity regions 333a and 333b is, for example, “1.0 × 10 −13 cm −3 to 9.0 × 10 −13 cm −3 ”. In this comparative example , the width of the drift layer for properly operating the lateral MOS transistor is secured through ion implantation into the trenches T3a and T3b.

その後、例えばCVD(化学気相成長)により例えば酸化シリコン(TEOS膜)からなる絶縁膜を堆積して上記トレンチT3aおよびT3bを完全に埋め込むとともに、トレンチの外に堆積された絶縁膜をCMP(化学的機械的研磨)により除去した後、上記酸化シリコン膜351および窒化シリコン膜352を除去する。こうして、図12(a)に示すように、半導体層330の表面をソースセルとドレインセルとに分離する態様で例えば膜厚(深さ)「1μm」のSTI構造をとるフィールド酸化膜(素子分離用の絶縁層)IS3aおよびIS3bが形成されることとなる。   Thereafter, an insulating film made of, for example, silicon oxide (TEOS film) is deposited by, for example, CVD (chemical vapor deposition) to completely fill the trenches T3a and T3b, and the insulating film deposited outside the trench is CMP (chemically). Then, the silicon oxide film 351 and the silicon nitride film 352 are removed. Thus, as shown in FIG. 12A, a field oxide film (element isolation) having an STI structure of, for example, a film thickness (depth) of “1 μm” in a mode in which the surface of the semiconductor layer 330 is separated into a source cell and a drain cell. Insulating layer) IS3a and IS3b are formed.

ちなみにこの比較例においても、フィールド酸化膜IS3aにて分離されるソースセルSC3およびドレインセルDC3の構造を主に示している。
次に、図12(b)に示すように、例えば熱酸化により、半導体層330の上に例えば酸化シリコンからなる絶縁膜341を成膜するとともに、この絶縁膜341の上に、例えば膜厚「4000Å」の多結晶シリコンからなる電極材を成膜し、例えばフォトリソグラフィによりこの電極材をパターニングしてゲート電極342a〜342cを形成する。なお、このリソグラフィ工程では、上記トレンチT3aおよびT3bを、もしくはこれらに対応するフィールド酸化膜IS3aおよびIS3bをアライメントマークに用いてマスク合わせされる。
Incidentally, also in this comparative example , the structure of the source cell SC3 and the drain cell DC3 separated by the field oxide film IS3a is mainly shown.
Next, as illustrated in FIG. 12B, an insulating film 341 made of, for example, silicon oxide is formed on the semiconductor layer 330 by, for example, thermal oxidation, and the film thickness “ A gate electrode 342a to 342c is formed by forming an electrode material made of polycrystalline silicon having a thickness of 4000 mm and patterning the electrode material by, for example, photolithography. In this lithography process, the trenches T3a and T3b or the corresponding field oxide films IS3a and IS3b are used as alignment marks.

次いで、図12(c)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE32によってドレインセルDC3を覆いつつ、上記ゲート電極342aおよび342bをマスクとしてソースセルSC3に対して例えば硼素(B)等のP型不純物を例えば「20keV〜40keV」の注入エネルギーでイオン注入する。そして、こうしてP型の不純物領域335を自己整合的に形成した後、上記レジストRE32を除去する。なお、上記P型の不純物領域335の濃度は、例えば「1.0×10-13cm-3〜9.0×10-13cm-3」とされる。 Next, as shown in FIG. 12C, for example, boron (B) or the like is formed on the source cell SC3 using the gate electrodes 342a and 342b as a mask while covering the drain cell DC3 with a resist RE32 patterned by photolithography, for example. The P-type impurity is ion-implanted with an implantation energy of, for example, “20 keV to 40 keV”. Then, after the P-type impurity region 335 is formed in a self-aligning manner, the resist RE32 is removed. The concentration of the P-type impurity region 335 is, for example, “1.0 × 10 −13 cm −3 to 9.0 × 10 −13 cm −3 ”.

次に、先の図4(c)に示した工程と同様の工程を経て、ゲート電極342a〜342cにサイドウォール345a〜345cをそれぞれ形成する。そしてその後、図13(a)に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされたレジストRE33によってドレインセルDC3を覆いつつ、上記サイドウォール345aおよび345bの形成されたゲート電極342aおよび342bをマスクとしてソースセルSC3に対してイオン注入を行う。このとき、注入する不純物は例えば硼素(B)等のP型不純物、注入エネルギーは例えば「20keV〜40keV」とされる。そして、こうしてP型の不純物領域334を自己整合的に形成した後、上記レジストRE33を除去する。なお、このP型の不純物領域334の濃度は、例えば「1.0×10-13cm-3〜9.0×10-13cm-3」とされる。 Next, through the same process as that shown in FIG. 4C, sidewalls 345a to 345c are formed on the gate electrodes 342a to 342c, respectively. Then, as shown in FIG. 13A, the source cell is covered with the gate electrodes 342a and 342b formed with the side walls 345a and 345b, while covering the drain cell DC3 with a resist RE33 patterned by, for example, photolithography. Ion implantation is performed on SC3. At this time, the impurity to be implanted is a P-type impurity such as boron (B), and the implantation energy is, for example, “20 keV to 40 keV”. Then, after the P-type impurity region 334 is formed in a self-aligning manner, the resist RE33 is removed. The concentration of the P-type impurity region 334 is, for example, “1.0 × 10 −13 cm −3 to 9.0 × 10 −13 cm −3 ”.

次いで、例えば「1200℃〜1400℃」の熱処理を施すことにより、上記不純物領域333aおよび333b、不純物領域334、並びに不純物領域335をそれぞれ熱拡散して、これらを上述のドリフト層(Nウェル)DF3、ベース層BS3、並びにチャネル層CH3とする。そして先の図5(c)、図6(a)〜(b)に示した工程と同様の工程を経て、ソース層337aおよび337b、ドレイン層338、P+層336、ゲート絶縁膜341a〜341c、絶縁膜343a〜343c、ソース電極344a、ドレイン電極344bを形成し、図13(b)に示す構造とする。 Next, for example, by performing a heat treatment of “1200 ° C. to 1400 ° C.”, the impurity regions 333a and 333b, the impurity region 334, and the impurity region 335 are thermally diffused, respectively, and these are diffused into the above-described drift layer (N well) DF3. , Base layer BS3, and channel layer CH3. Then, through steps similar to the steps shown in FIGS. 5C and 6A to 6B, the source layers 337a and 337b, the drain layer 338, the P + layer 336, and the gate insulating films 341a to 341c. Then, insulating films 343a to 343c, a source electrode 344a, and a drain electrode 344b are formed to have a structure shown in FIG.

以上の工程をもって、先の図10に示した横型MOSトランジスタが製造されることとなる。
図14は、上記製造方法について、ドリフト層(Nウェル)DF3、チャネル層CH3、並びにベース層BS3のマスク合わせ回数を比較して示す比較図である。
Through the above steps, the lateral MOS transistor shown in FIG. 10 is manufactured.
FIG. 14 is a comparison diagram showing the number of mask alignments of the drift layer (N well) DF3, the channel layer CH3, and the base layer BS3 in comparison with the above manufacturing method.

同図14に示されるように、上記製造方法において、ドリフト層DF3、およびフィールド酸化膜IS3aおよびIS3bは、ファーストフォトにて形成されたアライメントマークを用いて同一のリソグフィー工程をもってアライメント(位置合わせ)される。またチャネル層CH3およびベース層BS3は、上記トレンチT3aおよびT3bを、もしくはこれらに対応するフィールド酸化膜IS3aおよびIS3bをアライメントマークとしてマスク合わせされる。より正確にいうと、これらチャネル層CH3およびベース層BS3は、上記トレンチT3aおよびT3bを、もしくはこれらに対応するフィールド酸化膜IS3aおよびIS3bをアライメントマークとしてパターニングされた電極材(ゲート電極342aおよび342b)をマスクとするセルフアライメント(自己整合)にて形成される。   As shown in FIG. 14, in the above manufacturing method, the drift layer DF3 and the field oxide films IS3a and IS3b are aligned (aligned) by the same lithography process using the alignment mark formed by the first photo. The The channel layer CH3 and the base layer BS3 are mask-aligned using the trenches T3a and T3b or the corresponding field oxide films IS3a and IS3b as alignment marks. More precisely, the channel layer CH3 and the base layer BS3 are electrode materials (gate electrodes 342a and 342b) patterned using the trenches T3a and T3b or the corresponding field oxide films IS3a and IS3b as alignment marks. Is formed by self-alignment (self-alignment).

すなわちこの製造方法によれば、ドリフト層DF3に対するチャネル層CH3およびベース層BS3のアライメント(位置合わせ)を、1回合わせとすることができるようになる。すなわちこのような製造方法によれば、ベース層BS3を形成して高耐圧化を図りつつ、前述したマスク合わせに伴うアライメントずれに起因したオン抵抗の上昇を抑えることができるようになる。   That is, according to this manufacturing method, the alignment (positioning) of the channel layer CH3 and the base layer BS3 with respect to the drift layer DF3 can be performed once. That is, according to such a manufacturing method, it is possible to suppress an increase in on-resistance due to the above-described misalignment due to mask alignment while forming the base layer BS3 to increase the breakdown voltage.

以上説明したように、この比較例にかかる横型MOSトランジスタの製造方法によれば、以下のような効果が得られるようになる。
(1)レジストRE31をマスクとして半導体層330の表面をソースセルとドレインセルとに分離するトレンチT3aおよびT3bを形成する。次いで、同じくレジストRE31をマスクとしてトレンチT3aおよびT3bに対してイオン注入を行って不純物領域333aおよび333bを形成する。その後、トレンチT3aおよびT3bに絶縁膜を埋設してSTI構造をとるフィールド酸化膜IS3aおよびIS3bを形成する。そして、上記トレンチT3aおよびT3bを、もしくはこれらに対応するフィールド酸化膜IS3aおよびIS3bをアライメントマークとしてパターニングされた電極材(ゲート電極342aおよび342b)をマスクとして、ソースセルSC1に対してイオン注入および熱拡散を行う。このようにして、P型のチャネル層CH3および同じくP型のベース層BS3を形成するようにした。
As described above, according to the manufacturing method of the lateral MOS transistor according to this comparative example, so that effects such as is obtained.
(1) Using the resist RE31 as a mask, trenches T3a and T3b that separate the surface of the semiconductor layer 330 into source cells and drain cells are formed. Next, impurity regions 333a and 333b are formed by performing ion implantation into trenches T3a and T3b, using resist RE31 as a mask. Thereafter, an insulating film is buried in trenches T3a and T3b to form field oxide films IS3a and IS3b having an STI structure. Then, using the trenches T3a and T3b or the electrode materials (gate electrodes 342a and 342b) patterned using the field oxide films IS3a and IS3b corresponding to the trenches T3a and T3b as masks, ion implantation and heat are applied to the source cell SC1. Perform diffusion. In this way, the P-type channel layer CH3 and the P-type base layer BS3 are formed.

これにより、ベース層BS3を形成して高耐圧化を図りつつ、前述したマスク合わせに伴うアライメントずれに起因したオン抵抗の上昇を好適に抑えることができるようになる。   As a result, while increasing the withstand voltage by forming the base layer BS3, it is possible to suitably suppress an increase in on-resistance due to the above-described misalignment due to mask alignment.

(他の実施の形態)
なお、上記各実施の形態および比較例は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記比較例においては、レジストRE31をマスクとして半導体層330の表面をソースセルとドレインセルとに分離するトレンチT3aおよびT3bを形成するようにした。そしてその後、同じくレジストRE31をマスクとしてトレンチT3aおよびT3bに対してイオン注入を行って、ドリフト層を形成するための不純物領域333aおよび333bを形成するようにした。これに代えて、半導体層330の表面をトレンチT3aおよびT3bにてソースセルとドレインセルとに分離するとともに、それらトレンチをアライメントマークとしてパターニングされたマスクを用いてそれらトレンチおよびドレインセルDC3に対してイオン注入を行って、ドリフト層を形成するための不純物領域を形成するようにしてもよい。こうすることによっても、ドリフト層DF3に対するチャネル層CH3、およびベース層BS3のアライメント(位置合わせ)を1回合わせとすることができるようになる。すなわちこのような製造方法によっても、比較例の前記(1)の効果と同様もしくはそれに準じた効果が得られるようになる。
(Other embodiments)
The above embodiments and comparative examples may be modified as follows.
In the comparative example , trenches T3a and T3b that separate the surface of the semiconductor layer 330 into source cells and drain cells are formed using the resist RE31 as a mask. Thereafter, impurity regions 333a and 333b for forming a drift layer are formed by performing ion implantation on the trenches T3a and T3b using the resist RE31 as a mask. Instead, the surface of the semiconductor layer 330 is separated into source cells and drain cells by the trenches T3a and T3b, and the trenches and the drain cells DC3 are formed with respect to the trenches and the drain cells DC3 using a mask patterned using the trenches as alignment marks. Impurity regions for forming the drift layer may be formed by ion implantation. This also makes it possible to align the channel layer CH3 and the base layer BS3 with respect to the drift layer DF3 once (alignment). That is, even by such a manufacturing method, an effect similar to or equivalent to the effect (1) of the comparative example can be obtained.

・上記第1あるいは第2の実施の形態において、不純物領域133〜135あるいは不純物領域233〜235の形成順序は任意である。また、上記比較例においても、不純物領域334および335の形成順序は任意である。 In the first or second embodiment, the formation order of the impurity regions 133 to 135 or the impurity regions 233 to 235 is arbitrary. Also in the comparative example , the order of forming the impurity regions 334 and 335 is arbitrary.

・上記第1あるいは第2の実施の形態においては、不純物領域133〜135あるいは不純物領域233〜235の熱拡散を1つの熱拡散工程を共用するかたちで行うようにした。しかし、これに限られることなく、例えば不純物領域133〜135あるいは不純物領域233〜235のそれぞれに対して、その不純物領域に適した熱拡散工程を行うようにしてもよい。   In the first or second embodiment, the thermal diffusion of the impurity regions 133 to 135 or the impurity regions 233 to 235 is performed by sharing one thermal diffusion process. However, the present invention is not limited to this. For example, a thermal diffusion process suitable for the impurity regions may be performed on each of the impurity regions 133 to 135 or the impurity regions 233 to 235.

・上記第2の実施形態あるいは比較例においては、STI構造をとるフィールド酸化膜IS2aあるいはIS3aにて半導体層の表面をソースセルとドレインセルとに分離するようにした。しかし、必ずしもフィールド酸化膜である必要はなく、その他の絶縁膜も適宜採用することができる。要は、半導体層の表面をソースセルとドレインセルとに分離することができるものであればよい。 In the second embodiment or the comparative example , the surface of the semiconductor layer is separated into the source cell and the drain cell by the field oxide film IS2a or IS3a having the STI structure. However, it is not necessarily required to be a field oxide film, and other insulating films can be appropriately employed. The point is that the surface of the semiconductor layer can be separated into the source cell and the drain cell.

・上記第1あるいは第2の実施の形態においては、ゲート電極のみをマスクとしてイオン注入を行って、ドリフト層およびチャネル層、並びにベース層を形成するようにした。しかしこれに限られることなく、例えば、ゲート電極の形成に際して行われる電極材のパターニングにおいて、ゲート電極とともに電極として使用しないダミーパターンを形成し、これをマスクとして利用するようにしてもよい。   In the first or second embodiment, ion implantation is performed using only the gate electrode as a mask to form the drift layer, the channel layer, and the base layer. However, the present invention is not limited to this. For example, in the patterning of the electrode material performed when the gate electrode is formed, a dummy pattern that is not used as an electrode may be formed together with the gate electrode, and this may be used as a mask.

・上記各実施の形態および比較例において、例えば熱拡散の温度等によりチャネル層やベース層の位置を適切な位置とすることができる場合は、サイドウォールを形成する工程を割愛するようにしてもよい。またこの場合、ゲート電極の材料として多結晶シリコン以外の電極材料を用いることもできる。 In each of the above embodiments and comparative examples , when the position of the channel layer or the base layer can be set to an appropriate position by, for example , the temperature of thermal diffusion, the step of forming the sidewall may be omitted. Good. In this case, an electrode material other than polycrystalline silicon can be used as a material for the gate electrode.

・上記各実施の形態および比較例においては、RESURF(表面電界緩和)構造をとる横型MOSトランジスタの製造方法について言及したが、これに限られることなく、例えばPウェル132あるいは232あるいは332を割愛した構造をとる横型MOSトランジスタの製造方法としても本発明は同様に適用することができる。また、ソースセルやドレインセルも、必ずしも交互に2次元配置する態様(図15参照)で形成する必要はない。また、必ずしもSOI基板を用いる必要もない。 In each of the above-described embodiments and comparative examples , a method for manufacturing a lateral MOS transistor having a RESURF (surface electric field relaxation) structure was mentioned. However, the present invention is not limited to this, and for example, the P-well 132, 232, or 332 is omitted. The present invention can be similarly applied to a method of manufacturing a lateral MOS transistor having a structure. Further, the source cells and the drain cells do not necessarily have to be formed in such a manner that they are alternately arranged two-dimensionally (see FIG. 15). Further, it is not always necessary to use an SOI substrate.

・上記各実施の形態および比較例において、導電型(N型およびP型)を入れ替えた構造をとる横型MOSトランジスタの製造方法としても本発明は同様に適用することができる。
・その他、
(イ)半導体層の表面をトレンチにてソースセルとドレインセルとに分離するとともに、そのトレンチをアライメントマークとしてパターニングされたマスクを用いて前記トレンチおよび前記ドレインセルに対してイオン注入を行って、ドリフト層を形成するための不純物領域を形成する。その後、前記トレンチに絶縁膜を埋設してSTI構造をとる絶縁層を形成し、その後の工程において加工するマスクパターンについても前記トレンチをアライメントマークとしてマスク合わせを行う。
(ロ)適宜のマスクを用いて半導体層の表面をソースセルとドレインセルとに分離するトレンチを形成するとともに、そのマスクを用いて前記トレンチおよび前記ドレインセルに対してイオン注入を行って、ドリフト層を形成するための不純物領域を形成する。その後、前記トレンチに絶縁膜を埋設してSTI構造をとる絶縁層を形成し、その後の工程において加工するマスクパターンについても前記トレンチをアライメントマークとしてマスク合わせを行う。
を満たす範囲で、上記比較例は適宜変更可能である。
In the above embodiments and comparative examples , the present invention can be similarly applied to a method of manufacturing a lateral MOS transistor having a structure in which the conductivity types (N type and P type) are interchanged.
・ Others
(A) The surface of the semiconductor layer is separated into a source cell and a drain cell by a trench, and ion implantation is performed on the trench and the drain cell using a mask patterned using the trench as an alignment mark. Impurity regions for forming the drift layer are formed. Thereafter, an insulating film having an STI structure is formed by embedding an insulating film in the trench, and mask alignment is performed using the trench as an alignment mark for a mask pattern to be processed in a subsequent process.
(B) A trench that separates the surface of the semiconductor layer into a source cell and a drain cell is formed using an appropriate mask, and ion implantation is performed on the trench and the drain cell using the mask to drift. Impurity regions for forming the layers are formed. Thereafter, an insulating film having an STI structure is formed by embedding an insulating film in the trench, and mask alignment is performed using the trench as an alignment mark for a mask pattern to be processed in a subsequent process.
The above comparative example can be changed as appropriate as long as the condition is satisfied.

この発明にかかる横型MOSトランジスタの製造方法の第1の実施の形態において製造の対象とする横型MOSトランジスタについて、その概略構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the schematic structure of the horizontal MOS transistor made into manufacture object in 1st Embodiment of the manufacturing method of the horizontal MOS transistor concerning this invention. (a)〜(b)は、同実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(b) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the embodiment. (a)〜(c)は、同実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the embodiment. (a)〜(c)は、同実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the embodiment. (a)〜(c)は、同実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the embodiment. (a)〜(b)は、同実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(b) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the embodiment. この発明にかかる横型MOSトランジスタの製造方法の第2の実施の形態において製造の対象とする横型MOSトランジスタについて、その概略構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the schematic structure of the horizontal MOS transistor made into manufacture object in 2nd Embodiment of the manufacturing method of the horizontal MOS transistor concerning this invention. (a)〜(c)は、同実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the embodiment. (a)〜(c)は、同実施の形態にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the embodiment. 型MOSトランジスタの製造方法の比較例において製造の対象とする横型MOSトランジスタについて、その概略構造を模式的に示す断面図。For lateral MOS transistor of the comparative example of a method of manufacturing a lateral type MOS transistor and the production of the subject, cross-sectional view schematically showing the schematic structure. (a)〜(c)は、同比較例にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal MOS transistor concerning the comparative example . (a)〜(c)は、同比較例にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal MOS transistor concerning the comparative example . (a)〜(b)は、同比較例にかかる横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。(A)-(b) is sectional drawing which shows the manufacturing process about the manufacturing method of the horizontal type | mold MOS transistor concerning the comparative example . 比較例にかかる横型MOSトランジスタの製造方法について、ドリフト層およびチャネル層、並びにベース層のマスク合わせ回数を比較して示す比較図。The comparison figure which compares and shows the mask alignment frequency of a drift layer, a channel layer, and a base layer about the manufacturing method of the horizontal MOS transistor concerning the comparative example. 上記各実施の形態および比較例にかかる横型MOSトランジスタの製造方法において製造の対象とする横型MOSトランジスタについて、その平面構造を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the planar structure about the horizontal MOS transistor made into the manufacturing object in the manufacturing method of the horizontal MOS transistor concerning each said embodiment and comparative example . 従来の横型MOSトランジスタの製造方法において製造の対象とする横型MOSトランジスタの一例について、その概略構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the schematic structure about an example of the horizontal MOS transistor made into the manufacture object in the manufacturing method of the conventional horizontal MOS transistor. (a)〜(c)は、従来の横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセス例を示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the example of a manufacturing process about the manufacturing method of the conventional horizontal type | mold MOS transistor. (a)〜(c)は、従来の横型MOSトランジスタの製造方法についてその製造プロセス例を示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the example of a manufacturing process about the manufacturing method of the conventional horizontal type | mold MOS transistor. 一般的な横型MOSトランジスタのオン抵抗(mΩ・mm)およびL負荷耐量(mJ/mm)と、ベース層の幅(μm)との関係を示すグラフ、(b)は一般的な横型MOSトランジスタの一部を拡大して示す断面図。A graph showing the relationship between the on-resistance (mΩ · mm 2 ) and L load resistance (mJ / mm 2 ) of a general lateral MOS transistor and the width (μm) of the base layer, (b) is a general lateral MOS FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of part of a transistor. 従来の横型MOSトランジスタの製造方法の一例について、ドリフト層およびチャネル層、並びにベース層のマスク合わせ回数を比較して示す比較図。The comparison figure which compares and shows the mask alignment frequency of a drift layer, a channel layer, and a base layer about an example of the manufacturing method of the conventional horizontal MOS transistor.

符号の説明Explanation of symbols

110、210、310…半導体基板、120、220、320…絶縁層、130、230、330…半導体層、131、231、331…N-層、132、232、332…Pウェル、133、233、333a、333b…不純物領域(ドリフト層を形成するための不純物領域)、134、234、334…不純物領域(ベース層を形成するための不純物領域)、135、235、335…不純物領域(チャネル層を形成するための不純物領域)、136、236、336…P+層、137a、137b、237a、237b、337a、337b…ソース層、138、238、338…ドレイン層、141a〜141c、241a〜241c、341a〜341c…ゲート絶縁膜、142a〜142c、242a〜242c、342a〜342c…ゲート電極、143、243、343…絶縁膜、144a、244a、344a…ソース電極、144b、244b、344b…ドレイン電極、145a〜145c、245a〜245c、345a〜345c…サイドウォール、BS1〜BS3…ベース層、CH1〜CH3…チャネル層、DF1〜DF3…ドリフト層、IS、IS1a、IS1b、IS2a、IS2b、IS3a、IS3b…フィールド酸化膜(素子分離用の絶縁層)、DC、DC1〜DC3…ドレインセル、SC、SC1〜SC3…ソースセル。 110, 210, 310 ... Semiconductor substrate, 120, 220, 320 ... Insulating layer, 130, 230, 330 ... Semiconductor layer, 131, 231, 331 ... N - layer, 132, 232, 332 ... P well, 133, 233, 333a, 333b ... impurity regions (impurity regions for forming the drift layer), 134, 234, 334 ... impurity regions (impurity regions for forming the base layer), 135, 235, 335 ... impurity regions (channel layers) Impurity regions for forming) 136, 236, 336... P + layer, 137a, 137b, 237a, 237b, 337a, 337b ... source layer, 138, 238, 338 ... drain layer, 141a-141c, 241a-241c, 341a to 341c: gate insulating films, 142a to 142c, 242a to 242c, 342a to 342c ... Gate electrode, 143, 243, 343 ... Insulating film, 144a, 244a, 344a ... Source electrode, 144b, 244b, 344b ... Drain electrode, 145a-145c, 245a-245c, 345a-345c ... Side wall, BS1-BS3 ... Base layer, CH1 to CH3 ... Channel layer, DF1 to DF3 ... Drift layer, IS, IS1a, IS1b, IS2a, IS2b, IS3a, IS3b ... Field oxide film (insulating layer for element isolation), DC, DC1 to DC3 ... Drain cell, SC, SC1 to SC3... Source cell.

Claims (6)

半導体層の表面を素子分離用の絶縁層にてソースセルとドレインセルとに分離した後に、前記半導体層上に成膜した絶縁膜および電極材をパターニングし、該パターニングした電極材の1つとして前記絶縁層近傍の前記ソースセル上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を少なくとも形成した後、
(a)前記ドレインセルおよび前記絶縁層に対して前記絶縁層を貫通させるようなイオン注入を行って、第1の導電型からなって前記ドレインセルの表面に形成されるドレイン層へのキャリア通路となるドリフト層を形成するための不純物領域を形成する工程、
(b)前記ソースセルに対してイオン注入を行って、前記ゲート電極の下方の少なくとも一部を含んで第2の導電型からなるチャネル層を形成するための不純物領域を形成する工程、
(c)前記ソースセルに対してイオン注入を行って、第2の導電型からなってソース層下を含んでその周辺を高濃度化するベース層を形成するための不純物領域を形成する工程、を前記パターニングした電極材をマスクとして行う
ことを特徴とする横型MOSトランジスタの製造方法。
One of the patterned electrode materials is obtained by patterning the insulating film and electrode material formed on the semiconductor layer after separating the surface of the semiconductor layer into a source cell and a drain cell by an insulating layer for element isolation. After forming at least a gate electrode on the source cell in the vicinity of the insulating layer via a gate insulating film,
(A) A carrier path to the drain layer made of the first conductivity type and formed on the surface of the drain cell by performing ion implantation to penetrate the insulating layer into the drain cell and the insulating layer Forming an impurity region for forming a drift layer to be
(B) performing an ion implantation on the source cell to form an impurity region for forming a channel layer of the second conductivity type including at least a part below the gate electrode;
(C) performing ion implantation on the source cell to form an impurity region for forming a base layer made of the second conductivity type and having a high concentration around the source layer and under the source layer; Using the patterned electrode material as a mask. A method for manufacturing a lateral MOS transistor.
前記電極材は多結晶シリコンからなり、前記パターニングした電極材をマスクとして、前記チャネル層を形成するための不純物領域を形成すべく前記ソースセルに対してイオン注入を行った後、前記パターニングした電極材にサイドウォールを形成し、その後、このサイドウォールを形成した電極材をマスクとして、前記ベース層を形成するための不純物領域を形成すべく前記ソースセルに対してイオン注入を行
請求項1に記載の横型MOSトランジスタの製造方法。
The electrode material is made of polycrystalline silicon, and ion implantation is performed on the source cell to form an impurity region for forming the channel layer using the patterned electrode material as a mask, and then the patterned electrode is formed. the sidewall is formed on the timber, then as a mask electrode material forming the side wall of this, it intends line ion implantation to said source cell to form an impurity region for forming said base layer claim 2. A method for producing a lateral MOS transistor according to 1.
前記ドリフト層を形成するための不純物領域および前記チャネル層を形成するための不純物領域および前記ベース層を形成するための不純物領域に対しての熱拡散工程を、1つの熱拡散工程を共用するかたちで行って、これら不純物領域をそれぞれドリフト層およびチャネル層およびベース層とする
請求項2に記載の横型MOSトランジスタの製造方法。
The thermal diffusion process for the impurity region for forming the drift layer, the impurity region for forming the channel layer, and the impurity region for forming the base layer is shared with one thermal diffusion step. The method for manufacturing a lateral MOS transistor according to claim 2, wherein the impurity regions are used as a drift layer, a channel layer, and a base layer, respectively.
前記絶縁層を貫通させるようなイオン注入を、前記マスクとする電極材の膜厚を前記絶縁
層の膜厚に対して相対的に厚くすることにより実現する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の横型MOSトランジスタの製造方法。
The ion implantation for penetrating the insulating layer is realized by making the film thickness of the electrode material used as the mask relatively larger than the film thickness of the insulating layer. A method for producing a lateral MOS transistor according to claim 1.
前記絶縁層は、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜からなる
請求項1〜4のいずれか一項に記載の横型MOSトランジスタの製造方法。
The method for manufacturing a lateral MOS transistor according to claim 1, wherein the insulating layer is made of a field oxide film having a LOCOS structure.
前記絶縁層は、STI構造をとる絶縁膜からなる
請求項1〜4のいずれか一項に記載の横型MOSトランジスタの製造方法。
The method for manufacturing a lateral MOS transistor according to claim 1, wherein the insulating layer is made of an insulating film having an STI structure.
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