JP4648286B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、高耐圧電界効果トランジスタを有する半導体装置およびその製造技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a semiconductor device having a high breakdown voltage field effect transistor and a manufacturing technique thereof.
近年、半導体装置では、素子分離構造として、分離幅を小さくできる等、素子集積度を向上させる上で有利なSTI(Shallow Trench Isolation)またはSGI(Shallow Groove Isolation)と称する溝型の分離構造が採用されている。しかし、素子サイズが小さく、印加電圧の低い、低耐圧MIS・FETのチャネル領域を溝型の分離部で規定すると、正常なターンオン波形の他に、異常なキンク現象が生じ易くなる。キンク現象は、ドレイン電流のドレイン電圧依存性を測定したときに、ドレイン電流が、ある電圧値から不規則なこぶ状に変化し、階段状の波形が形成される現象である。低耐圧MIS・FETで上記キンク現象が生じる主な原因は、半導体基板の主面と上記溝型の分離部の側面とのなす肩部に、溝型の分離部からの機械的な応力が集中し、その肩部のシリコンの格子定数が変化する結果、その肩部でのキャリアの移動度が部分的に上昇してしまうことによるものであることが知られている。 In recent years, semiconductor devices have adopted a trench-type isolation structure called STI (Shallow Trench Isolation) or SGI (Shallow Groove Isolation), which is advantageous in improving the degree of element integration, such as reducing the isolation width. Has been. However, if the channel region of the low breakdown voltage MIS • FET having a small element size and a low applied voltage is defined by the groove-type isolation part, an abnormal kink phenomenon is likely to occur in addition to the normal turn-on waveform. The kink phenomenon is a phenomenon in which when the drain voltage dependency of the drain current is measured, the drain current changes from a certain voltage value to an irregular hump and a stepped waveform is formed. The main cause of the above-mentioned kink phenomenon in the low-voltage MIS • FET is that the mechanical stress from the groove-type separation part is concentrated on the shoulder formed by the main surface of the semiconductor substrate and the side surface of the groove-type separation part. However, it is known that the mobility of carriers at the shoulder partly increases as a result of the change in the lattice constant of silicon at the shoulder part.
このように、低耐圧MIS・FETのキンク発生の原因は、分離部の側壁の半導体基板の肩部の形状が急峻であるためなので、その肩部に丸みを持たせることがキンク現象の対策の主流となっている。 As described above, the cause of the kinks in the low withstand voltage MIS • FET is because the shape of the shoulder portion of the semiconductor substrate on the side wall of the separation portion is steep, so that the shoulder portion is rounded to prevent the kink phenomenon. It has become mainstream.
また、それ以外の低耐圧MIS・FETのキンク対策として、例えば特開平9−237829号公報には、溝型の分離部と半導体基板との境界部にウエルと同一導電型の高濃度の不純物領域を設ける技術が開示されている(特許文献1参照)。 In addition, as a countermeasure against kinks of other low breakdown voltage MIS • FETs, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-237829 discloses a high-concentration impurity region having the same conductivity type as the well at the boundary between the groove-type isolation portion and the semiconductor substrate. A technique for providing the above is disclosed (see Patent Document 1).
また、例えば特開2001−144189号公報には、トレンチ素子分離領域により区画された低耐圧MOSFETにおいて、チャネル領域の中央部をしきい値電圧が低いp−型のチャネル領域にし、トレンチ素子分離領域との境界近傍の両端部分をそれぞれしきい値電圧の高いp+型のチャネル領域にする技術が開示されている(特許文献2参照)。 Also, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-144189, in a low breakdown voltage MOSFET partitioned by a trench element isolation region, a central portion of the channel region is a p-type channel region having a low threshold voltage, and the trench element isolation region A technique is disclosed in which both end portions in the vicinity of the boundary are made into p + type channel regions each having a high threshold voltage (see Patent Document 2).
また、例えば特開平10−65153号公報には、溝型の素子分離膜により画定された活性領域の外周部に、低耐圧MIS・FETのソース/ドレイン接合より浅く、チャネル領域と同一導電型で、チャネル領域より高濃度の不純物層を設ける技術が開示されている(特許文献3参照)。 Further, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-65153, the outer periphery of the active region defined by the trench type element isolation film is shallower than the source / drain junction of the low breakdown voltage MIS • FET and has the same conductivity type as the channel region. A technique for providing an impurity layer having a higher concentration than the channel region is disclosed (see Patent Document 3).
また、例えば特開2001−160623号公報には、トレンチ素子分離法で形成された素子分離膜で画定された活性領域に低耐圧MOSFETを形成し、そのMOSFETのゲート電極下の活性領域のチャネルエッジ部分が、ソース・ドレイン領域を形成するための高濃度不純物イオンの注入領域の外に配置されるようにし、チャネルエッジが動作部から外れるようにすることでキンク現象を防止する技術が開示されている(特許文献4参照)。 Further, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-160623, a low breakdown voltage MOSFET is formed in an active region defined by an element isolation film formed by a trench element isolation method, and a channel edge of the active region under the gate electrode of the MOSFET is disclosed. Disclosed is a technique for preventing the kink phenomenon by disposing the portion outside the implantation region of the high-concentration impurity ions for forming the source / drain regions and by detaching the channel edge from the operating portion. (See Patent Document 4).
また、キンク現象のさらに他の対策方法として、nチャネル型のMOS・FETにおいて、溝型の分離部と接する半導体基板とのエッジ部に窒素をイオン注入してSiN領域を形成することにより、エッジ部でのホウ素の濃度低下を防ぎ、キンク現象に起因するリーク電流を低減する方法や溝型の分離部近傍の酸化膜を厚くすることによりキンク現象を改善する方法等が提案されている。
ところで、高耐圧MIS・FETでも上記キンク現象が生じるが、その原因が低耐圧MIS・FETで生じるキンク現象とは異なっており、高耐圧MIS・FETの場合、上記半導体基板の肩部に丸みを形成するだけではキンク現象を充分に抑制することができない、という問題があることを本発明者は新たに見出した。従って、後述するように高耐圧MIS・FETにおいて、如何にしてキンク現象を抑制するかが重要な課題となっている。 By the way, the above kink phenomenon occurs even in the high breakdown voltage MIS • FET, but the cause is different from the kink phenomenon generated in the low breakdown voltage MIS • FET. In the case of the high breakdown voltage MIS • FET, the shoulder of the semiconductor substrate is rounded. The present inventor newly found out that there is a problem that the kink phenomenon cannot be sufficiently suppressed only by forming. Therefore, as described later, an important issue is how to suppress the kink phenomenon in the high breakdown voltage MIS • FET.
本発明の目的は、高耐圧電界効果トランジスタのキンク現象を抑制または防止することのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing or preventing the kink phenomenon of a high breakdown voltage field effect transistor.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の分離部と半導体基板との境界領域に、高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の半導体領域とは逆の導電型の半導体領域であってチャネル領域よりも不純物濃度の高い領域を設け、その不純物濃度の高い領域を、高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の半導体領域から離して配置するものである。 That is, the present invention provides a semiconductor region having a conductivity type opposite to the semiconductor region for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor at the boundary region between the separation portion at both ends in the gate width direction of the high breakdown voltage field effect transistor and the semiconductor substrate. A region having a higher impurity concentration than the channel region is provided, and the region having a higher impurity concentration is disposed away from the semiconductor region for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、高耐圧電界効果トランジスタでのキンク現象を抑制または防止することができる。また、高耐圧電界効果トランジスタを有する半導体装置の特性を向上させることができる。 That is, the kink phenomenon in the high breakdown voltage field effect transistor can be suppressed or prevented. In addition, the characteristics of a semiconductor device having a high breakdown voltage field effect transistor can be improved.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、電界効果トランジスタであるMIS・FET(Metal Insulator Semiconductor・Field Effect Transistor)をMISと略し、nチャネル型MISをnMISと略し、pチャネル型MISをpMISと略す。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。また、上記のMISの中で、相対的に高い電圧で駆動するMISを高耐圧MISと称し、相対的に低い電圧で駆動するMISを低耐圧MISと称する。高耐圧MISはそのドレイン領域に、例えば40V程度の電位が加えられて動作するMISであり、耐圧100Vを実現可能な構造とされている。低耐圧MISはそのドレイン領域に、例えば1.5V程度の電位が加えられて動作するMISである。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges. Also, components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted. In the following embodiments, a field effect transistor MIS • FET (Metal Insulator Semiconductor • Field Effect Transistor) is abbreviated as MIS, n-channel MIS is abbreviated as nMIS, and p-channel MIS is abbreviated as pMIS. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the MIS described above, a MIS driven at a relatively high voltage is referred to as a high breakdown voltage MIS, and a MIS driven at a relatively low voltage is referred to as a low breakdown voltage MIS. The high breakdown voltage MIS is a MIS that operates by applying a potential of, for example, about 40 V to its drain region, and has a structure capable of realizing a breakdown voltage of 100 V. The low breakdown voltage MIS is a MIS that operates by applying a potential of, for example, about 1.5 V to its drain region.
はじめに、本発明者が新たに見出した高耐圧MISにおける上記キンク現象について説明する。高耐圧MISでも上記キンク現象が生じるが、その原因が低耐圧MISで生じるキンク現象とは異なっており、高耐圧MISの場合、上記半導体基板の肩部に丸みを形成するだけではキンク現象を充分に抑制することができない、という問題があることを本発明者は見出した。 First, the kink phenomenon in the high withstand voltage MIS newly found by the present inventor will be described. The above kink phenomenon occurs even in a high withstand voltage MIS, but the cause is different from the kink phenomenon that occurs in a low withstand voltage MIS. In the case of a high withstand voltage MIS, the kink phenomenon can be sufficiently achieved by simply forming a rounded shoulder on the semiconductor substrate. The present inventors have found that there is a problem that it cannot be suppressed.
図107は、高耐圧MISのゲート電圧VGに対するドレイン電流IDの実際の測定波形の一例を示している。また、図108は、図107の測定波形の説明図を示している。図108の実線Aは、高耐圧MISのチャネル電流を示し、破線Bは、高耐圧MISのチャネル領域の長手方向(ゲート幅方向)の両端部分でのエッジ電流を示している。上記のように特に分離部を溝型で形成した場合、チャネル領域の長手方向両端にストレスや不純物濃度低下によって、その両端の活性領域と分離部との境界部に沿って微小なリーク電流(〜μA)が流れ、キンク現象が生じている。上記のように半導体基板の肩部に丸みを形成するだけでは、高耐圧MISでのキンク現象を充分に抑制できない理由は、高耐圧MISでのキンク現象の原因が、高耐圧MISの持つ特有の構成に起因するものがあり、低耐圧MISのキンク現象の原因とは異なる部分があるからである。 FIG. 107 shows an example of an actual measurement waveform of the drain current ID with respect to the gate voltage VG of the high breakdown voltage MIS. FIG. 108 shows an explanatory diagram of the measurement waveform of FIG. The solid line A in FIG. 108 indicates the channel current of the high breakdown voltage MIS, and the broken line B indicates the edge current at both ends in the longitudinal direction (gate width direction) of the channel region of the high breakdown voltage MIS. In particular, when the separation part is formed in a groove shape as described above, a minute leak current (~~) along the boundary between the active region and the separation part at both ends due to stress or impurity concentration reduction at both ends in the longitudinal direction of the channel region. μA) flows and a kink phenomenon occurs. The reason why the kink phenomenon in the high withstand voltage MIS cannot be sufficiently suppressed only by forming the round portion in the shoulder portion of the semiconductor substrate as described above is because the cause of the kink phenomenon in the high withstand voltage MIS is a characteristic of the high withstand voltage MIS. This is because there are parts due to the configuration, and there are different parts from the cause of the kink phenomenon of the low withstand voltage MIS.
第1の理由は、高耐圧MISではゲート絶縁耐圧を確保するためにゲート絶縁膜の厚さを、低耐圧MISのそれよりもはるかに厚くしなければならないが、そのような厚いゲート絶縁膜でも正常に動作させるために、しきい値電圧を低くしなければならず、そのために、チャネル領域の不純物濃度(ドレイン領域とは逆の導電型を形成する不純物の濃度)を低く設定しなければならない。このため、キンク現象が発生し易い。 The first reason is that in the high breakdown voltage MIS, the thickness of the gate insulating film must be much thicker than that of the low breakdown voltage MIS in order to ensure the gate breakdown voltage. In order to operate normally, the threshold voltage must be lowered, and for this purpose, the impurity concentration of the channel region (concentration of the impurity forming the opposite conductivity type to the drain region) must be set low. . For this reason, the kink phenomenon is likely to occur.
第2の理由は、図109および図110を用いて説明する。図109はキンク対策が適用されていない高耐圧MIS50の一例の平面図、図110は図109のY50−Y50線の断面図をそれぞれ示している。また、符号のV0は、高耐圧MIS50の電界緩和機能を持つ半導体領域、S0はソース領域、D0はドレイン領域を示している。キンク現象はチャネル領域の長手方向(ゲート幅方向)両端の領域Cで発生し易い。これは、次のような理由からである。すなわち、溝型の分離部51の上面がウエットエッチング処理等により半導体基板52の上面よりも窪む(リセス)場合があるが、その場合に、ゲート電極53の両端部と溝型の分離部51の側壁の半導体基板52部分との距離Eが短くなる結果、ゲート電極53による電界が溝型の分離部51の側壁の半導体基板52部分に印加され、その半導体基板52部分にキャリアが誘起され、溝型の分離部51の側壁の半導体基板52部分にもチャネルが形成される。ところが、高耐圧MISでは深いウエル54の不純物濃度プロファイルが半導体基板52の主面から深くなるにつれて次第に低くなるようになっているので、溝型の分離部51の側壁の半導体基板52部分でのしきい値電圧が、半導体基板52の主面部分でのしきい値電圧よりも低くなる。そして、その分離部51の側壁の半導体基板52部分でのチャネル幅は狭いために、飽和電流も少なく、ゲート電極53による電界の印加により、2種類のMIS(半導体基板52の主面部と側壁部)の電流の和として見られ、階段状のキンク波形が発生する。
The second reason will be described with reference to FIGS. 109 and 110. FIG. FIG. 109 is a plan view of an example of the
また、上記特許文献1〜3のように、ゲート幅方向両端に高濃度領域を設けることにより、低耐圧MISでのキンク現象を抑制または防止する方法がある。しかし、上記のように高耐圧MISと低耐圧MISとでは構成が異なるし、また、それによりキンク現象の原因に違いがあるので、上記ゲート幅方向の両端に高濃度領域を形成する技術を、ただ単純に高耐圧MISにそのまま適用することはできない。例えば上記特許文献1,2の技術では、高濃度領域をソースおよびドレインに接するように設けているので、そのまま高耐圧MISに適用すると、高耐圧MISに必要なドレイン耐圧を確保できない等のような不具合が生じるからである。
Further, as in
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1の高耐圧pMISQHp1の一例の要部平面図、図2は図1と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp1の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1とn+型の半導体領域NVkとの配置関係を示した要部平面図、図3は図1と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp1のゲート電極HGと活性領域Lとn+型の半導体領域NVkとの配置関係を示した要部平面図、図4は図1と同一箇所の平面図であって特に分離領域および活性領域Lを示した要部平面図、図5は図1〜図4のX1−X1線の断面図、図6は図1〜図4のX2−X2線の断面図、図7は図1〜図4のY1−Y1線の断面図をそれぞれ示している。なお、ここでは、高耐圧pMISに本発明を適用した場合について説明するが、p、nの導電型を逆にすることで、高耐圧nMISに適用することもできる。また、図4は平面図であるが図面を見易くするため分離領域にハッチングを付す。また、第1方向Xは、各図の左右横方向であってゲート長方向(チャネル長方向)またはゲート電極HGの短方向を示し、第2方向Yは、上記第1方向Xに直交する方向であり各図の上下縦方向であってゲート幅方向またはゲート電極HGの長手方向を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of a main part of an example of the high breakdown voltage pMISQHp1 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the same portion as FIG. 1, particularly a p − type semiconductor region having an electric field relaxation function of the high breakdown voltage pMISQHp1. FIG. 3 is a plan view of the main part showing the positional relationship between PV1 and the n + type semiconductor region NVk. FIG. 3 is a plan view of the same location as FIG. 1, and particularly shows the gate electrode HG, active region L, and n + type of the high breakdown voltage pMISQHp1. FIG. 4 is a plan view of the main portion showing the arrangement relationship with the semiconductor region NVk, FIG. 4 is a plan view of the same portion as FIG. 1 and particularly shows a main portion plan view showing the isolation region and the active region L, and FIG. 4 is a sectional view taken along line X1-X1, FIG. 6 is a sectional view taken along line X2-X2 in FIGS. 1 to 4, and FIG. 7 is a sectional view taken along line Y1-Y1 in FIGS. Although the case where the present invention is applied to the high breakdown voltage pMIS will be described here, the present invention can be applied to the high breakdown voltage nMIS by reversing the conductivity types of p and n. Further, FIG. 4 is a plan view, but hatching is given to the separation region in order to make the drawing easy to see. In addition, the first direction X is the horizontal direction in each figure and indicates the gate length direction (channel length direction) or the short direction of the gate electrode HG, and the second direction Y is a direction orthogonal to the first direction X. In the drawings, the vertical direction is the gate width direction or the longitudinal direction of the gate electrode HG.
本実施の形態1の半導体装置の高耐圧pMIS(第1、第5、第6高耐圧電界効果トランジスタ)QHp1は、例えば液晶表示装置のドライバ回路や高電流制御を行うモータ制御ドライバ回路等に適用されている。高電位側の電源電圧は、例えば40V程度、低電位(基準電位)側の電源電圧は、例えば1.5(零)Vであり、例えば耐圧100Vを実現可能な構造とされている。 The high breakdown voltage pMIS (first, fifth, and sixth high breakdown voltage field effect transistors) QHp1 of the semiconductor device of the first embodiment is applied to, for example, a driver circuit of a liquid crystal display device, a motor control driver circuit that performs high current control, and the like. Has been. The power supply voltage on the high potential side is about 40 V, for example, and the power supply voltage on the low potential (reference potential) side is 1.5 (zero) V, for example.
半導体基板(以下、単に基板という)1Sは、例えばp型のシリコン(Si)単結晶からなり、その主面(デバイス形成面)には、上記高耐圧pMISQHp1が配置されている。この高耐圧pMISQHp1は、深いn型ウエル(第3、第7、第8半導体領域)DNWと、これに電気的に接続された平面枠状のn+型ウエルNW1とによって平面的にも断面的にも取り囲まれている。これにより、高耐圧pMISQHp1は、基板1Sと電気的に分離されている。深いn型ウエルDNWおよびn+型ウエルNW1には、共に、例えばリン(P)等のような不純物が導入されているが、n+型ウエルNW1の不純物濃度の方が、深いn型ウエルDNWの不純物濃度よりも高くなるようにされている。また、n+型ウエルNW1の上部には、配線層であるメタル配線とのオーミックコンタクトを取るために、さらに不純物濃度の高いn+型の半導体領域N1が形成されている。このn+型の半導体領域N1の上面には、例えばコバルトシリサイド(CoSi2等)のようなシリサイド層2が形成されている。シリサイド層2は、コバルトシリサイドに代えて、チタンシリサイド(TiSi2)、プラチナシリサイド(PtSi2)、ニッケルシリサイド(NiSi2)またはタングステンシリサイド(WSi2)等、各種のシリサイド層を使用しても良い。
A semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) 1S is made of, for example, p-type silicon (Si) single crystal, and the high breakdown voltage pMISQHp1 is disposed on the main surface (device formation surface). The high withstand voltage pMISQHp1 is cross-sectionally planarly formed by a deep n-type well (third, seventh, and eighth semiconductor regions) DNW and a planar frame-like n + -type well NW1 electrically connected thereto. Is also surrounded by. Thereby, the high breakdown voltage pMISQHp1 is electrically separated from the
図4に示すように、上記基板1Sの主面には、素子分離領域として例えばSTI(Shallow trench Isolation)またはSGI(Shallow Groove Isolation)と称する溝型の分離部3が形成されており、これにより活性領域L(L1〜L4)が規定されている。図4において、ハッチングを施した領域が分離部3が形成されている領域である。この溝型の分離部3は、基板1Sの主面に掘られた溝内に、例えば酸化シリコン(SiO2等)のような絶縁膜が埋め込まれることで形成されている。
As shown in FIG. 4, on the main surface of the
図5〜7に示すように、分離部3の上部に接する基板1Sの肩部(基板1Sの主面と分離部3の上部側面とで形成される角部)は丸みをおびるように形成されている。分離部3を溝型構造とすると、上記基板1Sの肩部に機械的応力が集中するため、その肩部でのシリコンの格子定数が変化し、その肩部でキャリアの移動度が上昇する結果、キンク現象(kink effect)が生じ易いことが知られている。そこで、上記基板1Sの肩部に丸みを形成することにより、その肩部に加わる機械的応力を緩和することができるので、高耐圧pMISQHp1でのキンク現象の発生を抑制できる。しかし、上記のように、この構成のみでは高耐圧MISでのキンク現象を充分に抑制することはできない。なお、分離部3の溝の底部は、上記深いn型ウエルDNWよりも浅い位置で終端されている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the shoulder portion of the
このような分離部3で規定された上記活性領域Lのうち、中央の平面帯状の活性領域L1は、上記高耐圧pMISQHp1のチャネルが形成される領域(チャネル領域)を含む領域である。この活性領域L1のチャネル領域には、上記深いn型ウエルDNWが配置されている。すなわち、チャネル領域は非動作時はn型にされている。この活性領域L1のチャネル領域における深いn型ウエルDNWの不純物濃度と、そこに導入される不純物濃度とを制御することにより、高耐圧pMISQHp1のしきい値電圧が決定されている。
Among the active regions L defined by the
この中央の活性領域L1の左右の活性領域L2,L3には、高耐圧pMISQp1のソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域(第1、第11、第12半導体領域)P1,P1が配置されている。このソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P1は、中央の活性領域L1とその左右の活性領域L2,L3との間の分離部3の存在により、中央の活性領域L1のチャネル領域と分離されているが、そのp+型の半導体領域P1,P2を内包する電界緩和機能を持つp−型の半導体領域(第2半導体領域)PV1,PV1を通じて上記チャネル領域と電気的に接続されている。
In the left and right active regions L2 and L3 of the central active region L1, p + type semiconductor regions (first, eleventh and twelfth semiconductor regions) P1 and P1 for the source and drain of the high breakdown voltage pMISQp1 are arranged. ing. The p + type semiconductor regions P1 and P1 for the source and drain are formed in the channel region of the central active region L1 due to the presence of the
このp−型の半導体領域PV1,PV1は、平面で見ると、第1方向Xの一端が活性領域L1と活性領域L2,L3との間の分離部3を跨いで活性領域L1側に(すなわち、ゲート電極HG下に)、p−型の半導体領域PV1,PV1の間にチャネル領域分の深いn型ウエルDNWが残されるように、所望の長さ分だけはみ出している。一方、p−型の半導体領域PV1,PV1の第1方向Xの他端および第2方向Yの両端は、上記n+型ウエルNW1に接しない位置で終端している。また、このp−型の半導体領域PV1,PV1は、断面で見ると、その底部が分離部3よりも深い位置まで延びているが、上記深いn型ウエルDNWよりは浅い位置で終端している。このような構成にすることにより、高耐圧pMISQHp1のドレイン耐圧を確保することができる。
When viewed in plan, the p − type semiconductor regions PV1 and PV1 have one end in the first direction X straddling the
上記ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P1およびp−型の半導体領域PV1,PV1には、共に、例えばホウ素(B)等のような不純物が導入されているが、p+型の半導体領域P1,P1の不純物濃度の方が、メタル配線とのオーミックコンタクトを取るために、p−型の半導体領域PV1,PV1の不純物濃度よりも高くなるようにされている。また、ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P1の上面には、上記シリサイド層2が形成されている。
The p + -type semiconductor region for the source and drain P1, P1 and p - type semiconductor regions PV1, the PV1 are both, for example, an impurity such as boron (B) is introduced, the p + -type The impurity concentrations of the semiconductor regions P1 and P1 are made higher than the impurity concentrations of the p − type semiconductor regions PV1 and PV1 in order to make ohmic contact with the metal wiring. The
上記中央の活性領域L1上には、活性領域L1の全領域を覆うように高耐圧pMISQHp1のゲート電極HGが配置されている。このゲート電極HGの第2方向Y(ゲート幅方向)の両端は、その一部が上記n+型ウエルNW1に平面的に重なる位置まで延びており、これより、高耐圧pMISQHp1の耐圧を下げることなく、ゲート電極HGが対向する深いn型ウエルDNWの表面に寄生MISが発生するのを抑制または防止することが可能となっている。ゲート電極HGは導体膜から形成されており、例えばリン等をドーピングした低抵抗な多結晶シリコン等からなり、その上面には、上記シリサイド層2が形成されている。本実施の形態1では、このシリサイド層2を図示して示しているが、必ずしも形成されている必要はなく、例えば、ゲート電極HGを、リン等をドーピングした低抵抗な多結晶シリコンのみで形成してもよい。
On the central active region L1, the gate electrode HG of the high breakdown voltage pMISQHp1 is disposed so as to cover the entire region of the active region L1. Both ends of the gate electrode HG in the second direction Y (gate width direction) extend to a position where a part thereof overlaps the n + type well NW1 in plan view, thereby lowering the breakdown voltage of the high breakdown voltage pMISQHp1. In addition, it is possible to suppress or prevent the occurrence of the parasitic MIS on the surface of the deep n-type well DNW opposed to the gate electrode HG. The gate electrode HG is formed of a conductor film, and is made of, for example, low-resistance polycrystalline silicon doped with phosphorus or the like, and the
また、ゲート電極HGの側面には、絶縁膜として例えば酸化シリコンからなるサイドウォール5が形成されている。このゲート電極HGと基板1Sの主面との間には、ゲート絶縁膜6が形成されている。ゲート絶縁膜6は、例えば熱酸化法等により基板1Sの主面上に形成された酸化シリコン等からなる絶縁膜6aと、その上に、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD、ここでは、例えば減圧CVD法)法により堆積された酸化シリコン等からなる絶縁膜6bとの積層膜で形成されている。ゲート絶縁膜6のCVD法で形成された絶縁膜6bは、その外周が平面で見ると、ゲート電極HGの外周から若干はみ出すように形成されている。
Further, a
上記活性領域Lのうち最外周の平面枠状の活性領域L4には、上記n+型の半導体領域N1が配置されている。なお、実際の半導体装置では、活性領域L4、n+型の半導体領域N1およびn+型ウエルNW1は、複数の高耐圧MISを取り囲むのが一般的である。ここでは説明を簡単にするため、1個の高耐圧pMISQHp1を取り囲む様子を例示している。 The n + type semiconductor region N1 is disposed in the outermost planar frame-like active region L4 in the active region L. In an actual semiconductor device, the active region L4, the n + type semiconductor region N1 and the n + type well NW1 generally surround a plurality of high breakdown voltage MISs. Here, for simplicity of explanation, a state in which one high withstand voltage pMISQHp1 is surrounded is illustrated.
ところで、上記のように高耐圧MISの場合、低耐圧MISでのキンク現象対策として例示された、分離部3の上部に接する基板1Sの肩部(基板1Sの主面と分離部3の上部側面とで形成される角部)に丸みを形成する技術だけでは、キンク現象を充分に抑制することができない。そこで、本実施の形態1では、図1〜図5および図7に示すように、中央の活性領域L1の第2方向Yの両端に、すなわち、高耐圧pMISQHp1のチャネル領域の第2方向Yの両端の溝型の分離部3と基板1Sとの境界領域(特に上記分離部3の側壁に接する基板1S部分)に、上記ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P1とは逆の導電型のn+型の半導体領域(第4、第13、第14半導体領域)NVkを部分的に形成した。これにより、上記チャネル領域の第2方向Yの両端(すなわち、上記側壁部)でのしきい値電圧を、チャネル領域の中央(すなわち、上記主面部)でのしきい値電圧よりも高くすることができる。すなわち、チャネル領域の中央ではMISが動作し易いのに対して、チャネル領域の第2方向Yの両端ではMISが動作し難くなる。このため、たとえ分離部3の上面が窪んだとしても、上記キンク現象の発生を抑制または防止できる。したがって、高耐圧MISの特性を向上させることができる。なお、ここで、しきい値電圧が高いと表現したが、ここでは高耐圧pMISを例に説明しているので、ソース電位(例えば0V)から見て、負側を高いと表現している。
By the way, in the case of the high breakdown voltage MIS as described above, the shoulder portion of the
また、低耐圧MISでのキンク現象対策としてチャネル幅方向(第2方向Y)の両端に高濃度領域を形成する技術を、本実施の形態1の高耐圧MISにそのまま適用することはできない。すなわち、本実施の形態1のような高耐圧MISにおいて、低耐圧MISでのキンク現象対策をそのまま踏襲し、n+型の半導体領域NVkとp−型の半導体領域PV1,PV1とを接触させてしまうと高濃度領域が接するため、高耐圧MISに必要なドレイン耐圧を確保できないという問題が生じるからである。特に目標とするドレイン耐圧が高い製品の場合には、チャネル幅方向の両端部の不純物濃度を下げる必要があるので、ただ単純にn+型の半導体領域NVkを配置できないのである。そこで、本実施の形態1では、キンク対策用のn+型の半導体領域NVkが、上記電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1,PV1(特にドレイン側)に接しないように、p−型の半導体領域PV1,PV1から離された位置に配置されている。これにより、高耐圧pMISQHp1のドレイン耐圧の低下を防止できる。したがって、本実施の形態1によれば、キンク現象の抑制または防止と、ドレイン耐圧の確保との両立が可能である。 Further, the technique for forming the high concentration regions at both ends in the channel width direction (second direction Y) as a countermeasure against the kink phenomenon in the low breakdown voltage MIS cannot be directly applied to the high breakdown voltage MIS of the first embodiment. That is, in the high breakdown voltage MIS as in the first embodiment, the countermeasure against the kink phenomenon in the low breakdown voltage MIS is followed as it is, and the n + type semiconductor region NVk and the p − type semiconductor regions PV1 and PV1 are brought into contact with each other. This is because the high concentration region is in contact with the drain, so that the drain breakdown voltage necessary for the high breakdown voltage MIS cannot be secured. In particular, in the case of a product having a high target drain breakdown voltage, it is necessary to lower the impurity concentration at both ends in the channel width direction, so that the n + type semiconductor region NVk cannot simply be arranged. Therefore, in the first embodiment, n + -type semiconductor region NVk for kink countermeasures, p having the above electric field relaxing function - so as not to contact the type semiconductor region PV1, PV1 (especially the drain side), p - It is arranged at a position separated from the semiconductor regions PV1 and PV1 of the mold. Thereby, it is possible to prevent the drain breakdown voltage of the high breakdown voltage pMISQHp1 from decreasing. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to simultaneously suppress or prevent the kink phenomenon and ensure the drain withstand voltage.
キンク対策用のn+型の半導体領域NVk1は、活性領域L1と分離部3との双方の領域に跨るように配置されている。このn+型の半導体領域NVkのn型不純物の濃度は、チャネル領域の深いn型ウエルDNWのn型不純物の濃度よりも高く設定されている。また、n+型の半導体領域NVk1は、断面で見ると、基板1Sの主面から分離部3の底部よりも深い位置まで延び、ほぼ上記p+型の半導体領域P1,P1の底部と同程度の深さまで達しているが、上記深いn型ウエルDNWよりは浅い位置で終端されている。このようにキンク対策用のn+型の半導体領域NVk1を分離部3よりも深い位置まで形成することにより、キンク現象の発生を抑制または防止する能力を高めることができる。すなわち、分離部3の上部に接する基板1Sの肩部におけるしきい値を高くすることができるので、キンク現象の発生を抑制することができる。
The n + -type semiconductor region NVk1 for preventing kinks is arranged so as to straddle both the active region L1 and the
また、ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P1のうちのソース用のp+型の半導体領域P1の電位が常にn型ウェルDNWと同電位で使用する場合においては、上記キンク対策用のn+型の半導体領域NVkを、そのソース用のp+型の半導体領域P1と接触させても構わない。これにより、キンク対策用のn+型の半導体領域NVkの位置合わせ余裕を増やすことができるので、その配置を容易にすることができる。 In the case where the potential of the p + type semiconductor region P1 for source out of the p + type semiconductor regions P1 and P1 for source and drain is always used at the same potential as that of the n type well DNW, the above-mentioned countermeasure against kinks The n + type semiconductor region NVk for use may be brought into contact with the p + type semiconductor region P1 for the source. As a result, it is possible to increase the alignment margin of the n + -type semiconductor region NVk for preventing kinks, and thus the arrangement thereof can be facilitated.
次に、図8および図9は、高耐圧MISを用いた回路の一例を示している。図8および図9は、高耐圧MISを用いた差動回路を有する定電流回路を示している。図8は、アナログ回路で多用される定電流源押し出し回路を示している。この図8では、定電流源押し出し回路が、ゲート電極と高電位側の電源電位Vccとを共通とする複数の高耐圧nMISQHnで構成されている場合が例示されている。すなわち、電源電位Vccは高耐圧nMISQHnのドレイン領域に印加される。また、図9は、アナログ回路で多用される定電流源引き込み回路を示している。この図9では、定電流源引き込み回路が、ゲート電極と基準電位側の電源電位GNDを共通とする複数の高耐圧pMISQHpで形成されている場合が例示されている。すなわち、電源電位Vccは高耐圧pMISQHpのゲート電極及びドレイン領域に印加される。高電位側の電源電位Vccは、例えば20〜100V程度、基準電位側の電源電位GNDは、例えば0(零)Vである。図8および図9の符号R1,R2は抵抗を示している。これらの回路の場合、キンク現象が特に問題となる。これは、これらの回路では、上記キンク対策を何ら施さないとすると、所定の電流値を高耐圧MISのサイズ(チャネル長およびチャネル幅)で設計しようとしても、実際の電流値が前記チャネル幅方向の両端部(分離部3の側壁部)で流れる電流のため設計値からずれてしまうからである。これに対して、本実施の形態1では、キンク現象を抑制または防止できるので、上記回路の所定の電流値の設計値と実測値との誤差を低減することができる。したがって、これらの回路の特性を向上させることができる。 Next, FIGS. 8 and 9 show an example of a circuit using a high breakdown voltage MIS. 8 and 9 show a constant current circuit having a differential circuit using a high breakdown voltage MIS. FIG. 8 shows a constant current source pushing circuit frequently used in an analog circuit. FIG. 8 exemplifies a case where the constant current source pushing circuit is configured by a plurality of high breakdown voltage nMISQHn having a common gate electrode and a high-potential power supply potential Vcc. That is, the power supply potential Vcc is applied to the drain region of the high breakdown voltage nMISQHn. FIG. 9 shows a constant current source drawing circuit frequently used in an analog circuit. FIG. 9 exemplifies a case where the constant current source lead-in circuit is formed with a plurality of high breakdown voltage pMISQHp sharing the gate electrode and the power supply potential GND on the reference potential side. That is, the power supply potential Vcc is applied to the gate electrode and drain region of the high breakdown voltage pMISQHp. The power supply potential Vcc on the high potential side is about 20 to 100 V, for example, and the power supply potential GND on the reference potential side is 0 (zero) V, for example. Reference numerals R1 and R2 in FIGS. 8 and 9 indicate resistances. In these circuits, the kink phenomenon is particularly problematic. In these circuits, if no countermeasure against the kink is taken, even if an attempt is made to design a predetermined current value with the size of the high withstand voltage MIS (channel length and channel width), the actual current value will be in the channel width direction. This is because the current flowing at both end portions (side wall portions of the separation portion 3) deviates from the design value. On the other hand, in the first embodiment, since the kink phenomenon can be suppressed or prevented, the error between the design value of the predetermined current value of the circuit and the actual measurement value can be reduced. Therefore, the characteristics of these circuits can be improved.
次に、図111は、高耐圧pMISQHp3を複数配置した場合の要部平面図の一例を示している。高耐圧pMISQHp3は、各々のチャネルの方向(電流が流れる方向)が第1方向Xに沿うような状態で隣接して配置されている。互いに隣接する高耐圧pMISQHp3は、ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P2を共有するように配置されている。そして、n+型の半導体領域N1およびn型ウエルNW1は、その複数の高耐圧pMISQHp3の一群を取り囲むように配置されている。 Next, FIG. 111 shows an example of a plan view of the main part when a plurality of high breakdown voltage pMISQHp3 are arranged. The high breakdown voltage pMISQHp3 is disposed adjacent to each other in a state where the direction of each channel (the direction in which the current flows) is along the first direction X. The high breakdown voltage pMISQHp3 adjacent to each other is arranged to share the p + type semiconductor regions P1 and P2 for the source and drain. The n + -type semiconductor region N1 and the n-type well NW1 are arranged so as to surround a group of the plurality of high breakdown voltage pMISQHp3.
本実施の形態1では微細化により高耐圧pMISQHp3のサイズの縮小を促進する場合においても、n+型の半導体領域NVk1を設けたことによりキンク現象を抑制または防止できるので、高耐圧pMISQHp3のサイズの縮小には有効である。したがって、個々の高耐圧pMISQHp3のサイズ縮小量は小さいとしても全体として大きなサイズ縮小が可能になるので、高耐圧pMISQHp3を有する半導体チップのサイズを大幅に縮小させることができる。 In the first embodiment, even when the reduction of the size of the high breakdown voltage pMISQHp3 is promoted by miniaturization, the kink phenomenon can be suppressed or prevented by providing the n + type semiconductor region NVk1, so that the size of the high breakdown voltage pMISQHp3 is increased. Effective for reduction. Therefore, even if the size reduction amount of each high withstand voltage pMISQHp3 is small, the overall size can be reduced, so that the size of the semiconductor chip having the high withstand voltage pMISQHp3 can be greatly reduced.
(実施の形態2)
前記実施の形態1では、ソースおよびドレインの両方ともがウエルとの間で耐圧を確保できる構成について説明したが、本実施の形態2では、ソース−ウエル間に大きな耐圧を必要としない場合の高耐圧MIS構造の一例を説明する。すなわち、nMISの場合、p型ウェルが共通のGND (pMISの場合はn型ウエルが共通のVcc)に接続されているような回路では、ソース電位がp型ウエル電位と異なるため、ソース−ウエル間の耐圧を確保するために逆バイアス耐圧が必要となるので、ソース側をドレイン側と同じ構造としている。すなわち、例えばnMISの場合、p型ウエルに逆バイアス耐圧として−16.5V程度、nMISのソースに1.5V程度が印加されるのでソース−ウエル間の耐圧を確保するためソース側をドレイン側と同じ構造されており、40V以上の耐圧を確保できる構造とされている。このとき、低耐圧MISのソース−ウエル間の耐圧は10V程度を確保できる構造となっている。すなわち、高耐圧MISのソース−ウエル間の耐圧は、低耐圧MISのソース−ウエル間の耐圧よりも大きくなるように形成されている。このような回路としては、例えば出力回路や昇圧回路等が例示できる。しかしながら、ソース−ウエル間で電位差の生じないような回路では、ソース−ウエル間の耐圧を確保するための逆バイアス耐圧が必要とならないので、ドレイン側のみを高耐圧構造とすることができる。このような構造とすることで、MISのサイズを縮小することが可能となり、半導体チップ面積のサイズを縮小することができる。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the structure in which both the source and the drain can secure a breakdown voltage between the well and the well has been described. However, in the second embodiment, the high breakdown voltage is not required when a large breakdown voltage is not required between the source and the well. An example of the withstand voltage MIS structure will be described. That is, in the case of nMIS, in a circuit in which the p-type well is connected to a common GND (in the case of pMIS, the n-type well is common Vcc), the source potential is different from the p-type well potential. Since a reverse bias withstand voltage is required to secure a withstand voltage, the source side has the same structure as the drain side. That is, for example, in the case of nMIS, a reverse bias breakdown voltage of about -16.5 V is applied to the p-type well and about 1.5 V is applied to the source of the nMIS, so that the source side is defined as the drain side in order to ensure the breakdown voltage between the source and well. The structure is the same, and can withstand a voltage of 40 V or higher. At this time, the structure is such that the breakdown voltage between the source and well of the low breakdown voltage MIS can be about 10V. That is, the breakdown voltage between the source and well of the high breakdown voltage MIS is formed to be larger than the breakdown voltage between the source and well of the low breakdown voltage MIS. Examples of such a circuit include an output circuit and a booster circuit. However, in a circuit in which a potential difference does not occur between the source and well, a reverse bias withstand voltage is not required to ensure a withstand voltage between the source and well, so that only the drain side can have a high withstand voltage structure. With such a structure, the size of the MIS can be reduced, and the size of the semiconductor chip area can be reduced.
図10はその高耐圧pMISQHp2の一例の要部平面図、図11は図10と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp2の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1と、ソース用のp+型の半導体領域P1sと、n+型の半導体領域NVkとの配置関係を示した要部平面図、図12は図10と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp2のゲート電極HGと活性領域Lとn+型の半導体領域NVkとの配置関係を示した要部平面図、図13は図10と同一箇所の平面図であって分離領域および活性領域Lを示した要部平面図、図14は図10〜図13のX3−X3線の断面図、図15は図10〜図13のX4−X4線の断面図をそれぞれ示している。なお、図10〜図13のY3−Y3線の断面図は、図1〜4に示すY1−Y1の断面図である前記図7と同じなので省略する。また、図13は平面図であるが図面を見易くするため分離領域にハッチングを付す。また、本実施の形態2でも、高耐圧pMISを例に説明するが、前記実施の形態1と同様に、高耐圧nMISにも適用できる。 FIG. 10 is a plan view of an essential part of an example of the high breakdown voltage pMISQHp2, and FIG. 11 is a plan view of the same location as FIG. 10, and in particular, a p − type semiconductor region PV1 having an electric field relaxation function of the high breakdown voltage pMISQHp2 FIG. 12 is a plan view of the main part showing the positional relationship between the p + type semiconductor region P1s and the n + type semiconductor region NVk, and FIG. 12 is a plan view of the same location as FIG. 10, and particularly the gate electrode of the high breakdown voltage pMISQHp2 FIG. 13 is a plan view of the main part showing the positional relationship between HG, the active region L, and the n + type semiconductor region NVk. FIG. 13 is a plan view of the same location as FIG. FIG. 14 is a sectional view taken along line X3-X3 in FIGS. 10 to 13, and FIG. 15 is a sectional view taken along line X4-X4 in FIGS. 10 to 13 is the same as FIG. 7 which is a sectional view taken along the line Y1-Y1 shown in FIGS. Although FIG. 13 is a plan view, the separation region is hatched to make the drawing easy to see. In the second embodiment, the high breakdown voltage pMIS will be described as an example. However, as in the first embodiment, the present invention can also be applied to the high breakdown voltage nMIS.
本実施の形態2の高耐圧pMIS(第2、第7、第8電界効果トランジスタ)QHp2では、ドレイン用のp+型の半導体領域P1dとチャネル領域との間には、前記実施の形態1と同様に分離部3が介在され、ドレイン用のp+型の半導体領域P1dは電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1を通じて活性領域L5のチャネル領域と電気的に接続されているのに対して、ソース用のp+型の半導体領域P1sとチャネル領域との間には分離部3が介在されておらず、ソース用のp+型の半導体領域P1sとチャネル領域とが1つの活性領域L5内において隣接して配置され電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1を介在せずに互いに電気的に接続されている。ゲート電極HGは、活性領域L5の全面を覆うようには形成されておらず、活性領域L5において、ゲート電極HGが平面的に重なる部分(ドレイン側の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1が配置された部分を除く)にチャネル領域が形成され、ゲート電極HGが平面的に重なっていない部分にソース用のp+型の半導体領域P1sが配置されている。また、この構造では、ソース用のp+型の半導体領域P1sおよび深いn型ウエルDNWへの供給電位が等しくなるように、すなわち、p+型の半導体領域P1sと深いn型ウエルDNWとの間に電位差が生じないような回路構成とされる。
In the high breakdown voltage pMIS (second, seventh, and eighth field effect transistors) QHp2 of the second embodiment, the p + -type semiconductor region P1d for drain is interposed between the channel region and the first embodiment. Similarly, the
このような本実施の形態2では、ソース用のp+型の半導体領域P1sとチャネル領域との間に分離部3を設けなくて良いし、ソース用のp+型の半導体領域P1s側に電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1を設けなくて良いので、高耐圧pMISQHp2のサイズを縮小させることができる。前記したように実際の半導体装置では、基板1Sの主面に複数の高耐圧MISを集積して配置している。回路の出力当たる箇所では、1000出力(1000個)の高耐圧MISを配置する場合もある。したがって、たとえ1つの高耐圧pMISQHp2では小さなサイズ縮小であっても全体としては大きなサイズ縮小を実現することができるので、高耐圧pMISQHp2を有する半導体チップのサイズを縮小させることができる。
In the second embodiment as described above, it is not necessary to provide the
また、この構成の場合は、キンク対策用のn+型の半導体領域NVkを、ソース用のp+型の半導体領域P1sと接触させても構わない。これにより、キンク対策用のn+型の半導体領域NVkの位置合わせ余裕を増やすことができるので、その配置を容易にすることができる。 In this configuration, the n + type semiconductor region NVk for preventing kinks may be brought into contact with the p + type semiconductor region P1s for source. As a result, it is possible to increase the alignment margin of the n + -type semiconductor region NVk for preventing kinks, and thus the arrangement thereof can be facilitated.
また、前述の実施の形態1と同様に、キンク対策用のn+型の半導体領域NVk1は、活性領域L1と分離部3との双方の領域に跨るように配置されている。このn+型の半導体領域NVkのn型不純物の濃度は、チャネル領域の深いn型ウエルDNWのn型不純物の濃度よりも高く設定されている。また、n+型の半導体領域NVk1は分離部3よりも深い位置まで形成されており、これによりキンク現象の発生を更に抑制または防止する能力を高めることができる。
Similarly to the first embodiment described above, the n + -type semiconductor region NVk1 for countermeasure against kinks is arranged so as to straddle both the active region L1 and the
(実施の形態3)
本実施の形態3では、前記実施の形態1,2の構造の高耐圧MISと、低耐圧MISとを同一の基板1Sに持つ半導体装置の製造方法の一例を図16〜図63により説明する。なお、図16〜図63中の符号HR1は前記実施の形態1の構造の高耐圧MISの形成領域、符号HR2は前記実施の形態2の構造の高耐圧MISの形成領域、符号LRは低耐圧MISの形成領域をそれぞれ示している。また、高耐圧MISの形成領域HR1,HR2の断面は、それぞれ図1のX−X1線、図10のX3−X3線に相当する箇所の断面図を示している。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, an example of a method for manufacturing a semiconductor device having the high breakdown voltage MIS having the structure of the first and second embodiments and the low breakdown voltage MIS on the
まず、図16〜図19の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、例えば抵抗率が10Ω・cm以下のp型のシリコン(Si)単結晶からなる基板1S(ここでは平面円形状のウエハ)に対して熱酸化処理を施すことにより、基板1Sの主面上に、例えば酸化シリコンからなる薄い絶縁膜8(図19参照)を形成する。続いて、絶縁膜8上に、例えば窒化シリコン(Si3N4等)からなる絶縁膜9をCVD法等により堆積した後、さらに、その上にフォトレジスト膜(以下、単にレジスト膜という)を塗布、露光および現像等のような一連のフォトリソグラフィ(以下、単にリソグラフィという)工程を経て、ドライエッチング処理を施すことにより、上記活性領域の形成領域に絶縁膜8,9の重ねパターンを形成する。なお、図19は図16〜図18の要部拡大断面図を示している。
First, as shown in the cross-sectional view of the main part of the
次いで、図20〜図23の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、絶縁膜9をエッチングマスクとして基板1Sの主面(デバイス形成面)に溝3aを形成する。この段階では、溝3aの側壁と基板1Sの主面とのなす肩部が角張っている。図23は図20〜図22の要部拡大断面図を示している。続いて、図24〜図27の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、基板1S(すなわち、ウエハ)に対してドライ酸化処理を施すことにより、溝3aの内面等、基板1Sの露出面に酸化シリコン等からなる絶縁膜10を形成する。これにより、溝3aの側壁と基板1Sの主面とのなす肩部に丸みを形成する。
Next, as shown in the cross section of the main part of the
次いで、図28〜図30の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、基板1S(すなわち、ウエハ)の主面上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜3bをCVD法等によって堆積した後、これを化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)法等により研磨することにより溝3aの外の絶縁膜3bを除去し、溝3a内のみに絶縁膜3bを埋め込むことで分離部3を形成する。続いて、絶縁膜9を熱リン酸等により除去し、その下層の絶縁膜8をウエットエッチング法により除去し、活性領域の主面を露出させた後、基板1Sに対して熱酸化処理を施すことにより、活性領域の主面に、例えば酸化シリコンからなる薄い絶縁膜を形成する。この薄い絶縁膜は、イオン打ち込み工程時のスルー膜となる。
Next, as shown in the cross section of the main part of the
次いで、レジスト膜をマスクとして基板1Sの深いn型ウエル形成領域に、例えばリンを選択的にイオン注入した後、そのレジスト膜を除去する。続いて、別のレジスト膜をマスクとして基板1Sの深いp型ウエル形成領域および分離用のp型半導体領域に、例えばホウ素(B)を選択的にイオン注入した後、そのレジスト膜を除去する。その後、基板1Sに導入された上記リンおよびホウ素が、例えば基板1Sの主面から10μm程度の深さまで拡散するように、基板1S(すなわち、ウエハ)に対して熱処理を施すことにより、図31〜図33の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、基板1Sに深いn型ウエルDNW、深いp型ウエル(第3、第7、第8半導体領域)DPWおよび分離用のp型の半導体領域PISを形成する。
Next, for example, phosphorus is selectively ion-implanted into the deep n-type well formation region of the
次いで、図34〜図36の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、基板1Sの主面上に、レジスト膜PR1のパターンを上記リソグラフィ工程により形成する。このレジスト膜PR1のパターンは、高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域(第2、第9、第10半導体領域)NV1と高耐圧pMIS形成領域のキンク対策用のn+型の半導体領域NVkとの双方の形成領域が露出され、それ以外が覆われるように形成されている。続いて、レジスト膜PR1のパターンをマスクとして基板1Sに、例えばリンをイオン注入法等により選択的に導入する。このとき、半導体領域NV1および半導体領域NVkは分離部3よりも深くなるように形成する。このように半導体領域NV1を形成することで、キンク現象の発生を抑制または防止する能力を高めることができる。なお、この段階では高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域NV1および高耐圧pMIS形成領域のキンク対策用のn+型の半導体領域NVkは、それらを形成する不純物が導入された段階でそれらの領域が完全に形成されているわけではないが説明を分かり易くするためにそれらの領域も図示する。
Next, as shown in the cross section of the main part of the
次いで、レジスト膜PR1を除去した後、図37〜図39の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、基板1Sの主面上に、レジスト膜PR2のパターンを上記リソグラフィ工程により形成する。このレジスト膜PR2のパターンは、高耐圧pMIS形成領域の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1と高耐圧nMIS形成領域のキンク対策用のp+型の半導体領域(第4、第13、第14半導体領域)PVkとの双方の形成領域が露出され、それ以外が覆われるように形成されている。続いて、レジスト膜PR2のパターンをマスクとして基板1Sに、例えばホウ素をイオン注入法等により選択的に導入する。このとき、半導体領域NV1および半導体領域NVkと同様に、半導体領域PV1および半導体領域PVkは分離部3よりも深くなるように形成することで、キンク現象の発生を抑制または防止する能力を高めることができる。なお、この段階では、高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域NV1、高耐圧pMIS形成領域のキンク対策用のn+型の半導体領域NVk、高耐圧pMIS形成領域の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1および高耐圧nMIS形成領域のキンク対策用のp+型の半導体領域PVkは完全に形成されているわけではないが、説明を分かり易くするためにそれらの領域も図示する。
Next, after removing the resist film PR1, the pattern of the resist film PR2 is formed on the main surface of the
次いで、レジスト膜PR2を除去した後、基板1Sに対して引き延ばし拡散処理(熱処理)を施すことにより、図40〜図42の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域NV1、高耐圧nMIS形成領域のキンク対策用のp+型の半導体領域PVk、高耐圧pMIS形成領域の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1および高耐圧pMIS形成領域のキンク対策用のn+型の半導体領域NVkを形成する。このように本実施の形態3では、キンク対策用のp+型の半導体領域PVkおよびn+型の半導体領域NVkを、電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1およびn−型の半導体領域NV1と同一形成工程時に形成するので、キンク対策用のp+型の半導体領域PVkおよびn+型の半導体領域NVkを設けたからといって製造工程が増えるわけでもない。したがって、半導体装置の製造時間やコストを増大させることなく、性能および信頼性の高い半導体装置を提供することができる。その後、高耐圧MISのチャネル領域に浅いチャネル打ち込みを行って、各々の高耐圧MISのしきい値電圧を調整しても良い。その後、上記イオン打ち込み時のスルー膜用の絶縁膜をウエットエッチング処理によって除去する。その後、基板1Sに対して熱酸化処理を施すことにより、基板1Sの主面(活性領域の主面)上に、例えば厚さが二酸化シリコン換算膜厚で10nm程度の酸化シリコン等からなる絶縁膜6a(本実施の形態3では図面を見易くするため図示を省略する)を形成する。この時、要求されるゲート絶縁耐圧が低い場合は、この熱酸化法による酸化シリコン膜のみでゲート絶縁膜を形成することも可能であるが、ゲート電極にもドレインと同様の高電圧が印加される場合には、上記熱酸化法による酸化シリコン膜上にCVD法等で形成された酸化シリコン等からなる絶縁膜6bを堆積し、熱酸化法による酸化シリコン膜とCVD法による酸化シリコン膜との積層膜でゲート絶縁膜6を形成する。ここでは、その積層膜でゲート絶縁膜6を形成した場合を示している。これにより、ゲート絶縁膜厚が大幅に異なる高耐圧MISと低耐圧MISとを同一の基板1Sに共存させることができる。また、このようなCVD法で形成された絶縁膜6bは、活性領域上のみならず分離部3上にも形成されている。このCVD法による絶縁膜6bの堆積により、分離部3の上部が後の工程でエッチングされてしまう量を低減できるので、分離部3の耐圧を確保でき、また、寄生MISの発生を抑制または防止できる。したがって、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
Next, after removing the resist film PR2, the
次いで、上記ゲート絶縁膜6のCVD法で形成された絶縁膜6bのうち、低耐圧MISの形成領域、高耐圧MISの形成領域でもオーミックコンタクトを取るn+型の半導体領域やp+型の半導体領域が形成される部分等のような不要部分を上記リソグラフィ工程およびウエットエッチング工程を経て選択的に除去する。このエッチング処理の際、上記ゲート絶縁膜形成用のCVD法による絶縁膜6bは、熱酸化膜(絶縁膜6a)に比べてエッチング速度が速い。エッチングが進んでCVD法による絶縁膜6bの下の熱酸化膜(絶縁膜6a)が露出された時点で、エッチング速度が著しく遅くなるため、分離部3の絶縁膜3bの膜厚の低下を防止できる。したがって、低耐圧MISの形成領域等のようにレジスト膜で覆われていない分離部3は、ゲート絶縁膜6用のCVD法による絶縁膜6bが堆積される前の状態に戻るだけで済む。すなわち、高耐圧MISと低耐圧MISとを同一の基板1Sに形成する場合において、低耐圧MIS形成領域の分離部3の厚さを確保できるので、低耐圧MISへの悪影響を回避できる。したがって、同一の基板1Sに高耐圧MISと低耐圧MISとを有する半導体装置の信頼性を向上させることができる。続いて、デンシファイ工程(熱処理工程)を経ることにより、上記CVD法による絶縁膜6bは、膜堆積時に持っていた電子、正孔等のようなトラップや膜中に含まれていた水分(膜組成によっては反応により生成される水分)も減少するので、熱酸化膜とほぼ同質の膜に変わる。その後、基板1Sに対して軽い熱酸化処理を施す。
Next, in the insulating
次いで、基板1S(すなわち、ウエハ)の主面上に、例えば低抵抗な多結晶シリコンからなる導体膜をCVD法により堆積し、その表面を酸化した後、その上に窒化シリコン等からなる絶縁膜を堆積しさらにその表面を酸化することで絶縁膜を形成する。続いて、その導体膜と絶縁膜との積層膜を、上記リソグラフィ工程およびドライエッチング工程を経てパターニングすることにより、図43〜図45の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、上記導体膜13と絶縁膜14との積層パターンを形成する。この導体膜13と絶縁膜14との積層パターンは、高耐圧MISの形成領域HR1,HR2を覆い、低耐圧MISの形成領域LRは覆わないように形成されている。この導体膜13は高耐圧MISのゲート電極を形成するための導体膜である。この段階で個々の高耐圧MIS毎にゲート電極としてパターニングしない理由は、低耐圧MISのゲート電極を形成する際に、特に高耐圧MISの形成領域HR2で生じる不具合を回避するためである。これについては低耐圧MISのゲート電極の形成工程時に説明する。
Next, a conductive film made of, for example, low-resistance polycrystalline silicon is deposited on the main surface of the
次いで、上記リソグラフィ工程で形成されたレジスト膜のパターンをマスクとして、例えばホウ素をイオン注入法等によって基板1Sに導入することにより、図46〜図48の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、高耐圧nMIS形成領域のp+型ウエルPW1および低耐圧MISのp+型ウエルPW2を形成する。ここで、高耐圧pMIS側では上記ホウ素を導体膜13を通過させて基板1Sに導入する。続いて、p+型ウエルPW1,PW2の形成用のレジスト膜を除去した後、基板1Sの主面上に別のレジスト膜のパターンを上記リソグラフィ工程により形成し、さらにそのレジスト膜のパターンをマスクとして、例えばリンをイオン注入法等によって基板1Sに導入することにより、高耐圧pMIS形成領域のn+型ウエルNW1および低耐圧pMIS形成領域のn+型ウエルNW2を形成する。ここで、高耐圧nMIS側では上記リンを導体膜13を通過させて基板1Sに導入する。その後、レジスト膜を除去後、基板1Sに対して熱処理を施すことにより、p+型ウエルPW1,PW2およびn+型ウエルNW1,NW2を活性化させる。このように、本実施の形態3では高耐圧MISのウエルと低耐圧MISのウエルとの形成工程を同一工程で行うことにより、高耐圧MISのウエルと低耐圧MISのウエルとを別々のレジスト膜をマスクとして形成した場合に比べて、レジスト塗布、露光および現像等のような一連のリソグラフィ工程を低減できるので、高耐圧MISと低耐圧MISとを同一の基板1Sに持つ半導体装置の製造工程の大幅な増大を回避できる。そして、高耐圧MISと低耐圧MISとを共存させることができる。
Next, using the resist film pattern formed in the lithography process as a mask, for example, boron is introduced into the
次いで、低耐圧MISの形成領域LRの酸化シリコン膜をウエットエッチング法等により除去した後、熱酸化処理を施すことにより、低耐圧MISの形成領域に低耐圧MIS用のゲート絶縁膜15を形成する。ゲート絶縁膜15は、例えば酸化シリコンからなり、その厚さは、二酸化シリコン換算膜厚で、例えば7nm程度である。その後、基板1S(すなわち、ウエハ)の主面上に、例えば多結晶シリコン膜16をCVD法等により堆積する。この時、多結晶シリコン膜16は、高耐圧MISの形成領域の導体膜13および絶縁膜14の積層パターンの表面にも堆積されている。その後、その多結晶シリコン膜16において、nMIS形成領域には、例えばリンを、pMIS形成領域には、例えばホウ素をそれぞれ別々のレジスト膜のパターンをマスクとしてイオン注入法等により導入した後、多結晶シリコン膜16を上記リソグラフィ工程およびドライエッチング工程を経てパターニングすることにより、図49〜図51の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、低耐圧MIS用のゲート電極LG(16)を形成する。低耐圧nMISのゲート電極LGはn型にされ、低耐圧pMISのゲート電極LGはp型にされている。このエッチング工程では、高耐圧MISの形成領域の導体膜13および絶縁膜14の積層パターンの表面に堆積されている多結晶シリコン膜16も除去する。上記のように高耐圧MISのゲート電極を形成しておかなかったのは、例えば以下の理由からである。すなわち、この低耐圧MISのゲート電極LGのパターニング工程前に、高耐圧MISのゲート電極を形成してしまうと、低耐圧MISのゲート電極LGをパターニングした時に、既に形成されている高耐圧MISのゲート電極の側壁に、低耐圧MISのゲート電極LGを形成するための多結晶シリコン膜16が残ってしまう場合がある。高耐圧MISの形成領域HR1では、ゲート電極の側面に多結晶シリコン膜16が残されても、その下は厚い分離部3があるので特に問題は生じないが、高耐圧MISの形成領域HR2では、ゲート電極の一方の側面側には分離部3が配置されておらず、その下はゲート絶縁膜6のみとなる。したがって、その高耐圧MISの形成領域HRのゲート電極の一方側に多結晶シリコン膜16が残されると、その高耐圧MISのソース用の半導体領域を形成するときに、そのソース用の半導体領域が多結晶シリコン膜16のエッチ残りがあるためにその分だけその高耐圧MISのゲート電極の側面から離れてしまう問題が生じる。このような問題を回避するために、本実施の形態3では、低耐圧MISのゲート電極LGをパターニングする前に、高耐圧MISのゲート電極をパターニングしないようにしている。
Next, after the silicon oxide film in the low breakdown voltage MIS formation region LR is removed by a wet etching method or the like, a thermal oxidation process is performed to form the low breakdown voltage MIS
次いで、導体膜13、絶縁膜14、ゲート絶縁膜6のCVD法による絶縁膜6bを上記リソグラフィ工程およびドライエッチング工程を経てパターニングすることにより、図52〜図54の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、高耐圧MISの形成領域HR1,HR2に、ゲート電極HG(13)を形成する。ゲート絶縁膜6のCVD法による絶縁膜6bは、高耐圧MISの形成領域HR1ではゲート電極HGの全外周からはみ出すように、また、高耐圧MISの形成領域HR2ではゲート電極HGのソース側の辺を除いた外周からはみ出すように形成する。続いて、例えばホウ素を基板1Sの主面にイオン注入法等により導入することにより、高耐圧MISの形成領域HR2に高耐圧pMIS用のエクステンション部となるp−型の半導体領域18をゲート電極HGに対して自己整合的に形成する。続いて、基板1Sの主面上に上記リソグラフィ工程を経てレジスト膜のパターンを形成後、これをマスクとして、例えばリンを基板1Sの主面にイオン注入法等により導入することにより、高耐圧MISの形成領域HR2に高耐圧nMIS用のエクステンション部となるn−型の半導体領域19をゲート電極HGに対して自己整合的に形成する。続いて、上記レジスト膜を除去後、基板1Sの主面上に上記リソグラフィ工程を経てレジスト膜のパターンを形成し、これをマスクとして、例えばホウ素を基板1Sの主面にイオン注入法等により導入することにより、低耐圧MISの形成領域LRに、低耐圧pMIS用のエクステンション部となるp−型の半導体領域20をゲート電極LGに対して自己整合的に形成する。この時、リンをイオン注入法等により導入することにより、p−型の半導体領域20の下部に、低耐圧pMISのパンチスルーストッパ用のn型の半導体領域(ハロー領域)を形成しても良い。その後、上記レジスト膜を除去後、基板1Sに対して熱処理を施す。続いて、基板1Sの主面上に上記リソグラフィ工程を経てレジスト膜のパターンを形成し、これをマスクとして、例えばリンを基板1Sの主面にイオン注入法等により導入することにより、低耐圧MISの形成領域LRに、低耐圧nMIS用のエクステンション部となるn−型の半導体領域21をゲート電極LGに対して自己整合的に形成する。この時、ホウ素をイオン注入法等により導入することにより、n−型の半導体領域20の下部に、低耐圧nMISのパンチスルーストッパ用のp型の半導体領域(ハロー領域)を形成しても良い。
Next, the
次いで、基板1S(すなわち、ウエハ)の主面上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜をCVD法等によって堆積した後、これを異方性のドライエッチングによりエッチバックすることにより、図58〜図60の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、ゲート電極HG,LGの側面に、例えば酸化シリコン等からなるサイドウォール5を形成する。この時、ゲート電極HG上の絶縁膜14も除去してしまう。続いて、基板1Sの主面上に上記リソグラフィ工程を経てレジスト膜のパターンを形成後、これをマスクとして、例えばリンを基板1Sの主面にイオン注入法等により導入することにより、n+型の半導体領域N1,N2,N3を形成する。n+型の半導体領域N1は、n+型ウエルNW1の引き出し領域である。n+型の半導体領域(第1、第11、第12半導体領域)N2は、高耐圧nMISQHn1,QHn2のソースおよびドレイン用の半導体領域である。n+型の半導体領域N3は、低耐圧nMISQLn1のソースおよびドレイン用の半導体領域である。続いて、上記レジスト膜を除去後、基板1Sの主面上に上記リソグラフィ工程を経てレジスト膜のパターンを形成し、これをマスクとして、例えばホウ素を基板1Sの主面にイオン注入法等により導入することにより、p+型の半導体領域P1,P2,P3を形成する。p+型の半導体領域P1は、高耐圧pMISQHp1,QHp2のソースおよびドレイン用の半導体領域である。p+型の半導体領域P2は、p+型ウエルPW1の引き出し領域である。p+型の半導体領域P3は、低耐圧pMISQLp1のソースおよびドレイン用の半導体領域である。その後、基板1Sに対して熱処理を施すことにより、n+型の半導体領域N1,N2,N3およびp+型の半導体領域P1,P2,P3を活性化する。このようにして同一の基板1Sに、高耐圧nMIS(第5高耐圧電界効果トランジスタ)QHn1、高耐圧nMIS(第7高耐圧電界効果トランジスタ)QHn2、高耐圧pMIS(第6高耐圧電界効果トランジスタ)QHp1、高耐圧pMIS(第8高耐圧電界効果トランジスタ)QHp2、低耐圧nMISQLn1および低耐圧pMISQLp1を形成する。ここでは、低耐圧nMISQLn1および低耐圧pMISQLp1のソースおよびドレイン用の半導体領域が、LDD(Lightly Doped Drain)構成を有している場合が例示されている。低耐圧nMISQLn1および低耐圧pMISQLp1の動作電圧は、上記高耐圧nMISQHp1,QHp2,QHn1,QHn2よりも低く、その基準電位側の電源電圧は、例えば0V、高電位側の電源電圧は、例えば1.5V程度である。
Next, after an insulating film made of, for example, silicon oxide is deposited on the main surface of the
次いで、基板1Sの主面に対してライトエッチング処理を施すことにより、基板1Sの主面(活性領域の主面)およびゲート電極HG,LGの上面を露出させた後、図61〜図63の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、サリサイド(Self Align Silicide)プロセスにより、例えばコバルトシリサイド等のようなシリサイド層2をn+型の半導体領域N1,N2,N3およびp+型の半導体領域P1,P2,P3およびゲート電極HG,LGの上面に自己整合的に形成する。上記サリサイドプロセスは、例えば次のようにする。まず、上記ライトエッチング処理後、基板1Sの主面上に、例えばコバルト(Co)等のような金属膜をスパッタリング法等により堆積する。続いて、基板1Sに対して、例えば400〜550度の温度範囲で数十秒程度の熱処理を施すことにより、金属膜のコバルトと基板1Sおよびゲート電極HG,LGのシリコンとを反応させて、金属膜と基板1Sおよびゲート電極HG,LGとの接触部にコバルトとシリコンとの混晶で形成されるシリサイド層を形成する。その後、例えばアンモニア過酸化水等のような水溶液を用いて、未反応のコバルトのみを選択的にウエットエッチングする。この時、上記シリサイド層は、エッチングされずに残留する。その後、基板1Sに対して、例えば800度、90秒程度の熱処理を施すことにより、コバルトとシリコンとの混晶をCoSi2に相変化させ低抵抗化する。このようにして上記シリサイド層2を自己整合的に形成する。上記金属膜は、コバルトに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばチタン(Ti)、プラチナ(Pt)、ニッケル(Ni)またはタングステン(W)でも良い。金属膜としてチタンを選択した場合、シリサイド層2はチタンシリサイド(TiSi2)とされ、金属膜としてプラチナを選択した場合、シリサイド層2は、プラチナシリサイド(PtSi2)とされ、金属膜としてニッケルを選択した場合、シリサイド層2は、ニッケルシリサイド(NiSi2)とされ、金属膜としてタングステンを選択した場合は、シリサイド層2は、タングステンシリサイド(WSi2)とされる。
Next, a light etching process is performed on the main surface of the
これ以降は、半導体装置の通常のメタル配線形成工程を経る。すなわち、層間絶縁膜の堆積工程、層間絶縁膜の平坦化工程、コンタクトホールまたはスルーホールの形成工程、プラグ形成工程、配線用メタルの堆積工程および配線用メタルのパターニング工程等を必要とする配線層数に応じて繰り返し行い、その後、保護膜の形成工程、パッド開口部形成工程を経る。その後、検査工程およびウエハダイシング工程を経て、ウエハを個々の半導体チップに分割して、同一の基板1Sに高耐圧MISと低耐圧MISとの両方を持つ半導体装置を製造する。
Thereafter, a normal metal wiring forming process of the semiconductor device is performed. That is, a wiring layer that requires an interlayer insulating film deposition process, an interlayer insulating film flattening process, a contact hole or through hole forming process, a plug forming process, a wiring metal deposition process, a wiring metal patterning process, etc. It repeats according to number, and passes through the formation process of a protective film, and a pad opening part formation process after that. Thereafter, through an inspection process and a wafer dicing process, the wafer is divided into individual semiconductor chips, and a semiconductor device having both a high breakdown voltage MIS and a low breakdown voltage MIS is manufactured on the
このように、本実施の形態3によれば、前記実施の形態1,2で得られた効果の他に、以下の効果を得ることができる。 Thus, according to the third embodiment, in addition to the effects obtained in the first and second embodiments, the following effects can be obtained.
すなわち、低耐圧MISと高耐圧MISとを同一の基板1Sに形成することができる。また、製造工程の大幅な増大を招くことなく、低耐圧MISと高耐圧MISとを同一の基板1Sに持つ半導体装置を製造することができる。すなわち、製造工程において、低耐圧MIS製造プロセスと高耐圧MIS製造プロセスとを共用させることにより、製造工程を低減でき、低耐圧MISと高耐圧MISとを同一の基板1Sに持つ半導体装置の製造工程の低減を図ることができる。
That is, the low breakdown voltage MIS and the high breakdown voltage MIS can be formed on the
(実施の形態4)
本実施の形態4では、高耐圧MISの変形例について説明する。図64はその高耐圧pMISQHp3の一例の要部平面図、図65は図64と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp3の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1とカウンタードープ領域DRとの配置関係を示した要部平面図、図66は図64と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp3の各半導体領域の様子を示した要部平面図、図67は図64と同一箇所の平面図であって特に活性領域L内における半導体領域の様子を示した要部平面図、図68は図64〜図67のX5−X5線の断面図、図69は図64〜図67のX6−X6線の断面図、図70は図64〜図67のY4−Y4線の断面図をそれぞれ示している。なお、ここでも、高耐圧pMISに本発明を適用した場合について説明するが、p、nの導電型を逆にすることで、高耐圧nMISに本発明を適用することもできるのは実施の形態1と同様である。また、図66および図67は平面図であるが図面を見易くするため各半導体領域にハッチングを付す。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, a modified example of the high breakdown voltage MIS will be described. FIG. 64 is a plan view of the main part of an example of the high breakdown voltage pMISQHp3, and FIG. 65 is a plan view of the same location as FIG. 64. FIG. 66 is a plan view of the main part showing the arrangement relationship with DR, FIG. 66 is a plan view of the same part as FIG. FIG. 68 is a plan view of the main part showing the state of the semiconductor region in the active region L, FIG. 68 is a cross-sectional view taken along line X5-X5 of FIGS. 64-67, and FIG. 67 is a cross-sectional view taken along line X6-X6 in FIG. 67, and FIG. 70 is a cross-sectional view taken along line Y4-Y4 in FIGS. Here, the case where the present invention is applied to the high breakdown voltage pMIS will be described here, but the present invention can also be applied to the high breakdown voltage nMIS by reversing the conductivity types of p and n. Same as 1. 66 and 67 are plan views, but hatching is given to each semiconductor region for easy viewing of the drawings.
本実施の形態4の半導体装置の高耐圧pMIS(第3、第9、第10高耐圧電界効果トランジスタ)QHp3は、例えば耐圧60Vを実現可能な構造とされている。高電位側の電源電圧は、例えば37V程度、低電位(基準電位)側の電源電圧は、例えば0(零)Vである。この高耐圧pMISQHp3では、電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1以外の素子領域にチャネル領域(活性領域L1)も含めてn+型の半導体領域(第5、第15、第17半導体領域)NV1pが形成されている。このn+型の半導体領域NV1pにより高耐圧pMISQHp3のn型ウエルが形成されている。この高耐圧pMISQHp3のしきい値電圧は、主として、チャネル領域における上記n型ウエルの不純物濃度(n−型の半導体領域NV1と深いn型ウエルDNWとの不純物濃度の和、すなわち、n+型の半導体領域NV1pの不純物濃度)と、基板1Sのチャネル領域に導入されたカウンタードープ用の不純物(例えばホウ素)の濃度と、ゲート絶縁膜6の厚さとにより決定されている。上記カウンタードープ領域DRは、そのカウンタードープ用の不純物が導入された領域を示している。本実施の形態4では、そのカウンタードープ用の不純物が、活性領域L1の第2方向Yの両端(すなわち、活性領域L1と分離部3との境界であって分離部3の側壁が接する基板1S部分)には導入されていないが、それに挟まれた活性領域L1には導入されている。その結果、カウンタードープ用の不純物が導入されなかった領域はn+型の半導体領域NV1pとされているのに対して、カウンタードープ用の不純物が導入された領域(活性領域L1の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1,PV1の配置された領域を除く)はn−型の半導体領域(第6、第16、第18半導体領域)NV1mとされている。すなわち、このn−型の半導体領域NV1mが高耐圧pMISQHp3の実効的なチャネル領域となる。また、このn−型の半導体領域NV1mは半導体基板表面付近に形成されており、n+型の半導体領域NV1pの上部に形成されている。すなわち、n−型の半導体領域NV1mはn+型の半導体領域NV1pよりも浅い位置に形成されている。これにより、上記活性領域L1のチャネル領域の中央(基板1Sの主面部)でのしきい値電圧を、活性領域L1の第2方向Yの両端(分離部3の側壁に接する基板1S部分)でのしきい値電圧よりも低くすることができる。すなわち、チャネル領域の中央ではMISが動作し易いのに対して、チャネル領域の第2方向Yの両端ではMISが動作し難くなる。このため、たとえ分離部3の上面が窪んだとしても、上記キンク現象の発生を抑制または防止することができる(しきい値電圧については前記実施の形態1で説明したのと同じである)。
The high breakdown voltage pMIS (third, ninth, and tenth high breakdown voltage field effect transistors) QHp3 of the semiconductor device of the fourth embodiment has a structure capable of realizing a breakdown voltage of 60V, for example. The power supply voltage on the high potential side is, for example, about 37 V, and the power supply voltage on the low potential (reference potential) side is, for example, 0 (zero) V. In this high breakdown voltage pMISQHp3, n + type semiconductor regions (fifth, fifteenth and seventeenth semiconductor regions) including a channel region (active region L1) in the element region other than the p − type semiconductor region PV1 having an electric field relaxation function. ) NV1p is formed. The n + type semiconductor region NV1p forms an n type well having a high breakdown voltage pMISQHp3. The threshold voltage of the high breakdown voltage pMISQHp3 is mainly determined by the impurity concentration of the n-type well in the channel region (the sum of impurity concentrations of the n − -type semiconductor region NV1 and the deep n-type well DNW, ie, n + -type). The impurity concentration of the semiconductor region NV1p), the concentration of the counter-doping impurity (for example, boron) introduced into the channel region of the
ここで、図70に示すように、活性領域L1内のゲート電極の幅方向(第2方向Y)において、ゲート電極HG下のチャネル領域を形成するn−型の半導体領域NV1mの長さとn+型の半導体領域NV1pの長さは、n−型の半導体領域NV1mの長さの方が長くなるように形成されている。すなわち、低濃度領域の半導体領域NV1mが、チャネル領域の半分以上を占めるように形成されている。これにより、チャネル領域の第2方向Yの両端に形成される動作し難いMISの領域を減らすことができるので、本実施の形態における高耐圧MIS(例えば、高耐圧pMISQHp3)の実効的な動作速度の低減を防止することができる。 Here, as shown in FIG. 70, in the width direction (second direction Y) of the gate electrode in the active region L1, the length of the n − type semiconductor region NV1m forming the channel region under the gate electrode HG and n + The type semiconductor region NV1p is formed such that the length of the n − type semiconductor region NV1m is longer. That is, the semiconductor region NV1m in the low concentration region is formed so as to occupy more than half of the channel region. As a result, it is possible to reduce the MIS regions that are difficult to operate formed at both ends of the channel region in the second direction Y. Therefore, the effective operating speed of the high breakdown voltage MIS (for example, the high breakdown voltage pMISQHp3) in the present embodiment. Can be prevented.
このとき、ゲート電極HGのゲート幅方向において、相対的に低濃度の半導体領域NV1mは、相対的に高濃度の半導体領域NV1pによって囲まれており、高濃度の半導体領域NV1pは基板1Sの主面から低濃度の半導体領域NV1mよりも深い位置になるように形成されている。
At this time, in the gate width direction of the gate electrode HG, the relatively low concentration semiconductor region NV1m is surrounded by the relatively high concentration semiconductor region NV1p, and the high concentration semiconductor region NV1p is the main surface of the
また、n+型の半導体領域NVp1は分離部3よりも深くなるように形成されている。このように半導体領域NVp1を形成することで、分離部3の上部に接する基板1Sの肩部におけるしきい値を高くすることができる。これによりキンク現象の発生を抑制することができる。
The n + type semiconductor region NVp1 is formed deeper than the
また、本実施の形態4の高耐圧pMISQHp3では、断面で見ると、チャネルが形成されるn−型の半導体領域NV1mの下にn+型の半導体領域NV1pが配置されている。これにより、ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P1(p−型の半導体領域PV1,PV1)間のパンチスルーを抑制または防止する能力を向上させることができる。すなわち、高耐圧pMISQHp3の動作時の実効的なチャネル長の短縮を抑えることができる。このため、高耐圧pMISQHp3の設計上のチャネル長(第1方向Xの長さ)を短くすることができる。また、上記カウンタドープ領域DRは、パターンが大きい上、左右の領域がカウンタードープ用の不純物が形成するのと同じ導電型のp型の半導体領域PV1,PV1なので第1方向Xに多少ずれても問題なく、前記実施の形態1の場合よりも位置合わせ余裕を大きくとることができる。すなわち、このカウンタードープ技術は、高耐圧pMISQHp3のサイズを小さくしても充分対応できる。これらにより、本実施の形態4では、高耐圧pMISQHp3のサイズを前記実施の形態1の場合よりも縮小させることができる。したがって、本実施の形態4の高耐圧pMISQHp3を有する半導体チップのサイズを縮小させることができる。 Further, in the high breakdown voltage pMISQHp3 of the fourth embodiment, when viewed in cross section, the n + type semiconductor region NV1p is arranged under the n − type semiconductor region NV1m where the channel is formed. Thereby, the ability to suppress or prevent punch-through between the p + type semiconductor regions P1 and P1 (p − type semiconductor regions PV1 and PV1) for the source and drain can be improved. That is, it is possible to suppress an effective channel length reduction during the operation of the high breakdown voltage pMISQHp3. For this reason, the designed channel length (length in the first direction X) of the high breakdown voltage pMISQHp3 can be shortened. The counter-doped region DR has a large pattern and the left and right regions are p-type semiconductor regions PV1 and PV1 having the same conductivity type as the counter-doping impurities are formed. There is no problem, and the alignment margin can be made larger than in the case of the first embodiment. That is, this counter-doping technique can sufficiently cope with a reduction in the size of the high breakdown voltage pMISQHp3. Accordingly, in the fourth embodiment, the size of the high breakdown voltage pMISQHp3 can be reduced as compared with the case of the first embodiment. Therefore, the size of the semiconductor chip having the high breakdown voltage pMISQHp3 of the fourth embodiment can be reduced.
次に、図71は、高耐圧pMISQHp3を複数配置した場合の要部平面図の一例を示している。高耐圧pMISQHp3は、各々のチャネルの方向(電流が流れる方向)が第1方向Xに沿うような状態で隣接して配置されている。互いに隣接する高耐圧pMISQHp3は、ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P2を共有するように配置されている。そして、n+型の半導体領域N1およびn型ウエルNW1は、その複数の高耐圧pMISQHp3の一群を取り囲むように配置されている。したがって、個々の高耐圧pMISQHp3のサイズ縮小量は小さいとしても全体として大きなサイズ縮小が可能になるので、高耐圧pMISQHp3を有する半導体チップのサイズを大幅に縮小させることができる。 Next, FIG. 71 shows an example of a plan view of the main part when a plurality of high breakdown voltage pMISQHp3 are arranged. The high breakdown voltage pMISQHp3 is disposed adjacent to each other in a state where the direction of each channel (the direction in which the current flows) is along the first direction X. The high breakdown voltage pMISQHp3 adjacent to each other is arranged to share the p + type semiconductor regions P1 and P2 for the source and drain. The n + -type semiconductor region N1 and the n-type well NW1 are arranged so as to surround a group of the plurality of high breakdown voltage pMISQHp3. Therefore, even if the size reduction amount of each high withstand voltage pMISQHp3 is small, the overall size can be reduced, so that the size of the semiconductor chip having the high withstand voltage pMISQHp3 can be greatly reduced.
(実施の形態5)
本実施の形態5では、前記実施の形態4の高耐圧MISの変形例であって、ソース−ウエル間に大きな耐圧を必要としない場合の高耐圧MIS構造の一例を説明する。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, an example of a high withstand voltage MIS structure in the case where a large withstand voltage is not required between the source and well will be described as a modification of the high withstand voltage MIS of the fourth embodiment.
図72はその高耐圧pMISQHp4の一例の要部平面図、図73は図72と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp4の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1とカウンタードープ領域DRとの配置関係を示した要部平面図、図74は図72と同一箇所の平面図であって特に高耐圧pMISQHp4の各半導体領域の様子を示した要部平面図、図75は図72と同一箇所の平面図であって特に活性領域内における半導体領域の様子を示した要部平面図、図76は図72〜図75のX7−X7線の断面図、図77は図72〜図75のX8−X8線の断面図をそれぞれ示している。なお、図72〜図75のY5−Y5線の断面図は前記図70と同じなので省略する。また、図74および図75は平面図であるが図面を見易くするため分離領域にハッチングを付す。また、本実施の形態5でも、高耐圧pMISを例に説明するが、前記実施の形態1〜4と同様に、高耐圧nMISにも適用できる。 72 is a plan view of an essential part of an example of the high breakdown voltage pMISQHp4, and FIG. 73 is a plan view of the same location as FIG. 72. FIG. 74 is a plan view of the main part showing the arrangement relationship with DR, FIG. 74 is a plan view of the same part as FIG. 72, and particularly shows a plan view of the main part showing the state of each semiconductor region of the high breakdown voltage pMISQHp4. FIG. 76 is a cross-sectional view taken along the line X7-X7 in FIGS. 72 to 75, and FIG. 77 is a plan view of the same portion of FIG. 75 is a sectional view taken along line X8-X8. 72 to 75, the sectional view taken along the line Y5-Y5 is the same as FIG. 74 and 75 are plan views, but hatching is given to the separation region for easy viewing of the drawings. In the fifth embodiment, the high breakdown voltage pMIS will be described as an example, but the present invention can also be applied to the high breakdown voltage nMIS as in the first to fourth embodiments.
本実施の形態5の半導体装置の高耐圧pMIS(第4、第11、第12高耐圧電界効果トランジスタ)QHp4は、例えば耐圧60Vを実現可能な構造とされている。高電位側の電源電圧は、例えば37V程度、低電位(基準電位)側の電源電圧は、例えば0(零)Vである。本実施の形態5においては、キンク対策は、前記実施の形態4と同じなので説明を省略する。前記実施の形態4と異なるのは、以下の通りである。すなわち、本実施の形態5では、ドレイン用のp+型の半導体領域P1dとチャネル領域との間には前記実施の形態4と同様に分離部3が介在され、ドレイン用のp+型の半導体領域P1dは電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1を通じて活性領域L5のチャネル領域と電気的に接続されているのに対して、ソース用のp+型の半導体領域P1sとチャネル領域との間には分離部3が介在されておらず、ソース用のp+型の半導体領域P1sとチャネル領域とが1つの活性領域L5内において隣接して配置され電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1を介在せずに互いに電気的に接続されている。ゲート電極HGは、活性領域L5の全面を覆うようには形成されておらず、活性領域L5において、ゲート電極HGが平面的に重なる部分(ドレイン側の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1が配置された部分を除く)にチャネル領域が形成され、ゲート電極HGが平面的に重なっていない部分にソース用のp+型の半導体領域P1sが配置されている。ただし、本実施の形態5では、前記実施の形態4と同様に、活性領域L5においてカウンタードープ用の不純物が導入されなかった活性領域L5の第2方向Yの両端の領域はn+型の半導体領域NV1pとされている一方、カウンタードープ用の不純物が導入された領域(電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1,PV1の配置された領域を除く)はn−型の半導体領域NV1mとされている。また、このn−型の半導体領域NV1mは基板1S表面付近に形成されており、n+型の半導体領域NV1pの上部に形成されている。すなわち、n−型の半導体領域NV1mはn+型の半導体領域NV1pよりも浅い位置に形成されている。このため、ゲート電極HGが平面的に重なる活性領域L5であっても、上記活性領域L5のチャネル領域の中央(基板1Sの主面部)でのしきい値電圧を、活性領域L5の第2方向Yの両端(分離部3の側壁に接する基板1S部分)でのしきい値電圧よりも低くすることができるので、前記実施の形態4と同様に上記キンク現象の発生を抑制または防止することができる(しきい値電圧については前記実施の形態1で説明したのと同じである)。
The high breakdown voltage pMIS (fourth, eleventh and twelfth high breakdown voltage field effect transistors) QHp4 of the semiconductor device of the fifth embodiment has a structure capable of realizing a breakdown voltage of 60V, for example. The power supply voltage on the high potential side is, for example, about 37 V, and the power supply voltage on the low potential (reference potential) side is, for example, 0 (zero) V. In the fifth embodiment, the countermeasure against kinks is the same as that in the fourth embodiment, and the description thereof is omitted. The difference from the fourth embodiment is as follows. That is, in the fifth embodiment, the
ここでも、前述の実施の形態4と同様に、図70に示すように、活性領域L5内のゲート電極の幅方向(第2方向Y)において、ゲート電極HG下のチャネル領域を形成するn−型の半導体領域NV1mの長さとn+型の半導体領域NV1pの長さは、n−型の半導体領域NV1mの長さの方が長くなるように形成されている。すなわち、n−型の半導体領域NV1mは、チャネル領域の半分以上を占めるように形成されている。これにより、チャネル領域の第2方向Yの両端に形成される動作し難いMISの領域を減らすことができるので、本実施の形態における高耐圧MIS(例えば、高耐圧pMISQHp3)の実効的な動作速度の低減を防止することができる。 Here, as in the above-described fourth embodiment, as shown in FIG. 70, n − that forms a channel region under the gate electrode HG in the width direction (second direction Y) of the gate electrode in the active region L5. The length of the n-type semiconductor region NV1m and the length of the n + -type semiconductor region NV1p are formed so that the length of the n − -type semiconductor region NV1m is longer. That is, the n − type semiconductor region NV1m is formed to occupy more than half of the channel region. As a result, it is possible to reduce the MIS regions that are difficult to operate formed at both ends of the channel region in the second direction Y. Therefore, the effective operating speed of the high breakdown voltage MIS (for example, the high breakdown voltage pMISQHp3) in the present embodiment. Can be prevented.
このとき、ゲート電極HGのゲート幅方向において、相対的に低濃度の半導体領域NV1mは、相対的に高濃度の半導体領域NV1pに囲まれており、高濃度の半導体領域NV1pは基板1Sの主面から低濃度の半導体領域NV1mよりも深い位置になるように形成されている。
At this time, in the gate width direction of the gate electrode HG, the relatively low concentration semiconductor region NV1m is surrounded by the relatively high concentration semiconductor region NV1p, and the high concentration semiconductor region NV1p is the main surface of the
また、n+型の半導体領域NVp1は分離部3よりも深くなるように形成されている。このように半導体領域NVp1を形成することで、分離部3の上部に接する基板1Sの肩部におけるしきい値を高くすることができる。これによりキンク現象の発生を抑制することができる。
The n + type semiconductor region NVp1 is formed deeper than the
また、本実施の形態5の構造では、ソース用のp+型の半導体領域P1s、深いn型ウエルDNW、n+型の半導体領域NV1pおよびn−型の半導体領域NV1mへの供給電位が等しくなるように、すなわち、ソース用のp+型の半導体領域P1s、深いn型ウエルDNW、n+型の半導体領域NV1pおよびn−型の半導体領域NV1mの間に電位差が生じないような回路構成とされる。 In the structure of the fifth embodiment, the supply potentials to the source p + type semiconductor region P1s, the deep n type well DNW, the n + type semiconductor region NV1p, and the n − type semiconductor region NV1m are equal. In other words, the circuit configuration is such that no potential difference occurs between the p + type semiconductor region P1s for source, the deep n type well DNW, the n + type semiconductor region NV1p, and the n − type semiconductor region NV1m. The
このような本実施の形態5では、前記実施の形態2で説明したのと同じ理由から高耐圧pMISQHp4のサイズを縮小することができる。特に本実施の形態5では、前記実施の形態4で説明したように、パンチスルーの抑制または防止能力を向上できること等から前記実施の形態2の場合よりもさらに高耐圧pMISQHp4のサイズを縮小させることができる。したがって、本実施の形態5の高耐圧pMISQHp4を有する半導体チップのサイズを前記実施の形態2の場合よりもさらに縮小させることができる。 In the fifth embodiment, the size of the high breakdown voltage pMISQHp4 can be reduced for the same reason as described in the second embodiment. In particular, in the fifth embodiment, as described in the fourth embodiment, since the ability to suppress or prevent punch through can be improved, the size of the high breakdown voltage pMISQHp4 can be further reduced as compared with the second embodiment. Can do. Therefore, the size of the semiconductor chip having the high breakdown voltage pMISQHp4 of the fifth embodiment can be further reduced as compared with the second embodiment.
(実施の形態6)
本実施の形態6では、前記実施の形態4,5の構造の高耐圧MISと、低耐圧MISとを同一の基板1Sに持つ半導体装置の製造方法の一例を図78〜図101により説明する。なお、図78〜図101中の符号HR3は前記実施の形態4の構造の高耐圧MISの形成領域(X5−X5)、符号HR4は前記実施の形態5の構造の高耐圧MISの形成領域(X7−X7)、符号LRは低耐圧MISの形成領域をそれぞれ示している。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, an example of a method of manufacturing a semiconductor device having the high breakdown voltage MIS and the low breakdown voltage MIS having the structures of the fourth and fifth embodiments on the
まず、前記実施の形態3の図16〜図33で説明したのと同じ工程を経た後、図78〜図80の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、基板1Sの主面上に、レジスト膜PR3のパターンを上記リソグラフィ工程により形成する。このレジスト膜PR3のパターンは、高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域と高耐圧pMIS形成領域のn+型の半導体領域との双方の形成領域が露出され、それ以外が覆われるように形成されている。続いて、レジスト膜PR3のパターンをマスクとして基板1Sに、例えばリンをイオン注入法等により選択的に導入する。これにより、高耐圧nMIS形成領域では、深いp型ウエルDPWが形成されているので、n−型の半導体領域NV1が形成され、高耐圧pMIS形成領域では、深いn型ウエルDNWが形成されているので、n+型の半導体領域NV1pが形成される。このとき、半導体領域NV1および半導体領域NV1pは分離部3よりも深くなるように形成する。このように半導体領域NV1pを形成することで、キンク現象の発生を抑制または防止する能力を高めることができる。なお、この段階では高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域NV1および高耐圧pMIS形成領域のn+型の半導体領域NV1pは、それらを形成する不純物が導入された段階でそれらの領域が完全に形成されているわけではないが説明を分かり易くするためにそれらの領域も図示する。
First, after going through the same steps as described in FIGS. 16 to 33 of the third embodiment, the main part of the
次いで、レジスト膜PR3を除去した後、図81〜図83の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、基板1Sの主面上に、レジスト膜PR4のパターンを上記リソグラフィ工程により形成する。このレジスト膜PR4のパターンは、高耐圧pMIS形成領域の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域と高耐圧nMIS形成領域のp+型の半導体領域との双方の形成領域が露出され、それ以外が覆われるように形成されている。続いて、レジスト膜PR4のパターンをマスクとして基板1Sに、例えばホウ素をイオン注入法等により選択的に導入する。これにより、高耐圧pMIS形成領域では、深いn型ウエルDNWが形成されているので、p−型の半導体領域PV1が形成され、高耐圧nMIS形成領域では、深いp型ウエルDPWが形成されているので、p+型の半導体領域(第5、第15、第17半導体領域)PV1pが形成される。このとき、半導体領域PV1および半導体領域PV1pは分離部3よりも深くなるように形成する。このように半導体領域NV1pを形成することで、キンク現象の発生を抑制または防止する能力を高めることができる。なお、この段階では、高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域NV1、高耐圧pMIS形成領域のn+型の半導体領域NV1p、高耐圧pMIS形成領域の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1および高耐圧nMIS形成領域のp+型の半導体領域PV1pは完全に形成されているわけではないが、説明を分かり易くするためにそれらの領域も図示する。
Next, after removing the resist film PR3, the pattern of the resist film PR4 is formed on the main surface of the
次いで、レジスト膜PR4を除去した後、基板1Sに対して引き延ばし拡散処理(熱処理)を施すことにより、図84〜図86の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、高耐圧nMIS形成領域の電界緩和機能を持つn−型の半導体領域NV1、高耐圧nMIS形成領域のp+型の半導体領域PV1p、高耐圧pMIS形成領域の電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1および高耐圧pMIS形成領域のn+型の半導体領域NV1pを分離部3よりも深く、深いn型ウエルDNWおよび深いp型ウエルDPWよりは浅い位置まで引き伸ばした状態で形成する。このように本実施の形態6では、p+型の半導体領域PV1pおよびn+型の半導体領域NV1pを、電界緩和機能を持つp−型の半導体領域PV1およびn−型の半導体領域NV1と同一形成工程時に形成するので、p+型の半導体領域PV1pおよびn+型の半導体領域NV1pを形成するからといって半導体装置の製造工程を増やすこともない。したがって、半導体装置の製造時間やコストを大幅に増大させることなく、性能および信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
Next, after removing the resist film PR4, the
次いで、カウンタードープ工程に移行する。図87〜図92は、高耐圧nMIS形成領域に対するカウンタードープ工程時の基板1Sの要部断面図を示している。図87は図64〜図67のX5−X5線に相当する箇所を含む断面図、図88は図64〜図67のX6−X6線に相当する箇所を含む断面図、図89は図72〜図75のX7−X7線に相当する箇所を含む断面図、図90は図72〜図75のX8−X8線に相当する箇所を含む断面図、図91は図64〜図67のY4−Y4線または図72〜図75のY5−Y5線に相当する断面図、図92はカウンタードープ工程時の低耐圧MISの形成領域の要部断面図をそれぞれ示している。なお、このカウンタードープ工程時の図64〜図67のY4−Y4線および図72〜図75のY5−Y5線に相当する箇所の断面図は同じなので、説明を簡単にするため図91の1図のみにその断面図を示す。
Next, the process proceeds to a counter dope process. 87 to 92 are fragmentary cross-sectional views of the
まず、基板1S(すなわち、ウエハ)の主面上に、レジスト膜PR5のパターンを上記リソグラフィ工程を経て形成する。レジスト膜PR5のパターンは、高耐圧nMIS形成領域のカウンタードープ領域DRが開口され、それ以外が覆われるように形成されている。すなわち、形成領域HR3では、図87および図91に示すように、高耐圧nMIS側の活性領域L1の第2方向Yの両端一部がレジスト膜PR5で覆われ、図88および図91に示すように、それ以外の高耐圧nMIS側の活性領域L1がレジスト膜PR5から露出されている。また、形成領域HR4では、図89および図91に示すように、高耐圧nMIS側の活性領域L5の第2方向Yの両端一部がレジスト膜PR5で覆われ、図90および図91に示すように、それ以外の高耐圧nMIS側の活性領域L5がレジスト膜PR5から露出されている。続いて、レジスト膜PR5のパターンをマスクとして基板1Sに、例えばリンまたはヒ素(As)をイオン注入法等により選択的に、かつ、浅く導入する。これにより、レジスト膜PR5から露出された高耐圧nMIS側の活性領域L1,L5のp+型の半導体領域PV1pの上部にp−型の半導体領域(第6、第16、第18半導体領域)PV1mを形成する。一方、同じ高耐圧nMIS側の活性領域L1,L5でも第2方向Yの両端部のレジスト膜PR5で覆われた領域のp+型の半導体領域PV1pの上部はp+型のままになる。また、このp−型の半導体領域PV1mは半導体基板1S表面付近に形成されており、p+型の半導体領域PV1pの上部に形成されている。すなわち、p−型の半導体領域PV1mはp+型の半導体領域PV1pよりも浅い位置に形成されている。このため、高耐圧nMIS側の活性領域L1,L5のチャネル領域の中央(基板1Sの主面部)でのしきい値電圧を、活性領域L1,L5の第2方向Yの両端(分離部3の側壁に接する基板1S部分)でのしきい値電圧よりも低くすることができるので、上記キンク現象の発生を抑制または防止することができる。
First, a pattern of the resist film PR5 is formed on the main surface of the
ここで、後に形成されるゲート電極の幅方向(第2方向Y)において、ゲート電極HG下のチャネル領域を形成する半導体領域PV1mの長さと半導体領域PV1pの長さは、半導体領域PV1mの長さの方が長くなるように形成されている。これにより、チャネル領域の第2方向Yの両端に形成される動作し難いMISの領域を減らすことができるので、本実施の形態における高耐圧nMISの実効的な動作速度の低減を防止することができる。 Here, in the width direction (second direction Y) of the gate electrode formed later, the length of the semiconductor region PV1m and the length of the semiconductor region PV1p forming the channel region under the gate electrode HG are the length of the semiconductor region PV1m. Is formed to be longer. As a result, it is possible to reduce the MIS regions that are difficult to operate formed at both ends of the channel region in the second direction Y, and thus it is possible to prevent a reduction in the effective operating speed of the high breakdown voltage nMIS in the present embodiment. it can.
また、このとき、半導体領域PVp1は分離部3よりも深くなるように形成されている。このように半導体領域PVp1を形成することで、分離部3の上部に接する基板1Sの肩部におけるしきい値を高くすることができる。これによりキンク現象の発生を抑制することができる。
At this time, the semiconductor region PVp <b> 1 is formed to be deeper than the
次いで、レジスト膜PR5を除去した後、高耐圧pMIS形成領域に対するカウンタードープ工程に移行する。図93〜図98は、高耐圧pMIS形成領域に対するカウンタードープ工程時の基板1Sの要部断面図を示している。図93は図64〜図67のX5−X5線に相当する箇所を含む断面図、図94は図64〜図67のX6−X6線に相当する箇所を含む断面図、図95は図72〜図75のX7−X7線に相当する箇所を含む断面図、図96は図72〜図75のX8−X8線に相当する箇所を含む断面図、図97は図64〜図67のY4−Y4線または図72〜図75のY5−Y5線に相当する断面図、図98はカウンタードープ工程時の低耐圧MISの形成領域の要部断面図をそれぞれ示している。なお、このカウンタードープ工程時の図64〜図67のY4−Y4線および図72〜図75のY5−Y5線に相当する箇所の断面図も同じなので、説明を簡単にするため図97の1図のみにその断面図を示す。
Next, after removing the resist film PR5, the process proceeds to a counter-doping step for the high breakdown voltage pMIS formation region. 93 to 98 are cross-sectional views of the main part of the
まず、基板1S(すなわち、ウエハ)の主面上に、レジスト膜PR6のパターンを上記リソグラフィ工程を経て形成する。レジスト膜PR6のパターンは、高耐圧pMIS形成領域のカウンタードープ領域DRが開口され、それ以外が覆われるように形成されている。すなわち、形成領域HR3では、図93および図97に示すように、高耐圧pMIS側の活性領域L1の第2方向Yの両端一部がレジスト膜PR6で覆われ、図97および図97に示すように、それ以外の高耐圧pMIS側の活性領域L1がレジスト膜PR6から露出されている。また、形成領域HR4では、図95および図97に示すように、高耐圧pMIS側の活性領域L5の第2方向Yの両端一部がレジスト膜PR6で覆われ、図96および図97に示すように、それ以外の高耐圧pMIS側の活性領域L5がレジスト膜PR6から露出されている。続いて、レジスト膜PR6のパターンをマスクとして基板1Sに、例えばホウ素をイオン注入法等により選択的に、かつ、浅く導入する。これにより、レジスト膜PR6から露出された高耐圧pMIS側の活性領域L1,L5のn+型の半導体領域NV1pの上部にn−型の半導体領域NV1mを形成する。一方、同じ高耐圧pMIS側の活性領域L1,L5でも第2方向Yの両端部のレジスト膜PR6で覆われた領域のn+型の半導体領域NV1pの上部はn+型のままになる。また、このn−型の半導体領域NV1mは半導体基板1S表面付近に形成されており、n+型の半導体領域NV1pの上部に形成されている。すなわち、n−型の半導体領域NV1mはn+型の半導体領域NV1pよりも浅い位置に形成されている。このため、高耐圧pMISの活性領域L1,L5のチャネル領域の中央(基板1Sの主面部)でのしきい値電圧を、高耐圧pMISの活性領域L1,L5の第2方向Yの両端(分離部3の側壁に接する基板1S部分)でのしきい値電圧よりも低くすることができるので、上記キンク現象の発生を抑制または防止することができる。
First, a pattern of the resist film PR6 is formed on the main surface of the
ここで、後に形成されるゲート電極の幅方向(第2方向Y)において、ゲート電極HG下のチャネル領域を形成する半導体領域NV1mの長さと半導体領域NV1pの長さは、半導体領域NV1mの長さの方が長くなるように形成されている。すなわち、半導体領域NV1mは、チャネル領域の半分以上を占めるように形成されている。これにより、チャネル領域の第2方向Yの両端に形成される動作し難いMISの領域を減らすことができるので、本実施の形態における高耐圧pMISの実効的な動作速度の低減を防止することができる。 Here, in the width direction (second direction Y) of the gate electrode formed later, the length of the semiconductor region NV1m and the length of the semiconductor region NV1p forming the channel region under the gate electrode HG are the length of the semiconductor region NV1m. Is formed to be longer. That is, the semiconductor region NV1m is formed to occupy more than half of the channel region. As a result, it is possible to reduce the MIS regions that are difficult to operate formed at both ends of the channel region in the second direction Y. Therefore, it is possible to prevent a reduction in the effective operating speed of the high breakdown voltage pMIS in the present embodiment. it can.
また、このとき、半導体領域NVp1は分離部3よりも深くなるように形成されている。このように半導体領域NVp1を形成することで、分離部3の上部に接する基板1Sの肩部におけるしきい値を高くすることができる。これによりキンク現象の発生を抑制することができる。
At this time, the semiconductor region NVp <b> 1 is formed to be deeper than the
その後、レジスト膜PR6を除去した後、前記実施の形態3と同様の工程を経て、図99〜図101の同一製造工程中の基板1Sの要部断面に示すように、同一の基板1Sに、高耐圧nMIS(第9、第10高耐圧電界効果トランジスタ)QHn3、高耐圧nMIS(第11、第12高耐圧電界効果トランジスタ)QHn4、高耐圧pMISQHp3,QHp4、低耐圧nMISQLn1および低耐圧pMISQLp1を形成する。なお、本実施の形態6においても、図面を見易くするため絶縁膜6aの図示を省略する。これにより、製造工程において、低耐圧MIS製造プロセスと高耐圧MIS製造プロセスとを共用させることにより、低耐圧MISと高耐圧MISとを同一の基板1Sに持つ半導体装置の製造工程の低減を図ることができる。
Thereafter, after removing the resist film PR6, the
(実施の形態7)
本実施の形態7では、前記実施の形態4の半導体装置の溝型の分離部3を、LOCOS(Local Oxidization of Silicon)法で形成した分離部に代えた場合について説明する。
(Embodiment 7)
In the seventh embodiment, a case will be described in which the groove-
本実施の形態7の高耐圧MISの一例の要部断面図を図102〜図104に示す。平面図は、前記実施の形態4の図64〜図67と同じである。図102は図64〜図67のX5−X5線に相当する箇所の断面図、図103は図64〜図67のX6−X6線に相当する箇所の断面図、図104は図64〜図67のY4−Y4線に相当する箇所の断面図をそれぞれ示している。なお、ここでも、高耐圧pMISQHp5に本発明を適用した場合について説明するが、高耐圧nMISに適用することもできる。 102 to 104 are main part sectional views of an example of the high withstand voltage MIS of the seventh embodiment. The plan view is the same as FIGS. 64 to 67 of the fourth embodiment. 102 is a cross-sectional view of a portion corresponding to the X5-X5 line in FIGS. 64 to 67, FIG. 103 is a cross-sectional view of a portion corresponding to the X6-X6 line in FIGS. 64-67, and FIG. Sectional drawing of the location corresponded to Y4-Y4 line of each is shown. Here, the case where the present invention is applied to the high breakdown voltage pMISQHp5 will be described here, but the present invention can also be applied to the high breakdown voltage nMIS.
本実施の形態7の高耐圧pMISQHp5は、分離部3がLOCOS法で形成されている以外は前記実施の形態4と同じである。すなわち、基板1Sの主面に溝を掘って絶縁膜で埋めることで分離部を形成するのではなく、基板1Sの主面上の活性領域に、薄い酸化シリコン等からなる絶縁膜とその上に堆積された窒化シリコン等からなる耐酸化性の絶縁膜との積層パターンを形成した後、基板1Sに対して熱酸化処理を施すことにより、上記積層パターンから露出された分離領域に酸化シリコン等からなる分離部3を形成する。
The high breakdown voltage pMISQHp5 of the seventh embodiment is the same as that of the fourth embodiment, except that the
本実施の形態7においても、前記実施の形態4で説明したように、ソースおよびドレイン用のp+型の半導体領域P1,P1(p−型の半導体領域PV1,PV1)間のパンチスルーを抑制または防止する能力を向上させることができるので、高耐圧pMISQHp5の設計上のチャネル長(第1方向Xの長さ)を短くすることができる。すなわち、分離部3がLOCOS法で形成されている高耐圧pMISQH5であっても、そのサイズの縮小が可能であり、その高耐圧pMISQHp5を有する半導体チップのサイズを縮小させることが可能となる。
Also in the seventh embodiment, as described in the fourth embodiment, punch-through between the p + type semiconductor regions P1 and P1 (p − type semiconductor regions PV1 and PV1) for the source and drain is suppressed. Alternatively, the ability to prevent can be improved, so that the designed channel length (length in the first direction X) of the high breakdown voltage pMISQHp5 can be shortened. That is, even if the
また、分離部3以外の構造および製造方法は、前述の実施の形態4および6と同様であり、同様の効果を得ることができるので、その説明は省略する。
The structure and the manufacturing method other than the
(実施の形態8)
本実施の形態8では、前記実施の形態5の半導体装置の溝型の分離部3を、LOCOS法で形成した分離部に代えた場合について説明する。
(Embodiment 8)
In the present eighth embodiment, a case will be described in which the groove-
本実施の形態8の高耐圧MISの一例の要部断面図を図105、図106に示す。平面図は、前記実施の形態5の図72〜図75と同じである。図105は図72〜図75のX7−X7線に相当する箇所の断面図、図106は図72〜図75のX8−X8線に相当する箇所の断面図をそれぞれ示している。図72〜図75のY5−Y5線の断面図は、前記実施の形態7の図104と同じなので省略する。なお、ここでも、高耐圧pMISQHp5に本発明を適用した場合について説明するが、高耐圧nMISに適用することもできる。 105 and 106 are cross-sectional views of main parts of an example of the high voltage MIS of the eighth embodiment. The plan view is the same as FIGS. 72 to 75 of the fifth embodiment. 105 is a cross-sectional view taken along line X7-X7 in FIGS. 72 to 75, and FIG. 106 is a cross-sectional view taken along line X8-X8 in FIGS. The sectional view taken along line Y5-Y5 in FIGS. 72 to 75 is the same as that in FIG. Here, the case where the present invention is applied to the high breakdown voltage pMISQHp5 will be described here, but the present invention can also be applied to the high breakdown voltage nMIS.
本実施の形態8の高耐圧pMISQHp6は、分離部3がLOCOS法で形成されている以外は前記実施の形態5と同じである。すなわち、前記実施の形態7と同様に、基板1Sの主面上の活性領域に、薄い酸化シリコン等からなる絶縁膜とその上に堆積された窒化シリコン等からなる耐酸化性の絶縁膜との積層パターンを形成した後、基板1Sに対して熱酸化処理を施すことにより、上記積層パターンから露出された分離領域に、酸化シリコン等からなる分離部3を形成する。
The high breakdown voltage pMISQHp6 of the eighth embodiment is the same as that of the fifth embodiment, except that the
本実施の形態8においても、前記実施の形態4〜6と同様に、高耐圧pMISQHp6のパンチスルーを抑制または防止する能力を向上させることができるので、高耐圧pMISQHp6の設計上のチャネル長(第1方向Xの長さ)を短くすることができる。したがって、分離部3がLOCOS法で形成されている高耐圧pMISQH6のサイズの縮小させることができるので、その高耐圧pMISQHp6を有する半導体チップのサイズを縮小させることができる。
Also in the eighth embodiment, as in the fourth to sixth embodiments, the ability to suppress or prevent punch-through of the high breakdown voltage pMISQHp6 can be improved. Therefore, the design channel length of the high breakdown voltage pMISQHp6 (first (Length in one direction X) can be shortened. Therefore, since the size of the high breakdown voltage pMISQH6 formed by the LOCOS method in the
また、分離部3以外の構造および製造方法は、前述の実施の形態5および6と同様であり、同様の効果を得ることができるので、その説明は省略する。
The structure and the manufacturing method other than the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば前記実施の形態1〜8では、高耐圧MISのゲート電極と低耐圧MISのゲート電極とを別工程で形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、高耐圧MISのゲート電極と低耐圧MISのゲート電極とを同一工程で形成しても良い。この場合は、例えば次のようにする。まず、前記実施の形態3,6のように高耐圧MISのCVD法による絶縁膜6bをパターニングした後、高耐圧MISの形成領域をレジスト膜で覆う。続いて、低耐圧MISの形成領域の基板1Sの主面の活性領域のシリコンが露出するようにエッチングした後、レジスト膜を除去する。その後、低耐圧MISのゲート絶縁膜を熱酸化法等により形成した後、基板1Sの主面全面に、ゲート電極形成用の導体膜を堆積し、これを上記リソグラフィ工程およびドライエッチング工程を経てパターニングすることにより、高耐圧MISと低耐圧MISの形成領域にゲート電極を形成する。
For example, in the first to eighth embodiments, the case where the high-breakdown-voltage MIS gate electrode and the low-breakdown-voltage MIS gate electrode are formed in separate processes has been described. However, the present invention is not limited to this. The electrode and the gate electrode of the low withstand voltage MIS may be formed in the same process. In this case, for example, the following is performed. First, after patterning the insulating
また、高耐圧MISのドレイン耐圧が、例えば7〜30V程度の比較的低い場合、低耐圧MISのウエルを形成するためのイオン注入法等による不純物導入を、高耐圧MISの電界緩和機能を持つ半導体領域(PV1,NV1)およびチャネルストッパを形成するためのイオン注入法等による不純物導入と兼ねても良い。この場合、1回の導入工程で低耐圧MISのウエル、高耐圧MISの電界緩和機能を持つ半導体領域およびチャネルストッパを形成できる。すなわち、レジスト塗布、現像、露光といった一連の処理を伴うリソグラフィ工程を削減できるので、半導体装置の製造工程を大幅に低減できる。 Further, when the drain withstand voltage of the high withstand voltage MIS is relatively low, for example, about 7 to 30 V, impurities are introduced by ion implantation or the like for forming the well with the low withstand voltage MIS, and the semiconductor having the electric field relaxation function of the high withstand voltage MIS. It may also serve as impurity introduction by an ion implantation method for forming the regions (PV1, NV1) and the channel stopper. In this case, a low breakdown voltage MIS well, a high breakdown voltage MIS semiconductor region having an electric field relaxation function, and a channel stopper can be formed in a single introduction step. That is, since a lithography process involving a series of processes such as resist coating, development, and exposure can be reduced, the manufacturing process of the semiconductor device can be greatly reduced.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である液晶表示装置のドライバ回路や高電流制御を行うモータ制御ドライバ回路等に適用される半導体装置の製造方法に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく種々適用可能であり、例えば自動車の各種回路等に用いる等、他の電子機器の半導体装置の製造方法にも適用できる。 In the above description, the invention made mainly by the present inventor is applied to a manufacturing method of a semiconductor device applied to a driver circuit of a liquid crystal display device, a motor control driver circuit that performs high current control, and the like, which are the fields of use behind it. However, the present invention is not limited to this, and can be applied in various ways. For example, the present invention can be applied to a method of manufacturing a semiconductor device of another electronic device such as use in various circuits of an automobile.
本発明は、半導体装置の製造業に適用できる。 The present invention can be applied to the semiconductor device manufacturing industry.
1S 半導体基板
2 シリサイド層
3 分離部
3a 溝
3b 絶縁膜
5 サイドウォール
6 ゲート絶縁膜
6a,6b 絶縁膜
8 絶縁膜
9 絶縁膜
10 絶縁膜
13 導体膜
14 絶縁膜
15 ゲート絶縁膜
16 多結晶シリコン膜
18 p−型の半導体領域
19 n−型の半導体領域
20 p−型の半導体領域
21 n−型の半導体領域
50 高耐圧MIS・FET
51 溝型の分離部
52 半導体基板
53 ゲート電極
54 深いウエル
QHp,QHp1,QHp2,QHp3,QHp4 高耐圧pチャネル型MIS・FET
QHp5,QHp6 高耐圧pチャネル型MIS・FET
QHn,QHn1,QHn2,QHn3,QHn4 高耐圧nチャネル型MIS・FET
QLn1 低耐圧nチャネル型MIS・FET
QLp1 低耐圧pチャネル型MIS・FET
DNW 深いn型ウエル
DPW 深いp型ウエル
PIS 分離用のp型の半導体領域
PW1,PW2 p+型ウエル
NW1,NW2 n+型ウエル
P1,P1s,P1d,P2,P3 p+型の半導体領域
PV1 p−型の半導体領域
PV1p p+型の半導体領域
PV1m p−型の半導体領域
N1,N1s,N1d,N2,N3 n+型の半導体領域
NV1 n−型の半導体領域
NV1p n+型の半導体領域
NV1m n−型の半導体領域
L,L1〜L5 活性領域
HG ゲート電極
LG ゲート電極
NVk n+型の半導体領域
PVk p+型の半導体領域
Vcc 高電位側の電源電位
GND 基準電位側の電源電位
R1,R2 抵抗
PR1〜PR6 フォトレジスト膜
DR カウンタードープ領域
S0 ソース領域
D0 ドレイン領域
V0 半導体領域
DESCRIPTION OF
51 Groove-
QHp5, QHp6 High voltage p-channel MIS • FET
QHn, QHn1, QHn2, QHn3, QHn4 High breakdown voltage n-channel MIS • FET
QLn1 Low breakdown voltage n-channel MIS • FET
QLp1 Low breakdown voltage p-channel MIS • FET
DNW Deep n-type well DPW Deep p-type well PIS p-type semiconductor regions PW1, PW2 p for isolation + type wells NW1, NW2 n + -type wells P1, P1s, P1d, P2, P3 p + -type semiconductor regions PV1 p − Type semiconductor region PV1p p + type semiconductor region PV1m p − type semiconductor region N1, N1s, N1d, N2, N3 n + type semiconductor region NV1 n − type semiconductor region NV1p n + type semiconductor region NV1m n − Type semiconductor region L, L1 to L5 active region HG gate electrode LG gate electrode NVkn + type semiconductor region PVk p + type semiconductor region Vcc high potential side power supply potential GND reference potential side power supply potential R1, R2 resistance PR1 to PR6 Photoresist film DR Counter doped region S0 Source region D0 Drain region V0 Semiconductor region
Claims (16)
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記溝型の分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(a)工程の後、前記半導体基板に前記第1導電型とは逆の第2導電型の第8半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記第5高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(e)前記(c)工程の後、前記第8半導体領域に、前記第6高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する工程と、
(f)前記(d)工程および前記(e)工程の後、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(h)前記(g)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第5高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(i)前記(g)工程の後、前記第10半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第6高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第12半導体領域を形成する工程とを有し、
前記第5高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第5高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の両側に前記溝型の分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第5高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ソースおよびドレイン用の第2導電型の第11半導体領域の各々と前記第5高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第6高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第6高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の両側に前記溝型の分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第6高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第10半導体領域は、前記ソースおよびドレイン用の第1導電型の第12半導体領域の各々と前記第6高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第5高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する際に、前記第6高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の前記溝型の分離部と前記半導体基板との境界領域に、前記第8半導体領域よりも高不純物濃度の第2導電型の第13半導体領域を、前記第6高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第10、第12半導体領域に接しないように、前記第10、12半導体領域から離れるように形成し、
前記第6高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する際に、前記第5高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の前記溝型の分離部と前記半導体基板との境界領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第14半導体領域を、前記第5高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第9、第11半導体領域に接しないように、前記第9、11半導体領域から離れるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming fifth and sixth high breakdown voltage field effect transistors on a semiconductor substrate,
(A) forming a groove-type isolation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the groove-type isolation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) after the step (a) , forming a second conductivity type eighth semiconductor region opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(D) After the step (b) , forming a second conductive type ninth semiconductor region for the source and drain of the fifth high breakdown voltage field effect transistor in the seventh semiconductor region;
(E) After the step (c) , forming a first conductivity type tenth semiconductor region for the source and drain of the sixth high breakdown voltage field effect transistor in the eighth semiconductor region;
(F) after the step (d) and the step (e) , forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
(G) after the step (f) , forming a gate electrode on the gate insulating film;
(H) After the step (g), the ninth semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region, and is used for the source and drain of the fifth high breakdown voltage field effect transistor. Forming an eleventh semiconductor region of the second conductivity type;
(I) After the step (g), the tenth semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region, and is used for the source and drain of the sixth high breakdown voltage field effect transistor. Forming a twelfth semiconductor region of the first conductivity type,
The eleventh semiconductor regions of the second conductivity type for the source and drain of the fifth high breakdown voltage field effect transistor are on both sides in the gate length direction of the active region where the channel region of the fifth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the groove-type separation part,
The ninth semiconductor region of the second conductivity type for the source and drain of the fifth high breakdown voltage field effect transistor includes the eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source and drain and the fifth high breakdown voltage field effect. Formed so as to be electrically connected to the channel region of the transistor,
The twelfth conductive type twelfth semiconductor regions for the source and drain of the sixth high breakdown voltage field effect transistor are located on both sides in the gate length direction of the active region where the channel region of the sixth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the groove-type separation part,
The tenth semiconductor region of the first conductivity type for the source and drain of the sixth high breakdown voltage field effect transistor includes the twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the source and drain and the sixth high breakdown voltage field effect. Formed so as to be electrically connected to the channel region of the transistor,
When forming the second conductive type ninth semiconductor region for the source and drain of the fifth high withstand voltage field effect transistor, the trench type separation portions at both ends in the gate width direction of the sixth high withstand voltage field effect transistor In the boundary region between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate, the thirteenth semiconductor region of the second conductivity type having a higher impurity concentration than the eighth semiconductor region is provided. Formed so as to be away from the tenth and twelfth semiconductor regions so as not to contact the tenth and twelfth semiconductor regions,
When forming the tenth semiconductor region of the first conductivity type for the source and drain of the sixth high withstand voltage field effect transistor, the trench type isolation portions at both ends in the gate width direction of the fifth high withstand voltage field effect transistor In the boundary region between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate, a fourteenth semiconductor region of a first conductivity type having a higher impurity concentration than the seventh semiconductor region is provided, and a second conductivity type for the source and drain of the fifth high breakdown voltage field effect transistor. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed away from the ninth and eleventh semiconductor regions so as not to contact the ninth and eleventh semiconductor regions.
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記溝型の分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(a)工程の後、前記半導体基板に前記第1導電型とは逆の第2導電型の第8半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(e)前記(c)工程の後、前記第8半導体領域に、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する工程と、
(f)前記(d)工程および前記(e)工程の後、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(h)前記(g)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成するとともに、前記第7半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(i)前記(g)工程の後、前記第10半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域を形成するとともに、前記第8半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域を形成する工程とを有し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記溝型の分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記溝型の分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ドレイン用の第2導電型の第11半導体領域と前記第7高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記溝型の分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記溝型の分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域は、前記ドレイン用の第1導電型の第12半導体領域と前記第8高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する際に、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の前記溝型の分離部と前記半導体基板との境界領域に、前記第8半導体領域よりも高不純物濃度の第2導電型の第13半導体領域を、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10、第12半導体領域に接しないように、前記第10、12半導体領域から離れるように形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する際に、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の前記溝型の分離部と前記半導体基板との境界領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第14半導体領域を、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9、第11半導体領域に接しないように、前記第9、11半導体領域から離れるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming seventh and eighth high breakdown voltage field effect transistors on a semiconductor substrate,
(A) forming a groove-type isolation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the groove-type isolation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) after the step (a) , forming a second conductivity type eighth semiconductor region opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(D) after the step (b) , forming a second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the seventh high breakdown voltage field effect transistor in the seventh semiconductor region;
(E) after the step (c) , forming a first conductivity type tenth semiconductor region for a drain of the eighth high breakdown voltage field effect transistor in the eighth semiconductor region;
(F) after the step (d) and the step (e) , forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
(G) after the step (f) , forming a gate electrode on the gate insulating film;
(H) After the step (g), in the ninth semiconductor region, a second semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region and serving as a drain for the seventh high breakdown voltage field effect transistor. An eleventh conductivity type semiconductor region is formed, and the seventh semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region, and is a source region for the seventh high breakdown voltage field effect transistor. Forming a second conductivity type eleventh semiconductor region;
(I) After the step (g), in the tenth semiconductor region, a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region, the first for drain of the eighth high breakdown voltage field effect transistor A conductive type twelfth semiconductor region is formed, and a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region is formed in the eighth semiconductor region, and is used for the source of the eighth high breakdown voltage field effect transistor. Forming a twelfth semiconductor region of one conductivity type,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the seventh high breakdown voltage field effect transistor is located on one side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the seventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the groove-type separation part,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source of the seventh high withstand voltage field effect transistor is located on the other side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the seventh high withstand voltage field effect transistor is disposed. Formed adjacent to each other without a groove-shaped separation part,
The ninth semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the seventh high withstand voltage field effect transistor includes an eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain and a channel region of the seventh high withstand voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
The twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the eighth high withstand voltage field effect transistor is on one side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the eighth high withstand voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the groove-type separation part,
The twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the source of the eighth high withstand voltage field effect transistor is on the other side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the eighth high withstand voltage field effect transistor is disposed. Formed adjacent to each other without a groove-shaped separation part,
The tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the eighth high withstand voltage field effect transistor includes a twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the drain and a channel region of the eighth high withstand voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
When forming the second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the seventh high withstand voltage field effect transistor, the groove type isolation portions at both ends in the gate width direction of the eighth high withstand voltage field effect transistor and the In a boundary region with the semiconductor substrate, a second conductivity type thirteenth semiconductor region having a higher impurity concentration than that of the eighth semiconductor region, and a first conductivity type tenth for the drain of the eighth high breakdown voltage field effect transistor, Forming so as not to contact the twelfth semiconductor region, away from the tenth and twelfth semiconductor regions,
When forming the tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the eighth high withstand voltage field effect transistor, the trench type isolation portions at both ends in the gate width direction of the seventh high withstand voltage field effect transistor and the In the boundary region with the semiconductor substrate, the 14th semiconductor region of the first conductivity type having a higher impurity concentration than the 7th semiconductor region, the 9th of the second conductivity type for the drain of the 7th high breakdown voltage field effect transistor, A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed away from the ninth and eleventh semiconductor regions so as not to contact the eleventh semiconductor region.
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記溝型の分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(a)工程の後、前記半導体基板に前記第1導電型とは逆の第2導電型の第8半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(e)前記(c)工程の後、前記第8半導体領域に、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する工程と、
(f)前記(d)工程および前記(e)工程の後、前記半導体基板上に前記第7、第8高耐圧電界効果トランジスタ用のゲート絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記第7、第8高耐圧電界効果トランジスタ用のゲート絶縁膜上に前記第7、第8高耐圧電界効果トランジスタ用のゲート電極を形成する工程と、
(h)前記(d)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成するとともに、前記第7半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(i)前記(e)工程の後、前記第10半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域を形成するとともに、前記第8半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域を形成する工程と、
(j)前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(k)前記(j)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
(l)前記(k)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第15半導体領域を形成する工程とを有し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記溝型の分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記溝型の分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ドレイン用の第2導電型の第11半導体領域と前記第7高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記溝型の分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記溝型の分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域は、前記ドレイン用の第1導電型の第12半導体領域と前記第8高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する際に、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の前記溝型の分離部と前記半導体基板との境界領域に、前記第8半導体領域よりも高不純物濃度の第2導電型の第13半導体領域を、前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10、第12半導体領域に接しないように、前記第10、12半導体領域から離れるように形成し、
前記第8高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する際に、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の前記溝型の分離部と前記半導体基板との境界領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第14半導体領域を、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9、第11半導体領域に接しないように、前記第9、11半導体領域から離れるように形成し、
前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成した後に、前記第7、第8高耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming seventh and eighth high breakdown voltage field effect transistors and a low breakdown voltage field effect transistor having a lower operating voltage than the seventh and eighth high breakdown voltage field effect transistors on a semiconductor substrate. ,
(A) forming a groove-type isolation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the groove-type isolation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) after the step (a) , forming a second conductivity type eighth semiconductor region opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(D) after the step (b) , forming a second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the seventh high breakdown voltage field effect transistor in the seventh semiconductor region;
(E) after the step (c) , forming a first conductivity type tenth semiconductor region for a drain of the eighth high breakdown voltage field effect transistor in the eighth semiconductor region;
(F) After the step (d) and the step (e) , forming a gate insulating film for the seventh and eighth high breakdown voltage field effect transistors on the semiconductor substrate;
(G) After the step (f) , forming a gate electrode for the seventh and eighth high breakdown voltage field effect transistors on the gate insulating film for the seventh and eighth high breakdown voltage field effect transistors;
(H) After the step (d), in the ninth semiconductor region, there is a semiconductor region having a higher impurity concentration than that of the ninth semiconductor region, and a second region for the drain of the seventh high breakdown voltage field effect transistor. An eleventh conductivity type semiconductor region is formed, and the seventh semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region, and is a source region for the seventh high breakdown voltage field effect transistor. Forming a second conductivity type eleventh semiconductor region;
(I) After the step (e), in the tenth semiconductor region, a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region, and a first drain drain for the eighth high withstand voltage field effect transistor A conductive-type twelfth semiconductor region is formed, and the eighth semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region, and is a source region for the eighth high-voltage field effect transistor. Forming a twelfth semiconductor region of one conductivity type;
(J) forming a gate insulating film of the low breakdown voltage field effect transistor;
(K) After the step (j) , forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor;
(L) After the step (k) , forming a fifteenth semiconductor region for the source and drain of the low breakdown voltage field effect transistor,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the seventh high breakdown voltage field effect transistor is located on one side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the seventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the groove-type separation part,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source of the seventh high withstand voltage field effect transistor is located on the other side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the seventh high withstand voltage field effect transistor is disposed. Formed adjacent to each other without a groove-shaped separation part,
The ninth semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the seventh high withstand voltage field effect transistor includes an eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain and a channel region of the seventh high withstand voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
The twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the eighth high withstand voltage field effect transistor is on one side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the eighth high withstand voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the groove-type separation part,
The twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the source of the eighth high withstand voltage field effect transistor is on the other side in the gate length direction of the active region in which the channel region of the eighth high withstand voltage field effect transistor is disposed. Formed adjacent to each other without a groove-shaped separation part,
The tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the eighth high withstand voltage field effect transistor includes a twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the drain and a channel region of the eighth high withstand voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
When forming the second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the seventh high withstand voltage field effect transistor, the groove type isolation portions at both ends in the gate width direction of the eighth high withstand voltage field effect transistor and the In a boundary region with the semiconductor substrate, a second conductivity type thirteenth semiconductor region having a higher impurity concentration than that of the eighth semiconductor region, and a first conductivity type tenth for the drain of the eighth high breakdown voltage field effect transistor, Forming so as not to contact the twelfth semiconductor region, away from the tenth and twelfth semiconductor regions,
When forming the tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the eighth high withstand voltage field effect transistor, the groove type isolation portions at both ends in the gate width direction of the seventh high withstand voltage field effect transistor and the In the boundary region with the semiconductor substrate, the 14th semiconductor region of the first conductivity type having a higher impurity concentration than the 7th semiconductor region, the 9th of the second conductivity type for the drain of the 7th high breakdown voltage field effect transistor, Forming away from the ninth and eleventh semiconductor regions so as not to contact the eleventh semiconductor region,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming gate electrodes of the seventh and eighth high breakdown voltage field effect transistors after forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor.
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記溝型の分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記第1導電型とは逆の第2導電型の半導体領域であって、前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、前記高耐圧電界効果トランジスタのゲート幅方向の両端の前記溝型の分離部と前記半導体基板との境界領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第14半導体領域を、前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域に接しないように、前記第9半導体領域から離れるように形成する工程と、
(e)前記(c)工程および前記(d)工程の後、前記半導体基板上に前記高耐圧電界効果トランジスタ用のゲート絶縁膜を形成する工程と、
(f)前記(e)工程の後、前記高耐圧電界効果トランジスタ用のゲート絶縁膜上に前記高耐圧電界効果トランジスタ用のゲート電極を形成する工程と、
(g)前記(c)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第7高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成するとともに、前記第7半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(h)前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(i)前記(h)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
(j)前記(i)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第15半導体領域を形成する工程とを有し、
前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記溝型の分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域は、前記高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記溝型の分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ドレイン用の第2導電型の第11半導体領域と前記高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成した後に、前記高耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming a high breakdown voltage field effect transistor and a low breakdown voltage field effect transistor having an operating voltage lower than that of the high breakdown voltage field effect transistor on a semiconductor substrate,
(A) forming a groove-type isolation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the groove-type isolation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) After the step (b), the seventh semiconductor region is a semiconductor region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and is a second region for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor. Forming a conductive type ninth semiconductor region;
(D) After the step (b), an impurity concentration higher than that of the seventh semiconductor region is present in a boundary region between the trench-type isolation portion and the semiconductor substrate at both ends in the gate width direction of the high breakdown voltage field effect transistor. Forming the first conductivity type fourteenth semiconductor region away from the ninth semiconductor region so as not to contact the second conductivity type ninth semiconductor region for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor; ,
(E) after the step (c) and the step (d) , forming a gate insulating film for the high breakdown voltage field effect transistor on the semiconductor substrate;
(F) After the step (e) , forming a gate electrode for the high breakdown voltage field effect transistor on the gate insulating film for the high breakdown voltage field effect transistor;
(G) After the step (c), in the ninth semiconductor region, a second semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region and serving as a drain for the seventh high breakdown voltage field effect transistor. A conductive type eleventh semiconductor region is formed, and a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region in the seventh semiconductor region, the second conductive for the source of the high breakdown voltage field effect transistor. Forming an eleventh semiconductor region of the mold;
(H) forming a gate insulating film of the low breakdown voltage field effect transistor;
(I) after the step (h) , forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor;
(J) after the step (i) , forming a fifteenth semiconductor region for the source and drain of the low breakdown voltage field effect transistor,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor has the groove type isolation on one side in the gate length direction of the active region where the channel region of the high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the part,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source of the high breakdown voltage field effect transistor has the groove type isolation on the other side in the gate length direction of the active region where the channel region of the high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in an adjacent state without intervening parts,
The ninth semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor electrically connects the eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain and the channel region of the high breakdown voltage field effect transistor. Formed to
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate electrode of the high breakdown voltage field effect transistor after forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor.
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(a)工程の後、前記半導体基板に前記第1導電型とは逆の第2導電型の第8半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記第9高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(e)前記(c)工程の後、前記第8半導体領域に、前記第10高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する工程と、
(f)前記(d)工程および前記(e)工程の後、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(h)前記(g)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第9高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(i)前記(g)工程の後、前記第10半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第10高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第12半導体領域を形成する工程とを有し、
前記第9高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第9高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の両側に前記分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第9高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ソースおよびドレイン用の第2導電型の第11半導体領域の各々と前記第9高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第10高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第10高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の両側に前記分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第10高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第10半導体領域は、前記ソースおよびドレイン用の第1導電型の第12半導体領域の各々と前記第10高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第9高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する際に、前記第10高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される領域に、前記第8半導体領域よりも高不純物濃度の第2導電型の第15半導体領域を形成し、
前記(d)工程で前記第15半導体領域を形成した後、かつ、前記(f)工程の前に、前記第15半導体領域の上部に、前記第15半導体領域とは逆の導電型を形成する不純物を導入することにより、前記第15半導体領域の上部に、前記第15半導体領域よりも低不純物濃度の第2導電型の第16半導体領域を形成し、
前記第10高耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する際に、前記第9高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第17半導体領域を形成し、
前記(e)工程で前記第17半導体領域を形成した後、かつ、前記(f)工程の前に、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域とは逆の導電型を形成する不純物を導入することにより、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域よりも低不純物濃度の第1導電型の第18半導体領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming ninth and tenth high breakdown voltage field effect transistors on a semiconductor substrate,
(A) forming a groove-type separation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the separation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) after the step (a) , forming a second conductivity type eighth semiconductor region opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(D) After the step (b) , forming a second conductive type ninth semiconductor region for the source and drain of the ninth high breakdown voltage field effect transistor in the seventh semiconductor region;
(E) After the step (c) , forming a first conductivity type tenth semiconductor region for the source and drain of the tenth high breakdown voltage field effect transistor in the eighth semiconductor region;
(F) after the step (d) and the step (e) , forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
(G) after the step (f) , forming a gate electrode on the gate insulating film;
(H) After the step (g), the ninth semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region, and is used for the source and drain of the ninth high breakdown voltage field effect transistor. Forming an eleventh semiconductor region of the second conductivity type;
(I) After the step (g), the tenth semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region, and is used for the source and drain of the tenth high breakdown voltage field effect transistor. Forming a twelfth semiconductor region of the first conductivity type,
The eleventh semiconductor regions of the second conductivity type for the source and drain of the ninth high breakdown voltage field effect transistor are on both sides in the gate length direction of the active region where the channel region of the ninth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the separation part,
The ninth conductive region of the second conductivity type for the source and drain of the ninth high breakdown voltage field effect transistor includes the eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source and drain and the ninth high breakdown voltage field effect. Formed so as to be electrically connected to the channel region of the transistor,
The twelfth conductive type twelfth semiconductor regions for the source and drain of the tenth high breakdown voltage field effect transistor are located on both sides in the gate length direction of the active region where the channel region of the tenth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the separation part,
The tenth semiconductor region of the first conductivity type for the source and drain of the tenth high breakdown voltage field effect transistor is the same as each of the twelfth semiconductor regions of the first conductivity type for the source and drain and the tenth high breakdown voltage field effect. Formed so as to be electrically connected to the channel region of the transistor,
When forming the ninth semiconductor region of the second conductivity type for the source and drain of the ninth high breakdown voltage field effect transistor, the eighth high breakdown voltage field effect transistor is formed in the region where the channel region is disposed. Forming a second conductivity type fifteenth semiconductor region having a higher impurity concentration than the semiconductor region;
After forming the fifteenth semiconductor region in the step (d) and before the step (f) , a conductivity type opposite to that of the fifteenth semiconductor region is formed on the fifteenth semiconductor region. By introducing the impurity, a second conductivity type sixteenth semiconductor region having a lower impurity concentration than the fifteenth semiconductor region is formed on the fifteenth semiconductor region,
When the tenth semiconductor region of the first conductivity type for the source and drain of the tenth high breakdown voltage field effect transistor is formed, the seventh high breakdown voltage field effect transistor is formed in the region where the channel region is disposed. Forming a seventeenth semiconductor region of a first conductivity type having a higher impurity concentration than the semiconductor region;
After forming the seventeenth semiconductor region in the step (e) and before the step (f) , a conductivity type opposite to the seventeenth semiconductor region is formed on the seventeenth semiconductor region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising introducing an impurity to form a first conductivity type 18th semiconductor region having a lower impurity concentration than the 17th semiconductor region above the 17th semiconductor region.
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(a)工程の後、前記半導体基板に前記第1導電型とは逆の第2導電型の第8半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(e)前記(c)工程の後、前記第8半導体領域に、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する工程と、
(f)前記(d)工程および前記(e)工程の後、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(h)前記(g)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成するとともに、前記第7半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(i)前記(g)工程の後、前記第10半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域を形成するとともに、前記第8半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域を形成する工程とを有し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ドレイン用の第2導電型の第11半導体領域と前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域は、前記ドレイン用の第1導電型の第12半導体領域と前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する際に、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される領域に、前記第8半導体領域よりも高不純物濃度の第2導電型の第15半導体領域を形成し、
前記(d)工程で前記第15半導体領域を形成した後、かつ、前記(f)工程の前に、前記第15半導体領域の上部に、前記第15半導体領域とは逆の導電型を形成する不純物を導入することにより、前記第15半導体領域の上部に、前記第15半導体領域よりも低不純物濃度の第2導電型の第16半導体領域を形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する際に、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第17半導体領域を形成し、
前記(e)工程で前記第17半導体領域を形成した後、かつ、前記(f)工程の前に、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域とは逆の導電型を形成する不純物を導入することにより、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域よりも低不純物濃度の第1導電型の第18半導体領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming eleventh and twelfth high breakdown voltage field effect transistors on a semiconductor substrate,
(A) forming a groove-type separation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the separation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) after the step (a) , forming a second conductivity type eighth semiconductor region opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(D) after the step (b) , forming a second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor in the seventh semiconductor region;
(E) after the step (c) , forming a tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor in the eighth semiconductor region;
(F) after the step (d) and the step (e) , forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
(G) after the step (f) , forming a gate electrode on the gate insulating film;
(H) After the step (g), in the ninth semiconductor region, a second semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region and serving as a drain for the eleventh high breakdown voltage field effect transistor. An eleventh conductivity type semiconductor region is formed, and the seventh semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region, and is a source region for the eleventh high breakdown voltage field effect transistor. Forming a second conductivity type eleventh semiconductor region;
(I) After the step (g), in the tenth semiconductor region, a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region, the first for drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor A conductive type twelfth semiconductor region is formed, and a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region is formed in the eighth semiconductor region and is used for the source of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor. Forming a twelfth semiconductor region of one conductivity type,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is located on one side in the gate length direction of the active region where the channel region of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the separation part,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is located on the other side in the gate length direction of the active region where the channel region of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in a state adjacent to each other without a separation part,
The ninth semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the eleventh high withstand voltage field effect transistor includes an eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain and a channel region of the eleventh high withstand voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
The twelfth conductive type twelfth semiconductor region for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is located on one side in the gate length direction of the active region where the channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the separation part,
The twelfth conductive type twelfth semiconductor region for the source of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is located on the other side in the gate length direction of the active region where the channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in a state adjacent to each other without a separation part,
The tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor includes a twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the drain and a channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
In forming the second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor, the eighth semiconductor region is formed in the region where the channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Forming a fifteenth semiconductor region of the second conductivity type having a higher impurity concentration than
After forming the fifteenth semiconductor region in the step (d) and before the step (f) , a conductivity type opposite to that of the fifteenth semiconductor region is formed on the fifteenth semiconductor region. By introducing the impurity, a second conductivity type sixteenth semiconductor region having a lower impurity concentration than the fifteenth semiconductor region is formed on the fifteenth semiconductor region,
When forming the tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor, the seventh semiconductor region is formed in a region where the channel region of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Forming a seventeenth semiconductor region of the first conductivity type having a higher impurity concentration than
After forming the seventeenth semiconductor region in the step (e) and before the step (f) , a conductivity type opposite to the seventeenth semiconductor region is formed on the seventeenth semiconductor region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising introducing an impurity to form a first conductivity type 18th semiconductor region having a lower impurity concentration than the 17th semiconductor region above the 17th semiconductor region.
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(a)工程の後、前記半導体基板に前記第1導電型とは逆の第2導電型の第8半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(e)前記(c)工程の後、前記第8半導体領域に、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する工程と、
(f)前記(d)工程および前記(e)工程の後、前記半導体基板上に前記第11、第12高耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記第11、第12高耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜上に前記第11、第12高耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
(h)前記(g)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成するとともに、前記第7半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(i)前記(g)工程の後、前記第10半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域を形成するとともに、前記第8半導体領域内に、前記第10半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域を形成する工程と、
(j)前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(k)前記(j)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
(l)前記(k)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第19半導体領域を形成する工程とを有し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域は、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ドレイン用の第2導電型の第11半導体領域と前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第1導電型の第12半導体領域は、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域は、前記ドレイン用の第1導電型の第12半導体領域と前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記第11高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する際に、前記第12高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される領域に、前記第8半導体領域よりも高不純物濃度の第2導電型の第15半導体領域を形成し、
前記(d)工程で前記第15半導体領域を形成した後、かつ、前記(f)工程の前に、前記第15半導体領域の上部に、前記第15半導体領域とは逆の導電型を形成する不純物を導入することにより、前記第15半導体領域の上部に、前記第15半導体領域よりも低不純物濃度の第2導電型の第16半導体領域を形成し、
前記第12高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第1導電型の第10半導体領域を形成する際に、前記第11高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第17半導体領域を形成し、
前記(e)工程で前記第17半導体領域を形成した後、かつ、前記(f)工程の前に、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域とは逆の導電型を形成する不純物を導入することにより、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域よりも低不純物濃度の第1導電型の第18半導体領域を形成し、
前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成した後に、前記第11、第12高耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming eleventh and twelfth high breakdown voltage field effect transistors and a low breakdown voltage field effect transistor having an operating voltage lower than that of the eleventh and twelfth high breakdown voltage field effect transistors on a semiconductor substrate. Because
(A) forming a groove-type separation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the separation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) after the step (a) , forming a second conductivity type eighth semiconductor region opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(D) after the step (b) , forming a second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor in the seventh semiconductor region;
(E) after the step (c) , forming a tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor in the eighth semiconductor region;
(F) After the step (d) and the step (e) , forming a gate insulating film of the eleventh and twelfth high withstand voltage field effect transistors on the semiconductor substrate;
(G) After the step (f) , forming a gate electrode of the eleventh and twelfth high breakdown voltage field effect transistors on the gate insulating film of the eleventh and twelfth high breakdown voltage field effect transistors;
(H) After the step (g), in the ninth semiconductor region, a second semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region and serving as a drain for the eleventh high breakdown voltage field effect transistor. An eleventh conductivity type semiconductor region is formed, and the seventh semiconductor region is a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region, and is a source region for the eleventh high breakdown voltage field effect transistor. Forming a second conductivity type eleventh semiconductor region;
(I) After the step (g), in the tenth semiconductor region, a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region, the first for drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor A conductive type twelfth semiconductor region is formed, and a semiconductor region having a higher impurity concentration than the tenth semiconductor region is formed in the eighth semiconductor region and is used for the source of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor. Forming a twelfth semiconductor region of one conductivity type;
(J) forming a gate insulating film of the low breakdown voltage field effect transistor;
(K) After the step (j) , forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor;
(L) After the step (k) , forming a nineteenth semiconductor region for the source and drain of the low breakdown voltage field effect transistor,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is located on one side in the gate length direction of the active region where the channel region of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the separation part,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is located on the other side in the gate length direction of the active region where the channel region of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in a state adjacent to each other without a separation part,
The ninth semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the eleventh high withstand voltage field effect transistor includes an eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain and a channel region of the eleventh high withstand voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
The twelfth conductive type twelfth semiconductor region for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is located on one side in the gate length direction of the active region where the channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in the active region arranged through the separation part,
The twelfth conductive type twelfth semiconductor region for the source of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is located on the other side in the gate length direction of the active region where the channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Formed in a state adjacent to each other without a separation part,
The tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor includes a twelfth semiconductor region of the first conductivity type for the drain and a channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor. Formed to connect electrically,
In forming the second conductive type ninth semiconductor region for the drain of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor, the eighth semiconductor region is formed in the region where the channel region of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Forming a fifteenth semiconductor region of the second conductivity type having a higher impurity concentration than
After forming the fifteenth semiconductor region in the step (d) and before the step (f) , a conductivity type opposite to that of the fifteenth semiconductor region is formed on the fifteenth semiconductor region. By introducing the impurity, a second conductivity type sixteenth semiconductor region having a lower impurity concentration than the fifteenth semiconductor region is formed on the fifteenth semiconductor region,
When forming the tenth semiconductor region of the first conductivity type for the drain of the twelfth high breakdown voltage field effect transistor, the seventh semiconductor region is formed in a region where the channel region of the eleventh high breakdown voltage field effect transistor is disposed. Forming a seventeenth semiconductor region of the first conductivity type having a higher impurity concentration than
After forming the seventeenth semiconductor region in the step (e) and before the step (f) , a conductivity type opposite to the seventeenth semiconductor region is formed on the seventeenth semiconductor region. By introducing an impurity, an eighteenth semiconductor region of a first conductivity type having a lower impurity concentration than the seventeenth semiconductor region is formed on the seventeenth semiconductor region;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming gate electrodes of the eleventh and twelfth high breakdown voltage field effect transistors after forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor.
(a)前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成し、前記分離部により規定される複数の活性領域を形成する工程と、
(b)前記(a)工程の後、前記半導体基板に第1導電型の第7半導体領域を形成する工程と、
(c)前記(b)工程の後、前記第7半導体領域に、前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域を形成する工程と、
(d)前記(b)工程の後、高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される領域に、前記第7半導体領域よりも高不純物濃度の第1導電型の第17半導体領域を形成する工程と、
(e)前記(d)工程の後、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域とは逆の導電型を形成する不純物を導入することにより、前記第17半導体領域の上部に、前記第17半導体領域よりも低不純物濃度の第1導電型の第18半導体領域を形成する工程と、
(f)前記(c)工程および前記(e)工程の後、前記半導体基板上に前記高耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記高耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜上に前記高耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
(h)前記(g)工程の後、前記第9半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域を形成するとともに、前記第7半導体領域内に、前記第9半導体領域よりも高不純物濃度の半導体領域であって、前記高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域を形成する工程と、
(i)前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(j)前記(i)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
(k)前記(k)工程の後、前記低耐圧電界効果トランジスタのソースおよびドレイン用の第15半導体領域を形成する工程とを有し、
前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第11半導体領域は、前記高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の一方の片側に前記分離部を介して配置された活性領域に形成し、
前記高耐圧電界効果トランジスタのソース用の第2導電型の第11半導体領域は、前記高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域が配置される活性領域のゲート長方向の他方の片側に前記分離部を介さずに隣接した状態で形成し、
前記高耐圧電界効果トランジスタのドレイン用の第2導電型の第9半導体領域は、前記ドレイン用の第2導電型の第11半導体領域と前記高耐圧電界効果トランジスタのチャネル領域とを電気的に接続するように形成し、
前記低耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成した後に、前記高耐圧電界効果トランジスタのゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a high breakdown voltage field effect transistor and a low breakdown voltage field effect transistor having an operating voltage lower than that of the high breakdown voltage field effect transistor on a semiconductor substrate,
(A) forming a groove-type separation portion on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of active regions defined by the separation portion;
(B) after the step (a) , forming a first conductivity type seventh semiconductor region on the semiconductor substrate;
(C) after the step (b) , forming a second conductivity type ninth semiconductor region for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor in the seventh semiconductor region;
(D) After the step (b), a step of forming a first conductivity type seventeenth semiconductor region having a higher impurity concentration than the seventh semiconductor region in a region where the channel region of the high breakdown voltage field effect transistor is disposed. When,
(E) After the step (d), by introducing an impurity forming a conductivity type opposite to that of the seventeenth semiconductor region into the upper portion of the seventeenth semiconductor region, Forming an eighteenth semiconductor region of a first conductivity type having a lower impurity concentration than the seventeenth semiconductor region;
(F) After the step (c) and the step (e) , forming a gate insulating film of the high breakdown voltage field effect transistor on the semiconductor substrate;
(G) after the step (f) , forming a gate electrode of the high voltage field effect transistor on the gate insulating film of the high voltage field effect transistor;
(H) After the step (g), in the ninth semiconductor region, a semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region, the second conductivity type for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor The semiconductor region having a higher impurity concentration than the ninth semiconductor region and having a second conductivity type for the source of the high breakdown voltage field effect transistor. Forming an eleventh semiconductor region;
(I) forming a gate insulating film of the low breakdown voltage field effect transistor;
(J) after the step (i) , forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor;
(K) after the step (k) , forming a fifteenth semiconductor region for the source and drain of the low breakdown voltage field effect transistor,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the drain of the high withstand voltage field effect transistor is provided on one side in the gate length direction of the active region where the channel region of the high withstand voltage field effect transistor is disposed via the isolation part. Formed in the active region,
The eleventh semiconductor region of the second conductivity type for the source of the high breakdown voltage field effect transistor is interposed on the other side in the gate length direction of the active region where the channel region of the high breakdown voltage field effect transistor is disposed via the isolation portion. Without being adjacent,
Ninth semiconductor region of a second conductivity type for the drain of the high breakdown voltage field effect transistor is electrically the channel region of the eleventh semiconductor region and the front Symbol high breakdown voltage field effect transistor of the second conductivity type for said drain Formed to connect,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate electrode of the high breakdown voltage field effect transistor after forming a gate electrode of the low breakdown voltage field effect transistor.
前記(a)工程は、
(a1)前記半導体基板に溝を形成する工程と、
(a2)前記溝を含む半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程と、
(a3)前記溝の外の前記絶縁膜を除去し、前記溝内に前記絶縁膜を埋め込むことにより溝型の分離部を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 7, 8, 9 or 12,
The step (a)
(A1) forming a groove in the semiconductor substrate;
(A2) depositing an insulating film on the semiconductor substrate including the trench;
(A3) removing the insulating film outside the trench, and embedding the insulating film in the trench to form a trench-type isolation part.
前記(a)工程は、
(a1)前記半導体基板上の活性領域に耐酸化性絶縁膜のパターンを形成する工程と、
(a2)前記半導体基板に対して熱酸化処理を施すことにより、前記耐酸化性絶縁膜のパターンの無い領域に絶縁膜を形成することにより、前記分離部を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 7, 8, 9 or 12,
The step (a)
(A1) forming a pattern of an oxidation-resistant insulating film in an active region on the semiconductor substrate;
(A2) forming a separation portion by forming an insulating film in a region having no pattern of the oxidation-resistant insulating film by performing a thermal oxidation process on the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device.
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