JP4810832B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、同一の半導体層に複数種類のスイッチング構造が形成されている、いわゆる複合型の半導体装置を製造する方法に関する。特に、少なくとも、第1ドーパント領域を利用する第1スイッチング構造と第2ドーパント領域を利用する第2スイッチング構造を有する複合型の半導体装置を製造する方法に関する。本発明は、第3、第4のスイッチング構造を有する半導体装置を製造するのにも有用である。
本明細書でいうドーパント領域は、半導体にp型又はn型の不純物原子を添加した領域をいう。また、異なる種類のスイッチング構造には、構造要素自体が異なるスイッチング構造、構造要素の形状が異なるスイッチング構造、あるいは導電型が異なるスイッチング構造等が含まれる。
The present invention relates to a method for manufacturing a so-called composite type semiconductor device in which a plurality of types of switching structures are formed in the same semiconductor layer. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a composite semiconductor device having at least a first switching structure using a first dopant region and a second switching structure using a second dopant region. The present invention is also useful for manufacturing a semiconductor device having third and fourth switching structures.
The dopant region in this specification refers to a region in which p-type or n-type impurity atoms are added to a semiconductor. Different types of switching structures include switching structures with different structural elements themselves, switching structures with different structural element shapes, switching structures with different conductivity types, and the like.

複合型の半導体装置の開発が進められている。スイッチング構造は、半導体にp型またはn型の不純物原子を添加したドーパント領域を利用して構成されている。したがって、種類が異なる第1スイッチング構造と第2スイッチング構造を有する複合型の半導体装置は、第1スイッチング構造のための第1ドーパント領域と第2スイッチング構造のための第2ドーパント領域を備えている。複合型の半導体装置を製造するためには、第1ドーパント領域と第2ドーパント領域を形成する必要がある。
従来技術では、第1ドーパント領域に対応する開口を有するマスク越しにドーピングして第1ドーパント領域を形成し、第2ドーパント領域に対応する開口を有するマスク越しにドーピングして第2ドーパント領域を形成していた。この技術によると、2枚以上のマスクが必要とされ、製造工程数が多く、歩留まりも低下する。2枚以上のマスクを使い分ける従来の技術によると、製造に要する時間が長時間化し、製造コストが増大する。
この課題を解決するために、特許文献1は、1枚の共通マスクを利用して第1ドーパント領域と第2ドーパント領域を同時に形成する技術を提案している。特許文献1は、1枚の共通マスクを利用して、横型のMOSFETのn型ドレイン領域(第1ドーパント領域の一例)と、CMOSのn型ウェル領域(第2ドーパント領域の一例)を、同時に形成する技術を提案している。特許文献1の技術では、半導体層の表面に、n型ドレイン領域とn型ウェル領域の両者に対応する開口を有するマスク越しに、n型のドーパントを導入することによって、n型ドレイン領域とn型ウェル領域を同時に形成する。
特許文献2等にも、関連する技術が提案されている。
特開平7−307401号公報 特開平8−107151号公報 特開2000−183181号公報
Composite semiconductor devices are being developed. The switching structure is configured using a dopant region in which p-type or n-type impurity atoms are added to a semiconductor. Therefore, the composite semiconductor device having the first switching structure and the second switching structure of different types includes the first dopant region for the first switching structure and the second dopant region for the second switching structure. . In order to manufacture a composite type semiconductor device, it is necessary to form a first dopant region and a second dopant region.
In the prior art, a first dopant region is formed by doping through a mask having an opening corresponding to the first dopant region, and a second dopant region is formed by doping through a mask having an opening corresponding to the second dopant region. Was. According to this technique, two or more masks are required, the number of manufacturing steps is large, and the yield is also reduced. According to the conventional technique in which two or more masks are selectively used, the time required for the production becomes longer and the production cost increases.
In order to solve this problem, Patent Document 1 proposes a technique of simultaneously forming a first dopant region and a second dopant region using a single common mask. In Patent Document 1, a single common mask is used to simultaneously form an n-type drain region (an example of a first dopant region) of a lateral MOSFET and an n-type well region (an example of a second dopant region) of a CMOS. Propose the technology to form. In the technique of Patent Document 1, an n-type drain region and an n-type drain region are introduced by introducing an n-type dopant through a mask having openings corresponding to both the n-type drain region and the n-type well region on the surface of the semiconductor layer. A mold well region is formed simultaneously.
A related technique is also proposed in Patent Document 2 and the like.
JP-A-7-307401 JP-A-8-107151 JP 2000-183181 A

特許文献1の技術を利用すると、第1ドーパント領域と第2ドーパント領域を同時に形成することができる。しかしながら同時に形成するために、第1ドーパント領域と第2ドーパント領域のドーパント濃度を変えることができない。しかしながら、第1スイッチング構造のための第1ドーパント領域と、第2スイッチング構造のための第2ドーパント領域では、必要とされるドーパント濃度が異なることが多い。特許文献1の技術では、第1ドーパント領域に必要とされる条件に合わせてドーピングすると第2ドーパント領域では好ましいドーパント濃度が得られず、第2ドーパント領域に必要とされる条件に合わせてドーピングすると第1ドーパント領域では好ましいドーパント濃度が得られない。特許文献1の技術では、第1ドーパント領域と第2ドーパント領域を同時に形成するために、第1領域に必要とされるドーピング条件と第2領域に必要とされるドーピング条件が異なることに対応できない。特許文献1の技術では、第1ドーパント領域を最適化することによって第2ドーパント領域が最適条件から外れるのを甘受するか、第2ドーパント領域を最適化することによって第1ドーパント領域が最適条件から外れるのを甘受するか、あるいは両者ともほぼ適当ではあるが最適ではないドーピング条件を選択することによって妥協することが必要とされる。
本発明は、上記の課題を解決するために開発されたものであり、第1ドーパント領域については第1領域に最適にドーピングし、第2ドーパント領域については第2領域に最適にドーピングし、しかも第1領域と第2領域を同時にドーピングすることができる技術を提供する。
When the technique of Patent Document 1 is used, the first dopant region and the second dopant region can be formed simultaneously. However, in order to form simultaneously, the dopant concentration of a 1st dopant area | region and a 2nd dopant area | region cannot be changed. However, the required dopant concentration is often different between the first dopant region for the first switching structure and the second dopant region for the second switching structure. In the technique of Patent Document 1, when doping is performed according to the conditions required for the first dopant region, a preferable dopant concentration cannot be obtained in the second dopant region, and when doping is performed according to the conditions required for the second dopant region. A preferable dopant concentration cannot be obtained in the first dopant region. In the technique of Patent Document 1, since the first dopant region and the second dopant region are formed at the same time, the doping condition required for the first region and the doping condition required for the second region cannot be accommodated. . In the technique of Patent Document 1, it is accepted that the second dopant region deviates from the optimum condition by optimizing the first dopant region, or the first dopant region is removed from the optimum condition by optimizing the second dopant region. It may be necessary to compromise or to compromise by choosing doping conditions that are both appropriate but not optimal.
The present invention has been developed to solve the above-described problems. The first dopant region is optimally doped in the first region, the second dopant region is optimally doped in the second region, and A technique capable of simultaneously doping a first region and a second region is provided.

前記したように、第1スイッチング構造のための第1ドーパント領域と、第2スイッチング構造のための第2ドーパント領域では、必要とされるドーパント濃度が異なることが多い。この事象をよく研究すると、半導体層の同じ深さにおいて、第1領域と第2領域でドーピング濃度を異ならせたいという要求が存在することはまれであり、第1領域で重要なドーピング濃度の深さと第2領域で重要なドーピング濃度の深さが異なることが多い。例えば、第1領域では浅部のドーパント濃度を所望の濃度に調整することが重要であり、深部のドーパント濃度が重要でないのに対し、第2領域では深部のドーパント濃度を所望の濃度に調整することが重要であり、浅部のドーパント濃度が重要でないことが多い。
第1領域で重要なドーパント濃度の深さと第2領域で重要なドーパント濃度の深さが異なる場合、1枚の共通マスクを利用して第1領域と第2領域を同時に形成しながら、第1領域では第1領域で重要な深さのドーパント濃度を必要な濃度に調整し、第2領域では第2領域で重要な深さのドーパント濃度を必要な濃度に調整することが可能となる。本発明は、これに成功したものであり、1枚の共通マスクを利用しながらも、ドーピング条件を異にする複数のドーピング工程を実施することによって、第1領域では第1領域で重要な深さのドーピング濃度を必要な濃度に調整し、第2領域では第2領域で重要な深さのドーピング濃度を必要な濃度に調整することに成功した。
As described above, the required dopant concentration is often different between the first dopant region for the first switching structure and the second dopant region for the second switching structure. If this phenomenon is well studied, there is rarely a need to have different doping concentrations in the first region and the second region at the same depth of the semiconductor layer. And the depth of the important doping concentration in the second region is often different. For example, in the first region, it is important to adjust the dopant concentration in the shallow portion to a desired concentration and the dopant concentration in the deep portion is not important, whereas in the second region, the dopant concentration in the deep portion is adjusted to the desired concentration. Is important, and the dopant concentration in the shallow part is often unimportant.
If the depth of the important dopant concentration in the first region is different from the depth of the important dopant concentration in the second region, the first region and the second region are simultaneously formed using one common mask, In the region, the dopant concentration having an important depth in the first region can be adjusted to a necessary concentration, and in the second region, the dopant concentration having an important depth can be adjusted to the necessary concentration in the second region. The present invention has succeeded in this, and by performing a plurality of doping processes using different doping conditions while using one common mask, the first region has an important depth in the first region. In the second region, the doping concentration at an important depth in the second region was successfully adjusted to the necessary concentration.

本発明の製造方法は、ボディ領域を利用する横型の第1MOSFETと、深部を電流が流れるオフセットドレイン領域を利用する横型で第1MOSFETの導電型と反対導電型の第2MOSFETを有する複合型半導体装置の製造に適している。
この製造方法は、半導体層の表面に、ボディ領域とオフセットドレイン領域の両者に対応する開口を有するマスク越しに、第1条件でドーピングし、ボディ領域とオフセットドレイン領域の浅部にドーパントを導入する第1ドーピング工程を備えている。さらに、前記半導体層の表面に、前記マスク越しに、第2条件でドーピングし、ボディ領域とオフセットドレイン領域の深部にドーパントを導入する第2ドーピング工程を備えている。さらに、オフセットドレイン領域を形成する半導体層の表面の一部に、フィールド酸化膜を形成する工程を備えている。
第1ドーピング工程と第2ドーピング工程とフィールド酸化膜を形成する工程の実施の順序に制限はない。第1ドーピング工程と第2ドーピング工程の間で、ドーピング条件が不連続的に変化してもよいが、ドーピング条件が連続的に変化してもよい。
ドーピング工程には、イオン注入法、レーザドーピング法、あるいはプラズマドーピング法等を利用することができ、またこれらを組み合わせて利用することもできる。
ドーピング条件には、(1)ドーピングする際の導入エネルギー(eV)、(2)ドーピングする際に用いるドーパントの種類、(3)ドーピングする際の導入角度、(4)ドーピングする際の雰囲気温度、(5)ドーピング手法の変更等を挙げることができる。ドーピング条件を変更するという場合、上記のいずれかの条件を変更する場合、あるいは上記の各条件の組み合わせを変更する場合等を含む。
この製造方法によると、1枚の共通マスクを利用することによって、ボディ領域ではボディ領域で重要な深さのドーピング濃度をボディ領域に必要な濃度に調整し、オフセットドレイン領域ではオフセットドレイン領域で重要な深さのドーピング濃度をオフセットドレイン領域に必要な濃度に調整することができる。
第1条件は、所望するゲート電圧の閾値に基づいて、ボディ領域の浅部にドーパントを導入する条件が選択されている。第2条件は、所望するオン抵抗に基づいて、オフセットドレイン領域の深部にドーパントを導入する条件が選択されている。具体的には、第1条件の注入エネルギーは、第2条件の注入エネルギーよりも低い。さらに、第1条件で導入されるドーパントのピーク濃度は、第2条件で導入されるドーパントのピーク濃度よりも薄い。ここで、「浅部」と「深部」という用語は、半導体層内における相対的な位置関係を指しており、表面に近い側を「浅部」といい、表面から遠い側を「深部」という。巨視的には、両者とも半導体層内の表面近傍に存在することがある。
ボディ領域の浅部のドーパント濃度は、ゲート電圧の閾値と密接な関係がある。一方、オフセットドレイン領域の深部のドーパント濃度は、オン抵抗と密接な関係がある。したがって、ゲート電圧の閾値を所望の値とするドーパント濃度がボディ領域の浅部に導入される条件で第1ドーピング工程を実施することによって、ゲート電圧の閾値を所望の値に調整することができる。一方、オン抵抗を所望の値とするドーパント濃度がオフセットドレインの深部に導入される条件で第2ドーピング工程を実施することによって、オン抵抗を所望の値に調整することができる。
なお、ボディ領域の浅部にドーパントを導入する条件が選択されていれば、オフセットドレイン領域の浅部にもドーパントが導入される。しかしながら、後者は技術的に重要でないことから、浅部にドーパントを導入する条件のことをボディ領域の浅部にドーパントを導入する条件という。同様に、オフセットドレイン領域の深部にドーパントを導入する条件が選択されていれば、ボディ領域の深部にもドーパントが導入される。しかしながら、後者は技術的に重要でないことから、深部にドーパントを導入する条件のことをオフセットドレイン領域の浅部にドーパントを導入する条件という。
また、半導体層の表面にフィールド酸化膜を形成することによって、オフセットドレイン領域内を流れる電流はオフセットドレイン領域の深部を流れるようになる。したがって、オフセットドレイン領域の深部のドーパント濃度が、第2スイッチング構造のオン抵抗の特性にとってより重要となってくる。本発明の製造方法によると、半導体層の深さ方向のドーパント濃度分布を多様に調整することができる。オフセットドレイン領域の深部のドーパント濃度を好適化することができる。したがって、本発明の製造方法は、半導体層の表面にフィールド酸化膜を形成することによって、オフセットドレイン領域の深部を電流が流れる形式の半導体装置に対して特に有用である。
The manufacturing method of the present invention includes a composite type semiconductor device having a lateral first MOSFET that uses a body region and a lateral second MOSFET that uses an offset drain region in which a current flows in a deep portion and has a conductivity type opposite to that of the first MOSFET . Suitable for manufacturing.
In this manufacturing method , the dopant is introduced into the shallow part of the body region and the offset drain region through the mask having openings corresponding to both the body region and the offset drain region on the surface of the semiconductor layer under the first condition. A first doping step is provided. Furthermore, a second doping step is provided in which the surface of the semiconductor layer is doped through the mask under a second condition and a dopant is introduced into the deep portions of the body region and the offset drain region . Furthermore, a step of forming a field oxide film on a part of the surface of the semiconductor layer forming the offset drain region is provided.
There is no restriction on the order of performing the first doping step, the second doping step, and the step of forming the field oxide film. The doping conditions may change discontinuously between the first doping process and the second doping process, but the doping conditions may change continuously.
In the doping step, an ion implantation method, a laser doping method, a plasma doping method, or the like can be used, or a combination of these methods can be used.
The doping conditions include (1) energy introduced during doping (eV), (2) type of dopant used during doping, (3) introduction angle during doping, (4) ambient temperature during doping, (5) The doping technique can be changed. The case where the doping condition is changed includes the case where any one of the above conditions is changed or the combination of the above conditions is changed.
According to this manufacturing method, by using a single common mask, the doping concentration of the depth important in the body region is adjusted in the body region to a necessary concentration in the body region, and important in the offset drain region in the offset drain region. It is possible to adjust the doping concentration at a proper depth to a concentration necessary for the offset drain region.
As the first condition, a condition for introducing a dopant into the shallow portion of the body region is selected based on a desired gate voltage threshold. As the second condition, a condition for introducing a dopant into the deep portion of the offset drain region is selected based on a desired on-resistance. Specifically, the implantation energy under the first condition is lower than the implantation energy under the second condition. Furthermore, the peak concentration of the dopant introduced under the first condition is thinner than the peak concentration of the dopant introduced under the second condition. Here, the terms “shallow part” and “deep part” refer to the relative positional relationship in the semiconductor layer, the side closer to the surface is called “shallow part”, and the side far from the surface is called “deep part”. . Macroscopically, both may exist near the surface in the semiconductor layer.
The dopant concentration in the shallow part of the body region is closely related to the threshold value of the gate voltage. On the other hand, the dopant concentration in the deep portion of the offset drain region is closely related to the on-resistance. Therefore, the gate voltage threshold can be adjusted to a desired value by performing the first doping step under the condition that the dopant concentration that sets the gate voltage threshold to a desired value is introduced into the shallow portion of the body region. . On the other hand, the on-resistance can be adjusted to a desired value by performing the second doping step under the condition that the dopant concentration that sets the on-resistance to a desired value is introduced deep in the offset drain.
If the condition for introducing the dopant into the shallow portion of the body region is selected, the dopant is also introduced into the shallow portion of the offset drain region. However, since the latter is not technically important, the condition for introducing the dopant into the shallow portion is referred to as the condition for introducing the dopant into the shallow portion of the body region. Similarly, if the condition for introducing the dopant into the deep portion of the offset drain region is selected, the dopant is also introduced into the deep portion of the body region. However, since the latter is not technically important, the condition for introducing the dopant into the deep part is referred to as the condition for introducing the dopant into the shallow part of the offset drain region.
Further, by forming a field oxide film on the surface of the semiconductor layer, a current flowing in the offset drain region flows in a deep portion of the offset drain region. Therefore, the dopant concentration in the deep portion of the offset drain region becomes more important for the on-resistance characteristics of the second switching structure. According to the manufacturing method of the present invention, the dopant concentration distribution in the depth direction of the semiconductor layer can be variously adjusted. The dopant concentration in the deep portion of the offset drain region can be optimized. Therefore, the manufacturing method of the present invention is particularly useful for a semiconductor device in which a current flows in the deep part of the offset drain region by forming a field oxide film on the surface of the semiconductor layer.

第1ドーピング工程で導入するドーパントと第2ドーピング工程で導入するドーパントが同一種類であることが好ましい。
ドーピング工程に用いるドーパントを同一種類にすると、ドーピング装置の運転条件を変更することによって第1ドーピング工程と第2ドーピング工程を実施することができ、製造工程が簡単化される。
It is preferable that the dopant introduced in the first doping step and the dopant introduced in the second doping step are the same type.
When the same dopant is used for the doping process, the first doping process and the second doping process can be performed by changing the operating conditions of the doping apparatus, thereby simplifying the manufacturing process.

第1ドーピング工程では低いエネルギーでイオンを注入し、第2ドーピング工程では高いエネルギーでイオンを注入することが好ましい。
ドーピング工程にイオン注入装置を利用すると、注入エネルギーを変更することによって、ドーパントの注入深さを変更することができる。比較的簡単に、第1ドーパント領域では第1ドーパント領域で重要な深さのドーピング濃度を必要な濃度に調整し、第2ドーパント領域では第2ドーパント領域で重要な深さのドーピング濃度を必要な濃度に調整することが可能となる。
It is preferable to implant ions with low energy in the first doping step and implant ions with high energy in the second doping step.
When an ion implantation apparatus is used in the doping process, the dopant implantation depth can be changed by changing the implantation energy. Relatively simply, in the first dopant region, an important depth doping concentration in the first dopant region is adjusted to a required concentration, and in the second dopant region an important depth doping concentration is required in the second dopant region. It becomes possible to adjust the density.

本発明によると、1枚のマスクを用いて、第1MOSFETの第1ドーパント領域と第2MOSFETの第2ドーパント領域を同時に形成する際に、第1ドーパント領域では第1ドーパント領域で重要な深さのドーピング濃度を必要な濃度に調整することができ、第2ドーパント領域では第2ドーパント領域で重要な深さのドーピング濃度を必要な濃度に調整することができる。
半導体装置特性を損なわないで、半導体装置の製造過程を簡単化することができる。
According to the present invention, by using a single mask, when forming the first dopant region of the first MOSFET and the second dopant region of the second MOSFET simultaneously, the first dopant region depth important first dopant region The doping concentration can be adjusted to a necessary concentration. In the second dopant region, a doping concentration at a depth important in the second dopant region can be adjusted to a necessary concentration.
The manufacturing process of the semiconductor device can be simplified without impairing the characteristics of the semiconductor device.

実施例の主要な特徴を列記する。
(第1形態) ドーピング工程では、高加速電圧を利用するイオン注入装置を用いる。
(第2形態) 半導体の深さ方向のドーパント濃度分布を観測したときに、中間深さにピークが観測される条件で、イオン注入する。
(第3形態) イオン注入条件が、不連続的に変更される。
The main features of the examples are listed.
(First Embodiment) In the doping process, an ion implantation apparatus using a high acceleration voltage is used.
(2nd form) When the dopant concentration distribution of the depth direction of a semiconductor is observed, ion implantation is carried out on condition that a peak is observed in the intermediate depth.
(3rd form) Ion implantation conditions are changed discontinuously.

図1〜図7を参照して、本実施例の半導体装置の製造方法を説明する。本実施例では、図7に示すp型のボディ領域42(第1ドーパント領域の一例:以下、n−MOS用ボディ領域という)を利用する横型のn−MOSFET(第1スイッチング構造の一例)と、p型のオフセットドレイン領域44(第2ドーパント領域の一例:以下、p−MOS用オフセットドレイン領域という)を利用する横型のp−MOSFET(第2スイッチング構造の一例)が同一の半導体層に形成されている複合型の半導体装置を製造する。図7では図示しない半導体層の他の領域に、例えばCMOS、ダイオード、あるいはIGBT等の他のスイッチング構造が形成されていてもよい。また、図示しない半導体層の他の領域に、抵抗構造や容量構造等が形成されることもある。本実施例では、本実施例の製造方法が活用されるn−MOSFETとp−MOSFETの領域の要部断面図のみを示し、その製造方法を説明する。本製造方法の特徴は、n−MOSFETの構成要素であるn−MOS用ボディ領域42とp−MOSFETの構成要素であるp−MOS用オフセットドレイン領域44を、1枚のマスクを用いて同時に形成する点に特徴を有する。さらに、p−MOSFETの構成要素であるp−MOS用ボディ領域54と、n−MOSFETの構成要素であるn−MOS用オフセットドレイン領域52を、他の1枚のマスクを用いて形成する点に特徴を有する。   With reference to FIGS. 1-7, the manufacturing method of the semiconductor device of a present Example is demonstrated. In this embodiment, a lateral n-MOSFET (an example of a first switching structure) using a p-type body region 42 (an example of a first dopant region: hereinafter referred to as an n-MOS body region) shown in FIG. A lateral p-MOSFET (an example of a second switching structure) using a p-type offset drain region 44 (an example of a second dopant region: hereinafter referred to as a p-MOS offset drain region) is formed in the same semiconductor layer. The combined semiconductor device is manufactured. In FIG. 7, another switching structure such as a CMOS, a diode, or an IGBT may be formed in another region of the semiconductor layer (not shown). In addition, a resistor structure, a capacitor structure, or the like may be formed in another region of the semiconductor layer (not shown). In this embodiment, only a cross-sectional view of the main part of the n-MOSFET and p-MOSFET regions in which the manufacturing method of this embodiment is utilized will be described. A feature of this manufacturing method is that an n-MOS body region 42 which is a component of an n-MOSFET and a p-MOS offset drain region 44 which is a component of a p-MOSFET are simultaneously formed using a single mask. It is characterized in that Further, the p-MOS body region 54 that is a component of the p-MOSFET and the n-MOS offset drain region 52 that is a component of the n-MOSFET are formed using another mask. Has characteristics.

まず、図1に示すように、半導体層26を用意する。半導体層26は、シリコン単結晶からなるp型の半導体基板22と、その半導体基板22の表面上を被覆しているシリコン単結晶からなるn型のエピタキシャル層24を備えている。エピタキシャル層24は、半導体基板22の表面上に、例えばn型のシリコン単結晶をエピタキシャル成長して得ることができる。
次に、図2に示すように、例えばボロンドープ酸化膜(BSG)を用いる固相拡散技術を利用して、エピタキシャル層24内にp型のシンカー領域32を選択的に形成する。このシンカー領域32は、エピタキシャル層24を貫通して半導体基板22に達している。シンカー領域32は、半導体層26を平面視したときに、エピタキシャル層24を複数の領域に区画するように一巡して形成されている。エピタキシャル層24は、このシンカー領域32によって、複数の島状領域に区画されている。図2に示すように、図示27が1つの島状領域の断面であり、この島状領域27内にn−MOSFETが形成される。なお、このn−MOSFETが形成される図示左側の島状領域27を、左側島状領域27という。一方、図示28の島状領域にp−MOSFETが形成される。この図示右側の島状領域28を右側島状領域28という。左側島状領域27と右側島状領域28はいずれも、p型のシンカー領域32とp型の半導体基板22によって囲繞されたn型の半導体領域である。n型の左側島状領域27とn型の右側島状領域28はいずれも、pn接合によって周囲の半導体領域に対して絶縁分離されている。
First, as shown in FIG. 1, a semiconductor layer 26 is prepared. The semiconductor layer 26 includes a p-type semiconductor substrate 22 made of silicon single crystal and an n-type epitaxial layer 24 made of silicon single crystal covering the surface of the semiconductor substrate 22. The epitaxial layer 24 can be obtained by epitaxially growing, for example, an n-type silicon single crystal on the surface of the semiconductor substrate 22.
Next, as shown in FIG. 2, a p + -type sinker region 32 is selectively formed in the epitaxial layer 24 by using, for example, a solid phase diffusion technique using a boron-doped oxide film (BSG). The sinker region 32 penetrates through the epitaxial layer 24 and reaches the semiconductor substrate 22. The sinker region 32 is formed so as to divide the epitaxial layer 24 into a plurality of regions when the semiconductor layer 26 is viewed in plan. The epitaxial layer 24 is partitioned into a plurality of island regions by the sinker region 32. As shown in FIG. 2, FIG. 27 is a cross section of one island-like region, and an n-MOSFET is formed in this island-like region 27. Note that the left island region 27 where the n-MOSFET is formed is referred to as the left island region 27. On the other hand, a p-MOSFET is formed in the island-shaped region shown in FIG. This right island region 28 is referred to as a right island region 28. Both the left island region 27 and the right island region 28 are n type semiconductor regions surrounded by a p type sinker region 32 and a p type semiconductor substrate 22. Both the n-type left island region 27 and the n-type right island region 28 are insulated from the surrounding semiconductor region by a pn junction.

次に、図3に示すように、LOCOS法を利用して、エピタキシャル層24の表面にフィールド酸化膜34、36、38を選択的に形成する。LOCOS法は次の各工程を備えている。まず、エピタキシャル層24の表面に酸化膜と窒化膜を順に形成した後に、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、フィールド酸化膜34、36、38を形成したい領域に対応する酸化膜と窒化膜を除去し、エピタキシャル層24の表面を露出させる。次に、酸素雰囲気下で、例えば1100℃の熱処理を行う。これにより、前記露出領域が選択的に酸化され、約500nmの層厚を有するフィールド酸化膜34、36、38が形成される。このフィールド酸化膜34、36、38の一部は、エピタキシャル層24内に侵入する状態で形成される。ここで、左側島状領域27に形成されているフィールド酸化膜36を左側フィールド酸化膜36といい、右側島状領域28に形成されているフィールド酸化膜38を右側フィールド酸化膜38という。   Next, as shown in FIG. 3, field oxide films 34, 36, and 38 are selectively formed on the surface of the epitaxial layer 24 by using the LOCOS method. The LOCOS method includes the following steps. First, after an oxide film and a nitride film are sequentially formed on the surface of the epitaxial layer 24, an oxide film and a nitride film corresponding to a region in which the field oxide films 34, 36, and 38 are to be formed using a photolithography technique and an etching technique. And the surface of the epitaxial layer 24 is exposed. Next, for example, heat treatment at 1100 ° C. is performed in an oxygen atmosphere. As a result, the exposed region is selectively oxidized to form field oxide films 34, 36, and 38 having a layer thickness of about 500 nm. Part of the field oxide films 34, 36 and 38 are formed in a state of entering the epitaxial layer 24. Here, the field oxide film 36 formed in the left island region 27 is referred to as a left field oxide film 36, and the field oxide film 38 formed in the right island region 28 is referred to as a right field oxide film 38.

次に、図4を参照して、n−MOSFETの構成要素であるn−MOS用ボディ領域42と、p−MOSFETの構成要素であるp−MOS用オフセットドレイン領域44を、1枚のマスク82を用いて同時に形成する工程を説明する。
まず、エピタキシャル層24の表面に、約20nmの厚みの犠牲酸化膜を一様に形成する(図4では薄すぎるために図示されない)。犠牲酸化膜を一様に形成した後に、図4(a)に示すように、n−MOSFETの構成要素であるn−MOS用ボディ領域42に対応する開口82aと、p−MOSFETの構成要素であるp−MOS用オフセットドレイン領域44に対応する開口82bを有するマスク82を、エピタキシャル層24の表面(詳しくは犠牲酸化膜の表面)に形成する。このマスク82は、例えばレジストの材料が用いられている。開口82a、82bは、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、所望の位置関係に形成することができる。
Next, referring to FIG. 4, an n-MOS body region 42 that is a component of the n-MOSFET and a p-MOS offset drain region 44 that is a component of the p-MOSFET are combined into one mask 82. The process of forming simultaneously using will be described.
First, a sacrificial oxide film having a thickness of about 20 nm is uniformly formed on the surface of the epitaxial layer 24 (not shown in FIG. 4 because it is too thin). After the sacrificial oxide film is formed uniformly, as shown in FIG. 4A, an opening 82a corresponding to the n-MOS body region 42, which is a component of the n-MOSFET, and a component of the p-MOSFET are used. A mask 82 having an opening 82b corresponding to a certain p-MOS offset drain region 44 is formed on the surface of the epitaxial layer 24 (specifically, the surface of the sacrificial oxide film). For example, a resist material is used for the mask 82. The openings 82a and 82b can be formed in a desired positional relationship using a photolithography technique and an etching technique.

次に、図4(a)に示すように、エピタキシャル層24の表面にマスク82越しにイオン化したボロンを注入する。イオン化したボロンは、開口82a、82bを通してエピタキシャル層24の表面から導入される。このイオン注入工程では、高加速電圧が利用できるイオン注入装置を用いる。
本実施例では、注入エネルギーが大きな注入条件から小さな注入条件に切換えながら、4回注入工程を繰返す。
最初に、最も高い注入エネルギー(約400keV)で注入する。高いエネルギーで注入すると、ボロンはエピタキシャル層24の浅部を通過し、もっぱら深い部分に注入される。エピタキシャル層24の深さ方向のボロン濃度分布を観測したときに、深部(図4(a)の42aと44aを参照)に最も濃い濃度が観測される。深部に最も濃い濃度が観測されるような条件で注入することを、通常リトログレード法、あるいは逆傾斜イオン打ち込み法という。
次に、若干低い注入エネルギー(約280keV)で注入する。2回目の注入では、図4(b)の42bと44bに最も濃いボロン濃度が得られるように注入する。
次に、さらに低い注入エネルギー(約130keV)で注入する。3回目の注入では、図4(c)の42cと44cに最も濃いボロン濃度が得られるように注入する。
最後に、最も低い注入エネルギー(約30keV)で注入する。4回目の注入では、図4(d)の42dと44dに示すように、浅部に最も濃いボロン濃度が得られるように注入する。
本実施例では、エピタキシャル層24の表面に、マスク82越しに、注入エネルギーを変えながら、合計4回のイオン注入工程を実施する。なお、本実施例のイオン注入では、高加速電圧イオン注入装置を利用しているので、イオン注入量を高濃度にすることができる。したがって、注入したイオンを拡散させるために必要な熱処理工程が低温及び/又は短時間で終了させることができる。このため、注入したイオンを拡散させるための専用の熱処理工程を省略し、他の熱処理工程と兼用させることができる。
マスク82越しにイオン注入工程を実施することによって、図4(e)に示すように、エピタキシャル層24内に、n−MOS用ボディ領域42とp−MOS用オフセットドレイン領域44の両者を形成することができる。なお、ドーパント領域を広く形成したい場合には、必要に応じて熱処理工程を実施してもよい。
Next, as shown in FIG. 4A, ionized boron is implanted through the mask 82 into the surface of the epitaxial layer 24. Ionized boron is introduced from the surface of the epitaxial layer 24 through the openings 82a and 82b. In this ion implantation process, an ion implantation apparatus that can use a high acceleration voltage is used.
In this embodiment, the injection process is repeated four times while switching from an injection condition with a high injection energy to a low injection condition.
First, implantation is performed with the highest implantation energy (about 400 keV). When implanted with high energy, boron passes through the shallow portion of the epitaxial layer 24 and is implanted exclusively into a deep portion. When the boron concentration distribution in the depth direction of the epitaxial layer 24 is observed, the highest concentration is observed in the deep part (see 42a and 44a in FIG. 4A). Implanting under the condition that the highest concentration is observed in the deep part is usually called the retrograde method or the reverse gradient ion implantation method.
Next, implantation is performed at a slightly lower implantation energy (about 280 keV). In the second implantation, implantation is performed so that the highest boron concentration is obtained in 42b and 44b in FIG.
Next, implantation is performed at a lower implantation energy (about 130 keV). In the third implantation, implantation is performed so that the highest boron concentration is obtained in 42c and 44c in FIG.
Finally, implantation is performed with the lowest implantation energy (about 30 keV). In the fourth implantation, as shown by 42d and 44d in FIG. 4D, implantation is performed so that the highest boron concentration is obtained in the shallow portion.
In this embodiment, a total of four ion implantation steps are performed on the surface of the epitaxial layer 24 through the mask 82 while changing the implantation energy. In the ion implantation of this embodiment, since the high acceleration voltage ion implantation apparatus is used, the ion implantation amount can be increased. Therefore, the heat treatment step necessary for diffusing the implanted ions can be completed at a low temperature and / or in a short time. For this reason, a dedicated heat treatment step for diffusing the implanted ions can be omitted, and the heat treatment step can also be used.
By performing the ion implantation process through the mask 82, both the n-MOS body region 42 and the p-MOS offset drain region 44 are formed in the epitaxial layer 24 as shown in FIG. be able to. In addition, when it is desired to form a wide dopant region, a heat treatment step may be performed as necessary.

図8に、図4(e)に示されるVIII−VIII線に対応したドーパント濃度分布、即ちn−MOS用ボディ領域42の深さ方向のドーパント濃度分布を示す。なお、p−MOS用オフセットドレイン領域44の深さ方向のドーパント濃度分布もn−MOS用ボディ領域42と同様に形成されている。図8の破線に示すように、複数回のイオン注入を実施することによって、n−MOS用ボディ領域42とp−MOS用オフセットドレイン領域44のドーパント濃度分布は、深さ方向に対して調整されている。複数回のイオン注入を実施することによって、1回のイオン注入工程では得ることができないドーパント濃度分布を得ることができる。n−MOS用ボディ領域42のうちの浅部のドーパント濃度は、ゲート電圧の閾値と密接な関係にある。このため、n−MOS用ボディ領域42のうちの浅部のドーパント濃度は、所望の値に調整する必要がある。一方、p−MOS用オフセットドレイン領域44のうちの深部のドーパント濃度は、p−MOSFETのオン抵抗と密接な関係にある。このため、p−MOS用オフセットドレイン領域44のうちの深部のドーパント濃度は、所望の値に調整する必要がある。特に、本実施例の場合、p−MOS用オフセットドレイン領域44の表面に右側フィールド酸化膜38が形成されているので、p−MOS用オフセットドレイン領域44を流れる電流は、右側フィールド酸化膜38の存在によって浅部側の流れが規制され、p−MOS用オフセットドレイン領域44のうちの深部を流れるようになる。したがって、p−MOS用オフセットドレイン領域44のうちの深部のドーパント濃度は、p−MOSFETのオン抵抗にとってより重要となっている。本実施例では、1回目と2回目のイオン注入工程によって、オン抵抗に好適なイオン注入量のピークをエピタキシャル層24の深部に形成している。したがって、p−MOS用オフセットドレイン領域44のうちの深部のドーパント濃度を高くすることができ、低オン抵抗なp−MOSFETを得ることができる。本実施例ではまた、3回目と4回目のイオン注入によって、ゲート電圧の閾値の最適化、ショートチャネル効果又はスナップバック現象の抑制に好適なイオン注入量のピークをエピタキシャル層24の浅部に形成している。したがって、n−MOS用ボディ領域42のうちの浅部のドーパント濃度が好適化されており、必要な閾値で動作するn−MOSFETを得ることができる。このように、注入エネルギーを変更した複数回のイオン注入を実施することによって、エピタキシャル層24の深さ方向に対して、所望のドーパント濃度を得ることできる。n−MOS用ボディ領域42の特性にとって重要な深さのドーパント濃度を所望の濃度に調整することができるとともに、p−MOS用オフセットドレイン領域44の特性にとって重要な深さのドーパント濃度を所望の濃度に調整することができる。   FIG. 8 shows a dopant concentration distribution corresponding to the line VIII-VIII shown in FIG. 4E, that is, a dopant concentration distribution in the depth direction of the n-MOS body region 42. The dopant concentration distribution in the depth direction of the p-MOS offset drain region 44 is also formed in the same manner as the n-MOS body region 42. As shown by the broken line in FIG. 8, the dopant concentration distribution in the n-MOS body region 42 and the p-MOS offset drain region 44 is adjusted with respect to the depth direction by performing ion implantation multiple times. ing. By performing ion implantation a plurality of times, a dopant concentration distribution that cannot be obtained by a single ion implantation step can be obtained. The dopant concentration in the shallow portion of the n-MOS body region 42 is closely related to the threshold value of the gate voltage. For this reason, it is necessary to adjust the dopant concentration in the shallow portion of the n-MOS body region 42 to a desired value. On the other hand, the dopant concentration in the deep portion of the p-MOS offset drain region 44 is closely related to the on-resistance of the p-MOSFET. For this reason, it is necessary to adjust the dopant concentration in the deep portion of the p-MOS offset drain region 44 to a desired value. In particular, in the present embodiment, since the right field oxide film 38 is formed on the surface of the p-MOS offset drain region 44, the current flowing through the p-MOS offset drain region 44 is The existence restricts the flow on the shallow portion side, and flows in the deep portion of the p-MOS offset drain region 44. Therefore, the dopant concentration in the deep portion of the p-MOS offset drain region 44 is more important for the on-resistance of the p-MOSFET. In this embodiment, the peak of the ion implantation amount suitable for the on-resistance is formed in the deep portion of the epitaxial layer 24 by the first and second ion implantation steps. Therefore, the dopant concentration in the deep portion of the p-MOS offset drain region 44 can be increased, and a low on-resistance p-MOSFET can be obtained. In this embodiment, the ion implantation amount peak suitable for optimization of the gate voltage threshold, suppression of the short channel effect or the snapback phenomenon is formed in the shallow portion of the epitaxial layer 24 by the third and fourth ion implantations. is doing. Therefore, the dopant concentration in the shallow portion of the n-MOS body region 42 is optimized, and an n-MOSFET operating at a necessary threshold value can be obtained. In this way, a desired dopant concentration can be obtained in the depth direction of the epitaxial layer 24 by performing ion implantation multiple times with different implantation energies. The dopant concentration at a depth important for the characteristics of the n-MOS body region 42 can be adjusted to a desired concentration, and the dopant concentration at a depth important for the characteristics of the p-MOS offset drain region 44 can be adjusted to a desired value. The concentration can be adjusted.

次に、図5を参照して、p−MOSFET構造を構成するボディ領域54と、n−MOSFET構造を構成するオフセットドレイン領域52を形成する工程を説明する。この工程もまた、図4を用いて説明した技術思想を利用している。
まず、図5(a)に示すように、n−MOSFETを構成するn−MOS用オフセットドレイン領域52に対応する開口84aと、p−MOSFETを構成するp−MOS用ボディ領域54に対応する開口84bを有するマスク84を、エピタキシャル層24の表面(詳しくは犠牲酸化膜の表面)に形成する。次にエピタキシャル層24の表面に、マスク84越しに、イオン化したリンを注入する。イオン化したリンは、開口84a、84bを通してエピタキシャル層24の表面から導入される。本実施例では、注入エネルギーが大きな注入条件から小さな注入条件に切換えながら、4回注入工程を繰返す。
最初に、最も高い注入エネルギー(約1MeV)で注入する。高いエネルギーで注入すると、リンはエピタキシャル層24の浅部を通過し、もっぱら深い部分に注入される。エピタキシャル層24の深さ方向のリン濃度分布を観測したときに、深部(図5(a)の52aと54aを参照)に最も濃い濃度が観測される。
次に、若干低い注入エネルギー(約700keV)で注入する。2回目の注入では、図5(b)の52bと54bに最も濃いリン濃度が得られるように注入する。
次に、さらに低い注入エネルギー(約400keV)で注入する。3回目の注入では、図5(c)の52cと54cに最も濃いリン濃度が得られるように注入する。
最後に、最も低い注入エネルギー(約150keV)で注入する。4回目の注入では、図5(d)の52dと54dに示すように、浅部に最も濃いリン濃度が得られるように注入する。注入エネルギーを変更した合計4回のイオン注入を実施することによって、n−MOS用オフセットドレイン領域52とp−MOS用ボディ領域54のドーパント濃度分布を、深さ方向に対して調整することができる。
1回目と2回目のイオン注入によって、エピタキシャル層24の深部のイオン注入量を、所望のオン抵抗を実現する注入量に調整することができる。3回目と4回目のイオン注入によって、エピタキシャル層24の浅部のイオン注入量を、所望のゲート電圧の閾値、ショートチャネル効果又はスナップバック現象の抑制を実現する注入量に調整することができる。注入エネルギーを変更しながら複数回イオン注入することによって、p−MOS用ボディ領域54の浅部のドーパント濃度を所望のゲート電圧を実現する濃度とすることができ、n−MOS用オフセットドレイン領域52の深部のドーパント濃度を所望のオン抵抗を実現する濃度とすることができる。
Next, with reference to FIG. 5, a process of forming the body region 54 constituting the p-MOSFET structure and the offset drain region 52 constituting the n-MOSFET structure will be described. This process also uses the technical idea described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 5A, an opening 84a corresponding to the n-MOS offset drain region 52 constituting the n-MOSFET and an opening corresponding to the p-MOS body region 54 constituting the p-MOSFET. A mask 84 having 84b is formed on the surface of the epitaxial layer 24 (specifically, the surface of the sacrificial oxide film). Next, ionized phosphorus is implanted into the surface of the epitaxial layer 24 through the mask 84. Ionized phosphorus is introduced from the surface of the epitaxial layer 24 through the openings 84a and 84b. In this embodiment, the injection process is repeated four times while switching from an injection condition with a high injection energy to a low injection condition.
First, implantation is performed with the highest implantation energy (about 1 MeV). When implanted with high energy, phosphorus passes through the shallow portion of the epitaxial layer 24 and is implanted exclusively into the deep portion. When the phosphorus concentration distribution in the depth direction of the epitaxial layer 24 is observed, the highest concentration is observed in the deep part (see 52a and 54a in FIG. 5A).
Next, implantation is performed at a slightly lower implantation energy (about 700 keV). In the second injection, injection is performed so that the highest phosphorus concentration is obtained in 52b and 54b of FIG.
Next, implantation is performed at a lower implantation energy (about 400 keV). In the third injection, injection is performed so that the highest phosphorus concentration is obtained at 52c and 54c in FIG.
Finally, the implantation is performed with the lowest implantation energy (about 150 keV). In the fourth implantation, as shown by 52d and 54d in FIG. 5D, the implantation is performed so that the highest phosphorus concentration is obtained in the shallow portion. By performing ion implantation a total of four times while changing the implantation energy, the dopant concentration distributions in the n-MOS offset drain region 52 and the p-MOS body region 54 can be adjusted in the depth direction. .
By the first and second ion implantations, the ion implantation amount in the deep portion of the epitaxial layer 24 can be adjusted to an implantation amount that realizes a desired on-resistance. By the third and fourth ion implantations, the ion implantation amount in the shallow portion of the epitaxial layer 24 can be adjusted to an implantation amount that realizes a desired gate voltage threshold, short channel effect, or suppression of the snapback phenomenon. By performing ion implantation a plurality of times while changing the implantation energy, the dopant concentration in the shallow portion of the p-MOS body region 54 can be set to a concentration that realizes a desired gate voltage, and the offset drain region 52 for the n-MOS. The dopant concentration in the deep part can be a concentration that realizes a desired on-resistance.

図5(e)の工程まで進んだ後に、エピタキシャル層24の表面を被覆している犠牲酸化膜をウェットエッチングによって除去する。このウェットエッチングによって、エピタキシャル層24の表面の欠陥が取り除かれる。次に、エピタキシャル層24の表面に、後にゲート酸化膜となる酸化膜を形成する。酸化膜の厚みは、例えば15nmである。その酸化膜の表面にCVD法によって多結晶シリコン膜を形成する。次に、この多結晶シリコン膜にリンを高濃度に導入して低抵抗化する。次に、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用することによって、図6に示すように、酸化膜と多結晶シリコン膜を所定の位置にパターニングする。左側島状領域27では、n−MOS用ボディ領域42の中心側とn−MOS用オフセットドレイン領域52の周縁側が露出した状態となるように、酸化膜62と多結晶シリコン膜64をパターニングする。酸化膜62と多結晶シリコン膜64の一部は、左側フィールド酸化膜36の表面に延設している。これはフィールドプレート等と呼ばれ、この構造はn−MOS用オフセットドレイン領域52内の電界集中の緩和を助ける。右側島状領域28では、p−MOS用オフセットドレイン領域44の中心側とp−MOS用ボディ領域54の周縁側が露出した状態となるように、酸化膜66と多結晶シリコン膜68をパターニングする。右側島状領域28も同様に、フィールドプレート構造が形成されている。   After proceeding to the step of FIG. 5E, the sacrificial oxide film covering the surface of the epitaxial layer 24 is removed by wet etching. By this wet etching, defects on the surface of the epitaxial layer 24 are removed. Next, an oxide film to be a gate oxide film later is formed on the surface of the epitaxial layer 24. The thickness of the oxide film is, for example, 15 nm. A polycrystalline silicon film is formed on the surface of the oxide film by a CVD method. Next, phosphorus is introduced into the polycrystalline silicon film at a high concentration to reduce the resistance. Next, by using a photolithography technique and an etching technique, the oxide film and the polycrystalline silicon film are patterned at predetermined positions as shown in FIG. In the left island region 27, the oxide film 62 and the polycrystalline silicon film 64 are patterned so that the center side of the n-MOS body region 42 and the peripheral side of the n-MOS offset drain region 52 are exposed. . A portion of oxide film 62 and polycrystalline silicon film 64 extends on the surface of left field oxide film 36. This is called a field plate or the like, and this structure helps alleviate electric field concentration in the n-MOS offset drain region 52. In the right island region 28, the oxide film 66 and the polycrystalline silicon film 68 are patterned so that the center side of the p-MOS offset drain region 44 and the peripheral side of the p-MOS body region 54 are exposed. . Similarly, a field plate structure is formed in the right island region 28.

次に、図7に示すように、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、露出している半導体層26の表面に対してイオン注入を選択的に実施する。これにより、左側島状領域27では、n−MOS用ボディ領域42の中心側にn−MOS用ボディコンタクト領域73とn−MOS用ソース領域72が形成され、n−MOS用オフセットドレイン領域52の周縁側にn−MOS用ドレイン領域71が形成される。さらに、右側島状領域28では、p−MOS用オフセットドレイン領域44の中心側にp−MOS用ドレイン領域75が形成され、p−MOS用ボディ領域54の周縁側にp−MOS用ボディコンタクト領域77とp−MOS用ソース領域76が形成される。これらの工程を経て、n−MOSFET構造とp−MOSFET構造が同一の半導体層26に形成されている複合型の半導体装置を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 7, ion implantation is selectively performed on the exposed surface of the semiconductor layer 26 by using a photolithography technique and an etching technique. Thus, in the left island region 27, an n-MOS body contact region 73 and an n-MOS source region 72 are formed on the center side of the n-MOS body region 42, and the n-MOS offset drain region 52 is formed. An n-MOS drain region 71 is formed on the peripheral side. Further, in the right island region 28, a p-MOS drain region 75 is formed on the center side of the p-MOS offset drain region 44, and a p-MOS body contact region is formed on the peripheral side of the p-MOS body region 54. 77 and a p-MOS source region 76 are formed. Through these steps, a composite semiconductor device in which an n-MOSFET structure and a p-MOSFET structure are formed in the same semiconductor layer 26 can be obtained.

上記の製造方法は次の変形例とすることができる。
上記例では、イオン注入工程の注入エネルギーが不連続的に変更する場合を例示しているが、注入エネルギーを連続的に小さくしてもよい。この場合も、所定の深さにおいて、必要とされるドーパント濃度のドーパント領域を形成することができる。あるいは複数台のイオン注入装置を利用して、それぞれを異なる注入エネルギーに選択することによって、イオン注入工程を同時に実施することもできる。この場合も、所定の深さにおいて、必要とされるドーパント濃度のドーパント領域を形成することができる。
The above manufacturing method can be the following modification.
In the above example, the case where the implantation energy in the ion implantation step is changed discontinuously is illustrated, but the implantation energy may be continuously reduced. Also in this case, a dopant region having a required dopant concentration can be formed at a predetermined depth. Alternatively, the ion implantation process can be simultaneously performed by selecting a different implantation energy using a plurality of ion implantation apparatuses. Also in this case, a dopant region having a required dopant concentration can be formed at a predetermined depth.

上記の製造方法では、n−MOSFET構造を構成するボディ領域とp−MOSFET構造を構成するオフセットドレイン領域の組合せと、p−MOSFET構造を構成するボディ領域とn−MOSFET構造を構成するオフセットドレイン領域の組合せを、1枚のマスクと複数回のイオン注入によって形成する方法を例示した。この方法は、例えば次のドーパント領域の組合せ等に対しても適用することができる。
(1)一方のスイッチング構造のn型(あるいはp型)ウェル領域と、他方のスイッチング構造のn型(あるいはp型)ボディ領域の組合せ。
(2)一方のスイッチング構造のn型(あるいはp型)ウェル領域と、他方のスイッチング構造のn型(あるいはp型)オフセットドレイン領域の組合せ。
(3)一方のNPN型トランジスタ構造のベース領域と、他方のスイッチング構造のp型ボディ領域の組合せ。
(4)一方のNPN型トランジスタ構造のベース領域と、他方のスイッチング構造のp型オフセットドレイン領域の組合せ。
In the above manufacturing method, the combination of the body region constituting the n-MOSFET structure and the offset drain region constituting the p-MOSFET structure, the body region constituting the p-MOSFET structure, and the offset drain region constituting the n-MOSFET structure A method of forming a combination of the above by one mask and a plurality of ion implantations is illustrated. This method can be applied to the following combinations of dopant regions, for example.
(1) A combination of an n-type (or p-type) well region of one switching structure and an n-type (or p-type) body region of the other switching structure.
(2) A combination of an n-type (or p-type) well region of one switching structure and an n-type (or p-type) offset drain region of the other switching structure.
(3) A combination of the base region of one NPN transistor structure and the p-type body region of the other switching structure.
(4) A combination of the base region of one NPN transistor structure and the p-type offset drain region of the other switching structure.

また、上記の製造方法では、ドーピングする際の導入エネルギーを変更することによって深さ方向のドーパント濃度を調整する方法を例示した。ドーパント濃度を調整する他の手法として、以下の手法を利用することができる。
(1)ドーピングする際に用いるドーパントの種類を変更してもよい。それぞれのドーパントの導入特性等の違いを利用することによって、半導体層の深さ方向のドーパント濃度を調整することができる。また、導電型が異なるドーパントを組み合わせることによって、ドーパント濃度を調整してもよい。
(2)ドーピングする際の導入角度を変更してもよい。即ち、斜めドーピング技術を利用してもよい。半導体層の深さ方向及び/又は半導体層の表面と平行な面内のドーパント濃度を調整することができる。斜めドーピングの導入角度とマスクの厚みを調整することによって、半導体層の表面にドーパントが到達できない遮蔽領域を形成することができる。これにより、半導体層の表面と平行な面内のドーパント濃度を調整することができる。
(3)ドーピングする際の雰囲気温度を変更してもよい。雰囲気温度を変更することによって、導入されるドーパント量や半導体層に生じる格子欠陥の密度量等を変更することができる。この現象を利用して、半導体層の深さ方向及び/又は半導体層の表面と平行な面内のドーパント濃度を調整することができる。
(4)レーザー等の物理現象を利用する手法を併用してもよい。例えば、ドーパントを導入する際にレーザー等を同時に照射してもよい。この場合、レーザー照射の有無、あるいはレーザー照射の出力等を変更することによって、導入されるドーパント量や半導体層に生じる格子欠陥の密度量等を変更することができる。半導体層の深さ方向及び/又は半導体層の表面と平行な面内のドーパント濃度を調整することができる。
Moreover, in said manufacturing method, the method of adjusting the dopant density | concentration of a depth direction was illustrated by changing the introduction energy at the time of doping. The following method can be used as another method for adjusting the dopant concentration.
(1) You may change the kind of dopant used when doping. The dopant concentration in the depth direction of the semiconductor layer can be adjusted by utilizing the difference in introduction characteristics of the respective dopants. Further, the dopant concentration may be adjusted by combining dopants having different conductivity types.
(2) The introduction angle for doping may be changed. That is, an oblique doping technique may be used. The dopant concentration in the depth direction of the semiconductor layer and / or in a plane parallel to the surface of the semiconductor layer can be adjusted. By adjusting the introduction angle of the oblique doping and the thickness of the mask, a shielding region where the dopant cannot reach the surface of the semiconductor layer can be formed. Thereby, the dopant concentration in a plane parallel to the surface of the semiconductor layer can be adjusted.
(3) You may change the atmospheric temperature at the time of doping. By changing the ambient temperature, the amount of dopant introduced, the density of lattice defects generated in the semiconductor layer, and the like can be changed. By utilizing this phenomenon, the dopant concentration in the depth direction of the semiconductor layer and / or in the plane parallel to the surface of the semiconductor layer can be adjusted.
(4) You may use together the method of utilizing physical phenomena, such as a laser. For example, a laser or the like may be irradiated simultaneously when introducing the dopant. In this case, the amount of dopant introduced, the density of lattice defects generated in the semiconductor layer, and the like can be changed by changing the presence or absence of laser irradiation or the output of laser irradiation. The dopant concentration in the depth direction of the semiconductor layer and / or in a plane parallel to the surface of the semiconductor layer can be adjusted.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

複合型の半導体装置の製造方法の工程を示す(1)。The process of the manufacturing method of a composite type semiconductor device is shown (1). 複合型の半導体装置の製造方法の工程を示す(2)。The process of the manufacturing method of a composite type semiconductor device is shown (2). 複合型の半導体装置の製造方法の工程を示す(3)。The process of the manufacturing method of a composite type semiconductor device is shown (3). 複合型の半導体装置の製造方法の工程を示す(4)。The process of the manufacturing method of a composite type semiconductor device is shown (4). 複合型の半導体装置の製造方法の工程を示す(5)。The process of the manufacturing method of a composite type semiconductor device is shown (5). 複合型の半導体装置の製造方法の工程を示す(6)。The process of the manufacturing method of a composite type semiconductor device is shown (6). 複合型の半導体装置の製造方法の工程を示す(7)。The process of the manufacturing method of a composite type semiconductor device is shown (7). n−MOS用ボディ領域の深さ方向のドーパント濃度分布を示す。The dopant concentration distribution of the depth direction of the body region for n-MOS is shown.

符号の説明Explanation of symbols

22:半導体基板
24:エピタキシャル層
26:半導体層
27:左側島状領域
28:右側島状領域
32:リンカー領域
34、36、38:フィールド酸化膜
42:n−MOS用ボディ領域
44:p−MOS用オフセットドレイン領域
52:n−MOS用オフセットドレイン領域
54:p−MOS用ボディ領域
71:n−MOS用ドレイン領域
72:n−MOS用ソース領域
73:n−MOS用ボディコンタクト領域
75:p−MOS用ドレイン領域
76:p−MOS用ソース領域
77:p−MOS用ボディコンタクト領域
82、84:マスク
82a、82b、84a、84b:開口
22: Semiconductor substrate 24: Epitaxial layer 26: Semiconductor layer 27: Left island region 28: Right island region 32: Linker regions 34, 36, 38: Field oxide film 42: n-MOS body region 44: p-MOS Offset drain region 52: n-MOS offset drain region 54: p-MOS body region 71: n-MOS drain region 72: n-MOS source region 73: n-MOS body contact region 75: p- MOS drain region 76: p-MOS source region 77: p-MOS body contact region 82, 84: masks 82a, 82b, 84a, 84b: openings

Claims (2)

ボディ領域を利用する横型の第1MOSFETと、深部を電流が流れるオフセットドレイン領域を利用する横型で前記第1MOSFETの導電型と反対導電型の第2MOSFETを有する半導体装置の製造方法であり、
半導体層の表面に、前記ボディ領域と前記オフセットドレイン領域の両者に対応する開口を有するマスク越しに、第1条件でドーピングし、前記ボディ領域と前記オフセットドレイン領域の浅部にドーパントを導入する第1ドーピング工程と、
前記半導体層の表面に、前記マスク越しに、第2条件でドーピングし、前記ボディ領域と前記オフセットドレイン領域の深部にドーパントを導入する第2ドーピング工程と、
前記オフセットドレイン領域を形成する前記半導体層の表面の一部に、フィールド酸化膜を形成する工程と、を備えており、
前記第1条件の注入エネルギーは、前記第2条件の注入エネルギーよりも低く、
前記第1条件で導入されるドーパントのピーク濃度は、前記第2条件で導入されるドーパントのピーク濃度よりも薄い製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a lateral first MOSFET that uses a body region and a lateral second MOSFET that uses an offset drain region in which a current flows in a deep portion and has a conductivity type opposite to that of the first MOSFET .
The surface of the semiconductor layer, through the mask having an opening corresponding to both of the offset drain region and the body region, doped with the first condition, a dopant in the shallow portion of the body region and the offset drain region first 1 doping process;
A second doping step of doping the surface of the semiconductor layer through the mask under a second condition and introducing a dopant into a deep portion of the body region and the offset drain region ;
A part of the surface of the semiconductor layer forming the offset drain region comprises forming a field oxide film, a
The implantation energy of the first condition is lower than the implantation energy of the second condition,
The peak concentration of the dopant introduced under the first condition is a manufacturing method thinner than the peak concentration of the dopant introduced under the second condition .
前記第1ドーピング工程で導入するドーパントと前記第2ドーピング工程で導入するドーパントが同一種類であることを特徴とする請求項1の製造方法。
The process according to claim 1, the dopant to be introduced in the dopant and the second doping step of introducing in the first doping process is characterized in that the same type.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006253334A (en) * 2005-03-09 2006-09-21 Ricoh Co Ltd Semiconductor device and its fabrication process
JP4874736B2 (en) * 2005-08-11 2012-02-15 株式会社東芝 Semiconductor device
JP5311003B2 (en) * 2008-07-03 2013-10-09 セイコーエプソン株式会社 Semiconductor device
JP4587003B2 (en) 2008-07-03 2010-11-24 セイコーエプソン株式会社 Semiconductor device
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2571178B1 (en) * 1984-09-28 1986-11-21 Thomson Csf INTEGRATED CIRCUIT STRUCTURE HAVING HIGH VOLTAGE HOLD CMOS TRANSISTORS, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JPH05109994A (en) * 1991-10-14 1993-04-30 Sony Corp Semiconductor device
JP3371172B2 (en) * 1994-10-03 2003-01-27 ソニー株式会社 Method for manufacturing semiconductor device
JP2746175B2 (en) * 1995-02-28 1998-04-28 日本電気株式会社 High voltage semiconductor device
JP3916386B2 (en) * 2000-08-28 2007-05-16 シャープ株式会社 Semiconductor device manufacturing method and photolithography mask
EP1220323A3 (en) * 2000-12-31 2007-08-15 Texas Instruments Incorporated LDMOS with improved safe operating area
JP4091895B2 (en) * 2002-10-24 2008-05-28 松下電器産業株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006032493A (en) * 2004-07-13 2006-02-02 Sharp Corp Semiconductor device and its manufacturing method

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