JP5378925B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
たとえば、特許文献1(特開平11−103058号公報)や特許文献2(特開昭51−147269号公報)には、基板表面にトレンチを形成したトレンチゲート構造の半導体装置が記載されている。また、特許文献3(特開2007−5568号公報)には、半導体基板上に形成されたソース、ドレイン領域間に形成されたチャネル部の幅方向に複数の突起状のシリコン領域を形成し、このシリコン領域の突起上に前記チャネル部に対向させてゲート絶縁膜およびゲート電極を配置した半導体装置が記載されている。また、このような凹凸を形成した場合、凸部の寸法を小さくすると、トランジスタ動作時に空乏層が凸部全体を覆う完全空乏化が実現し、短チャネル効果、サブスレッショルド係数が改善できる(特許文献4(特開2005−085960号公報))。このような完全空乏化により閾値の基板電位依存性が小さくなることをメリットとして適切な回路構成に利用することもできる。
基板と、
前記基板の一面に形成された素子分離絶縁膜と、
前記基板の前記一面の前記素子分離絶縁膜で囲まれた素子形成領域に形成されたトランジスタと、
を含み、
前記トランジスタは、
前記基板の前記一面に形成された第1導電型のソース領域およびドレイン領域と、
前記基板の前記一面の前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に形成された第2導電型のチャネル領域と、
前記基板の前記一面の前記チャネル領域において、ゲート幅方向に断続的に深さが変化するように形成されたトレンチと、
前記トレンチの内部を埋め込むように前記基板の前記一面上に形成されたゲート電極と、
ゲート長方向において、前記素子分離絶縁膜から前記トレンチ端部に到る領域において前記ソース領域の下方全面に形成され、前記ソース領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が低い前記第1導電型の第1の低濃度領域と、
ゲート長方向において、前記素子分離絶縁膜から前記トレンチ端部に到る領域において前記ドレイン領域の下方全面に形成され、前記ドレイン領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が低い前記第1導電型の第2の低濃度領域と、
を含み、
前記第1の低濃度領域および前記第2の低濃度領域は、それぞれ、前記素子分離絶縁膜と接する領域における下端が前記素子分離絶縁膜の下端よりも上方に位置するように形成されるとともに、前記トレンチ端部の下方にも形成された半導体装置が提供される。
一面に素子分離絶縁膜および当該素子分離絶縁膜で囲まれた素子形成領域が形成された基板のチャネル領域にゲート幅方向に断続的に深さが変化するようにトレンチが形成された半導体装置の製造方法であって、
前記素子形成領域の前記一面に、第2導電型の不純物イオンを注入して前記チャネル領域を形成する工程と、
ゲート長方向において、前記一面の前記素子分離絶縁膜から前記トレンチ端部に到る領域に第1導電型の不純物イオンを注入して、第1導電型の第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域に、ゲート幅方向に断続的に深さが変化するようにトレンチを形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域において、前記トレンチの内部を埋め込むようにゲート電極を形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域の両側方に前記第1導電型の不純物イオンを注入して、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
によりトランジスタを形成する工程を含み、
前記第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程において、前記第1の低濃度領域および前記第2の低濃度領域が、それぞれ、前記ソース領域および前記ドレイン領域の下方全面に形成され、それぞれ、前記素子分離絶縁膜と接する領域における下端が前記素子分離絶縁膜の下端よりも上方に位置するとともに、前記トレンチ端部の下方にも形成されるようにする半導体装置の製造方法が提供される。
図3から図8は、本実施の形態における半導体装置100の製造手順の一例を示す工程断面図である。ここでは、図2のA−A’断面、およびB−B’断面に対応する図を示す。
なお、以下では、n型トランジスタを形成する領域の処理のみを説明する。
ここでは、半導体装置100を製造する手順が図1、図3から図10を参照して説明した例と異なる。図11および図12は、本例における半導体装置100の製造手順を示す工程断面図である。以下、主に異なる点について説明する。ここでは、トレンチ162を形成した後に第1のオフセット領域106および第2のオフセット領域107を形成するためのイオン注入を行う点で、以上で説明した例と異なる。
本実施の形態において、ソース領域112およびドレイン領域113と、チャネル領域108との間には、それぞれソース領域112およびドレイン領域113と同導電型の低濃度の第1のオフセット領域106および第2のオフセット領域107が形成されるので、トランジスタの耐圧を高くすることができる。また、第1のオフセット領域106および第2のオフセット領域107が素子分離絶縁膜110と接する領域において、第1のオフセット領域106および第2のオフセット領域107の下端の位置が素子分離絶縁膜110の下端の位置よりも上方に存在する。そのため、たとえば素子分離絶縁膜110の分離幅を大きくする等の変更を行うことなく、素子分離能力の低下を防ぐことができる。これにより、チップサイズの増加も防ぐことができる。
102 基板
104 ウェル
106 第1のオフセット領域
107 第2のオフセット領域
108 チャネル領域
110 素子分離絶縁膜
112 ソース領域
113 ドレイン領域
114 シリサイド層
120 ゲート絶縁膜
122 ゲート電極
124 サイドウォール
126 シリサイド層
140 層間絶縁膜
150 コンタクト
154 コンタクト
158 レジスト膜
159 レジスト膜
160 熱酸化膜
162 トレンチ
170 レジスト膜
172 開口
180 レジスト膜
Claims (5)
- 基板と、
前記基板の一面に形成された素子分離絶縁膜と、
前記基板の前記一面の前記素子分離絶縁膜で囲まれた素子形成領域に形成されたトランジスタと、
を含み、
前記トランジスタは、
前記基板の前記一面に形成された第1導電型のソース領域およびドレイン領域と、
前記基板の前記一面の前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に形成された第2導電型のチャネル領域と、
前記基板の前記一面の前記チャネル領域において、ゲート幅方向に断続的に深さが変化するように形成されたトレンチと、
前記トレンチの内部を埋め込むように前記基板の前記一面上に形成されたゲート電極と、
ゲート長方向において、前記素子分離絶縁膜から前記トレンチ端部に到る領域において前記ソース領域の下方全面に形成され、前記ソース領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が低い前記第1導電型の第1の低濃度領域と、
ゲート長方向において、前記素子分離絶縁膜から前記トレンチ端部に到る領域において前記ドレイン領域の下方全面に形成され、前記ドレイン領域よりも前記第1導電型の不純物濃度が低い前記第1導電型の第2の低濃度領域と、
を含み、
前記第1の低濃度領域および前記第2の低濃度領域は、それぞれ、前記素子分離絶縁膜と接する領域における下端が前記素子分離絶縁膜の下端よりも上方に位置するように形成されるとともに、前記トレンチ端部の下方にも形成され、
前記第1の低濃度領域および前記第2の低濃度領域は、それぞれ、前記トレンチ端部における下端が、前記素子分離絶縁膜と接する領域における下端よりも下方に位置する半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記ソース領域および前記ドレイン領域は、それぞれ、前記第1の低濃度領域および前記第2の低濃度領域とは異なるイオン注入工程で製造された半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記基板の一面上に形成され、前記ソース領域と接して設けられた第1のコンタクトと、
前記基板の一面上に形成され、前記ドレイン領域と接して設けられた第2のコンタクトと、
をさらに含む半導体装置。 - 一面に素子分離絶縁膜および当該素子分離絶縁膜で囲まれた素子形成領域が形成された基板のチャネル領域にゲート幅方向に断続的に深さが変化するようにトレンチが形成された半導体装置の製造方法であって、
前記素子形成領域の前記一面に、第2導電型の不純物イオンを注入して前記チャネル領域を形成する工程と、
ゲート長方向において、前記一面の前記素子分離絶縁膜から前記トレンチ端部に到る領域に第1導電型の不純物イオンを注入して、第1導電型の第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域に、ゲート幅方向に断続的に深さが変化するようにトレンチを形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域において、前記トレンチの内部を埋め込むようにゲート電極を形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域の両側方に前記第1導電型の不純物イオンを注入して、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
によりトランジスタを形成する工程を含み、
前記第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程において、前記第1の低濃度領域および前記第2の低濃度領域が、それぞれ、前記ソース領域および前記ドレイン領域の下方全面に形成され、それぞれ、前記素子分離絶縁膜と接する領域における下端が前記素子分離絶縁膜の下端よりも上方に位置するとともに、前記トレンチ端部の下方にも形成され、
前記第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程は、前記トレンチを形成した後に、前記トレンチの中央部を選択的に保護する第1のマスクを用いて、前記第1導電型の不純物イオンをイオン注入する工程を含む半導体装置の製造方法。 - 一面に素子分離絶縁膜および当該素子分離絶縁膜で囲まれた素子形成領域が形成された基板のチャネル領域にゲート幅方向に断続的に深さが変化するようにトレンチが形成された半導体装置の製造方法であって、
前記素子形成領域の前記一面に、第2導電型の不純物イオンを注入して前記チャネル領域を形成する工程と、
ゲート長方向において、前記一面の前記素子分離絶縁膜から前記トレンチ端部に到る領域に第1導電型の不純物イオンを注入して、第1導電型の第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域に、ゲート幅方向に断続的に深さが変化するようにトレンチを形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域において、前記トレンチの内部を埋め込むようにゲート電極を形成する工程と、
前記一面の前記チャネル領域の両側方に前記第1導電型の不純物イオンを注入して、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
によりトランジスタを形成する工程を含み、
前記第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程において、前記第1の低濃度領域および前記第2の低濃度領域が、それぞれ、前記ソース領域および前記ドレイン領域の下方全面に形成され、それぞれ、前記素子分離絶縁膜と接する領域における下端が前記素子分離絶縁膜の下端よりも上方に位置するとともに、前記トレンチ端部の下方にも形成され、
前記第1の低濃度領域および第2の低濃度領域を形成する工程は、前記トレンチを形成する前に、
前記トレンチの中央部を選択的に保護する第2のマスクを用いて、前記基板の一面の前記チャネル領域に、前記第1導電型の不純物イオンをイオン注入する第1の工程と、
前記トレンチの中央部および前記素子分離絶縁膜近傍の領域を選択的に保護する第3のマスクを用いて、前記第1の工程よりも深い位置をターゲットとして、前記トレンチ端部に前記第1導電型の不純物イオンをイオン注入する第2の工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
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