JP6542444B2 - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same

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JP6542444B2 JP2018143807A JP2018143807A JP6542444B2 JP 6542444 B2 JP6542444 B2 JP 6542444B2 JP 2018143807 A JP2018143807 A JP 2018143807A JP 2018143807 A JP2018143807 A JP 2018143807A JP 6542444 B2 JP6542444 B2 JP 6542444B2
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本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、n型の導電性不純物を含むゲート電極とp型の導電性不純物を含むゲート電極とが一体のゲート電極として連続するように形成された構成を有する半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and in particular, a configuration in which a gate electrode including an n-type conductive impurity and a gate electrode including a p-type conductive impurity are formed continuously as an integral gate electrode. The present invention relates to a semiconductor device having the same and a method of manufacturing the same.

SRAM(Static Random Access Memory)メモリセルが形成されるメモリセル領域内に複数形成される負荷トランジスタ間の閾値電圧のばらつきが大きくなる問題がある。メモリセル領域内の複数の負荷トランジスタ間の閾値電圧がばらつけば、SRAMメモリセル全体の歩留りが低下する可能性がある。閾値電圧のばらつきの原因としては、SRAMメモリセル内にある多結晶シリコンにより形成されたn型ゲート電極とp型ゲート電極とが一体として連続するように形成されたいわゆるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)ゲートのn型ゲート電極とp型ゲート電極との間での導電性不純物の相互拡散が考えられる。   There is a problem that variations in threshold voltage among a plurality of load transistors formed in a memory cell region in which a static random access memory (SRAM) memory cell is formed become large. If the threshold voltage among the load transistors in the memory cell area varies, the yield of the entire SRAM memory cell may be reduced. As a cause of the variation of the threshold voltage, a so-called CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) in which an n-type gate electrode and a p-type gate electrode formed of polycrystalline silicon in an SRAM memory cell are integrally and continuously formed. Interdiffusion of conductive impurities between the n-type gate electrode and the p-type gate electrode of the gate is considered.

すなわち相互拡散により、たとえばn型ゲート電極中に多量のp型導電性不純物が移入されれば、そのことに起因して当該n型ゲート電極を含むMOSトランジスタの閾値電圧が変化する。するとその閾値電圧の変化に起因して当該MOSトランジスタの特性が変化し、歩留り低下につながる。   That is, if a large amount of p-type conductive impurities, for example, are introduced into the n-type gate electrode by interdiffusion, the threshold voltage of the MOS transistor including the n-type gate electrode changes due to that. Then, the characteristics of the MOS transistor are changed due to the change of the threshold voltage, which leads to a decrease in yield.

このようなCMOSゲートにおける導電性不純物の相互拡散を抑制するための技術が、たとえば特開平5−335503号公報(特許文献1)および特開平8−17934号公報(特許文献2)に開示されている。   Techniques for suppressing the mutual diffusion of conductive impurities in such a CMOS gate are disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-335503 (Patent Document 1) and 8-17934 (Patent Document 2). There is.

特開平5−335503号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-335503 特開平8−17934号公報JP-A-8-17934

しかしながら特開平5−335503号公報のように、CMOSゲートを形成するためのp型ゲート電極の形成後、n型ゲート電極の形成前に熱処理を先に行なったり、特開平8−17934号公報のようにn型ゲート電極とp型ゲート電極との境界をフィールド膜から離れた位置に形成するだけでは、上記の相互拡散の抑制が十分になされない可能性がある。したがって、特開平5−335503号公報および特開平8−17934号公報よりも確実に相互拡散を抑制する技術を適用することが要求される。   However, as described in JP-A-5-335503, after the formation of the p-type gate electrode for forming the CMOS gate, the heat treatment is first performed before the formation of the n-type gate electrode, or JP-A-8-17934 As described above, the formation of the boundary between the n-type gate electrode and the p-type gate electrode at a distance from the field film may not sufficiently suppress the above-mentioned mutual diffusion. Therefore, it is required to apply a technique for suppressing the mutual diffusion more reliably than in JP-A-5-335503 and JP-A-8-17934.

その他の課題と新規な特徴は、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。   Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

一実施の形態に係る半導体装置は、半導体基板の主表面上においてn型およびp型ウェル領域を跨ぐように延びる連続ゲート電極とを備えている。連続ゲート電極は、p型導電性不純物を多数キャリアとして含む第1のゲート電極とn型導電性不純物を多数キャリアとして含む第2のゲート電極との双方と、それらの緩衝領域とを含んでいる。緩衝領域では、n型導電性不純物およびp型導電性不純物の双方の濃度が5×1019cm-3以下であり、第1のゲート電極と第2のゲート電極とを結ぶ方向に関する緩衝領域の幅は100nm以上である。 A semiconductor device according to an embodiment includes a continuous gate electrode extending across an n-type and a p-type well region on a main surface of a semiconductor substrate. The continuous gate electrode includes both a first gate electrode containing a p-type conductive impurity as majority carriers and a second gate electrode containing an n-type conductive impurity as majority carriers and their buffer regions. . In the buffer region, the concentration of both the n-type conductive impurity and the p-type conductive impurity is 5 × 10 19 cm −3 or less, and the buffer region in the direction connecting the first gate electrode and the second gate electrode The width is 100 nm or more.

一実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、導電膜にp型導電性不純物を注入する際には、n型およびp型ウェル領域の境界部の真上に端部が配置されるように第1の注入用マスクが形成されることにより第1のゲート電極が形成される。当該導電膜にn型導電性不純物を注入する際には、境界部よりもp型ウェル領域側に端部が配置されるように第2の注入用マスクが形成されることにより導電膜の第1のゲート電極と異なる領域に第2のゲート電極が形成される。第1のゲート電極と第2のゲート電極とを含む連続ゲート電極において、第1のゲート電極と第2のゲート電極との間に、n型導電性不純物およびp型導電性不純物の双方の濃度が5×1019cm-3以下であり、第1のゲート電極と第2のゲート電極とを結ぶ方向に関する幅が100nm以上である緩衝領域が形成される。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment, the end portion is disposed right above the boundary between the n-type and p-type well regions when the p-type conductive impurity is implanted into the conductive film. By forming the first implantation mask, the first gate electrode is formed. When the n-type conductive impurity is implanted into the conductive film, the second implantation mask is formed such that the end is disposed closer to the p-type well region than the boundary portion. A second gate electrode is formed in a region different from the one gate electrode. In a continuous gate electrode including a first gate electrode and a second gate electrode, a concentration of both an n-type conductive impurity and a p-type conductive impurity between the first gate electrode and the second gate electrode A buffer region having a width of 5 × 10 19 cm −3 or less and a width of 100 nm or more in the direction connecting the first gate electrode and the second gate electrode is formed.

他の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、導電膜にp型導電性不純物を注入する際には、n型およびp型ウェル領域の境界部からn型ウェル領域側を向くように主表面に垂直な方向に対して傾斜した角度からp型導電性不純物が注入される。当該導電膜にn型導電性不純物を注入する際には、境界部からp型ウェル領域側を向くように主表面に垂直な方向に対して傾斜した角度からn型導電性不純物が注入される。   In a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment, when a p-type conductive impurity is implanted into the conductive film, the main part is directed from the boundary between the n-type and p-type well regions to the n-type well region side. The p-type conductive impurity is implanted from an angle inclined to the direction perpendicular to the surface. When implanting an n-type conductive impurity into the conductive film, the n-type conductive impurity is implanted from an angle oblique to a direction perpendicular to the main surface so as to face the p-type well region side from the boundary portion. .

一実施の形態および他の実施の形態によれば、p型導電性不純物とn型導電性不純物との双方の濃度が低い緩衝領域が両導電性不純物領域の間に広く形成されるため、p型導電性不純物とn型導電性不純物との間での相互拡散を抑制する効果が高められ、相互拡散に起因する閾値電圧のばらつきを低減することができる。   According to one embodiment and another embodiment, a buffer region having a low concentration of both p-type and n-type conductive impurities is formed widely between the two conductive impurity regions. The effect of suppressing interdiffusion between the n-type conductive impurity and the n-type conductive impurity can be enhanced, and variations in threshold voltage resulting from the interdiffusion can be reduced.

一実施の形態に係る半導体装置の、チップ状態の概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a chip state of a semiconductor device according to an embodiment. 一実施の形態に係る半導体装置を構成するメモリセルの等価回路図である。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell that constitutes a semiconductor device according to an embodiment. 実施の形態1における図2の等価回路を具体的に説明するための概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view for specifically describing the equivalent circuit of FIG. 2 in the first embodiment. 図3のIV−IV線に沿う部分の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the part which follows the IV-IV line of FIG. 図3のV−V線に沿う部分の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the part which follows the VV line | wire of FIG. 図3のVI−VI線に沿う部分の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the part which follows the VI-VI line of FIG. 図4の点線で囲まれた領域VIIの拡大概略断面図および当該領域内における連続ゲート電極内の導電性不純物の濃度分布を示すグラフである。FIG. 5 is an enlarged schematic cross-sectional view of a region VII surrounded by a dotted line in FIG. 4 and a graph showing a concentration distribution of conductive impurities in a continuous gate electrode in the region. 図5の点線で囲まれた領域VIIIの拡大概略断面図および当該領域内における分離絶縁膜内の導電性不純物の濃度分布を示すグラフである。FIG. 6 is an enlarged schematic cross-sectional view of a region VIII surrounded by a dotted line in FIG. 5 and a graph showing the concentration distribution of conductive impurities in the isolation insulating film in the region. 図6の点線で囲まれた領域IXの拡大概略断面図および当該領域内における分離絶縁膜内の導電性不純物の濃度分布を示すグラフである。FIG. 7 is an enlarged schematic cross-sectional view of a region IX surrounded by a dotted line in FIG. 6 and a graph showing the concentration distribution of conductive impurities in the isolation insulating film in the region. 実施の形態1における半導体装置の、図4に示す領域の製造方法の第1工程を示す概略断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a first step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 4 of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の、図4に示す領域の製造方法の第2工程を示す概略断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a second step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 4 of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の、図4に示す領域の製造方法の第3工程を示す概略断面図(A)と、実施の形態1における半導体装置の、図5に示す領域の製造方法の第3工程を示す概略断面図(B)と、実施の形態1における半導体装置の、図6に示す領域の製造方法の第3工程を示す概略断面図(C)とである。A schematic cross sectional view (A) showing a third step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 4 of the semiconductor device in the first embodiment and a third method of manufacturing the region shown in FIG. 5 of the semiconductor device in the first embodiment FIG. 14 is a schematic cross sectional view (B) showing three steps and a schematic cross sectional view (C) showing a third step of the method for manufacturing the region shown in FIG. 6 of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の、図4に示す領域の製造方法の第4工程を示す概略断面図(A)と、実施の形態1における半導体装置の、図5に示す領域の製造方法の第4工程を示す概略断面図(B)と、実施の形態1における半導体装置の、図6に示す領域の製造方法の第4工程を示す概略断面図(C)とである。A schematic cross sectional view (A) showing a fourth step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 4 of the semiconductor device in the first embodiment and a fourth method of manufacturing the region shown in FIG. 5 of the semiconductor device in the first embodiment FIG. 14 is a schematic cross sectional view (B) showing four steps and a schematic cross sectional view (C) showing a fourth step of the method for manufacturing the region shown in FIG. 6 of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の、図4に示す領域の製造方法の第5工程を示す概略断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a fifth step of the method of manufacturing the region shown in FIG. 4 of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の、図4に示す領域の製造方法の第6工程を示す概略断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a sixth step of the method of manufacturing the region shown in FIG. 4 in the semiconductor device in the first embodiment. 図12に示す工程において形成されるレジストパターンであるp型注入用マスクの配置および形状を示す概略断面図(A)と、図13に示す工程において形成されるレジストパターンであるn型注入用マスクの配置および形状を示す概略断面図(B)とである。A schematic sectional view (A) showing the arrangement and shape of a p-type implantation mask which is a resist pattern formed in the process shown in FIG. 12 and an n-type implantation mask which is a resist pattern formed in the process shown in FIG. And a schematic cross-sectional view (B) showing the arrangement and shape of the 比較例における半導体装置の、図4に示す領域の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a structure of the area | region shown in FIG. 4 of the semiconductor device in a comparative example. 図17の点線で囲まれた領域XVIIIの拡大概略断面図および当該領域内における連続ゲート電極内の導電性不純物の濃度分布を示すグラフである。FIG. 18 is an enlarged schematic cross-sectional view of a region XVIII surrounded by a dotted line in FIG. 17 and a graph showing concentration distribution of conductive impurities in a continuous gate electrode in the region. 比較例における半導体装置の、図17に示す領域の製造方法の第1工程を示す概略断面図である。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a first step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 17 of the semiconductor device in the comparative example. 図19に示す工程において形成されるレジストパターンであるn型注入用マスクの配置および形状を示す概略断面図である。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing the arrangement and the shape of an n-type implantation mask which is a resist pattern formed in the step shown in FIG. 19; 実施の形態1と比較例との、閾値電圧の絶対値のばらつきを比較したグラフである。It is the graph which compared the dispersion | variation in the absolute value of the threshold voltage of Embodiment 1 and a comparative example. p型導電性不純物およびn型導電性不純物の注入領域の境界の位置をp型ウェル領域側にシフトさせたときの閾値電圧のばらつきを示すグラフ(A)と、p型導電性不純物およびn型導電性不純物の注入領域の境界の位置をn型ウェル領域側にシフトさせたときの閾値電圧のばらつきを示すグラフ(B)とである。Graph (A) showing variation in threshold voltage when the position of the boundary of the implantation region of p-type conductive impurity and n-type conductive impurity is shifted to the p-type well region side, p-type conductive impurity and n-type It is a graph (B) which shows the dispersion | variation in the threshold voltage when shifting the position of the boundary of the injection region of a conductive impurity to the n-type well region side. 実施の形態2における図2の等価回路の一部を具体的に説明するための概略平面図である。FIG. 13 is a schematic plan view for specifically describing a part of the equivalent circuit of FIG. 2 in the second embodiment. 図23のXXIV−XXIV線に沿う部分の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the part which follows the XXIV-XXIV line of FIG. 図23のXXV−XXV線に沿う部分の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the part which follows the XXV-XXV line | wire of FIG. 図25の点線で囲まれた領域XXVIの拡大概略断面図および当該領域内における分離絶縁膜内の導電性不純物の濃度分布を示すグラフである。FIG. 26 is an enlarged schematic cross-sectional view of a region XXVI surrounded by a dotted line in FIG. 25 and a graph showing the concentration distribution of conductive impurities in the isolation insulating film in the region. 実施の形態2における半導体装置の、図24に示す領域の製造方法の第1工程を示す概略断面図(A)と、実施の形態2における半導体装置の、図25に示す領域の製造方法の第1工程を示す概略断面図(B)とである。A schematic cross sectional view (A) showing a first step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 24 of the semiconductor device in the second embodiment and a second method of manufacturing the region shown in FIG. 25 of the semiconductor device in the second embodiment. It is with the schematic sectional drawing (B) which shows 1 process. 実施の形態2における半導体装置の、図24に示す領域の製造方法の第2工程を示す概略断面図(A)と、実施の形態2における半導体装置の、図25に示す領域の製造方法の第2工程を示す概略断面図(B)とである。A schematic cross sectional view (A) showing a second step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 24 of the semiconductor device in the second embodiment and a second method of manufacturing the region shown in FIG. 25 of the semiconductor device in the second embodiment. It is with the schematic sectional drawing (B) which shows 2 processes. 図27に示す工程において形成されるレジストパターンであるp型注入用マスクの配置および形状を部分的に示す概略断面図(A)と、図28に示す工程において形成されるレジストパターンであるn型注入用マスクの配置および形状を部分的に示す概略断面図(B)とである。A schematic sectional view (A) partially showing the arrangement and shape of a p-type implantation mask which is a resist pattern formed in the process shown in FIG. 27 and an n-type which is a resist pattern formed in the process shown in FIG. It is with schematic sectional drawing (B) which shows partially arrangement | positioning and shape of the mask for injection | pouring. 実施の形態3における図25の点線で囲まれた領域XXVIと同じ領域の拡大概略断面図および当該領域内における分離絶縁膜内の導電性不純物の濃度分布を示すグラフである。25 is an enlarged schematic cross-sectional view of the same region as region XXVI surrounded by a dotted line in FIG. 25 in the third embodiment and a graph showing concentration distribution of conductive impurities in the isolation insulating film in the region. FIG. 実施の形態3における半導体装置の、図24に示す領域の製造方法の第1工程を示す概略断面図(A)と、実施の形態3における半導体装置の、図25に示す領域の製造方法の第1工程を示す概略断面図(B)とである。A schematic cross sectional view (A) showing a first step of a method of manufacturing the region shown in FIG. 24 of the semiconductor device in the third embodiment, and a method of manufacturing the region shown in FIG. 25 of the semiconductor device in the third embodiment. It is with the schematic sectional drawing (B) which shows 1 process. 図31に示す工程において形成される形成されるレジストパターンであるn型注入用マスクの配置および形状を部分的に示す概略断面図である。FIG. 32 is a schematic cross-sectional view partially showing the arrangement and shape of an n-type implantation mask which is a resist pattern to be formed in the step shown in FIG. 31. 実施の形態2と実施の形態3との、閾値電圧の絶対値のばらつきを比較したグラフである。It is the graph which compared the dispersion | variation in the absolute value of the threshold voltage of Embodiment 2 and Embodiment 3. FIG.

以下、一実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1を参照して、一実施の形態の半導体装置DVは、たとえばシリコン単結晶からなる半導体ウェハなどの半導体基板SUBの主表面上に複数種類の回路が形成された半導体チップである。一例として、半導体装置DVを構成する回路として、メモリセルアレイ(メモリセル領域)と、周辺回路領域と、パッド領域PDとを有している。
Hereinafter, an embodiment will be described based on the drawings.
Embodiment 1
Referring to FIG. 1, a semiconductor device DV according to an embodiment is a semiconductor chip in which a plurality of types of circuits are formed on a main surface of a semiconductor substrate SUB such as a semiconductor wafer made of silicon single crystal, for example. As an example, as a circuit that configures the semiconductor device DV, a memory cell array (memory cell region), a peripheral circuit region, and a pad region PD are included.

メモリセルアレイはSRAMを含む、半導体装置DVの主要なメモリ領域である。平面視におけるメモリセルアレイの外部には周辺回路領域およびパッド領域PDが形成されている。パッド領域PDはたとえばメモリセルアレイの外部に、互いに間隔をあけて複数形成されている。   The memory cell array is a main memory area of the semiconductor device DV including an SRAM. A peripheral circuit area and a pad area PD are formed outside the memory cell array in plan view. A plurality of pad regions PD are formed at intervals, for example, outside the memory cell array.

次に、本実施の形態としての半導体装置の構成について図2のメモリセルを挙げて説明する。   Next, the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the memory cell in FIG.

図2を参照して、本実施の形態における半導体装置は、ビット線対BLおよびZBLと、ワード線WLと、フリップフロップ回路と、1対のアクセストランジスタT5,T6とを有するSRAM(スタティック型メモリセル)をメモリセル領域に有する。   Referring to FIG. 2, the semiconductor device in the present embodiment is an SRAM (static memory) having bit line pair BL and ZBL, word line WL, a flip flop circuit, and a pair of access transistors T5 and T6. Cells) in the memory cell area.

フリップフロップ回路は、ドライバトランジスタT1,T2と、負荷トランジスタT3,T4とを有している。ドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3は一方のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)インバータを形成し、ドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4は他方のCMOSインバータを形成している。フリップフロップ回路は、これらの2つのCMOSインバータからなる。SRAMはフリップフロップ回路を有することにより、情報として蓄えられた電荷を所定の周期で元に戻すいわゆるリフレッシュと呼ばれる処理を不要とする半導体記憶装置である。   The flip flop circuit has driver transistors T1 and T2 and load transistors T3 and T4. The driver transistor T1 and the load transistor T3 form one Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) inverter, and the driver transistor T2 and the load transistor T4 form the other CMOS inverter. The flip flop circuit consists of these two CMOS inverters. The SRAM is a semiconductor memory device that has a flip-flop circuit, thereby eliminating the need for processing called so-called refresh, in which the charge stored as information is returned to its original state in a predetermined cycle.

フリップフロップ回路を構成するドライバトランジスタT1,T2は、たとえばnチャネル型のMOSトランジスタである。負荷トランジスタT3,T4は、たとえばpチャネル型のMOSトランジスタである。またアクセストランジスタT5,T6は、たとえばnチャネル型のMOSトランジスタである。   Driver transistors T1 and T2 constituting the flip-flop circuit are, for example, n-channel type MOS transistors. Load transistors T3 and T4 are, for example, p-channel MOS transistors. Access transistors T5 and T6 are, for example, n-channel MOS transistors.

フリップフロップ回路においては、ドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4のゲート電極がアクセストランジスタT5のソース電極Sと電気的に接続される。アクセストランジスタT5のソース電極SはドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3のドレイン電極Dと電気的に接続されており、これらが接続された領域は第1の記憶ノード部N1として機能する。   In the flip flop circuit, gate electrodes of driver transistor T2 and load transistor T4 are electrically connected to source electrode S of access transistor T5. The source electrode S of the access transistor T5 is electrically connected to the drain electrode D of the driver transistor T1 and the load transistor T3, and the region where these are connected functions as a first storage node portion N1.

フリップフロップ回路においては、ドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3のゲート電極がアクセストランジスタT6のソース電極Sと電気的に接続される。アクセストランジスタT6のソース電極SはドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4のドレイン電極Dと電気的に接続されており、これらが接続された領域は第2の記憶ノード部N2として機能する。   In the flip flop circuit, gate electrodes of driver transistor T1 and load transistor T3 are electrically connected to source electrode S of access transistor T6. The source electrode S of the access transistor T6 is electrically connected to the driver transistor T2 and the drain electrode D of the load transistor T4, and the region to which these are connected functions as a second storage node N2.

ドライバトランジスタT1,T2のソース電極SはGND電位に電気的に接続されており、負荷トランジスタT3,T4のソース電極Sは、電圧Vccを印加するVcc配線に電気的に接続されている。1対のビット線対BLおよびZBLのそれぞれは、1対のアクセストランジスタT5およびT6のドレイン電極Dと接続される。   The source electrodes S of the driver transistors T1 and T2 are electrically connected to the GND potential, and the source electrodes S of the load transistors T3 and T4 are electrically connected to the Vcc wiring to which the voltage Vcc is applied. Each pair of bit line pairs BL and ZBL is connected to the drain electrode D of one pair of access transistors T5 and T6.

次に、図2に示す半導体装置のより具体的な構成について、図3の概略平面図および図4〜図6の概略断面図を用いて説明する。   Next, a more specific configuration of the semiconductor device shown in FIG. 2 will be described with reference to the schematic plan view of FIG. 3 and the schematic cross sectional views of FIGS.

図3および図4を参照して、半導体基板SUB内にはn型ウェル領域NWRとp型ウェル領域PWRとが形成されている。n型ウェル領域NWRは半導体基板SUBのn型ウェル形成用領域NWにおける主表面S1に、p型ウェル領域PWRは半導体基板SUBのp型ウェル形成用領域PWにおける主表面S1に、それぞれ形成されている。   Referring to FIGS. 3 and 4, n-type well region NWR and p-type well region PWR are formed in semiconductor substrate SUB. The n-type well region NWR is formed on the main surface S1 of the n-type well formation region NW of the semiconductor substrate SUB, and the p-type well region PWR is formed on the main surface S1 of the p-type well formation region PW of the semiconductor substrate SUB. There is.

図3においては、p型ウェル形成用領域PWとn型ウェル形成用領域NWとは図の左右方向に交互に配置されている。図の左右方向に関して隣り合うp型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとは、半導体基板SUB内において互いに接するように配置されている。p型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとが接する部分はp型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとの境界部BDRとして形成されている。p型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとは図3の上下方向に帯状に延びるような矩形の平面形状を有している。   In FIG. 3, the p-type well formation region PW and the n-type well formation region NW are alternately arranged in the horizontal direction of the figure. The p-type well region PWR and the n-type well region NWR which are adjacent to each other in the left-right direction in the drawing are arranged in contact with each other in the semiconductor substrate SUB. A portion where the p-type well region PWR and the n-type well region NWR are in contact with each other is formed as a boundary portion BDR between the p-type well region PWR and the n-type well region NWR. The p-type well region PWR and the n-type well region NWR have a rectangular planar shape extending in a strip shape in the vertical direction in FIG.

図3においては省略されているが、基本的に平面視において図3に示す左側から右側へp型ウェル領域PWR、n型ウェル領域NWR、p型ウェル領域PWRの順に並ぶ構成を1つの単位として、この1つの単位が半導体基板SUB内において行列状に繰り返されるように配置されている。   Although omitted in FIG. 3, basically, a configuration in which the p-type well region PWR, the n-type well region NWR, and the p-type well region PWR are sequentially arranged from the left to the right shown in FIG. The one unit is arranged to be repeated in a matrix in the semiconductor substrate SUB.

半導体基板SUBのn型ウェル形成用領域NWおよびp型ウェル形成用領域PWが並ぶ主表面S1上には、図の左右方向に帯状に延在する連続ゲート電極G1,G2が形成されている。連続ゲート電極G1は、図2においてCMOSインバータを形成するたとえば1対のドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3のそれぞれのゲート電極が一体として連続するように長く延在するゲート電極として形成されたものである。   On the main surface S1 on which the n-type well forming region NW and the p-type well forming region PW of the semiconductor substrate SUB are aligned, continuous gate electrodes G1 and G2 extending in a strip shape in the lateral direction of the drawing are formed. The continuous gate electrode G1 is formed as, for example, a gate electrode extending long so that respective gate electrodes of a pair of driver transistor T1 and load transistor T3 forming a CMOS inverter in FIG. 2 are integrally continuous. .

具体的には、連続ゲート電極G1は、図3の左側のp型ウェル領域PWRとこれに接する図3の中央のn型ウェル領域NWRとを跨ぐように図3の左右方向に延びている。連続ゲート電極G1は、n型ウェル領域NWR側に形成されるゲート電極PG(第1のゲート電極)と、p型ウェル領域PWR側に形成されるゲート電極NG(第2のゲート電極)とを含んでいる。ゲート電極PGは、n型ウェル領域NWRに形成されたpチャネル型のMOSトランジスタとしての負荷トランジスタT3のゲート電極であり、p型導電性不純物(たとえばボロン)を多数キャリアとして含んでいる。同様にゲート電極NGは、p型ウェル領域PWRに形成されたnチャネル型のMOSトランジスタとしてのドライバトランジスタT1のゲート電極であり、n型導電性不純物(たとえばリン)を多数キャリアとして含んでいる。   Specifically, the continuous gate electrode G1 extends in the left-right direction of FIG. 3 so as to straddle the p-type well region PWR on the left side of FIG. 3 and the n-type well region NWR in the center of FIG. The continuous gate electrode G1 includes a gate electrode PG (first gate electrode) formed on the n-type well region NWR side and a gate electrode NG (second gate electrode) formed on the p-type well region PWR side. It contains. The gate electrode PG is a gate electrode of the load transistor T3 formed in the n-type well region NWR as a p-channel MOS transistor, and contains a p-type conductive impurity (for example, boron) as a majority carrier. Similarly, the gate electrode NG is a gate electrode of the driver transistor T1 as an n-channel MOS transistor formed in the p-type well region PWR, and includes an n-type conductive impurity (for example, phosphorus) as a majority carrier.

上記と同様に、連続ゲート電極G2は、図3の中央のn型ウェル領域NWRとこれに接する図3の右側のp型ウェル領域PWRとを跨ぐように図3の左右方向に延びている。連続ゲート電極G2は、n型ウェル領域NWR側に形成されるゲート電極PG(第1のゲート電極)と、p型ウェル領域PWR側に形成されるゲート電極NG(第2のゲート電極)とを含んでいる。ゲート電極PGは、n型ウェル領域NWRに形成されたpチャネル型のMOSトランジスタとしての負荷トランジスタT4のゲート電極であり、p型導電性不純物を多数キャリアとして含んでいる。同様にゲート電極NGは、p型ウェル領域PWRに形成されたnチャネル型のMOSトランジスタとしてのドライバトランジスタT2のゲート電極であり、n型導電性不純物を多数キャリアとして含んでいる。   Similarly to the above, the continuous gate electrode G2 extends in the left-right direction of FIG. 3 so as to straddle the n-type well region NWR in the center of FIG. 3 and the p-type well region PWR on the right side of FIG. The continuous gate electrode G2 includes a gate electrode PG (first gate electrode) formed on the n-type well region NWR side and a gate electrode NG (second gate electrode) formed on the p-type well region PWR side. It contains. The gate electrode PG is a gate electrode of the load transistor T4 as a p-channel MOS transistor formed in the n-type well region NWR, and contains a p-type conductive impurity as a majority carrier. Similarly, the gate electrode NG is a gate electrode of the driver transistor T2 as an n-channel type MOS transistor formed in the p-type well region PWR, and contains an n-type conductive impurity as a majority carrier.

連続ゲート電極G1,G2には、ゲート電極PGとゲート電極NGとの間に緩衝領域BFRが形成されている。緩衝領域BFRは、ゲート電極PGの多数キャリアとしてのp型導電性不純物と、ゲート電極NGの多数キャリアとしてのn型導電性不純物との双方の濃度が、ゲート電極PG,NGに比べて非常に低い領域である。具体的には、緩衝領域BFRにおいては、n型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度がいずれも5×1019cm-3以下となっている。また緩衝領域BFRは、その半導体基板SUBの主表面S1に沿う方向(図3および図4の左右方向:ゲート電極NGとゲート電極PGとを結ぶ方向)に関する幅が100nm以上となっている。 In the continuous gate electrodes G1 and G2, a buffer region BFR is formed between the gate electrode PG and the gate electrode NG. In buffer region BFR, the concentrations of both p-type conductive impurities as majority carriers of gate electrode PG and n-type conductive impurities as majority carriers of gate electrode NG are significantly higher than those of gate electrodes PG and NG. It is a low area. Specifically, in the buffer region BFR, the concentration of each of the n-type conductive impurity and the p-type conductive impurity is 5 × 10 19 cm −3 or less. Buffer region BFR has a width of 100 nm or more in the direction along main surface S1 of semiconductor substrate SUB (the horizontal direction in FIGS. 3 and 4: the direction connecting gate electrode NG and gate electrode PG).

上記の連続ゲート電極G1,G2と間隔をあけて、半導体基板SUBの主表面S1上には、アクセスゲート電極GAが形成されている。アクセスゲート電極GAは、図2におけるアクセストランジスタT5,T6のそれぞれに含まれるゲート電極として形成されている。   An access gate electrode GA is formed on the main surface S1 of the semiconductor substrate SUB at a distance from the continuous gate electrodes G1 and G2. The access gate electrode GA is formed as a gate electrode included in each of the access transistors T5 and T6 in FIG.

このうちnチャネル型のMOSトランジスタであるアクセストランジスタT5のアクセスゲート電極GAは、単独で(ゲート電極G2とは一体となっていない別の独立ゲート電極として)ゲート電極G2の延在する図3の左右方向の延長線上であり、かつ図3の左側のp型ウェル領域PWRの主表面S1上に形成されている。同様に、nチャネル型のMOSトランジスタであるアクセストランジスタT6のアクセスゲート電極GAは、単独で(ゲート電極G1とは一体となっていない別の独立ゲート電極として)ゲート電極G1の延在する図3の左右方向の延長線上であり、かつ図3の右側のp型ウェル領域PWRの主表面S1上に形成されている。   Among them, the access gate electrode GA of the access transistor T5, which is an n-channel MOS transistor, alone (as another independent gate electrode which is not integrated with the gate electrode G2) extends the gate electrode G2 of FIG. It is an extension in the left-right direction, and is formed on the main surface S1 of the p-type well region PWR on the left side of FIG. Similarly, the access gate electrode GA of the access transistor T6, which is an n-channel MOS transistor, extends alone (as another independent gate electrode which is not integrated with the gate electrode G1). , And on the main surface S1 of the p-type well region PWR on the right side of FIG.

以上のゲート電極G1,G2,GAは、いずれも、半導体基板SUBの主表面S1上に、図4に示すゲート絶縁膜GIを介在して形成されている。   All the gate electrodes G1, G2 and GA described above are formed on the main surface S1 of the semiconductor substrate SUB with the gate insulating film GI shown in FIG. 4 interposed therebetween.

主に図3を参照して、上記のトランジスタT1〜T6のそれぞれは、活性領域ARを有している。活性領域ARは、トランジスタT1,T3の連続ゲート電極G1を挟むように図3の上下方向に互いに間隔をおいて配置されている。この活性領域ARには、連続ゲート電極G1を挟んで1対のソース/ドレイン領域が形成されている。同様に活性領域ARは、トランジスタT2,T4の連続ゲート電極G2を挟むように図3の上下方向に互いに間隔をおいて配置されており、活性領域ARには連続ゲート電極G2を挟んで1対のソース/ドレイン領域が形成されている。トランジスタT5,T6のそれぞれにおいても同様に、アクセスゲート電極GAを挟むように1対形成された活性領域ARに、1対のソース/ドレイン領域が形成されている。   Referring mainly to FIG. 3, each of the transistors T1 to T6 has an active region AR. The active regions AR are arranged at intervals in the vertical direction of FIG. 3 so as to sandwich the continuous gate electrodes G1 of the transistors T1 and T3. In the active region AR, a pair of source / drain regions is formed across the continuous gate electrode G1. Similarly, the active regions AR are arranged at intervals in the vertical direction of FIG. 3 so as to sandwich the continuous gate electrodes G2 of the transistors T2 and T4, and one pair of the active regions AR sandwich the continuous gate electrodes G2 Source / drain regions are formed. Similarly, in each of the transistors T5 and T6, a pair of source / drain regions is formed in an active region AR formed in a pair so as to sandwich the access gate electrode GA.

ドライバトランジスタT1,T2の一方の活性領域AR(ソース電極)につながるコンタクトC1,C2は、図2に示すGND電位に電気的に接続されている。またアクセストランジスタT5,T6の一方の活性領域AR(ドレイン電極)につながるコンタクトC3,C4は、図2に示すビット線対BL,ZBLに電気的に接続されている。また負荷トランジスタT3,T4の一方の活性領域AR(ソース領域)につながるコンタクトC5,C6は、電圧Vccを印加するVcc配線に、アクセストランジスタT5,T6のアクセスゲート電極GAにつながるコンタクトC7,C8はワード線WLにそれぞれ接続されている。さらに図3中の第1の記憶ノード部N1a,N1bはいずれも図2中の第1の記憶ノード部N1に対応し、図3中の第2の記憶ノード部N2a,N2bはいずれも図2中の第2の記憶ノード部N2に対応する。   Contacts C1 and C2 connected to one active region AR (source electrode) of driver transistors T1 and T2 are electrically connected to the GND potential shown in FIG. Contacts C3 and C4 connected to one active region AR (drain electrode) of access transistors T5 and T6 are electrically connected to bit line pair BL and ZBL shown in FIG. Contacts C5 and C6 connected to one active region AR (source region) of load transistors T3 and T4 are contacts C7 and C8 connected to access gate electrode GA of access transistors T5 and T6 to a Vcc wiring applying voltage Vcc. The word lines WL are respectively connected. Furthermore, the first storage node units N1a and N1b in FIG. 3 correspond to the first storage node unit N1 in FIG. 2, and the second storage node units N2a and N2b in FIG. The second storage node unit N2 corresponds to the second storage node unit N2.

主に図4を参照して、各トランジスタを構成する1対の活性領域ARに挟まれるように、半導体基板SUBの主表面S1には、チャネル層CHLが形成されている。チャネル層CHLはゲート電極G1,G2,GAのうち各トランジスタを構成する1対の活性領域ARに挟まれる領域と平面視において重なる領域に形成されている、導電性不純物の濃度が周囲の領域に比べて相対的に高い領域である。チャネル層CHLは各トランジスタの電界効果によりチャネルが形成される領域である。   Referring mainly to FIG. 4, a channel layer CHL is formed on main surface S1 of semiconductor substrate SUB so as to be sandwiched between a pair of active regions AR constituting each transistor. The channel layer CHL is formed in a region overlapping in plan view with a region sandwiched by a pair of active regions AR constituting each transistor among the gate electrodes G1, G2 and GA, in a region where the concentration of conductive impurities is in the periphery It is a relatively high area in comparison. The channel layer CHL is a region in which a channel is formed by the field effect of each transistor.

半導体基板SUBの主表面S1のうち、チャネル層CHLおよび活性領域ARが形成されない領域のp型ウェル領域PWR内およびn型ウェル領域NWR内には、分離絶縁膜SIが形成されている。分離絶縁膜SIはたとえばシリコン酸化膜からなっており、隣り合う1対のトランジスタ同士を電気的に絶縁している。たとえば連続ゲート電極G1によりゲート電極が一体となったドライバトランジスタT1と負荷トランジスタT3とは、両者の間に配置される分離絶縁膜SIにより互いに電気的に絶縁されている。   In main surface S1 of semiconductor substrate SUB, isolation insulating film SI is formed in p type well region PWR and n type well region NWR in a region where channel layer CHL and active region AR are not formed. Isolation insulating film SI is made of, for example, a silicon oxide film, and electrically isolates a pair of adjacent transistors. For example, driver transistor T1 and load transistor T3 whose gate electrodes are integrated by continuous gate electrode G1 are electrically isolated from each other by isolation insulating film SI disposed between them.

ゲート電極G1,G2,GAおよびゲート絶縁膜GIの側壁には、たとえばシリコン酸化膜からなるオフセットスペーサOFと、たとえばシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜SWとがこの順に積層されている。   On the side walls of the gate electrodes G1, G2, GA and the gate insulating film GI, for example, an offset spacer OF made of a silicon oxide film and a sidewall insulating film SW made of a silicon nitride film, for example, are stacked in this order.

図4〜図6を参照して、ゲート電極G1,G2,GA、活性領域ARおよび分離絶縁膜SIを覆うように主表面S1上には層間絶縁膜II1が形成されている。層間絶縁膜II1上の一部の領域にはパターニングされた1層目の金属配線M1が形成されている。この1層目の金属配線M1は、層間絶縁膜II1のコンタクトホールを埋め込むように形成された記憶ノード部(たとえば図4における第2の記憶ノード部N2b)およびコンタクト(たとえば図4におけるコンタクトC8)を通じて、たとえばゲート電極G1,G2,GAおよび図3の活性領域ARに電気的に接続されている。なお上記層間絶縁膜II1のコンタクトホールの底壁にはバリアメタルBRLが形成されていてもよい。   4 to 6, interlayer insulating film II1 is formed on main surface S1 so as to cover gate electrodes G1, G2, GA, active region AR and isolation insulating film SI. A patterned first metal wiring M1 is formed in a partial region on the interlayer insulating film II1. The first-layer metal interconnection M1 is a storage node portion (for example, second storage node portion N2b in FIG. 4) and a contact (for example, contact C8 in FIG. 4) formed to fill the contact holes in interlayer insulating film II1. Are electrically connected to, for example, the gate electrodes G1, G2 and GA and the active region AR of FIG. A barrier metal BRL may be formed on the bottom wall of the contact hole of the interlayer insulating film II1.

金属配線M1を覆うように層間絶縁膜II1上には層間絶縁膜II2が形成されている。層間絶縁膜II2上に、パターニングされた金属配線M2が形成されている。図4に示されないが金属配線M2と金属配線M1とは電気的に接続されている。   An interlayer insulating film II2 is formed on the interlayer insulating film II1 so as to cover the metal wiring M1. Patterned metal interconnection M2 is formed on interlayer insulating film II2. Although not shown in FIG. 4, metal interconnection M2 and metal interconnection M1 are electrically connected.

金属配線M2を覆うように層間絶縁膜II2上には層間絶縁膜II3が形成されている。層間絶縁膜II3上に、パターニングされた金属配線M3が形成されている。図4においては金属配線M3は平面視において金属配線M1,M2の延在する方向と交差する方向に延在している。図4に示されないが金属配線M3と金属配線M2とは電気的に接続されている。   An interlayer insulating film II3 is formed on the interlayer insulating film II2 so as to cover the metal wiring M2. Patterned metal interconnection M3 is formed on interlayer insulating film II3. In FIG. 4, the metal wiring M3 extends in a direction intersecting with the extending direction of the metal wirings M1 and M2 in plan view. Although not shown in FIG. 4, the metal wiring M3 and the metal wiring M2 are electrically connected.

金属配線M3を覆うように層間絶縁膜II3上には層間絶縁膜II4が形成されている。層間絶縁膜II4上に、パターニングされた金属配線M4が形成されている。図4に示されないが金属配線M4と金属配線M3とは電気的に接続されている。金属配線M4を覆うように層間絶縁膜II4上には絶縁膜II5が形成されている。   An interlayer insulating film II4 is formed on the interlayer insulating film II3 so as to cover the metal wiring M3. Patterned metal interconnection M4 is formed on interlayer insulating film II4. Although not shown in FIG. 4, the metal wiring M4 and the metal wiring M3 are electrically connected. An insulating film II5 is formed on the interlayer insulating film II4 so as to cover the metal wiring M4.

なお図5〜図6においては、層間絶縁膜II2より上層においては図示が省略されている。   In FIGS. 5 to 6, the illustration is omitted in the upper layer above the interlayer insulating film II2.

次に図7を用いて、連続ゲート電極G1を構成する各領域における各種導電性不純物の濃度分布について説明する。   Next, concentration distribution of various conductive impurities in each of the regions constituting the continuous gate electrode G1 will be described with reference to FIG.

図7を参照して、下側のグラフの横軸は、図4中の点線で囲まれた領域VII、すなわち緩衝領域BFRおよびゲート電極NG,PGの一部を含む領域における図の左右方向の位置座標xを示している。図7のグラフ中の位置座標xは、その真上(上下方向に延ばした方向)における拡大概略断面図中の位置に対応している。また当該グラフの縦軸は、横軸が示す各位置におけるp型およびn型の導電性不純物の濃度を示している。   Referring to FIG. 7, the horizontal axis of the lower graph corresponds to a region VII surrounded by a dotted line in FIG. 4, that is, a region including buffer region BFR and a part of gate electrodes NG and PG. The position coordinate x is shown. The position coordinate x in the graph of FIG. 7 corresponds to the position in the enlarged schematic cross-sectional view right above (in the direction extended in the vertical direction). The vertical axis of the graph indicates the concentration of p-type and n-type conductive impurities at each position indicated by the horizontal axis.

グラフ中にn+で示すn型導電性不純物の濃度は、n型のゲート電極NG内においてはおおむね一定であるが、緩衝領域BFRからp型のゲート電極PGに向かうにつれて減少する。同様にグラフ中にp+で示すp型導電性不純物の濃度は、p型のゲート電極PG内においてはおおむね一定であるが、緩衝領域BFRからn型のゲート電極NGに向かうにつれて減少する。 The concentration of the n-type conductive impurity indicated by n + in the graph is substantially constant in the n-type gate electrode NG, but decreases as going from the buffer region BFR toward the p-type gate electrode PG. Similarly, the concentration of the p-type conductive impurity indicated by p + in the graph is substantially constant in the p-type gate electrode PG, but decreases from the buffer region BFR toward the n-type gate electrode NG.

図7より、たとえばp型導電性不純物を多数キャリアとして有しかつp型導電性不純物の濃度が5×1019cm-3を超える領域をゲート電極PG、n型導電性不純物を多数キャリアとして有しかつn型導電性不純物の濃度が5×1019cm-3を超える領域をゲート電極NGと考えることができる。このとき、CMOSインバータの各トランジスタT1〜T4を構成する各々の連続ゲート電極G1,G2内での1対のゲート電極PGとゲート電極NGとの間隔は100nm以上となっている。 From FIG. 7, for example, a region having p-type conductive impurities as majority carriers and having a concentration of p-type conductive impurities exceeding 5 × 10 19 cm -3 is gate electrode PG, and n-type conductive impurities as majority carriers. A region where the concentration of the n-type conductive impurity exceeds 5 × 10 19 cm −3 can be considered as a gate electrode NG. At this time, the distance between the pair of gate electrodes PG and the gate electrode NG in each of the continuous gate electrodes G1 and G2 constituting each of the transistors T1 to T4 of the CMOS inverter is 100 nm or more.

この1対のゲート電極PGとゲート電極NGとに挟まれた領域は、n型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度がいずれも5×1019cm-3以下の緩衝領域BFRとなっている。緩衝領域BFRにおけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和は、これと一体となるように延びているゲート電極PGおよびゲート電極NGにおけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和よりも相対的に小さくなっている。緩衝領域BFRの中でも最も濃度が低い(n型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和が極小となっている)領域は、ほぼ境界部BDRと平面視において重なる領域となっている。 The region sandwiched between the pair of gate electrodes PG and the gate electrode NG is a buffer region BFR in which the concentrations of the n-type conductive impurity and the p-type conductive impurity are both 5 × 10 19 cm −3 or less. ing. The sum of the concentrations of the n-type conductive impurity and the p-type conductive impurity in the buffer region BFR is the n-type conductive impurity and the p-type conductivity in the gate electrode PG and the gate electrode NG extending integrally therewith. It is relatively smaller than the sum of the concentration with the impurity. Among the buffer regions BFR, the region with the lowest concentration (where the sum of the concentrations of the n-type conductive impurity and the p-type conductive impurity is minimized) is a region substantially overlapping the boundary portion BDR in plan view .

また緩衝領域BFRは、平面視において境界部BDRの少なくとも一部と重なるように形成されることが好ましい。特に図7においては、緩衝領域BFRのなかでもn型導電性不純物の濃度とp型導電性不純物の濃度とがほぼ等しくなるように両者のグラフが交わる位置が、境界部BDRとほぼ重なる(連続ゲート電極G1の真下の分離絶縁膜SIの幅方向のほぼ中央にくる)ように形成される。このような態様となっていることが特に好ましい。   The buffer region BFR is preferably formed to overlap at least a part of the boundary BDR in plan view. Particularly in FIG. 7, the position where the two graphs intersect so that the concentration of the n-type conductive impurity and the concentration of the p-type conductive impurity in the buffer region BFR are substantially equal to each other almost overlaps the boundary portion BDR (continuous It is formed substantially at the center in the width direction of the isolation insulating film SI just below the gate electrode G1. It is particularly preferable that such an embodiment be adopted.

次に図8および図9を用いて、連続ゲート電極G1から離れた領域における各種導電性不純物の濃度分布について説明する。   Next, concentration distribution of various conductive impurities in a region away from the continuous gate electrode G1 will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.

図8を参照して、境界部BDRの一部と重なり連続ゲート電極G1に隣り合う、半導体基板SUB内の絶縁膜領域を考える。この絶縁膜領域とは、たとえば図3における連続ゲート電極G1と境界部BDRとが重なる領域のやや下側の、分離絶縁膜SIが形成された(活性領域ARとゲート電極とのいずれも形成されない)領域を意味する。またグラフの縦軸および横軸については図7のグラフと同様である。   Referring to FIG. 8, an insulating film region in semiconductor substrate SUB adjacent to continuous gate electrode G1 overlapping a part of boundary portion BDR will be considered. In this insulating film region, isolation insulating film SI is formed slightly below the region where continuous gate electrode G1 and boundary portion BDR overlap in FIG. 3, for example (neither active region AR nor gate electrode is formed) ) Means area. The vertical and horizontal axes of the graph are the same as the graph of FIG.

この絶縁膜領域としての分離絶縁膜SI内においては、基本的に境界部BDRよりも左側すなわちp型ウェル領域PWRと平面的に重なる領域ではn型導電性不純物の量が多く、境界部BDRよりも右側すなわちn型ウェル領域NWRと平面的に重なる領域ではp型導電性不純物の量が多い。ただしn型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域とp型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域との境界BRの、図8のx方向の位置座標(言い換えればn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度が等しい位置である境界BR)は、境界部BDRよりもやや左側すなわちp型ウェル領域PWR側に偏った位置に存在する。   In isolation insulating film SI as the insulating film region, basically, the amount of n-type conductive impurities is large on the left side of boundary portion BDR, that is, in a region planarly overlapping with p-type well region PWR, and more than boundary portion BDR. In the right side, that is, the area planarly overlapping with the n-type well area NWR, the amount of p-type conductive impurities is large. However, position coordinates in the x direction in FIG. 8 of the boundary BR between the region containing the n-type conductive impurity as the majority carrier and the region containing the p-type conductive impurity as the majority carrier (in other words, n-type conductive impurity and p-type conductivity A boundary BR), which is a position at which the concentration with the sexual impurity is equal, is located slightly to the left of the boundary BDR, that is, at a position biased toward the p-type well region PWR.

なお図8の分離絶縁膜SI内におけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和は、図7の緩衝領域BFRにおけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和よりも相対的に大きくなっている。このことは、図8のグラフが示す領域のほとんどにおいてn型導電性不純物およびp型導電性不純物ともに濃度が5×1019cm-3以上となっていることからわかる。 The sum of the concentrations of n-type and p-type conductive impurities in isolation insulating film SI in FIG. 8 is the concentration of n-type and p-type conductive impurities in buffer region BFR in FIG. 7. It is relatively larger than the sum. This can be understood from the fact that the concentration of both the n-type conductive impurity and the p-type conductive impurity is 5 × 10 19 cm −3 or more in most of the region shown by the graph in FIG.

また図8の分離絶縁膜SI内におけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和は、図7に示すこれに隣り合う緩衝領域BFRと一体となるように延びているゲート電極PGおよびゲート電極NGにおけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和よりも相対的に大きくなっている。これは分離絶縁膜SI内においては連続ゲート電極G1内に比べて導電性不純物の拡散が起こりにくく、注入された導電性不純物がそのまま留まるためである。   Further, the sum of the concentrations of n-type conductive impurity and p-type conductive impurity in isolation insulating film SI of FIG. 8 is a gate electrode extending so as to be integrated with buffer region BFR adjacent to that shown in FIG. It is relatively larger than the sum of the concentrations of the n-type conductive impurity and the p-type conductive impurity in PG and the gate electrode NG. This is because diffusion of conductive impurities is less likely to occur in the isolation insulating film SI than in the continuous gate electrode G1, and the implanted conductive impurities remain as they are.

図9を参照して、境界部BDRの一部と重なりアクセスゲート電極GAに隣り合う、半導体基板SUB内の絶縁膜領域を考える。この絶縁膜領域とは、たとえば図3におけるアクセスゲート電極GAのやや下側でありかつ境界部BDRの一部と重なる、分離絶縁膜SIが形成された(活性領域ARとゲート電極とのいずれも形成されない)領域を意味する。またグラフの縦軸および横軸については図7、図8のグラフと同様である。   Referring to FIG. 9, an insulating film region in semiconductor substrate SUB overlapping a part of boundary portion BDR and adjacent to access gate electrode GA will be considered. In this insulating film region, isolation insulating film SI is formed, for example, slightly below access gate electrode GA in FIG. 3 and overlapping a part of boundary portion BDR (both active region AR and gate electrode It means the area which is not formed. The vertical and horizontal axes of the graph are the same as the graphs of FIGS. 7 and 8.

この絶縁膜領域としての分離絶縁膜SI内においても、基本的に境界部BDRよりも左側すなわちp型ウェル領域PWRと平面的に重なる領域ではn型導電性不純物の量が多く、境界部BDRよりも右側すなわちn型ウェル領域NWRと平面的に重なる領域ではp型導電性不純物の量が多い。ただしn型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域とp型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域との境界BRの、図8のx方向の位置座標(言い換えればn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度が等しい位置である境界BR)は、ほぼ境界部BDRと重なる位置に存在する。   Even in isolation insulating film SI as the insulating film region, basically, the amount of n-type conductive impurities is large in a region overlapping with planar portion BDR on the left side of boundary portion BDR, that is, more than boundary portion BDR. In the right side, that is, the area planarly overlapping with the n-type well area NWR, the amount of p-type conductive impurities is large. However, position coordinates in the x direction in FIG. 8 of the boundary BR between the region containing the n-type conductive impurity as the majority carrier and the region containing the p-type conductive impurity as the majority carrier (in other words, n-type conductive impurity and p-type conductivity A boundary BR), which is a position where the concentration with the sexual impurity is equal, is present at a position approximately overlapping the boundary BDR.

つまり図8の連続ゲート電極G1に隣り合う絶縁膜領域でのn型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域とp型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域との境界BRは、図9のアクセスゲート電極GAに隣り合う絶縁膜領域でのn型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域とp型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域との境界BRよりもp型ウェル領域PWR側に形成される。   That is, the boundary BR between the region including n-type conductive impurities as majority carriers and the region including p-type conductive impurities as majority carriers in the insulating film region adjacent to continuous gate electrode G1 in FIG. 8 is the access gate in FIG. The insulating film region adjacent to the electrode GA is formed closer to the p-type well region PWR than a boundary BR between a region containing n-type conductive impurities as majority carriers and a region containing p-type conductive impurities as majority carriers.

次に図10〜図17を用いて、特に図4に示すドライバトランジスタT1、負荷トランジスタT3およびアクセストランジスタT6が形成された領域を中心に、本実施の形態における製造方法を説明する。   Next, with reference to FIGS. 10 to 17, the manufacturing method in the present embodiment will be described focusing on the region where driver transistor T1, load transistor T3 and access transistor T6 shown in FIG. 4 are formed.

図10を参照して、まずたとえばシリコンからなる半導体基板SUBが準備される。半導体基板SUBが平面視においてp型ウェル形成用領域PWとn型ウェル形成用領域NWとに区分される。通常の写真製版技術およびイオン注入技術により、所望の領域に所望の導電性不純物が注入されることにより、p型ウェル形成用領域PW内とn型ウェル形成用領域NW内とのそれぞれにp型ウェル領域PWRおよびn型ウェル領域NWRが形成される。p型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとは、図10のように互いに接することにより境界部BDRが形成されるように隣り合う。p型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとは、図3に示すように平面視において左側から右側へp型ウェル領域PWR、n型ウェル領域NWR、p型ウェル領域PWRの順に並ぶ構成を1つの単位として、この1つの単位が半導体基板SUB内において行列状に繰り返されるように形成される。   Referring to FIG. 10, first, semiconductor substrate SUB made of, for example, silicon is prepared. The semiconductor substrate SUB is divided into a p-type well formation region PW and an n-type well formation region NW in plan view. By implanting a desired conductive impurity in a desired region by a normal photolithographic technique and an ion implantation technique, p-type in each of p-type well formation region PW and n-type well formation region NW Well region PWR and n-type well region NWR are formed. The p-type well region PWR and the n-type well region NWR are adjacent to each other so as to form a boundary portion BDR by being in contact with each other as shown in FIG. The p-type well region PWR and the n-type well region NWR are arranged in the order of the p-type well region PWR, the n-type well region NWR, and the p-type well region PWR from left to right in plan view as shown in FIG. As one unit, the one unit is formed to be repeated in a matrix in the semiconductor substrate SUB.

また主表面S1には、最終的に形成される複数のトランジスタのうち互いに隣り合う1対のトランジスタ同士を電気的に絶縁するための分離絶縁膜SIが形成される。分離絶縁膜SIはたとえば一般公知のLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法またはSTI(Shallow Trench Isolation)法により形成されるシリコン酸化膜である。STI法により分離絶縁膜SIが形成される場合には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)により分離絶縁膜SIが平坦化される。   Further, on main surface S1, an isolation insulating film SI is formed to electrically insulate a pair of transistors adjacent to each other among the finally formed plurality of transistors. Isolation insulating film SI is a silicon oxide film formed by, for example, a generally known LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method or STI (Shallow Trench Isolation) method. When the isolation insulating film SI is formed by the STI method, the isolation insulating film SI is planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing).

図11を参照して、図10の隣り合う1対の分離絶縁膜SIに挟まれた領域の一部であり特に最終的に形成される複数のトランジスタのそれぞれのゲート電極の直下となる領域に、追加のイオン注入技術による導電性不純物の供給がなされる。これにより当該領域の主表面S1にはチャネル層CHLが形成される。   Referring to FIG. 11, it is a part of a region sandwiched by a pair of adjacent isolation insulating films SI in FIG. 10, in particular, a region directly below gate electrodes of a plurality of transistors finally formed. , Supply of conductive impurities by additional ion implantation techniques. Thereby, the channel layer CHL is formed on the main surface S1 of the region.

平坦化がなされた半導体基板SUBの表面の上にはゲート絶縁膜となるべき絶縁膜GIが形成され、その絶縁膜GI上に、ゲート電極G1,GAとなるべき導電膜PSが形成される。絶縁膜GIはたとえば熱酸化処理法により形成される。また導電膜PSはたとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される、導電性不純物を含まないアモルファスシリコンの薄膜である。絶縁膜GIおよび導電膜PSは、図11(図4)が示す領域においてp型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとを跨ぐように延びるように形成される。   An insulating film GI to be a gate insulating film is formed on the planarized surface of the semiconductor substrate SUB, and a conductive film PS to be gate electrodes G1 and GA is formed on the insulating film GI. Insulating film GI is formed, for example, by a thermal oxidation method. The conductive film PS is a thin film of amorphous silicon which does not contain conductive impurities and is formed, for example, by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Insulating film GI and conductive film PS are formed to extend so as to straddle p-type well region PWR and n-type well region NWR in the region shown in FIG. 11 (FIG. 4).

図12(A),(B),(C)を参照して、通常の写真製版技術およびイオン注入技術により、n型ウェル領域NWRの真上に開口を有する感光体としてのフォトレジストPHRのパターンを用いて、n型ウェル領域NWRの真上の導電膜PSにp型導電性不純物(たとえばボロン)が注入される。   Referring to FIGS. 12A, 12B, and 12C, a pattern of photoresist PHR as a photosensitive member having an opening just above n-type well region NWR by ordinary photolithography and ion implantation techniques. Is used to implant a p-type conductive impurity (for example, boron) into the conductive film PS directly above the n-type well region NWR.

図12(A),(B),(C)および図16(A)を参照して、ここで用いられるフォトレジストPHRのパターンであるp型注入用マスクPMK(第1の注入用マスク)の平面形状は、基本的にn型ウェル領域NWRと重なっており、その端部EGがn型ウェル領域NWRとp型ウェル領域PWRとの境界部BDRの真上に配置される。したがって、光の照射を受けて感光した部分が除去されることによりパターンが形成されるポジ型のフォトレジストPHRを用いる場合、p型注入用マスクPMKは開口を形成すべきn型ウェル領域NWRと重なる領域が露光を受けることにより、図16(A)に示すようにp型ウェル領域PWRと重なる領域に矩形状のパターンとして形成される。ネガ型のフォトレジストPHRを用いる場合には、逆にp型注入用マスクPMKはパターンを形成すべきp型ウェル領域PWRと重なる領域が露光を受けることにより、図16(A)に示すようにp型ウェル領域PWRと重なる領域に矩形状のパターンとして形成される。   Referring to FIGS. 12 (A), (B), (C) and FIG. 16 (A), a pattern of photoresist PHR used here is a mask PMK for p-type implantation (first implantation mask). The planar shape basically overlaps the n-type well region NWR, and the end EG thereof is disposed directly above the boundary BDR between the n-type well region NWR and the p-type well region PWR. Therefore, when using a positive photoresist PHR in which a pattern is formed by removing a portion exposed to light and exposed to light, the p-type implantation mask PMK is formed with an n-type well region NWR in which an opening is to be formed. By the exposure of the overlapping region, as shown in FIG. 16A, a rectangular pattern is formed in the region overlapping with the p-type well region PWR. In the case of using a negative photoresist PHR, conversely, the p-type implantation mask PMK is exposed as a region overlapping the p-type well region PWR where a pattern is to be formed, as shown in FIG. A rectangular pattern is formed in a region overlapping with the p-type well region PWR.

なお図12(A)は図16(A)におけるXIIA−XIIA線に沿う部分を示しており、図12(B)は図16(A)におけるXIIB−XIIB線に沿う部分を、図12(C)は図16(A)におけるXIIC−XIIC線に沿う部分を、それぞれ示している。また端部EG(境界部BDR)と、その左右側に延びる活性領域ARとの間隔aは、たとえば100nmとすることが好ましい。   12A shows a portion along the line XIIA-XIIA in FIG. 16A, and FIG. 12B shows a portion along the line XIIB-XIIB in FIG. ) Show portions along line XIIC-XIIC in FIG. The distance a between the end EG (boundary BDR) and the active region AR extending to the left and right sides thereof is preferably 100 nm, for example.

図13(A),(B),(C)を参照して、通常の写真製版技術およびイオン注入技術により、p型ウェル領域PWRの真上に開口を有する感光体としてのフォトレジストPHRのパターンを用いて、p型ウェル領域PWRの真上の導電膜PSにn型導電性不純物(たとえばリン)が注入される。   Referring to FIGS. 13A, 13B and 13C, a pattern of photoresist PHR as a photosensitive member having an opening just above p-type well region PWR by the usual photolithographic technique and ion implantation technique. Is used to implant an n-type conductive impurity (for example, phosphorus) into the conductive film PS directly above the p-type well region PWR.

図13(A),(B),(C)および図16(B)を参照して、ここで用いられるフォトレジストPHRのパターンであるn型注入用マスクNMK(第2の注入用マスク)の平面形状は、基本的にp型ウェル領域PWRと重なる領域に開口を有している。これの形成においても上記のポジ型のフォトレジストPHR、ネガ型のフォトレジストPHRのいずれが用いられてもよい。ただしポジ型、ネガ型のいずれのフォトレジストPHRが用いられる場合においても、その開口の端部EGが部分的に境界部BDRよりもp型ウェル領域PWR側(図の左側)に配置されている。なお図13(A)は図16(B)におけるXIIIA−XIIIA線に沿う部分を示しており、図13(B)は図16(B)におけるXIIIB−XIIIB線に沿う部分を、図13(C)は図16(B)におけるXIIIC−XIIIC線に沿う部分を、それぞれ示している。   Referring to FIGS. 13 (A), (B), (C) and FIG. 16 (B), a pattern of photoresist PHR used here is an n-type implantation mask NMK (second implantation mask). The planar shape basically has an opening in a region overlapping with the p-type well region PWR. Also in the formation of this, either of the above-mentioned positive photoresist PHR and negative photoresist PHR may be used. However, even in the case where either positive or negative photoresist PHR is used, the end EG of the opening is partially arranged on the p-type well region PWR side (the left side of the figure) with respect to the boundary BDR. . 13A shows a portion along line XIIIA-XIIIA in FIG. 16B, and FIG. 13B shows a portion along line XIIIB-XIIIB in FIG. ) Shows a portion along line XIIIC-XIIIC in FIG. 16 (B), respectively.

具体的には図16(B)の上側半分の領域、すなわち図13(A),(B)で示す領域においては、連続ゲート電極G1およびその近傍の領域において、図の左側のp型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとの境界部BDRよりも図の左側のp型ウェル領域PWR側に寄るように端部EGが形成されている。これに対してアクセスゲート電極GAおよびその近傍の領域においては、(p型注入用マスクPMKと同様に)n型ウェル領域NWRと図の右側のp型ウェル領域PWRとの境界部BDRと重なるようにn型注入用マスクNMKの端部EGが形成されている。以上よりn型注入用マスクNMKは、連続ゲート電極G1およびその近傍の領域において、他の領域(アクセスゲート電極GAおよびその近傍の領域)よりもp型ウェル領域PWR側にその端部EGが突起した突起部TKIを有している。   Specifically, in the upper half region of FIG. 16B, ie, in the regions shown in FIGS. 13A and 13B, the p-type well region on the left side of the figure is the continuous gate electrode G1 and the region in the vicinity thereof. An end EG is formed to be closer to the p-type well region PWR side on the left side of the drawing than the boundary BDR between the PWR and the n-type well region NWR. On the other hand, in the access gate electrode GA and the region in the vicinity thereof (similar to the p-type implantation mask PMK), it overlaps the boundary BDR between the n-type well region NWR and the p-type well region PWR on the right side of the figure. The end portion EG of the n-type implantation mask NMK is formed on From the above, the n-type implantation mask NMK has its end EG protruding toward the p-type well region PWR side than the other regions (the regions adjacent to the access gate electrode GA) in the continuous gate electrode G1 and the region thereabout And the protrusion TKI.

図16(B)の下側半分の領域、すなわち図13(C)で示す領域についても同様に、アクセスゲート電極GAおよびその近傍の領域においては、(p型注入用マスクPMKと同様に)図の左側のp型ウェル領域PWRとn型ウェル領域NWRとの境界部BDRと重なるようにn型注入用マスクNMKの端部EGが形成されている。これに対して連続ゲート電極G2およびその近傍の領域において、n型ウェル領域NWRと図の右側のp型ウェル領域PWRとの境界部BDRよりも図の右側のp型ウェル領域PWR側に寄るように端部EGが形成されている。したがってこの領域においても、n型注入用マスクNMKは、連続ゲート電極G2およびその近傍の領域において、他の領域(アクセスゲート電極GAおよびその近傍の領域)よりもp型ウェル領域PWR側にその端部EGが突起した突起部TKIを有している。   Similarly, in the lower half region of FIG. 16B, ie, the region shown in FIG. 13C, in the region of the access gate electrode GA and the vicinity thereof (similar to the p-type implantation mask PMK) An end portion EG of the n-type implantation mask NMK is formed so as to overlap the boundary portion BDR between the p-type well region PWR on the left side and the n-type well region NWR. On the other hand, in the continuous gate electrode G2 and its neighboring region, it is closer to the p-type well region PWR on the right side of the figure than the boundary BDR between the n-type well region NWR and the p-type well region PWR on the right side of the figure. The end EG is formed on the Therefore, also in this region, n-type implantation mask NMK has its end closer to p-type well region PWR than the other regions (access gate electrode GA and the region in the vicinity thereof) in the continuous gate electrode G2 and the region in the vicinity thereof. It has a projection TKI in which the part EG protrudes.

突起部TKIは、端部EGが突起していない非突起部よりも距離bだけ突起している。距離bは図16(A)の距離aよりも短く、たとえば50nmとすることが考えられる。   The protrusion TKI protrudes by the distance b more than the non-protrusion where the end EG does not protrude. It is conceivable that the distance b is shorter than the distance a in FIG. 16A, for example, 50 nm.

以上のように、特に連続ゲート電極G1,G2を形成すべき領域およびその近傍において、アクセスゲート電極GAを形成すべき領域およびその近傍よりも、p型ウェル領域PWR側寄りに端部EGが配置されるように突起するような平面形状(突起部TKI)を有するn型注入用マスクNMKが形成され、n型導電性不純物が注入される。   As described above, particularly in the region where the continuous gate electrodes G1 and G2 are to be formed and in the vicinity thereof, the end portion EG is arranged closer to the p-type well region PWR side than the region in which the access gate electrode GA is to be formed and the vicinity thereof. An n-type implantation mask NMK having a planar shape (protrusion TKI) that protrudes as described above is formed, and n-type conductive impurities are implanted.

以上の処理により、特に連続ゲート電極G1,G2においては、n型導電性不純物はp型導電性不純物が注入されるn型ウェル領域NWR内よりもp型ウェル領域PWR側に間隔bをあけるように注入される。   By the above processing, particularly in the continuous gate electrodes G1 and G2, the n-type conductive impurities are spaced apart from the n-type well region NWR into which the p-type conductive impurities are implanted by the p-type well region PWR side. Injected into the

図14を参照して、通常の写真製版技術およびエッチングにより、上記の絶縁膜GIおよび導電膜PSがパターニングされて、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極NG,PGを含む連続ゲート電極G1との積層構造が形成される。またゲート絶縁膜GIと、n型導電性不純物を含むアクセスゲート電極GAとの積層構造が形成される。   Referring to FIG. 14, the insulating film GI and the conductive film PS are patterned by ordinary photolithography and etching to laminate the gate insulating film GI and the continuous gate electrode G1 including the gate electrodes NG and PG. A structure is formed. In addition, a stacked structure of the gate insulating film GI and the access gate electrode GA including the n-type conductive impurity is formed.

図15を参照して、p型ウェル領域PWRおよびn型ウェル領域NWR内の半導体基板SUBの表面に、通常の写真製版技術およびイオン注入技術を用いてLDD(Lightly Doped Drain)となるn型領域およびp型領域が形成される。これは最終的には、図15に示されないが図3に示すように各トランジスタの活性領域ARのソース/ドレイン領域を構成する。   Referring to FIG. 15, an n-type region which becomes an LDD (Lightly Doped Drain) on the surface of semiconductor substrate SUB in p-type well region PWR and n-type well region NWR using conventional photoengraving technology and ion implantation technology. And p-type regions are formed. This finally constitutes the source / drain regions of the active region AR of each transistor as shown in FIG. 3 although not shown in FIG.

RTA(Rapid Thermal Anneal)により半導体基板SUB全体が熱処理されることにより、導電膜PSに注入されたp型導電性不純物およびn型導電性不純物が活性化される。これにより導電膜PSを構成するアモルファスシリコンが多結晶化して多結晶シリコンの連続ゲート電極G1となる。   The entire semiconductor substrate SUB is heat-treated by RTA (Rapid Thermal Anneal), whereby the p-type conductive impurity and the n-type conductive impurity implanted into the conductive film PS are activated. As a result, the amorphous silicon constituting the conductive film PS is polycrystallized to form a continuous gate electrode G1 of polycrystalline silicon.

次に半導体基板SUBの表面全面に、たとえばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とが順に積層して堆積される。その後、通常の写真製版技術および異方性エッチングにより、連続ゲート電極G1およびアクセスゲート電極GAの側壁には、シリコン酸化膜のオフセットスペーサOFとシリコン窒化膜NFの側壁絶縁膜SWとの積層構造が形成される。   Next, a silicon oxide film and a silicon nitride film, for example, are sequentially stacked and deposited on the entire surface of semiconductor substrate SUB. Thereafter, a laminated structure of offset spacers OF of a silicon oxide film and a sidewall insulating film SW of a silicon nitride film NF is formed on the sidewalls of the continuous gate electrode G1 and the access gate electrode GA by ordinary photolithography and anisotropic etching. It is formed.

上記のRTAによる加熱とシリコン酸化膜などの積層時の加熱とにより、連続ゲート電極G1などを構成する多結晶シリコン中のn型導電性不純物がゲート電極PGの方へ、p型導電性不純物がゲート電極NGの方へ、熱拡散(相互拡散)する。これにより、境界部BDRの真上およびその近傍においては、図7のグラフが示すような導電性不純物の濃度分布となり、上記のようにn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度がいずれも5×1019cm-3以下であり、ゲート電極NGとゲート電極PGとを結ぶ方向に関する幅が100nm以上である、緩衝領域BFRが形成される。緩衝領域BFRの中でも、p型導電性不純物とn型導電性不純物との濃度がほぼ等しい境界BRの位置が、境界部BDRとほぼ重なる位置となる(図7参照)。 The n-type conductive impurities in the polycrystalline silicon constituting the continuous gate electrode G1 and the like are directed toward the gate electrode PG and the p-type conductive impurities by the heating by RTA and the heating at the time of laminating the silicon oxide film etc. Thermal diffusion (interdiffusion) is performed toward the gate electrode NG. As a result, the concentration distribution of the conductive impurities as shown by the graph in FIG. 7 is obtained immediately above and in the vicinity of the boundary BDR, and the concentrations of the n-type conductive impurities and the p-type conductive impurities are as described above. A buffer region BFR is formed which has a width of 5 × 10 19 cm −3 or less and a width of 100 nm or more in the direction connecting the gate electrode NG and the gate electrode PG. Among the buffer region BFR, the position of the boundary BR where the concentrations of the p-type conductive impurity and the n-type conductive impurity are approximately equal is the position where the boundary portion BDR substantially overlaps (see FIG. 7).

その後、一般公知の方法により層間絶縁膜II1〜II5および金属配線M1〜M4が形成され、図4に示す構成が形成されるが、詳細な説明は省略する。   Thereafter, interlayer insulating films II1 to II5 and metal interconnections M1 to M4 are formed by a generally known method, and the configuration shown in FIG. 4 is formed, but the detailed description will be omitted.

次に、図17〜図20の比較例を参照しながら、本実施の形態の作用効果を説明する。
図17および図18を参照して、比較例においても図4および図7に示す本実施の形態の概略断面図と基本的に同様の構成を有しているが、連続ゲート電極G1の構成において若干の差異を有している。具体的には、n型導電性不純物が多数キャリアであるゲート電極NGとp型導電性不純物が多数キャリアであるゲート電極PGとの境界BRが、境界部BDRよりもn型ウェル領域NWR側(図の右側)に偏っている。またn型導電性不純物およびp型導電性不純物ともに濃度が比較的低い緩衝領域BFRの、ゲート電極NGとゲート電極PGとを結ぶ方向の幅が、本実施の形態に比べて非常に狭くなっている。
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described with reference to the comparative examples shown in FIGS.
With reference to FIGS. 17 and 18, the comparative example also has basically the same configuration as the schematic cross sectional views of the present embodiment shown in FIGS. 4 and 7, but in the configuration of continuous gate electrode G1. There are some differences. Specifically, the boundary BR between the gate electrode NG in which the n-type conductive impurity is a majority carrier and the gate electrode PG in which the p-type conductive impurity is a majority carrier is closer to the n-type well region NWR than the boundary BDR ( It is biased to the right of the figure). In addition, the width in the direction connecting gate electrode NG and gate electrode PG of buffer region BFR having a relatively low concentration for both n-type conductive impurity and p-type conductive impurity is very narrow compared to the present embodiment. There is.

図19および図20を参照して、比較例においては、図13(A)に示す連続ゲート電極G1を形成する領域におけるn型導電性不純物を注入する工程において、n型注入用マスクNMKの端部EGが、境界部BDRの真上に配置されるように形成される。これは図12における連続ゲート電極G1を形成する領域およびその近傍におけるp型導電性不純物を形成する工程、および図13におけるアクセスゲート電極GAを形成する領域およびその近傍におけるn型導電性不純物を形成する工程と同様である。したがって比較例においては、図20に示すように、n型注入用マスクNMKに突起部TKI(図16(B)参照)が形成されない。ここで図19は図20におけるXIX−XIX線に沿う部分を示している。   Referring to FIGS. 19 and 20, in the comparative example, in the step of implanting n-type conductive impurities in the region forming continuous gate electrode G1 shown in FIG. 13A, the end of n-type implantation mask NMK Portion EG is formed to be disposed directly above boundary portion BDR. This is a step of forming a p-type conductive impurity in the region forming continuous gate electrode G1 in FIG. 12 and in the vicinity thereof, and an n-type conductive impurity in the region forming access gate electrode GA in FIG. Is the same as the step of Therefore, in the comparative example, as shown in FIG. 20, the protrusion TKI (see FIG. 16B) is not formed on the n-type implantation mask NMK. Here, FIG. 19 shows a portion along line XIX-XIX in FIG.

なお比較例においても、p型導電性不純物を注入する工程においては図12に示す本実施の形態と同様であり、開口の端部EGが境界部BDRの真上に配置されるように形成されたp型注入用マスクPMKが用いられる。その他、基本的に比較例の製造方法は、実施の形態1の図13に相当する工程以外の工程(実施の形態1の図10〜図12および図14〜図15の工程)については実施の形態1の製造方法と同様である。   Also in the comparative example, the step of implanting the p-type conductive impurity is the same as that of the present embodiment shown in FIG. 12, and the end EG of the opening is formed right above the boundary BDR. The p-type implantation mask PMK is used. In addition, the manufacturing method of the comparative example is basically carried out with respect to steps (steps of FIGS. 10 to 12 and 14 to 15 of the first embodiment) other than the steps corresponding to FIG. 13 of the first embodiment. It is similar to the manufacturing method of form 1.

すなわち比較例においては、連続ゲート電極G1を形成しようとする領域およびその近傍を含む図20の上下方向に関するすべての領域において、p型導電性不純物が注入される領域の境界と、n型導電性不純物が注入される領域の境界とがほぼ同じ位置(境界部BDR上)となる。   That is, in the comparative example, in all the regions in the vertical direction of FIG. 20 including the region where continuous gate electrode G1 is to be formed and the vicinity thereof, the boundary of the region where the p-type conductive impurity is implanted and the n-type conductivity The position is almost the same as the boundary of the region into which the impurity is implanted (on the boundary BDR).

なお、これ以外の比較例の構成は、本実施の形態の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。   It is to be noted that the configuration of the comparative example other than this is substantially the same as the configuration of the present embodiment, and therefore, the same elements will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

比較例においては、連続ゲート電極G1を形成しようとする導電膜PSにおいて、n型導電性不純物が注入される領域とp型導電性不純物が注入される領域との間に、n型およびp型のいずれの導電性不純物も注入されない空隙が形成されない。このため連続ゲート電極G1を形成しようとする導電膜PS内には互いに接触するようにn型導電性不純物が注入される領域とp型導電性不純物が注入される領域とが形成される。   In the comparative example, in the conductive film PS in which the continuous gate electrode G1 is to be formed, n-type and p-type regions are formed between the region into which the n-type conductive impurity is implanted and the region into which the p-type conductive impurity is implanted. A void is not formed where neither of the conductive impurities are implanted. Therefore, in the conductive film PS in which the continuous gate electrode G1 is to be formed, a region into which the n-type conductive impurity is implanted and a region into which the p-type conductive impurity is implanted are formed in contact with each other.

この場合、p型導電性不純物は導電膜PS内を拡散して容易にn型導電性不純物が注入された領域内に移動する。同様に、n型導電性不純物は導電膜PS内を拡散して容易にp型導電性不純物が注入された領域内に移動する。このように導電膜PS内においてn型およびp型導電性不純物が相互拡散しやすくなる。n型導電性不純物の方がp型導電性不純物よりもいっそう拡散しやすいため、n型導電性不純物が多数キャリアであるゲート電極NGの範囲がよりゲート電極PG側に進入し、境界BRの位置が図の右側にずれる。   In this case, the p-type conductive impurity diffuses in the conductive film PS and easily moves into the region into which the n-type conductive impurity is implanted. Similarly, the n-type conductive impurity diffuses in the conductive film PS and easily moves into the region into which the p-type conductive impurity is implanted. Thus, the n-type and p-type conductive impurities are easily diffused in the conductive film PS. Since the n-type conductive impurity is more easily diffused than the p-type conductive impurity, the range of the gate electrode NG in which the n-type conductive impurity is the majority carrier penetrates further to the gate electrode PG side, and the position of the boundary BR Is shifted to the right of the figure.

また比較例においては、p型導電性不純物が注入される領域とn型導電性不純物が注入される領域との境界の近傍にはいずれも注入されない領域が形成されないため、上記境界の近傍においても比較的高い濃度の導電性不純物が存在することになり、緩衝領域BFRの範囲が本実施の形態に比べて狭くなる。   Further, in the comparative example, no region is implanted in the vicinity of the boundary between the region into which the p-type conductive impurity is implanted and the region into which the n-type conductive impurity is implanted. A relatively high concentration of conductive impurities will be present, and the range of the buffer region BFR will be narrower than in the present embodiment.

このように境界BRの位置がn型ウェル領域NWR側にずれることにより、ゲート電極PGとゲート電極NGとの範囲が変化するため、ゲート電極PG,NGを含むMOSトランジスタの閾値電圧を設計値に対して変化させることになる。すなわち上記の相互拡散に起因して、CMOSインバータの閾値電圧がばらつき、その性能等に不具合をもたらす可能性がある。   Since the range between the gate electrode PG and the gate electrode NG changes when the position of the boundary BR shifts to the n-type well region NWR in this way, the threshold voltage of the MOS transistor including the gate electrodes PG and NG is set to the design value. It will be changed. That is, due to the above-mentioned mutual diffusion, the threshold voltage of the CMOS inverter may vary, which may cause a defect in its performance and the like.

そこでこのような状況を抑制する観点から、本実施の形態においては、特にp型注入用マスクPMKのうち連続ゲート電極G1を形成しようとする導電膜PSおよびその近傍に突起部TKIを設けることにより、あらかじめその注入領域の境界である端部EGがn型導電性不純物の注入領域の境界から離れた位置になるようにシフトするよう設計されている。このようにあらかじめ、導電膜PS内での導電性不純物の拡散による移動が予想される距離b(図13参照)分だけ、n型導電性不純物の注入領域をp型導電性不純物の注入領域の端部EGから離すことにより、n型導電性不純物とp型導電性不純物とのいずれも注入されない領域が、連続ゲート電極G1用の導電膜PSに形成される。このn型導電性不純物とp型導電性不純物とのいずれも注入されない領域の近傍において、最終的に相対的に不純物濃度の低い緩衝領域BFRが、連続ゲート電極G1のゲート電極NGとゲート電極PGとを結ぶ方向に関してある程度広い幅を有するように、形成される。   Therefore, from the viewpoint of suppressing such a situation, in the present embodiment, the projection TKI is provided in the vicinity of the conductive film PS on which the continuous gate electrode G1 is to be formed among the p-type implantation mask PMK. The edge EG, which is the boundary of the implantation region, is previously designed to be shifted away from the boundary of the implantation region of the n-type conductive impurity. As described above, the implantation region of the n-type conductivity impurity is a region of the implantation region of the p-type conductivity impurity in advance by the distance b (see FIG. 13) where migration due to diffusion of the conductivity impurity is expected in the conductive film PS. By separating from the end EG, a region into which neither the n-type conductive impurity nor the p-type conductive impurity is implanted is formed in the conductive film PS for the continuous gate electrode G1. In the vicinity of the region into which neither the n-type conductive impurity nor the p-type conductive impurity is implanted, the buffer region BFR having a relatively low impurity concentration finally becomes the gate electrode NG of the continuous gate electrode G1 and the gate electrode PG. And so as to have a somewhat wide width in the direction connecting the

この場合、たとえばゲート電極NGからゲート電極PGまで導電性不純物が移動するためにはこれらの間の(幅の広い)緩衝領域BFRを通過しなければならなくなることから、ゲート電極NGからゲート電極PGまで到達できる導電性不純物の数が減少する。したがって相互拡散の発生確率を低減させ、連続ゲート電極G1を含むMOSトランジスタの閾値電圧のばらつきを低減させることができる。   In this case, for example, in order for the conductive impurity to move from the gate electrode NG to the gate electrode PG, it has to pass through the (wide) buffer region BFR between them, the gate electrode PG to the gate electrode PG The number of conductive impurities that can be reached is reduced. Therefore, the probability of occurrence of mutual diffusion can be reduced, and variations in threshold voltage of the MOS transistor including the continuous gate electrode G1 can be reduced.

上記の相互拡散を抑制する効果は、特に緩衝領域BFRにおけるn型およびp型導電性不純物の濃度が5×1019cm-3以下であり、そのゲート電極NGとゲート電極PGとを結ぶ方向に関する幅が100nm以上である場合に大きくなる。緩衝領域BFRが広く、その導電性不純物の濃度が低いほど、緩衝領域BFRが相互拡散および閾値電圧のばらつきを抑制する効果は大きい。このため緩衝領域におけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和が、ゲート電極NGおよびゲート電極PGにおけるn型導電性不純物とp型導電性不純物との濃度の和よりも相対的に小さくなることにより、緩衝領域BFRが相互拡散および閾値電圧のばらつきを抑制する効果が大きくなる。 The effect of suppressing the above-mentioned mutual diffusion is particularly related to the direction of connecting the gate electrode NG and the gate electrode PG when the concentration of n-type and p-type conductive impurities in the buffer region BFR is 5 × 10 19 cm −3 or less. It becomes large when the width is 100 nm or more. As the buffer region BFR is wider and the concentration of the conductive impurities is lower, the effect of the buffer region BFR to suppress the interdiffusion and the variation in threshold voltage is greater. Therefore, the sum of the concentrations of n-type and p-type conductive impurities in the buffer region is relative to the sum of the concentrations of n-type and p-type conductive impurities in gate electrode NG and gate electrode PG. By reducing the size, the buffer region BFR has a greater effect of suppressing the interdiffusion and the variation in threshold voltage.

本実施の形態においてn型導電性不純物がp型ウェル領域PWR側に偏って注入されるにもかかわらず、最終的に熱処理後の緩衝領域BFRはその中央が境界部BDRの真上の付近に形成されるのは、n型導電性不純物がp型導電性不純物よりも拡散しやすいためである。n型導電性不純物がp型導電性不純物よりも大きく移動することを考慮すれば、本実施の形態のように拡散前の注入位置をn型導電性不純物側(p型ウェル領域PWR側)にあらかじめシフトさせておくことが好ましいといえる。平面視において緩衝領域BFRが境界部BDRの少なくとも一部と重なる位置に形成されれば、ゲート電極PGとゲート電極NGとの双方がそれぞれn型ウェル領域NWR、p型ウェル領域PWR内に位置ずれなく収まる態様となるため、当該ゲート電極PG,NGを含む複数のトランジスタ間の閾値電圧のばらつきを解消させることができる。   In the present embodiment, although the n-type conductive impurity is implanted toward the p-type well region PWR side, finally, the buffer region BFR after heat treatment has its center near the top of the boundary portion BDR. The reason is that the n-type conductive impurity is more easily diffused than the p-type conductive impurity. Considering that the n-type conductive impurity moves more than the p-type conductive impurity, the implantation position before diffusion is on the n-type conductive impurity side (p-type well region PWR side) as in the present embodiment. It is preferable to shift in advance. If buffer region BFR is formed at a position overlapping at least a part of boundary portion BDR in plan view, both gate electrode PG and gate electrode NG are misaligned in n-type well region NWR and p-type well region PWR, respectively. This is an aspect that fits without, so that variations in threshold voltage among a plurality of transistors including the gate electrodes PG and NG can be eliminated.

以上のように連続ゲート電極G1においては、突起部TKIを用いてn型導電性不純物はp型導電性不純物が注入されるn型ウェル領域NWR内よりもp型ウェル領域PWR側に間隔bを設けているが、アクセストランジスタT5,T6が配置される領域においては、突起部TKIは形成されず上記の間隔bが設けられない。   As described above, in the continuous gate electrode G1, using the protrusion TKI, the n-type conductive impurity is separated from the n-type well region NWR into which the p-type conductive impurity is implanted by the distance b closer to the p-type well region PWR. Although provided, in the region where the access transistors T5 and T6 are disposed, the protrusion TKI is not formed and the above-described interval b is not provided.

アクセストランジスタT5,T6のアクセスゲート電極GAは、他のトランジスタのゲート電極と連続するように配置されておらず、独立して形成されている。このため上記の他のゲート電極との相互拡散を考慮する必要がなく、緩衝領域BFRを形成する必要がない。   The access gate electrodes GA of the access transistors T5 and T6 are not arranged to be continuous with the gate electrodes of the other transistors, and are formed independently. Therefore, it is not necessary to consider interdiffusion with the other gate electrodes described above, and it is not necessary to form buffer region BFR.

仮にこのような緩衝領域BFRを形成する必要がない領域も含めその全体においてn型注入用マスクNMKに突起部TKIを設ければ、全体的に間隔bが発生する分だけn型注入用マスクNMK全体の平面視におけるサイズが大きくなる。このためメモリセル領域全体の面積が大きくなり、半導体装置が大型化する可能性がある。   If the projection TKI is provided on the n-type implantation mask NMK in the entire area including the area where the buffer area BFR does not need to be formed, the n-type implantation mask NMK is generated for the entire interval b. The size in the whole planar view becomes large. As a result, the area of the entire memory cell area is increased, and the size of the semiconductor device may be increased.

そこで本実施の形態においては、緩衝領域BFRの形成が必要な(SRAMのフリップフロップ回路を構成する)連続ゲート電極G1およびその近傍においてのみ、p型ウェル領域PWR側への突起部TKIにより上記の間隔bが形成されるようにn型導電性不純物が注入される。そしてアクセスゲート電極GAおよびその近傍においてはp型導電性不純物の注入領域とn型導電性不純物の注入領域とが境界部BDRの近傍においてほぼ接触する態様となる。このようにすれば、その全体に間隔bが設けられる場合に比べて、メモリセル領域全体の面積を小さくすることができる。   Therefore, in the present embodiment, the above-described protrusion TKI on the p-type well region PWR side is performed only in the continuous gate electrode G1 (constituting the flip-flop circuit of the SRAM) requiring formation of the buffer region BFR and the vicinity thereof. An n-type conductive impurity is implanted to form the space b. Then, in the access gate electrode GA and in the vicinity thereof, the implantation region of the p-type conductive impurity and the implantation region of the n-type conductive impurity are substantially in contact in the vicinity of the boundary BDR. In this manner, the area of the entire memory cell area can be reduced as compared to the case where the space b is provided on the whole.

なお図16(B)に示すように、突起部TKIがn型注入用マスクNMKの中心に対して点対称の形状を有するように形成されれば、緩衝領域BFRの形成位置を含むメモリセル領域全体のレイアウト効率をいっそう高めることができる。   Incidentally, as shown in FIG. 16B, if the protrusion TKI is formed to have a point-symmetrical shape with respect to the center of the n-type implantation mask NMK, a memory cell area including the formation position of the buffer area BFR. The overall layout efficiency can be further enhanced.

連続ゲート電極G1のような多結晶シリコンの導電膜PSにおいては熱処理による導電性不純物の拡散が起こりやすいが、分離絶縁膜SI内においてはほとんど拡散が起こらない。すなわち、たとえば図8および図9に示す分離絶縁膜SI内におけるp型導電性不純物とn型導電性不純物との濃度分布は、導電膜PS内における当該濃度分布に比べて、p型導電性不純物とn型導電性不純物とが注入される密度の分布を比較的よく反映している。このため、連続ゲート電極G1に隣り合う分離絶縁膜SI内におけるn型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域とp型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域との境界は、アクセスゲート電極GAに隣り合う分離絶縁膜SI内におけるn型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域とp型導電性不純物を多数キャリアとして含む領域との境界よりもp型ウェル領域PWR側に形成される。   In the conductive film PS of polycrystalline silicon such as the continuous gate electrode G1, diffusion of conductive impurities is likely to occur due to heat treatment, but almost no diffusion occurs in the isolation insulating film SI. That is, for example, the concentration distribution of the p-type conductive impurity and the n-type conductive impurity in isolation insulating film SI shown in FIGS. 8 and 9 is a p-type conductive impurity compared to the concentration distribution in conductive film PS. And n-type conductive impurities reflect relatively well the distribution of the injected density. Therefore, the boundary between the region including n-type conductive impurities as majority carriers and the region including p-type conductive impurities as majority carriers in isolation insulating film SI adjacent to continuous gate electrode G1 is adjacent to access gate electrode GA. It is formed closer to the p-type well region PWR than the boundary between the region containing the n-type conductive impurity as majority carrier and the region containing the p-type conductive impurity as majority carrier in the matching isolation insulating film SI.

次に、図16(A),(B)に示すp型注入用マスクPMKおよびn型注入用マスクNMKを用いて連続ゲート電極G1にゲート電極NG,PGを形成するときの閾値電圧の変化について説明する。   Next, about the change of the threshold voltage when forming gate electrodes NG and PG on continuous gate electrode G1 using mask PMK for p type implantation and mask NMK for n type implantation shown in FIGS. 16 (A) and 16 (B) explain.

図21を参照して、このグラフの横軸は、上記の連続ゲート電極G1に形成されるゲート電極NG,PGの閾値電圧の絶対値を示しており、グラフの縦軸は、図16(B)に示すn型注入用マスクNMKの左右方向の位置が、意図せずp型注入用マスクPMKの左右方向の位置に対してずれる量を示している。   Referring to FIG. 21, the horizontal axis of this graph indicates the absolute value of the threshold voltage of gate electrodes NG and PG formed on continuous gate electrode G1 described above, and the vertical axis of the graph indicates FIG. The position in the left-right direction of the n-type implantation mask NMK shown in (4) unintentionally indicates the amount of deviation with respect to the position in the left-right direction of the p-type implantation mask PMK.

たとえば図16(B)においては、図の左側のp型ウェル領域PWRと中央のn型ウェル領域NWRとの境界部BDRの近傍に着目すれば、図の下側半分の領域においてp型注入用マスクPMKとn型注入用マスクNMKとの端部EGがほぼ重なっている(この端部EGは境界部BDRとも重なっている)。いまp型注入用マスクPMK、n型注入用マスクNMKともにが左右方向に対して所望の位置からずれることなく形成されているものと仮定し、図16(B)の上側半分の領域においては下側半分の領域に対して左右方向に長さbの突起部TKIを有しているものとする。この場合、上記マスクの形成位置にずれが生じないため、n型導電性不純物はp型導電性不純物に対して距離bだけp型ウェル領域PWR側に離れた位置に注入される。このbの値は図21のグラフにおいては50nmとしている。   For example, in FIG. 16B, focusing on the vicinity of the boundary BDR between the p-type well region PWR on the left side of the figure and the n-type well region NWR in the center, for p-type injection in the lower half of the figure. The end EG of the mask PMK and the mask for n-type implantation NM almost overlap (this end EG also overlaps with the boundary BDR). Assuming now that both the p-type implantation mask PMK and the n-type implantation mask NMK are formed without being deviated from the desired position in the left and right direction, the lower half of FIG. It is assumed that a projection TKI having a length b in the left-right direction with respect to the side half area is provided. In this case, since no displacement occurs in the formation position of the mask, the n-type conductive impurity is implanted at a distance b to the p-type well region PWR side with respect to the p-type conductive impurity. The value of b is 50 nm in the graph of FIG.

ただし意図せず(正しい位置の)p型注入用マスクPMKに対してn型注入用マスクNMKが図の左方に25nmずれれば、上記bの値がさらに大きくなり、75nmとなる。つまりこの分だけ連続ゲート電極G1におけるゲート電極PG用のp型導電性不純物の注入領域とゲート電極NG用のn型導電性不純物の注入領域との(図16(B)の左右方向に関する)距離が大きくなる。逆にこのとき、図の右側のp型ウェル領域PWRと中央のn型ウェル領域NWRとの境界部BDRの近傍に着目すれば、連続ゲート電極G2に重なる領域においては上記bの値が25nmだけ小さくなる。ここでの意図しない左右方向へのp型注入用マスクのずれ量である25nmが、図21のグラフの縦軸の値である。   However, if the mask NMK for n-type implantation is shifted 25 nm to the left in the figure with respect to the mask PMK for p-type implantation (in the correct position) unintentionally, the value of b is further increased to 75 nm. That is, the distance (in the lateral direction of FIG. 16B) between the implantation region of p-type conductive impurity for gate electrode PG and the implantation region of n-type conductive impurity for gate electrode NG in continuous gate electrode G1 by this amount Becomes larger. Conversely, in this case, focusing on the vicinity of the boundary BDR between the p-type well region PWR on the right side of the figure and the n-type well region NWR in the center, the value of b is only 25 nm in the region overlapping the continuous gate electrode G2. It becomes smaller. The shift amount of the mask for p-type implantation in the unintended left-right direction here, 25 nm, is the value on the vertical axis of the graph of FIG.

n型注入用マスクNMKとp型注入用マスクPMKとの双方が最大で25nmずつずれ得ると仮定すれば、本来50nmであるはずの図16(B)の距離bが、最大100nm、最小では0となる。このことを考慮しつつ、図16(A)に示すように境界部BDRと活性領域ARとの間の距離aを100nmとしている。   Assuming that both the n-type implantation mask NMK and the p-type implantation mask PMK can deviate by at most 25 nm, the distance b in FIG. 16B, which should originally be 50 nm, is at most 100 nm and at most 0 It becomes. Taking this into consideration, as shown in FIG. 16A, the distance a between the boundary BDR and the active region AR is 100 nm.

再度図21を参照して、ここでは連続ゲート電極G1中の多結晶シリコンを構成する粒の大きさの平均値(粒を球形と近似したときの直径の平均値の平均値)の異なる3種類の連続ゲート電極G1を用いて、比較例のように上記のbが存在しない場合の、n型注入用マスクNMK(フォトレジストPHRのパターン)の位置ずれ量に対する閾値電圧の絶対値の変化を示している。なおグラフ中のLはMに対して連続ゲート電極G1中の多結晶シリコンを構成する粒の大きさの平均値が約10%大きい場合を、SはMに対して上記平均値が約10%小さい場合を、それぞれ示している。またここではレジスト(n型注入用マスクNMK)の位置のずれ量とは、図16(B)の距離bが大きくなる方向にずれた場合のずれ量を示している。たとえばグラフ中の実施の形態1におけるレジスト位置のずれ量25nmとは、bの値が75nmである場合に相当する。   Referring again to FIG. 21, here, three types of different average values of the sizes of the particles constituting the polycrystalline silicon in the continuous gate electrode G1 (average values of average values of diameters when the particles are approximated to be spherical) Shows the change in the absolute value of the threshold voltage relative to the amount of positional deviation of the n-type implantation mask NMK (the pattern of the photoresist PHR) when the above b is not present as in the comparative example using the continuous gate electrode G1 of ing. Note that L in the graph is about 10% of the average value of M with respect to M when the average value of the grain size of polycrystalline silicon in the continuous gate electrode G1 is about 10% larger than M. The small cases are shown respectively. Here, the displacement amount of the position of the resist (n-type implantation mask NMK) indicates the displacement amount in the case of displacement in the direction in which the distance b in FIG. For example, the shift amount of 25 nm of the resist position in the first embodiment in the graph corresponds to the case where the value of b is 75 nm.

図21により、比較例のように突起部TKIを有さないレジストパターンを用いた場合に比べて、本実施の形態のように突起部TKIを有するレジストパターンを用いる場合は、各グラフの直線同士の間隔が狭く、かつその傾きが大きくなっている。このことは、本実施の形態においては多結晶シリコンの粒の大きさおよびn型注入用マスクNMKの位置ずれの量にかかわらず、閾値電圧のばらつきが比較例に比べて小さくなっていることを示している。このような閾値電圧のばらつきの低減は、上記のように連続ゲート電極G1において100nm以上の幅を有する緩衝領域BFRが形成されることにより実現される。   Referring to FIG. 21, when using a resist pattern having protrusions TKI as in the present embodiment as compared to the case where a resist pattern having no protrusions TKI is used as in the comparative example, the straight lines of each graph Interval is narrow and its inclination is large. This means that in the present embodiment, the variation of the threshold voltage is smaller than that of the comparative example regardless of the grain size of polycrystalline silicon and the amount of positional deviation of the n-type implantation mask NMK. It shows. Such reduction of the variation in threshold voltage is realized by forming the buffer region BFR having a width of 100 nm or more in the continuous gate electrode G1 as described above.

また本実施の形態の方が比較例に比べて、全体的に閾値電圧の絶対値の値が小さい。このため本実施の形態の方が比較例に比べてトランジスタに流れる電流を大きくすることができ、トランジスタの駆動能力を高めることができる。   Moreover, the value of the absolute value of the threshold voltage is generally smaller in the present embodiment than in the comparative example. Therefore, the current flowing to the transistor can be larger in the present embodiment than in the comparative example, and the driving capability of the transistor can be enhanced.

次に図22(A),(B)を用いて、本実施の形態において(p型導電性不純物の注入位置をn型ウェル領域NWR側にシフトさせるのではなく)n型導電性不純物の注入位置をp型ウェル領域PWR側にシフトさせる理由について説明する。   Next, using FIGS. 22A and 22B, in the present embodiment (instead of shifting the injection position of the p-type conductive impurity to the n-type well region NWR side), the injection of the n-type conductive impurity The reason for shifting the position to the p-type well region PWR will be described.

図22(A),(B)を参照して、これらのグラフは、当該閾値電圧の累積分布を示している。すなわち、横軸は連続ゲート電極G1を含むCMOSインバータなどに含まれるMOSトランジスタの閾値電圧の値を示し、グラフの縦軸は当該閾値電圧の標準偏差σを示している。   Referring to FIGS. 22A and 22B, these graphs show the cumulative distribution of the threshold voltage. That is, the horizontal axis indicates the value of the threshold voltage of the MOS transistor included in a CMOS inverter or the like including the continuous gate electrode G1, and the vertical axis of the graph indicates the standard deviation σ of the threshold voltage.

連続ゲート電極を構成する導電膜PSにおいて、比較例のようにn型導電性不純物が注入される領域とp型導電性不純物が注入される領域との境界の位置が等しくなるように注入を行ない、当該境界の位置をn型導電性不純物の注入領域側にシフトさせたときの計算結果が図22(A)であり、当該境界の位置をp型導電性不純物の注入領域側にシフトさせたときの計算結果が図22(B)である。なお図22(A),(B)中に複数示されるデータは、上記のように境界の位置が異なるそれぞれの場合における導電膜PSのデータを示している。   In the conductive film PS forming the continuous gate electrode, implantation is performed so that the positions of the boundaries between the region into which the n-type conductive impurity is implanted and the region into which the p-type conductive impurity is implanted are equal as in the comparative example. FIG. 22A shows the calculation result when the position of the boundary is shifted to the n-type conductive impurity implantation region side, and the position of the boundary is shifted to the p-type conductive impurity implantation region side. The calculation result of the time is shown in FIG. A plurality of data shown in FIGS. 22A and 22B indicate data of the conductive film PS in each case where the position of the boundary is different as described above.

図22(A)より、当該境界の位置をn型導電性不純物の注入側(p型ウェル領域PWR側)にシフトさせた場合は、各グラフのデータがほぼ重なっていることから、そのシフトにより境界の位置が変化しても、そのことを理由として閾値電圧がばらつくことはない。これに対して、図22(B)より、当該境界の位置をp型導電性不純物の注入側(n型ウェル領域NWR側)にシフトさせた場合は、各グラフが互いに重ならず左右側に広がるように分布していることから、そのシフトにより境界の位置が変化すれば、そのことを理由として閾値電圧の値が変化していることがわかる。   As shown in FIG. 22A, when the position of the boundary is shifted to the n-type conductive impurity injection side (p-type well region PWR side), the data of the respective graphs almost overlap, so that shift Even if the position of the boundary changes, the threshold voltage does not vary due to that. On the other hand, according to FIG. 22B, when the position of the boundary is shifted to the implantation side of the p-type conductive impurity (n-type well region NWR side), the graphs do not overlap each other and to the left and right. From the distributed distribution, it is understood that if the position of the boundary changes due to the shift, the value of the threshold voltage changes because of that.

このことからn型導電性不純物の注入領域の境界をn型導電性不純物の注入側(p型ウェル領域PWR側)にシフトさせても、これにより形成されるCMOSインバータのn型ゲート電極NGをを含む(ドライバ)トランジスタの閾値電圧はほとんど変化しないことがわかる。このため、本実施の形態においては、図12のようにp型導電性不純物の注入の境界(端部EG)はウェル領域の境界部BDRに固定させ、図13のようにn型導電性不純物の注入の境界(端部EG)をウェル領域の境界部BDRよりもp型ウェル領域PWR側に移動させている。   From this, even if the boundary of the n-type conductive impurity injection region is shifted to the n-type conductive impurity injection side (p-type well region PWR side), the n-type gate electrode NG of the CMOS inverter formed by this is It can be seen that the threshold voltage of the (driver) transistor that contains Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the boundary (end portion EG) of the implantation of the p-type conductive impurity is fixed to the boundary BDR of the well region, and as shown in FIG. The implantation boundary (end EG) is moved to the p-type well region PWR side more than the boundary region BDR of the well region.

(実施の形態2)
図23〜図25を参照して、本実施の形態においては、連続ゲート電極G1およびその近傍の(隣り合う領域の)分離絶縁膜SI、活性領域ARともに、図3〜図5に示す実施の形態1におけるそれぞれと同様の外観形状を有している。また図24に示す連続ゲート電極G1内におけるゲート電極NG,PGおよび緩衝領域BFRにおけるp型導電性不純物およびn型導電性不純物の濃度分布および技術的特徴についても、基本的に熱拡散により図7に示す実施の形態1の濃度分布と同様となるため、詳細な説明を省略する。なお本実施の形態においては連続ゲート電極G1およびその近傍の(隣り合う)分離絶縁膜SIのみに注目して説明する。
Second Embodiment
Referring to FIGS. 23-25, in the present embodiment, both of continuous gate electrode G1 and isolation insulating film SI in the vicinity (of adjacent regions) and active region AR are shown in FIGS. 3-5. It has the same appearance shape as that in the first embodiment. In addition, the concentration distribution and technical characteristics of p-type conductive impurities and n-type conductive impurities in gate electrodes NG and PG and buffer region BFR in continuous gate electrode G1 shown in FIG. Since it becomes the same as the concentration distribution of the first embodiment shown in FIG. In the present embodiment, only the continuous gate electrode G1 and the (adjacent) isolation insulating film SI in the vicinity thereof will be described.

図26を参照して、本実施の形態においては、連続ゲート電極G1に隣り合う分離絶縁膜SI内の不純物濃度の分布は、基本的に実施の形態1の図9と同様である。すなわち実施の形態1のアクセスゲート電極GAに隣り合う分離絶縁膜SIと同様に、p型導電性不純物を多数キャリアとする領域とn型導電性不純物領域を多数キャリアとする領域との境界BRが境界部BDRとほぼ重なる位置に形成される。ただし図26においては図9に比べて、上記境界BRの近傍におけるp型導電性不純物およびn型導電性不純物の濃度がやや小さくなっている。   26, in the present embodiment, the distribution of the impurity concentration in isolation insulating film SI adjacent to continuous gate electrode G1 is basically the same as that of FIG. 9 of the first embodiment. That is, similarly to isolation insulating film SI adjacent to access gate electrode GA of the first embodiment, boundary BR between a region having p-type conductive impurity as a majority carrier and a region having n-type conductive impurity region as a majority carrier is It is formed at a position substantially overlapping the boundary portion BDR. However, in FIG. 26, the concentrations of the p-type conductive impurity and the n-type conductive impurity in the vicinity of the boundary BR are slightly smaller than those in FIG.

本実施の形態においては境界部BDRを避けるように傾斜する角度でp型導電性不純物およびn型導電性不純物が注入される。また本実施の形態においては連続ゲート電極G1も含めすべての領域において突起部TKIを有さないp型注入用マスクPMKを用いて注入される。上記のように分離絶縁膜SI内においては導電性不純物があまり加熱により相互拡散されないため、導電性不純物の注入密度の分布が熱処理後の最終製品中にある程度反映される。   In the present embodiment, the p-type conductive impurity and the n-type conductive impurity are implanted at an inclination angle so as to avoid the boundary portion BDR. Further, in the present embodiment, the implantation is performed using p-type implantation mask PMK having no projection TKI in all the regions including continuous gate electrode G1. As described above, since the conductive impurities are not diffused so much by heating in the isolation insulating film SI, the distribution of the implantation density of the conductive impurities is reflected to some extent in the final product after the heat treatment.

なお、これ以外の本実施の形態の構成は、本実施の形態の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。次に図27〜図29を用いて、本実施の形態における製造方法を説明する。   The configuration of the present embodiment other than this is substantially the same as the configuration of the present embodiment, and therefore the same elements are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated. Next, a manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図27(A),(B)および図29(A)を参照して、実施の形態1の図10〜図11の工程と同様の処理がなされた後、図12の工程と同様にp型注入用マスクPMKが形成され、これを用いてn型ウェル領域NWRの真上の導電膜PSにp型導電性不純物(たとえばボロン)が注入される。ここで形成されるp型注入用マスクPMKは、実施の形態1と同様に、基本的にn型ウェル領域NWRと重なっており、その端部EGがn型ウェル領域NWRとp型ウェル領域PWRとの境界部BDRの真上に配置される。   Referring to FIGS. 27 (A), (B) and 29 (A), p-type is performed in the same manner as the process of FIG. An implantation mask PMK is formed, and a p-type conductive impurity (for example, boron) is implanted into the conductive film PS immediately above the n-type well region NWR using this. As in the first embodiment, the p-type implantation mask PMK formed here basically overlaps the n-type well region NWR, and its end portion EG corresponds to the n-type well region NWR and the p-type well region PWR. And the boundary BDR directly above.

ただし、図12の実施の形態1においてはp型導電性不純物が図中の矢印で示すように半導体基板SUBの主表面S1にほぼ垂直な方向(図の上下方向)に注入されるのに対し、図27においては境界部BDRからn型ウェル領域NWR側を向くように主表面S1に垂直な方向に対して傾斜した角度からn型導電性不純物が注入される。すなわち注入されるp型導電性不純物が、導電膜PSに近づくにつれて(下方へ行くにつれて)境界部BDRから離れて主表面S1に沿う方向に関してn型ウェル領域NWR側に進むように(p型ウェル領域PWRから離れるように)傾斜した角度を有するように注入される。このことは、連続ゲート電極を形成しようとする導電膜PSおよびその近傍の双方において同様である。なお図27(A)は図29(A)におけるXXVIIA−XXVIIA線に沿う部分を示しており、図27(B)は図29(A)におけるXXVIIB−XXVIIB線に沿う部分を示している。   However, in the first embodiment of FIG. 12, the p-type conductive impurity is implanted in the direction (vertical direction in the figure) substantially perpendicular to main surface S1 of semiconductor substrate SUB as shown by the arrow in the figure. In FIG. 27, the n-type conductive impurity is implanted from an angle inclined with respect to the direction perpendicular to the main surface S1 so as to face the n-type well region NWR side from the boundary portion BDR. That is, the implanted p-type conductive impurity moves away from boundary portion BDR as it approaches conductive film PS (as it moves downward) and proceeds toward n-type well region NWR with respect to the direction along main surface S1 (p-type well It is injected so as to have an inclined angle away from the region PWR. This is the same in both the conductive film PS where the continuous gate electrode is to be formed and in the vicinity thereof. FIG. 27A shows a portion along line XXVIIA-XXVIIA in FIG. 29A, and FIG. 27B shows a portion along line XXVIIB-XXVIIB in FIG.

図28(A),(B)および図29(B)を参照して、図13の工程と同様にn型注入用マスクNMKが形成され、これを用いてp型ウェル領域PWRの真上の導電膜PSにn型導電性不純物(たとえばリン)が注入される。ただしここで形成されるn型注入用マスクNMKは、実施の形態1のn型注入用マスクNMKと異なり、突起部TKIを有さず、図20の比較例のn型注入用マスクNMKと同様に、その端部EGがn型ウェル領域NWRとp型ウェル領域PWRとの境界部BDRの真上に配置される。   Referring to FIGS. 28 (A), (B) and 29 (B), a mask NMK for n-type implantation is formed in the same manner as in the step of FIG. An n-type conductive impurity (for example, phosphorus) is implanted into the conductive film PS. However, unlike the n-type implantation mask NMK of the first embodiment, the n-type implantation mask NMK formed here has no protrusion TKI, and is similar to the n-type implantation mask NMK of the comparative example of FIG. The end EG is disposed right above the boundary BDR between the n-type well region NWR and the p-type well region PWR.

そして図28においては、境界部BDRからp型ウェル領域PWR側を向くように主表面S1に対して傾斜した角度からp型導電性不純物が注入される。すなわち注入されるn型導電性不純物が、導電膜PSに近づくにつれて(下方へ行くにつれて)境界部BDRから離れて主表面S1に沿う方向に関してp型ウェル領域PWR側に進むように(n型ウェル領域NWRから離れるように)傾斜した角度を有するように注入される。このことは、連続ゲート電極を形成しようとする導電膜PSおよびその近傍の双方において同様である。なお図28(A)は図29(B)におけるXXVIIIA−XXVIIIA線に沿う部分を示しており、図28(B)は図29(B)におけるXXVIIIB−XXVIIIB線に沿う部分を示している。   Then, in FIG. 28, the p-type conductive impurity is implanted at an angle inclined to main surface S1 so as to face the p-type well region PWR side from boundary portion BDR. That is, the implanted n-type conductive impurity moves away from boundary portion BDR as it approaches conductive film PS (as it moves downward) and proceeds toward p-type well region PWR with respect to the direction along main surface S1 (n-type well It is injected so as to have an inclined angle away from the region NWR. This is the same in both the conductive film PS where the continuous gate electrode is to be formed and in the vicinity thereof. Note that FIG. 28A shows a portion along line XXVIIIA-XXVIIIA in FIG. 29B, and FIG. 28B shows a portion along line XXVIIIB-XXVIIIB in FIG.

これ以降の各工程については実施の形態1の図14以降の工程と同様であるためその説明を省略する。   The subsequent steps are the same as the steps after FIG. 14 of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted.

次に、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態においては、境界部BDRからn型ウェル領域NWR側またはp型ウェル領域PWR側を向くように主表面S1に垂直な方向に対して傾斜した角度から注入される。このため、注入角度およびフォトレジストPHRのパターンの高さ(主表面S1に垂直な方向の厚み)に応じて、シャドウイング領域と呼ばれるフォトレジストPHRに遮られて導電性不純物が注入されない領域が、特に境界部BDR(端部EG)の近傍に形成される。
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, implantation is performed at an angle inclined to the direction perpendicular to main surface S1 so as to face n-type well region NWR or p-type well PWR from boundary portion BDR. Therefore, depending on the implantation angle and the height of the pattern of photoresist PHR (the thickness in the direction perpendicular to main surface S1), a region called a shadowing region, which is interrupted by photoresist PHR and is not implanted with conductive impurities, In particular, it is formed in the vicinity of the boundary portion BDR (end portion EG).

したがって、実施の形態1において突起部TKIによりp型およびn型導電性不純物のいずれも注入されない領域が形成されたのと同様に、本実施の形態においても、特に境界部BDR(端部EG)の近傍に、p型およびn型導電性不純物のいずれも注入されない領域が形成される。このため本実施の形態においても実施の形態1と同様に、緩衝領域BFRを形成することができ、これにより連続ゲート電極G1における導電性不純物の相互拡散、およびこれに伴う閾値電圧のばらつきなどの不具合を抑制することができる。   Therefore, in the same manner as in Embodiment 1 where a region into which neither p-type nor n-type conductive impurities are implanted is formed by protrusion TKI, boundary BDR (end part EG) is also particularly present in this embodiment. There is formed a region where neither p-type nor n-type conductive impurities are implanted. Therefore, also in the present embodiment, as in the first embodiment, buffer region BFR can be formed, whereby the interdiffusion of conductive impurities in continuous gate electrode G1, the variation in threshold voltage associated therewith, etc. Problems can be suppressed.

(実施の形態3)
本実施の形態においては、実施の形態1と実施の形態2との技術的特徴を組み合わせている。すなわち実施の形態1に示すような突起部TKIを有するn型注入用マスクNMKを用いて、実施の形態2のように主表面S1に垂直な方向に対して傾斜した角度からp型およびn型導電性不純物が注入される。このように本実施の形態においては2つの実施の形態1,2の相乗効果により、実施の形態1,2以上に不純物濃度の低い緩衝領域BFRが広く形成され、閾値電圧のばらつきを抑制する技術的効果等が高められる。なお本実施の形態においても連続ゲート電極G1およびその近傍の(隣り合う)分離絶縁膜SIのみに注目して説明する。
Third Embodiment
In the present embodiment, technical features of the first embodiment and the second embodiment are combined. More specifically, using n-type implantation mask NMK having protrusions TKI as shown in the first embodiment, p-type and n-type are formed at an angle inclined to the direction perpendicular to main surface S1 as in the second embodiment. Conductive impurities are implanted. As described above, in the present embodiment, a buffer region BFR having a low impurity concentration is widely formed in the first and second embodiments or more by the synergetic effect of the first and second embodiments, and a technique for suppressing variation in threshold voltage. Effects are enhanced. Also in the present embodiment, description will be made focusing on only the continuous gate electrode G1 and the isolation insulating film SI in the vicinity (adjacent) thereof.

注入の密度分布を忠実に反映する図30を参照して、本実施の形態における連続ゲート電極G1に隣り合う領域の分離絶縁膜SI内の導電性不純物分布は、図26の実施の形態2の分離絶縁膜SI内に比べてやや左側(p型ウェル領域PWR側)に境界BRが形成される態様となっている。また実施の形態2の分離絶縁膜SI以上に、境界BRの近傍において導電性不純物の濃度が著しく低下している。このことは、当該分離絶縁膜SIの近傍の緩衝領域BFRにおいても導電性不純物の濃度が著しく低下していることを意味している。   Referring to FIG. 30, which faithfully reflects the density distribution of implantation, the conductive impurity distribution in isolation insulating film SI in the region adjacent to continuous gate electrode G1 in the present embodiment is similar to that of the second embodiment of FIG. In this embodiment, the boundary BR is formed slightly on the left side (p-type well region PWR side) compared to the inside of the isolation insulating film SI. Further, the concentration of the conductive impurities is significantly reduced in the vicinity of the boundary BR as compared with the isolation insulating film SI of the second embodiment. This means that the concentration of the conductive impurities is significantly reduced also in the buffer region BFR in the vicinity of the isolation insulating film SI.

図31(A),(B)および図32を参照して、突起部TKIを有するn型注入用マスクNMKによりp型導電性不純物の注入領域とn型導電性不純物の注入領域との間に空隙が形成される。さらにその注入角度が、実施の形態2と同様に傾斜されることにより、上記の空隙がより広く形成される。なお図31(A)は図32におけるXXXIA−XXXIA線に沿う部分を示しており、図31(B)は図32におけるXXXIB−XXXIB線に沿う部分を示している。   Referring to FIGS. 31 (A), (B) and FIG. 32, between n-type conductive impurity implanted region and p-type conductive impurity implanted region by n-type implantation mask NMK having protrusion TKI. An air gap is formed. Furthermore, the injection angle is inclined as in the second embodiment, whereby the above-mentioned air gap is formed wider. 31 (A) shows a portion along the line XXXIA-XXXIA in FIG. 32, and FIG. 31 (B) shows a portion along the line XXXIB-XXXIB in FIG.

なお実施の形態2,3において、p型およびn型導電性不純物は、フォトレジストPHRのパターンの底面で導電性不純物が突き抜けることがないようにすることが可能な角度で注入されることが好ましい。   In Embodiments 2 and 3, the p-type and n-type conductive impurities are preferably implanted at an angle that can prevent the conductive impurities from penetrating at the bottom of the pattern of photoresist PHR. .

図33を参照して、このグラフの横軸は、上記の連続ゲート電極G1に形成されるゲート電極NG,PGの閾値電圧の絶対値を示しており、縦軸は、注入される導電性不純物が主表面S1に垂直な方向に対して傾く角度を示している。図中の「実施の形態2」は図21のグラフと同様に突起部TKIを有さないレジストパターンを用いた場合であり、「実施の形態3」は図21のグラフと同様に突起部TKIを有するレジストパターンを用いた場合の結果を示している。またグラフ中のL,M,Sが示すものについても図21のグラフと同様である。   Referring to FIG. 33, the horizontal axis of this graph indicates the absolute value of the threshold voltage of gate electrodes NG and PG formed on continuous gate electrode G1 described above, and the vertical axis indicates the conductive impurity to be implanted. Denotes an inclination angle with respect to the direction perpendicular to the main surface S1. The “Embodiment 2” in the figure is the case where a resist pattern having no protrusion TKI is used as in the graph of FIG. 21, and the “Embodiment 3” is a protrusion TKI as in the graph of FIG. Shows the results when using a resist pattern having. Further, L, M, and S in the graph are the same as those in the graph of FIG.

図33により、実施の形態2のように突起部TKIを有さないレジストパターンを用いて注入角度を傾けた場合に比べて、本実施の形態のように突起部TKIを有するレジストパターンを用いて注入角度を傾けた場合の方が、各グラフの直線の間隔が狭く、かつその傾きが大きくなっている。このことは、本実施の形態においては多結晶シリコンの粒の大きさおよびn型注入用マスクNMKの位置ずれの量にかかわらず、閾値電圧のばらつきが実施の形態2よりも小さくなっていることを示している。   As shown in FIG. 33, compared to the case where the implantation angle is inclined using the resist pattern having no protrusion TKI as in the second embodiment, the resist pattern having a protrusion TKI as in this embodiment is used. When the injection angle is inclined, the distance between the straight lines in each graph is narrower and the inclination is larger. This means that in the present embodiment, the variation in threshold voltage is smaller than in Embodiment 2 regardless of the grain size of polycrystalline silicon and the amount of positional deviation of n-type implantation mask NMK. Is shown.

以上においては主にSRAMのフリップフロップ回路を構成するドライバトランジスタと負荷トランジスタとの連続ゲート電極について説明したが、これに限らず、通常のCMOSインバータのように複数の電気的極性が異なるゲート電極が連続する構成を有する任意の半導体装置に対して本実施の形態を適用可能である。   In the above, the continuous gate electrodes of the driver transistor and the load transistor constituting the flip-flop circuit of the SRAM have been mainly described, but the present invention is not limited thereto, and gate electrodes having a plurality of different electrical polarities like ordinary CMOS inverters The present embodiment is applicable to any semiconductor device having a continuous structure.

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、本発明は上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, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on an embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the gist. Needless to say.

AR 活性領域、BDR 境界部、BFR 緩衝領域、BL,ZBL ビット線、BRL バリアメタル、C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 コンタクト、CHL チャネル層、D ドレイン電極、DV 半導体装置、EG 端部、G1,G2 連続ゲート電極、GA アクセスゲート電極、GI ゲート絶縁膜、II1,II2,II3,II4 層間絶縁膜、II5 絶縁膜、M1,M2,M3,M4 金属配線、N1,N1a,N1b 第1の記憶ノード部、N2,N2a,N2b 第2の記憶ノード部、NG,PG ゲート電極、NMK n型注入用マスク、NW n型ウェル形成用領域、NWR n型ウェル領域、OF オフセットスペーサ、PD パッド領域、PHR フォトレジスト、PMK p型注入用マスク、PS 導電膜、PW p型ウェル形成用領域、PWR p型ウェル領域、S ソース電極、S1 主表面、SI 分離絶縁膜、SUB 半導体基板、SW 側壁絶縁膜、T1,T2 ドライバトランジスタ、T3,T4 負荷トランジスタ、T5,T6 アクセストランジスタ、TKI 突起部、WL ワード線。   AR active region, BDR boundary portion, BFR buffer region, BL, ZBL bit line, BRL barrier metal, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 contacts, CHL channel layer, D drain electrode, DV semiconductor device , EG end, G1, G2 continuous gate electrode, GA access gate electrode, GI gate insulating film, II1, II2, II3, II4 interlayer insulating film, II5 insulating film, M1, M2, M3, M4 metal wiring, N1, N1a , N1b first storage node unit, N2, N2a, N2b second storage node unit, NG, PG gate electrode, NMK n-type implantation mask, NW n-type well formation region, NWR n-type well region, OF offset Spacer, PD pad area, PHR photoresist, PMK p-type implantation mask, PS conductive film PW p-well forming region, PWR p-well region, S source electrode, S1 main surface, SI isolation insulating film, SUB semiconductor substrate, SW sidewall insulating film, T1, T2 driver transistor, T3, T4 load transistor, T5, T6 access transistor, TKI protrusion, WL word line.

Claims (4)

主表面を有する半導体基板内に、n型ウェル領域と、前記半導体基板内において前記n型ウェル領域と接することにより境界部を形成するように隣り合うp型ウェル領域とを形成する工程と、
前記主表面上において前記n型およびp型ウェル領域を跨ぐように延びる導電膜を形成する工程と、
前記n型ウェル領域の真上の前記導電膜にp型導電性不純物を注入する工程と、
前記p型ウェル領域の真上の前記導電膜にn型導電性不純物を注入する工程と、
前記導電膜を熱処理する工程とを備え、
前記p型導電性不純物を注入する工程においては、前記境界部から前記n型ウェル領域側を向くように前記主表面に垂直な方向に対して傾斜した角度から前記p型導電性不純物が注入され、
前記n型導電性不純物を注入する工程においては、前記境界部から前記p型ウェル領域側を向くように前記主表面に垂直な方向に対して傾斜した角度から前記n型導電性不純物
が注入される、半導体装置の製造方法。
Forming an n-type well region and an adjacent p-type well region in the semiconductor substrate to form a boundary by contacting the n-type well region in a semiconductor substrate having a main surface;
Forming a conductive film extending across the n-type and p-type well regions on the main surface;
Implanting a p-type conductive impurity into the conductive film directly above the n-type well region;
Implanting an n-type conductive impurity into the conductive film directly above the p-type well region;
Heat treating the conductive film;
In the step of implanting the p-type conductive impurity, the p-type conductive impurity is implanted from an angle inclined to a direction perpendicular to the main surface so as to face the n-type well region side from the boundary portion. ,
In the step of implanting the n-type conductive impurity, the n-type conductive impurity is implanted at an angle inclined to a direction perpendicular to the main surface so as to face the p-type well region side from the boundary portion. Semiconductor device manufacturing method.
前記p型導電性不純物を注入する工程において形成される第1のゲート電極と前記n型導電性不純物を注入する工程において形成される第2のゲート電極とを含む連続ゲート電極において、前記第1のゲート電極と前記第2のゲート電極との間に、前記n型導電性不純物および前記p型導電性不純物の双方の濃度が5×1019cm-3以下であり、前記第1のゲート電極と前記第2のゲート電極とを結ぶ方向に関する幅が100nm以上である緩衝領域が形成される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 A continuous gate electrode including a first gate electrode formed in the step of implanting the p-type conductive impurity and a second gate electrode formed in the step of implanting the n-type conductive impurity; between the gate electrode and the second gate electrode of the both concentrations of n-type conductivity impurities and the p-type conductive impurities is not more than 5 × 10 19 cm -3, said first gate electrode The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a buffer region having a width of 100 nm or more in a direction connecting the second gate electrode and the second gate electrode is formed. 前記連続ゲート電極はスタティック型メモリセルが形成されるメモリセル領域に形成され、
前記第1のゲート電極は、前記スタティック型メモリセルを構成する負荷トランジスタに含まれるように形成され、前記第2のゲート電極は、前記スタティック型メモリセルを構成するドライバトランジスタに含まれるように形成される、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
The continuous gate electrode is formed in a memory cell region in which a static memory cell is formed.
The first gate electrode is formed to be included in a load transistor that configures the static memory cell, and the second gate electrode is formed to be included in a driver transistor that configures the static memory cell. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
前記p型導電性不純物を注入する工程においては、前記境界部の真上に端部が配置されるように第1の注入用マスクが形成されることにより前記導電膜に前記第1のゲート電極が形成され、
前記n型導電性不純物を注入する工程においては、前記境界部よりも前記p型ウェル領域側に端部が配置されるように第2の注入用マスクが形成されることにより前記導電膜の前記第1のゲート電極と異なる領域に前記第2のゲート電極が形成される、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of implanting the p-type conductive impurity, a first implantation mask is formed so that an end portion is disposed immediately above the boundary portion, thereby forming the first gate electrode on the conductive film. Is formed,
In the step of implanting the n-type conductive impurity, the second implantation mask is formed such that an end portion is disposed closer to the p-type well region than the boundary portion. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the second gate electrode is formed in a region different from the first gate electrode.
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