JPH05291573A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH05291573A
JPH05291573A JP8571992A JP8571992A JPH05291573A JP H05291573 A JPH05291573 A JP H05291573A JP 8571992 A JP8571992 A JP 8571992A JP 8571992 A JP8571992 A JP 8571992A JP H05291573 A JPH05291573 A JP H05291573A
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JP
Japan
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region
recess
transistor
semiconductor substrate
semiconductor device
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Application number
JP8571992A
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Japanese (ja)
Inventor
Setsuo Wake
節雄 和気
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a high withstand voltage semiconductor device and a method for manufacturing the same which can deal with miniaturization of a semiconductor integrated circuit. CONSTITUTION:A drain diffused region 6 and a source diffused region 7 are so formed as to form a channel region on a main surface of a p-type semiconductor substrate 12, and a recess 9 having a predetermined depth is formed partly in the channel region. A gate electrode 5 is formed on the channel region 9 including the recess 9 through a gate insulating film 3a so set that its film thickness becomes relatively thick.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に電界効果トランジスタの実効チ
ャネル長を長くすることによって、ソース/ドレイン間
の耐圧を向上させることが可能となる高耐圧電界効果ト
ランジスタの構造およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a high breakdown voltage electric field capable of improving the breakdown voltage between a source and a drain by increasing the effective channel length of a field effect transistor. The present invention relates to a structure of an effect transistor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の微細化は止まることな
く進んでいるが、微細化を制約する要因に、トランジス
タのソース/ドレイン間の耐圧(BVsd)(以下単に
「耐圧」という)がある。ここで、MOSトランジスタ
について、その耐圧の決定要因について簡単に説明す
る。MOSトランジスタのドレイン領域に高電圧(Nチ
ャネル型トランジスタの場合には正の高電圧)を印加す
ると、ドレイン領域と基板間のpn接合が逆方向にバイ
アスされることになる。それにより、空乏層が拡がり、
その空乏層が遂にはソース領域にまで達しゲート電極に
電圧を印加していないにもかかわらずソース/ドレイン
領域間に電流が流れる。このような現象をパンチスルー
現象と呼ぶ。このようなパンチスルー現象が生じる電圧
を、この場合の「耐圧」と言うこととする。パンチスル
ー現象は、ゲート寸法が短いトランジスタにおいて顕著
に発生する。これは、ゲート寸法を小さくすることに伴
い、チャネル長も短くなるからであると考えられる。そ
して、このようなパンチスルー現象を起こさない最小の
ゲート寸法が、最小使用可能ゲート寸法となる。
2. Description of the Related Art The miniaturization of semiconductor integrated circuits is advancing without stopping, but a factor limiting the miniaturization is the breakdown voltage (BVsd) between the source and drain of a transistor (hereinafter simply referred to as "breakdown voltage"). Here, the determinants of the breakdown voltage of the MOS transistor will be briefly described. When a high voltage (a high positive voltage in the case of an N-channel type transistor) is applied to the drain region of the MOS transistor, the pn junction between the drain region and the substrate is reversely biased. As a result, the depletion layer expands,
The depletion layer finally reaches the source region and a current flows between the source / drain regions even though no voltage is applied to the gate electrode. Such a phenomenon is called a punch through phenomenon. The voltage at which such a punch-through phenomenon occurs is called the "breakdown voltage" in this case. The punch-through phenomenon remarkably occurs in a transistor having a short gate size. It is considered that this is because the channel length becomes shorter as the gate size becomes smaller. Then, the minimum gate size that does not cause such a punch-through phenomenon is the minimum usable gate size.

【0003】半導体集積回路の微細化に際しては、上記
の最小使用可能ゲート寸法をより小さくすることが要求
される。そして、この最小使用可能ゲート寸法をより小
さくするために、ゲート酸化膜の薄膜化、基板不純物濃
度の増加などの対策により、空乏層のチャネル方向の拡
がりを抑制しようしている。しかし、この場合、空乏層
の拡がりは抑制できても、ドレイン領域とゲート電極近
傍の狭い領域に空乏層が形成されるため、結局その部分
に高電界が発生することとなる。したがって、最小使用
可能ゲート寸法をより小さくするためには、上記の耐圧
の絶対値を小さくすることが必要となる。
In miniaturization of semiconductor integrated circuits, it is required to reduce the above-mentioned minimum usable gate size. Then, in order to further reduce the minimum usable gate dimension, the expansion of the depletion layer in the channel direction is suppressed by taking measures such as thinning the gate oxide film and increasing the substrate impurity concentration. However, in this case, although the expansion of the depletion layer can be suppressed, the depletion layer is formed in a narrow region near the drain region and the gate electrode, so that a high electric field is eventually generated in that portion. Therefore, in order to further reduce the minimum usable gate size, it is necessary to reduce the absolute value of the breakdown voltage.

【0004】ここで、図38および図39を用いて、よ
り具体的に説明することとする。図38は、従来のMO
Sトランジスタの一例を示す断面図である。図38に示
すように、p型半導体基板112の主表面における素子
分離領域には、素子分離酸化膜110が形成されてい
る。そして、p型半導体基板112の主表面における素
子形成領域には、n型のドレイン拡散領域106および
ソース拡散領域107がチャネル領域を規定するように
間隔を隔てて形成されている。チャネル領域上にはゲー
ト絶縁膜104を介してゲート電極105が形成されて
いる。また、p型半導体基板112中における所定の深
さの位置に、p+アイソレーション層113が形成され
ている。
Here, a more specific description will be given with reference to FIGS. 38 and 39. FIG. 38 shows a conventional MO
It is sectional drawing which shows an example of an S transistor. As shown in FIG. 38, element isolation oxide film 110 is formed in the element isolation region on the main surface of p-type semiconductor substrate 112. In the element formation region on the main surface of p-type semiconductor substrate 112, n-type drain diffusion region 106 and source diffusion region 107 are formed at intervals so as to define a channel region. A gate electrode 105 is formed on the channel region via a gate insulating film 104. Further, the p + isolation layer 113 is formed at a predetermined depth position in the p-type semiconductor substrate 112.

【0005】上記の構造を有するMOSトランジスタに
おいて、ドレイン拡散領域106に所定電位を印加し、
ゲート電極105にも所定電位を印加することによっ
て、ソース/ドレイン拡散領域間に電流が流れることと
なる。図38を参照して、上記のゲート寸法とは、図3
8におけるゲート電極105の幅Wのことをいう。ま
た、チャネル長とは、このゲート電極105の幅方向の
長さをいうものとする。上述したように、半導体集積回
路の微細化に伴って、ゲート電極105の幅W(以下
「ゲート寸法」という)も縮小されていく。それによ
り、チャネル長も短いものとなり、上述のパンチスルー
現象が発生しやすくなるといえる。
In the MOS transistor having the above structure, a predetermined potential is applied to the drain diffusion region 106,
By applying a predetermined potential also to the gate electrode 105, a current will flow between the source / drain diffusion regions. 38, the above gate size means
The width W of the gate electrode 105 in FIG. The channel length means the length of the gate electrode 105 in the width direction. As described above, with the miniaturization of the semiconductor integrated circuit, the width W of the gate electrode 105 (hereinafter referred to as “gate size”) is also reduced. As a result, the channel length becomes short, and it can be said that the above punch-through phenomenon easily occurs.

【0006】図39は、空乏層のチャネル方向の拡がり
を抑制した場合(条件A)と抑制していない条件(条件
B)における耐圧の絶対値(V)とゲート寸法(μm)
との関係を示す図である。この場合、条件Aは、ゲート
酸化膜厚が180Åの場合である。また、条件Bは、ゲ
ート酸化膜厚が280Åの場合である。図39に示すよ
うに、条件Aの場合は、耐圧の絶対値はV程度となって
おり、条件Bによる耐圧の絶対値14Vよりも小さい値
となっている。しかし、最小使用可能ゲート寸法に関し
ては、、条件Aの場合は、条件Bの場合よりも小さいも
のとなっている。すなわち、上述したように、ゲート寸
法の微細化に伴って耐圧は小さい値をとらざるを得なく
なっているといえる。
FIG. 39 shows the absolute value (V) of the breakdown voltage and the gate dimension (μm) when the expansion of the depletion layer in the channel direction is suppressed (condition A) and when it is not suppressed (condition B).
It is a figure which shows the relationship with. In this case, the condition A is a case where the gate oxide film thickness is 180Å. The condition B is a case where the gate oxide film thickness is 280Å. As shown in FIG. 39, under the condition A, the absolute value of the breakdown voltage is about V, which is smaller than the absolute value 14V of the breakdown voltage under the condition B. However, the minimum usable gate size is smaller in the case of condition A than in the case of condition B. That is, as described above, it can be said that the breakdown voltage is forced to take a small value with the miniaturization of the gate dimension.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】通常のMOSLSIの
電源電圧は5V以下であるため、上記の条件Aの場合の
ように耐圧が11V程度に低下したとしても十分なマー
ジンはある。しかし、EPROM、EEPROMなどの
ように書込時に12V以上の高電圧を使用するデバイス
においては、上記の耐圧の絶対値の低下は深刻な問題に
なるといえる。また、このようなデバイスにおいても集
積度の増大が他のデバイスと同様に求められており、そ
れに伴い平面的なゲート寸法の微細化は必須の要件とな
ってくる。この場合、上記のような従来の構造を有する
MOSトランジスタは、その耐圧の絶対値が小さいた
め、そのままの状態ではEPROM、EEPROMなど
のような12V以上の高電圧を回路内部で取扱うデバイ
スには使用できなくなるという問題が生じる。
Since the power supply voltage of an ordinary MOS LSI is 5 V or less, there is a sufficient margin even if the breakdown voltage is lowered to about 11 V as in the case of the above condition A. However, in devices such as EPROM and EEPROM that use a high voltage of 12 V or more during writing, it can be said that the decrease in absolute value of the breakdown voltage becomes a serious problem. Further, also in such a device, an increase in the degree of integration is required as in the case of other devices, and accordingly, miniaturization of a planar gate dimension is an essential requirement. In this case, since the MOS transistor having the conventional structure as described above has a small absolute value of withstand voltage, it is used as it is for a device such as EPROM or EEPROM which handles a high voltage of 12 V or more inside the circuit. There is a problem that you can not do it.

【0008】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、微細化に対応できる高耐
圧電界効果トランジスタおよびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a high breakdown voltage field effect transistor which can cope with miniaturization and a manufacturing method thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に基づく半導体
装置は、第1導電型半導体基板における第1トランジス
タのチャネル領域に、実効チャネル長を長くするための
凹部が形成されている。そして、半導体基板の主表面に
おいて、上記の凹部を挟むような位置に、チャネル領域
を規定するように第2導電型のソース/ドレインが形成
されている。さらに、上記の凹部を含むチャネル領域上
にはゲート絶縁膜が形成されており、このゲート絶縁膜
上にはゲート電極が形成されている。
In the semiconductor device according to the present invention, a recess for increasing the effective channel length is formed in the channel region of the first transistor in the first conductivity type semiconductor substrate. Then, on the main surface of the semiconductor substrate, the second conductivity type source / drain is formed so as to define the channel region at a position sandwiching the recess. Further, a gate insulating film is formed on the channel region including the recess, and a gate electrode is formed on the gate insulating film.

【0010】この発明に基づく半導体装置は、他の局面
では、上記の電界効果トランジスタは、半導体基板の平
らな主表面上に形成された第2トランジスタをさらに備
えており、上記の第1トランジスタのゲート絶縁膜の厚
みは、第2トランジスタのゲート絶縁膜の厚みよりも大
きいものとなっている。
In another aspect of the semiconductor device according to the present invention, the field effect transistor further includes a second transistor formed on a flat main surface of a semiconductor substrate. The thickness of the gate insulating film is larger than the thickness of the gate insulating film of the second transistor.

【0011】この発明に基づく半導体装置は、さらに他
の局面では、半導体基板の主表面に、第1導電型の不純
物拡散領域である第1ウェルと、この第1ウェルよりも
不純物濃度の高い第1導電型の不純物拡散領域である第
2ウェルとが形成されており、第1ウェル上には第1ト
ランジスタが形成されており、第2ウェル上には第2ト
ランジスタが形成されている。そして、このような半導
体装置において、第1ウェルのチャネル領域となる部分
には実効チャネル長を長くするための凹部が形成されて
いる。そして、第1トランジスタは、半導体基板の主表
面において、この凹部を間に挟むような位置にチャネル
領域を規定するように形成された第2導電型のソース/
ドレイン領域を備えている。また第1トランジスタは、
上記の凹部を含むチャネル領域上に形成されたゲート絶
縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と
を備えている。
In still another aspect, the semiconductor device according to the present invention has a first well, which is an impurity diffusion region of the first conductivity type, on the main surface of the semiconductor substrate, and a first well having an impurity concentration higher than that of the first well. A second well, which is an impurity diffusion region of one conductivity type, is formed, a first transistor is formed on the first well, and a second transistor is formed on the second well. Then, in such a semiconductor device, a recess for increasing the effective channel length is formed in a portion of the first well which becomes the channel region. The first transistor has a second conductivity type source / source formed on the main surface of the semiconductor substrate so as to define a channel region at a position sandwiching the recess.
It has a drain region. The first transistor is
A gate insulating film formed on the channel region including the above-mentioned recess and a gate electrode formed on the gate insulating film are provided.

【0012】この発明に基づく半導体装置の製造方法に
よれば、まず、半導体基板の主表面における所望の素子
形成領域を選択的に熱酸化することによって、基板内に
まで拡張した局所酸化膜を形成する。そして、この局所
酸化膜を除去することによって、所望の素子形成領域に
凹部を形成し、この凹部上にゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成する。そして、半導体基板の主表面におけ
る上記の凹部を挟む位置に、トランジスタのソース/ド
レイン領域を形成する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, a desired element formation region on the main surface of a semiconductor substrate is selectively thermally oxidized to form a local oxide film extending into the substrate. To do. Then, by removing this local oxide film, a recess is formed in a desired element formation region, and a gate electrode is formed on this recess via a gate insulating film. Then, the source / drain regions of the transistor are formed on the main surface of the semiconductor substrate at positions sandwiching the recess.

【0013】この発明に基づく半導体装置の製造方法
は、他の局面では、まず半導体基板の主表面における所
望の素子形成領域に、エッチングを行なうことによって
所望の深さの凹部を形成する。そして、この凹部上にゲ
ート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、半導体基板の
主表面におけるこの凹部を挟む位置に、トランジスタの
ソース/ドレイン領域を形成する。
In another aspect of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, a recess having a desired depth is formed in a desired element forming region on the main surface of a semiconductor substrate by etching. Then, a gate electrode is formed on the recess via a gate insulating film, and source / drain regions of the transistor are formed at positions on the main surface of the semiconductor substrate that sandwich the recess.

【0014】[0014]

【作用】この発明に基づく半導体装置によれば、1つの
局面では、第1トランジスタのチャネル領域となる部分
に、凹部が形成されている。それにより、第1トランジ
スタ実効チャネル長を長くすることが可能となる。すな
わち、トランジスタのドレイン領域に電圧を印加した場
合に、空乏層は拡がるが、この空乏層が拡がってソース
領域にまで達するまでの距離を実質的に長くすることが
可能となる。それにより、このトランジスタの耐圧を向
上させることが可能となる。
According to the semiconductor device of the present invention, in one aspect, the recess is formed in the portion which will be the channel region of the first transistor. Thereby, the effective channel length of the first transistor can be increased. That is, when a voltage is applied to the drain region of the transistor, the depletion layer expands, but the distance until the depletion layer expands and reaches the source region can be substantially lengthened. As a result, the breakdown voltage of this transistor can be improved.

【0015】この発明に基づく半導体装置は、他の局面
では、半導体基板の平らな主表面上に、第2トランジス
タをさらに備えることを前提としている。そして、この
場合には、第1トランジスタのゲート絶縁膜の厚みは第
2トランジスタのゲート絶縁膜の厚みよりも大きくなる
ように設定されている。それにより、第1トランジスタ
において、空乏層の拡がりが比較的抑制されにくくな
り、ゲート電極とドレイン領域近傍における電界集中に
よる高電界の発生可能性を低減することが可能となる。
すなわち、この第1トランジスタは、高電圧の印加を許
容し得ることになる。ここで、第1トランジスタは、上
述したように、チャネル領域に凹部が形成されているた
め、実効チャネル長は長いものとなっている。それによ
り、空乏層の拡がりを許容し得る範囲が増大する。すな
わち、トランジスタの耐圧が向上することになる。
In another aspect, the semiconductor device according to the present invention is premised on that a second transistor is further provided on the flat main surface of the semiconductor substrate. In this case, the thickness of the gate insulating film of the first transistor is set to be larger than the thickness of the gate insulating film of the second transistor. Thereby, in the first transistor, the spread of the depletion layer is relatively difficult to be suppressed, and the possibility of generating a high electric field due to electric field concentration in the vicinity of the gate electrode and the drain region can be reduced.
That is, this first transistor can allow the application of a high voltage. Here, the first transistor has a long effective channel length because the recess is formed in the channel region as described above. As a result, the range in which the expansion of the depletion layer can be allowed increases. That is, the breakdown voltage of the transistor is improved.

【0016】この発明に基づく半導体装置は、さらに他
の局面では、第1トランジスタが形成されている第1ウ
ェルの不純物濃度が、相対的に低く設定されている。そ
れにより、第1トランジスタは、高電圧の印加を許容し
得ることになる。ここで、第1トランジスタは、そのチ
ャネル領域に凹部が形成されているため、実効チャネル
長は長いものとなっている。それにより、高電圧が印加
された際の第1トランジスタの空乏層の拡がりの許容量
は増大する。すなわち、第1トランジスタの耐圧を高く
することが可能となる。
In still another aspect of the semiconductor device according to the present invention, the impurity concentration of the first well in which the first transistor is formed is set relatively low. As a result, the first transistor can allow the application of a high voltage. Here, the first transistor has a long effective channel length because the concave portion is formed in the channel region thereof. As a result, the allowable amount of expansion of the depletion layer of the first transistor when a high voltage is applied increases. That is, the breakdown voltage of the first transistor can be increased.

【0017】この発明に基づく半導体装置の製造方法に
よれば、1つの局面では、半導体基板の主表面における
所望の素子形成領域を選択的に熱酸化することによって
基板内にまで拡張した局所酸化膜を形成し、この局所酸
化膜を除去することによって所望の素子形成領域に凹部
を形成することが可能となる。そして、この凹部を挟む
位置にソース/ドレイン領域が形成される。それによ
り、電界効果トランジスタの実効チャネル長を長くする
ことが可能となる。それにより、この電界効果トランジ
スタの耐圧を向上させることが可能となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in one aspect, a local oxide film expanded into the substrate by selectively thermally oxidizing a desired element formation region on the main surface of the semiconductor substrate. And then removing this local oxide film makes it possible to form a recess in a desired element formation region. Then, source / drain regions are formed at positions sandwiching the recess. This makes it possible to increase the effective channel length of the field effect transistor. As a result, the breakdown voltage of this field effect transistor can be improved.

【0018】この発明に基づく半導体装置の製造方法に
よれば、他の局面では、半導体基板の主表面における所
望の素子形成領域に、エッチングを行なうことによって
所望の深さの凹部を形成する。そして、この凹部を挟む
位置にトランジスタのソース/ドレイン領域を形成す
る。それにより、この電界効果トランジスタの実効チャ
ネル長を長くすることが可能となり、このトランジスタ
の耐圧を向上させることが可能となる。
According to another aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a recess having a desired depth is formed in a desired element formation region on the main surface of a semiconductor substrate by etching. Then, the source / drain regions of the transistor are formed at positions sandwiching this recess. As a result, the effective channel length of this field effect transistor can be lengthened and the breakdown voltage of this transistor can be improved.

【0019】[0019]

【実施例】以下、この発明を、同一半導体基板上に高電
圧を使用するトランジスタと、低電圧を使用するトラン
ジスタの2種類を形成する場合のNチャネル型MOSト
ランジスタに適用した場合について、図を用いて説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following is a diagram showing a case where the present invention is applied to an N-channel type MOS transistor in which two types of transistors, a high voltage transistor and a low voltage transistor, are formed on the same semiconductor substrate. It will be explained using.

【0020】図1は、この発明に基づく実施例における
高耐圧MOSトランジスタを含む半導体装置の断面図で
ある。図1を参照して、この図においては、高耐圧MO
Sトランジスタ形成領域1と通常のMOSトランジスタ
形成領域2とが隣接する場合を示している。そして、高
耐圧MOSトランジスタ形成領域1には、トランジスタ
のチャネル領域となる部分に、凹部9が形成されてい
る。この凹部9の深さは、好ましくは0.2μmであ
り、この凹部9のチャネル長方向の幅は、好ましくは、
0.4μmである。また、この凹部9の形状は、好まし
くは、電界集中を起こすような突起のないなめらかな形
状である。そして、p型半導体基板12の主表面には、
この凹部9を挟むような位置にソース拡散領域7とドレ
イン拡散領域6とが間隔を隔てて形成されている。そし
て、このMOSトランジスタのチャネル領域上には、2
50Å程度の厚みを有するゲート絶縁膜3aを介してゲ
ート電極5が形成されている。このゲート絶縁膜3aの
厚みは、好ましくは、200〜300Åである。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device including a high voltage MOS transistor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, in this figure, a high breakdown voltage MO
The case where the S transistor formation region 1 and the normal MOS transistor formation region 2 are adjacent to each other is shown. Then, in the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1, a recess 9 is formed in a portion which becomes a channel region of the transistor. The depth of the recess 9 is preferably 0.2 μm, and the width of the recess 9 in the channel length direction is preferably
It is 0.4 μm. Further, the shape of the concave portion 9 is preferably a smooth shape having no protrusion that causes electric field concentration. Then, on the main surface of the p-type semiconductor substrate 12,
A source diffusion region 7 and a drain diffusion region 6 are formed at a position so as to sandwich the recess 9 with a space therebetween. Then, 2 is formed on the channel region of this MOS transistor.
The gate electrode 5 is formed via the gate insulating film 3a having a thickness of about 50Å. The thickness of the gate insulating film 3a is preferably 200 to 300Å.

【0021】一方、上記の高耐圧MOSトランジスタに
隣接して形成されているMOSトランジスタの構造は、
従来例と同様であり、p型半導体基板12の主表面にお
ける所定位置には、チャネル領域を規定するように間隔
を隔ててソース拡散領域7およびドレイン拡散領域6が
形成されている。そして、チャネル領域上には、180
Å程度の膜厚を有するゲート絶縁膜4を介してゲート電
極5が形成されている。また、p型半導体基板12の所
定の深さの位置には、p+アイソレーション層が形成さ
れている。さらに、p型半導体基板12の主表面におけ
る素子分離領域には、間隔を隔てて素子分離酸化膜10
が形成されている。
On the other hand, the structure of the MOS transistor formed adjacent to the above high breakdown voltage MOS transistor is as follows.
Similar to the conventional example, the source diffusion region 7 and the drain diffusion region 6 are formed at predetermined positions on the main surface of the p-type semiconductor substrate 12 at intervals so as to define the channel region. Then, on the channel region, 180
The gate electrode 5 is formed via the gate insulating film 4 having a film thickness of about Å. Further, a p + isolation layer is formed at a predetermined depth position of the p-type semiconductor substrate 12. Further, in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 12, the element isolation oxide film 10 is spaced apart.
Are formed.

【0022】上記の構造を有する高耐圧MOSトランジ
スタにおいて、ゲート絶縁膜3aを250Å程度と厚く
することにより、高耐圧MOSトランジスタに印加し得
る電圧を14Vと高くすることが可能となる。そして、
ゲート絶縁膜3aを上記のように厚くすることに伴うパ
ンチスルー耐圧の低下に対応するために、p型半導体基
板12に所定の深さの凹部9を形成し、この凹部9の形
成位置にチャネル領域を形成している。それにより、実
効チャネル長を長くすることが可能となる。その結果、
空乏層の拡がりに対する許容量が増大し、パンチスルー
耐圧が向上する。また、この場合、凹部9の形状、深
さ、幅等によりゲート電極5の平面的なゲート寸法を調
整することも可能となる。それにより、微細化に伴う平
面的なゲート寸法の縮小にもフレキシブルに対応できる
といえる。
In the high breakdown voltage MOS transistor having the above structure, by increasing the thickness of the gate insulating film 3a to about 250 Å, the voltage that can be applied to the high breakdown voltage MOS transistor can be increased to 14V. And
In order to cope with the decrease in punch-through breakdown voltage due to the thickening of the gate insulating film 3a as described above, a recess 9 having a predetermined depth is formed in the p-type semiconductor substrate 12, and a channel is formed at the position where the recess 9 is formed. Forming a region. Thereby, the effective channel length can be increased. as a result,
The allowance for the expansion of the depletion layer is increased, and the punch-through breakdown voltage is improved. Further, in this case, the planar gate dimension of the gate electrode 5 can be adjusted by the shape, depth, width, etc. of the recess 9. Therefore, it can be said that it is possible to flexibly deal with the planar reduction of the gate dimension due to the miniaturization.

【0023】次に、上記の構造を有する高耐圧MOSト
ランジスタを含む半導体装置の製造方法について、図2
〜図10を用いて説明する。図2〜図10は、この発明
に基づく高耐圧MOSトランジスタを含む半導体装置の
製造工程における第1〜第9工程を示す断面図である。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device including a high voltage MOS transistor having the above structure will be described with reference to FIG.
~ It demonstrates using FIG. 2 to 10 are cross-sectional views showing first to ninth steps in the manufacturing process of the semiconductor device including the high breakdown voltage MOS transistor according to the present invention.

【0024】図2を参照して、p型半導体基板12の主
表面における素子分離領域に、公知の選択酸化法(LO
COS法)を用いて、選択的に熱酸化を行なうことによ
って5000Å程度の厚い素子分離酸化膜10を形成す
る。そして、この素子分離酸化膜10の形成と同時に、
高耐圧MOSトランジスタ形成領域の一部に、厚い酸化
膜10aを形成する。この場合であれば、この厚い酸化
膜10aの膜厚は、上記の素子分離酸化膜10の膜厚と
ほぼ同程度のものとなっている。また、この実施例にお
いては、上記の厚い酸化膜10aを素子分離酸化膜10
と同時に形成したが、素子分離酸化膜10形成工程と別
の工程でこの厚い酸化膜10aを形成してもよい。この
場合には、この厚い酸化膜10aの膜厚を種々に調整す
ることが可能となる。
Referring to FIG. 2, a well-known selective oxidation method (LO) is formed in the element isolation region on the main surface of p-type semiconductor substrate 12.
COS method) is used to selectively perform thermal oxidation to form a thick element isolation oxide film 10 of about 5000 Å. At the same time when the element isolation oxide film 10 is formed,
A thick oxide film 10a is formed in a part of the high breakdown voltage MOS transistor formation region. In this case, the thickness of the thick oxide film 10a is approximately the same as the thickness of the element isolation oxide film 10 described above. Further, in this embodiment, the thick oxide film 10a is replaced by the element isolation oxide film 10
Although formed at the same time, the thick oxide film 10a may be formed in a step different from the element isolation oxide film 10 forming step. In this case, the thickness of the thick oxide film 10a can be adjusted variously.

【0025】次に、図3に示すように、高耐圧MOSト
ランジスタ形成領域を覆うように、写真製版技術によっ
てレジストパターン21を形成し、このレジストパター
ン21をマスクとして、イオン注入法によって、素子間
の分離耐圧を上げるためのボロン(B)を3×1013
-2,加速電圧200KeVの条件下で注入する。それ
により、前記の素子分離酸化膜10下にp+アイソレー
ション層13を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, a resist pattern 21 is formed by a photolithography technique so as to cover the high breakdown voltage MOS transistor forming region, and the resist pattern 21 is used as a mask to perform the element implantation by an ion implantation method. Boron (B) for increasing the isolation withstand voltage of 3 × 10 13 c
Implantation is performed under the conditions of m −2 and accelerating voltage of 200 KeV. Thereby, the p + isolation layer 13 is formed under the element isolation oxide film 10.

【0026】次に、図4を参照して、上記のレジストパ
ターン21を除去した後、写真製版技術を用いて、高耐
圧MOSトランジスタ形成領域を開口したレジストパタ
ーン22を形成し、弗酸(HF)等の水溶液を用いて上
記の厚い酸化膜10aをエッチングする。それにより、
p型半導体基板12の主表面における高耐圧MOSトラ
ンジスタ形成領域の一部に、凹部9が形成される。その
後、図5に示すように、上記のレジストパターン22を
マスクとしてイオン注入を行なうことによって、高耐圧
MOSトランジスタのしきい値電圧(Vth)を決定す
るためのボロン(B)イオンを必要量だけ注入する。
Next, referring to FIG. 4, after removing the resist pattern 21 described above, a resist pattern 22 having an opening in the high breakdown voltage MOS transistor forming region is formed by photolithography, and hydrofluoric acid (HF) is used. The thick oxide film 10a is etched using an aqueous solution such as). Thereby,
Recesses 9 are formed in a part of the high breakdown voltage MOS transistor formation region on the main surface of p type semiconductor substrate 12. After that, as shown in FIG. 5, ion implantation is performed using the resist pattern 22 as a mask, so that a necessary amount of boron (B) ions for determining the threshold voltage (Vth) of the high breakdown voltage MOS transistor is obtained. inject.

【0027】本実施例における上記の素子分離酸化膜1
0形成工程およびチャネルドープのための工程は、通常
のMOSトランジスタを形成するためには必要不可欠の
工程であるため、本発明に基づくMOSトランジスタの
構造を得るために、写真製版工程を新たに追加する必要
はないといえる。
The element isolation oxide film 1 in the present embodiment.
Since the 0 formation step and the channel doping step are indispensable steps for forming a normal MOS transistor, a photolithography step is newly added to obtain the structure of the MOS transistor according to the present invention. It can be said that there is no need to do it.

【0028】次に、図5および図6に示すように、上記
のレジストパターン22を除去した後、素子分離酸化膜
10形成時に形成された下敷き酸化膜10bを弗酸(H
F)等の水溶液を用いてエッチング除去する。そして、
熱酸化処理を施すことによって、180Å程度の膜厚を
有するゲート絶縁膜3を形成する。その後、図7に示す
ように、写真製版技術を用いて、高耐圧MOSトランジ
スタ形成領域を覆うようにレジストパターン23を形成
し、このレジストパターン23をマスクとして、弗酸
(HF)等の水溶液を用いて、高耐圧MOSトランジス
タ形成領域以外の素子形成領域に形成されたゲート絶縁
膜3をエッチング除去する。
Next, as shown in FIGS. 5 and 6, after the resist pattern 22 is removed, the underlying oxide film 10b formed when the element isolation oxide film 10 is formed is hydrofluoric acid (H).
It is removed by etching using an aqueous solution such as F). And
By performing the thermal oxidation process, the gate insulating film 3 having a film thickness of about 180 Å is formed. After that, as shown in FIG. 7, a resist pattern 23 is formed so as to cover the high breakdown voltage MOS transistor formation region by using a photoengraving technique, and the resist pattern 23 is used as a mask to remove an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) or the like. Then, the gate insulating film 3 formed in the element forming region other than the high breakdown voltage MOS transistor forming region is removed by etching.

【0029】その後、図8に示すように、上記のレジス
トパターン23を除去した後、熱酸化処理を施すことに
よって、高耐圧MOSトランジスタ形成領域以外の素子
形成領域に、180Å程度の膜厚を有するゲート絶縁膜
4を形成する。このとき、高耐圧MOSトランジスタ形
成領域には、予め上記のゲート絶縁膜3が形成されてい
るため、この工程における熱酸化処理によって、ゲート
絶縁膜の積み足しが行なわれ、その結果、高耐圧MOS
トランジスタ形成領域には、250Å程度の膜厚を有す
るゲート絶縁膜3aが形成される。
After that, as shown in FIG. 8, after removing the resist pattern 23, a thermal oxidation process is performed to have a film thickness of about 180 Å in the element forming regions other than the high breakdown voltage MOS transistor forming region. The gate insulating film 4 is formed. At this time, since the gate insulating film 3 is formed in advance in the high breakdown voltage MOS transistor formation region, the gate insulating films are stacked by the thermal oxidation process in this step, and as a result, the high breakdown voltage MOS transistor is formed.
In the transistor formation region, the gate insulating film 3a having a film thickness of about 250Å is formed.

【0030】次に、図9を参照して、CVD法を用い
て、素子形成領域上に3000Å程度の膜厚を有するポ
リシリコン膜5を形成し、このポリシリコン膜5にリン
(P)などの不純物を熱拡散によって導入し、このポリ
シリコン膜5の電気抵抗値を下げる。その後、このポリ
シリコン膜5上に、写真製版技術によって所望の形状に
パターニングされたレジストパターン24を形成し、こ
のレジストパターン24をマスクとしてCF4 プラズマ
等を用いたプラズマエッチングによって、ポリシリコン
膜5をエッチングする。
Next, referring to FIG. 9, a polysilicon film 5 having a film thickness of about 3000 Å is formed on the element forming region by the CVD method, and phosphorus (P) or the like is formed on the polysilicon film 5. Are introduced by thermal diffusion to reduce the electric resistance value of the polysilicon film 5. Then, a resist pattern 24 patterned into a desired shape is formed on the polysilicon film 5 by a photoengraving technique, and the polysilicon film 5 is formed by plasma etching using CF 4 plasma or the like with the resist pattern 24 as a mask. To etch.

【0031】その後、図10に示すように、イオン注入
法を用いて、ヒ素(As)イオンを加速電圧40Ke
V,4×1015cm-2の条件下で注入することによっ
て、ドレイン拡散領域6およびソース拡散領域7を形成
する。このとき、ドレイン拡散領域6およびソース拡散
領域7形成のために注入されたヒ素(As)注入層を活
性化するために、900℃程度の温度で、窒素雰囲気中
で15分程度熱処理した後、900℃程度の温度で酸素
雰囲気中で40分程度熱処理を行なうことによって再酸
化を行なう。その後、公知の方法によって層間絶縁膜、
コンタクトホール、アルミニウム配線層を形成すること
によりMOSトランジスタが形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 10, arsenic (As) ions are accelerated by an ion implantation method at an acceleration voltage of 40 Ke.
The drain diffusion region 6 and the source diffusion region 7 are formed by implanting under the condition of V, 4 × 10 15 cm −2 . At this time, in order to activate the arsenic (As) injection layer injected for forming the drain diffusion region 6 and the source diffusion region 7, after performing a heat treatment at a temperature of about 900 ° C. for about 15 minutes in a nitrogen atmosphere, Reoxidation is performed by performing heat treatment at a temperature of about 900 ° C. for about 40 minutes in an oxygen atmosphere. Then, an interlayer insulating film by a known method,
A MOS transistor is formed by forming a contact hole and an aluminum wiring layer.

【0032】次に、この発明に基づく他の実施例につい
て図11〜図19を用いて説明する。図11は、この発
明に基づく他の実施例における高耐圧MOSトランジス
タを含む半導体装置の断面図である。図11を参照し
て、p型半導体基板32には、上記の実施例と同様に、
高耐圧MOSトランジスタ形成領域1と通常のMOSト
ランジスタ形成領域2とが隣接して設けられている。そ
して、高耐圧MOSトランジスタ形成領域1には、p型
半導体基板32の主表面に、チャネル領域を規定するよ
うにドレイン拡散領域26とソース拡散領域27とが所
定間隔を隔てて形成されている。そして、チャネル領域
には、所定深さのトレンチ34が形成されている。この
トレンチ34の深さは、好ましくは、2000Å〜40
00Å程度の大きさであり、このトレンチ34のチャネ
ル方向の幅は、好ましくは、0.2μm〜0.4μm程
度の範囲内のものである。そして、チャネル領域上に
は、250Å程度の膜厚を有するゲート絶縁膜23aを
介してゲート電極25が形成されている。また、p型半
導体基板32の素子分離領域には、素子分離酸化膜30
が形成されており、この素子分離酸化膜30下には、素
子間分離耐圧を向上させるためのp+アイソレーション
層33が形成されている。
Next, another embodiment based on the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor device including a high voltage MOS transistor according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the p-type semiconductor substrate 32 has the same structure as in the above embodiment.
A high breakdown voltage MOS transistor formation region 1 and a normal MOS transistor formation region 2 are provided adjacent to each other. In the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1, a drain diffusion region 26 and a source diffusion region 27 are formed at a predetermined interval on the main surface of the p-type semiconductor substrate 32 so as to define a channel region. Then, a trench 34 having a predetermined depth is formed in the channel region. The depth of this trench 34 is preferably 2000Å-40
The size of the trench 34 is about 00Å, and the width of the trench 34 in the channel direction is preferably within the range of about 0.2 μm to 0.4 μm. A gate electrode 25 is formed on the channel region via a gate insulating film 23a having a film thickness of about 250Å. Further, the element isolation oxide film 30 is formed in the element isolation region of the p-type semiconductor substrate 32.
Under the element isolation oxide film 30, a p + isolation layer 33 for improving the isolation voltage between elements is formed.

【0033】一方、通常のMOSトランジスタ形成領域
2には、チャネル領域を規定するようにp型半導体基板
32の主表面に、ドレイン拡散領域26とソース拡散領
域27とが所定間隔を隔てて形成されている。そして、
チャネル領域上には180Å程度の膜厚を有するゲート
絶縁膜24を介してゲート電極25が形成されている。
On the other hand, in the normal MOS transistor formation region 2, a drain diffusion region 26 and a source diffusion region 27 are formed at a predetermined interval on the main surface of the p-type semiconductor substrate 32 so as to define a channel region. ing. And
A gate electrode 25 is formed on the channel region via a gate insulating film 24 having a film thickness of about 180Å.

【0034】上記の高耐圧MOSトランジスタ形成領域
に形成されたMOSトランジスタは、チャネル領域に所
定の深さを有するトレンチ34が形成されているため、
実効チャネル長は長くなっている。それにより、上述の
実施例と同様の理由で、このMOSトランジスタのソー
ス/ドレイン拡散領域間の耐圧を向上させることが可能
となる。
In the MOS transistor formed in the high breakdown voltage MOS transistor formation region, since the trench 34 having a predetermined depth is formed in the channel region,
The effective channel length is long. This makes it possible to improve the breakdown voltage between the source / drain diffusion regions of this MOS transistor for the same reason as in the above-described embodiment.

【0035】次に、図12〜図19を用いて、この実施
例における高耐圧MOSトランジスタを含む半導体装置
の製造方法について説明する。図12〜図19は、前記
の半導体装置の製造工程の第1〜第8工程を示す断面図
である。
Next, with reference to FIGS. 12 to 19, a method of manufacturing a semiconductor device including a high voltage MOS transistor according to this embodiment will be described. 12 to 19 are cross-sectional views showing first to eighth steps of the manufacturing process of the semiconductor device.

【0036】図12を参照して、p型半導体基板32の
主表面における素子分離領域に、ボロン(B)等のp型
不純物を所定量注入した後、公知の選択酸化法(LOC
OS法)を用いて選択的に熱酸化処理を施すことによっ
て、素子分離領域に5000Å程度の膜厚を有する素子
分離酸化膜30を形成する。このとき、この素子分離酸
化膜30下には、素子間の分離耐圧を向上させるための
p+アイソレーション層33が形成されている。
Referring to FIG. 12, a predetermined amount of p-type impurity such as boron (B) is injected into the element isolation region on the main surface of p-type semiconductor substrate 32, and then a known selective oxidation method (LOC) is performed.
By selectively performing thermal oxidation treatment using the OS method), the element isolation oxide film 30 having a film thickness of about 5000 Å is formed in the element isolation region. At this time, a p + isolation layer 33 for improving the isolation breakdown voltage between elements is formed under the element isolation oxide film 30.

【0037】次に、図13を参照して、上記の素子分離
酸化膜30形成時に形成されている30bをエッチング
除去した後、写真製版技術を用いて、高耐圧MOSトラ
ンジスタのチャネル領域となる領域の一部を開口したレ
ジストパターン45を形成する。そして、このレジスト
パターン45をマスクとしてCF4 プラズマなどを用い
たドライエッチングを行なうことによって、p型シリコ
ン基板32を所定量エッチングし、いわゆるトレンチ3
4を形成する。
Next, referring to FIG. 13, after etching away 30b formed at the time of forming element isolation oxide film 30 described above, a region which becomes a channel region of a high breakdown voltage MOS transistor is formed by using photolithography. A resist pattern 45 is formed by opening a part of it. Then, the resist pattern 45 is used as a mask to perform dry etching using CF 4 plasma or the like to etch the p-type silicon substrate 32 by a predetermined amount, so-called trench 3
4 is formed.

【0038】次に、図14を参照して、上記のレジスト
パターン45を除去した後、さらに写真製版技術を用い
て、高耐圧MOSトランジスタのチャネル領域となる領
域を開口したレジストパターン46を形成する。そし
て、このレジストパターン46をマスクとして、斜め回
転イオン注入を行なうことによって、高耐圧MOSトラ
ンジスタのしきい値電圧(Vth)調整のためのボロン
(B)のイオン注入を行なう。
Next, referring to FIG. 14, after removing the resist pattern 45 described above, a resist pattern 46 having an opening in a region which will be a channel region of the high breakdown voltage MOS transistor is formed by using a photolithography technique. .. Then, using the resist pattern 46 as a mask, oblique rotation ion implantation is performed to perform boron (B) ion implantation for adjusting the threshold voltage (Vth) of the high breakdown voltage MOS transistor.

【0039】次に、図15を参照して、上記のレジスト
パターン46を除去した後、熱酸化処理を施すことによ
って、素子形成領域におけるp型半導体基板32表面
に、180Å程度の膜厚のゲート絶縁膜23を形成す
る。そして、図16に示すように、写真製版技術を用い
て、高耐圧MOSトランジスタ形成領域を覆うようにレ
ジストパターン47を形成し、このレジストパターン4
7をマスクとして、弗酸(HF)等の水溶液を用いて、
高耐圧MOSトランジスタ形成領域以外の素子形成領域
に形成されたゲート絶縁膜23をエッチング除去する。
Next, referring to FIG. 15, after removing the resist pattern 46, a thermal oxidation process is performed to form a gate with a film thickness of about 180Å on the surface of the p-type semiconductor substrate 32 in the element forming region. The insulating film 23 is formed. Then, as shown in FIG. 16, a resist pattern 47 is formed so as to cover the high breakdown voltage MOS transistor formation region by using the photoengraving technique.
Using 7 as a mask, using an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF),
The gate insulating film 23 formed in the element forming region other than the high breakdown voltage MOS transistor forming region is removed by etching.

【0040】次に、図17を参照して、上記のレジスト
パターン47を除去した後、再び熱酸化処理を施すこと
によって、高耐圧MOSトランジスタ形成領域以外の素
子形成領域に、180Å程度の膜厚を有するゲート絶縁
膜24を形成する。このとき、高耐圧MOSトランジス
タ形成領域にも熱酸化処理が施されるため、この高耐圧
MOSトランジスタ形成領域上に形成されるゲート絶縁
膜23aの膜厚は、250Å程度の膜厚となっている。
Next, referring to FIG. 17, after removing the resist pattern 47, thermal oxidation is performed again to form a film thickness of about 180 Å in the element forming regions other than the high breakdown voltage MOS transistor forming region. A gate insulating film 24 having is formed. At this time, since the high-voltage MOS transistor formation region is also subjected to the thermal oxidation treatment, the film thickness of the gate insulating film 23a formed on the high-voltage MOS transistor formation region is about 250Å. ..

【0041】次に、図18を参照して、CVD法を用い
て、p型半導体基板32の主表面における素子形成領域
上に、3000Å程度の膜厚を有するポリシリコン膜2
5を形成した後、このポリシリコン膜25に熱拡散処理
を施すことによってリン(P)等の不純物を導入し、こ
のポリシリコン膜25の電気抵抗値を下げる。その後、
このポリシリコン膜25上に、写真製版技術を用いて所
望の形状にパターニングされたレジストパターン48を
形成する。そして、このレジストパターン48をマスク
としてCF4 プラズマ等を用いたプラズマエッチングを
行なうことによって、ポリシリコン膜25をエッチング
する。それにより、ゲート電極25を形成する。
Then, referring to FIG. 18, a polysilicon film 2 having a film thickness of about 3000 Å is formed on the element forming region on the main surface of p type semiconductor substrate 32 by the CVD method.
After forming 5, the polysilicon film 25 is subjected to a thermal diffusion process to introduce impurities such as phosphorus (P) to reduce the electric resistance value of the polysilicon film 25. afterwards,
A resist pattern 48 patterned into a desired shape is formed on the polysilicon film 25 by using a photolithography technique. Then, the polysilicon film 25 is etched by performing plasma etching using CF 4 plasma or the like using the resist pattern 48 as a mask. Thereby, the gate electrode 25 is formed.

【0042】次に、図19を参照して、イオン注入法を
用いて、ヒ素(As)イオンを加速電圧40KeV程
度,4×1015cm-2程度の条件下でp型半導体基板3
2の主表面に導入し、ドレイン拡散領域26およびソー
ス拡散領域27を形成する。このとき、このドレイン拡
散領域26およびソース拡散領域27の形成のために注
入されたヒ素(As)注入層を活性化するために、窒素
雰囲気中で900℃程度,15分程度の熱処理を行なっ
た後、酸素雰囲気中で900℃程度,40分程度の熱処
理を行なうことにより再酸化を行なう。その後、公知の
方法により、層間絶縁膜、コンタクトホール、アルミニ
ウム配線層を形成することにより、MOSトランジスタ
が形成される。
Next, referring to FIG. 19, the p-type semiconductor substrate 3 is formed by ion implantation using arsenic (As) ions under the conditions of an acceleration voltage of about 40 KeV and about 4 × 10 15 cm -2.
Then, the drain diffusion region 26 and the source diffusion region 27 are formed. At this time, in order to activate the arsenic (As) injection layer injected to form the drain diffusion region 26 and the source diffusion region 27, a heat treatment is performed at about 900 ° C. for about 15 minutes in a nitrogen atmosphere. After that, reoxidation is performed by performing heat treatment at about 900 ° C. for about 40 minutes in an oxygen atmosphere. Thereafter, a MOS transistor is formed by forming an interlayer insulating film, a contact hole and an aluminum wiring layer by a known method.

【0043】次に、この発明に基づくさらに他の実施例
について、図20〜図29を用いて説明する。図20
は、この実施例における高耐圧MOSトランジスタを含
む半導体装置を示す断面図である。図20を参照して、
p型半導体基板62における高耐圧MOSトランジスタ
形成領域1には、不純物濃度が1×1016cm-3程度に
調整された第1p型ウェル65が形成されている。ま
た、p型半導体基板62における通常のMOSトランジ
スタ形成領域2には、不純物濃度が3×1016cm -3
度に調整された第2p型ウェル66が形成されている。
このように、高耐圧MOSトランジスタ形成領域1に形
成された第1p型ウェル65の不純物濃度を、相対的に
低いものとすることによって、この領域に形成されるM
OSトランジスタへの印加電圧を高くすることが可能と
なる。
Next, still another embodiment based on the present invention
This will be described with reference to FIGS. 20 to 29. Figure 20
Includes a high voltage MOS transistor in this embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a semiconductor device. Referring to FIG. 20,
High breakdown voltage MOS transistor in p-type semiconductor substrate 62
The formation region 1 has an impurity concentration of 1 × 1016cm-3To a degree
The adjusted first p-type well 65 is formed. Well
In addition, a normal MOS transistor in the p-type semiconductor substrate 62
In the star formation region 2, the impurity concentration is 3 × 10.16cm -3Degree
The second p-type well 66 adjusted every time is formed.
In this way, the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1 is formed.
The impurity concentration of the formed first p-type well 65 is relatively
By making it low, M formed in this region
It is possible to increase the voltage applied to the OS transistor.
Become.

【0044】そして、高耐圧MOSトランジスタ形成領
域1において、p型半導体基板62の主表面には、チャ
ネル領域を規定するようにドレイン拡散領域56とソー
ス拡散領域57とが所定間隔を隔てて形成されている。
そして、このチャネル領域には、凹部59が形成されて
おり、この凹部59によってこの領域に形成されるMO
Sトランジスタの実効チャネル長は長いものとなってい
る。この凹部59の深さは、好ましくは0.2μm〜
0.3μm程度であり、またこの凹部59のチャネル長
方向の幅は、好ましくは、0.3μm〜0.5μm程度
である。また、凹部59の形状は、好ましくは、電界集
中を起こすような突起のないなめらかな形状である。こ
れにより、空乏層の拡がりに対する許容量が増大し、ソ
ース/ドレイン拡散領域間の耐圧は向上することとな
る。
In the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1, a drain diffusion region 56 and a source diffusion region 57 are formed at a predetermined distance on the main surface of the p-type semiconductor substrate 62 so as to define a channel region. ing.
A recess 59 is formed in this channel region, and an MO formed in this region by this recess 59.
The effective channel length of the S transistor is long. The depth of the recess 59 is preferably 0.2 μm to
The width of the recess 59 in the channel length direction is preferably about 0.3 μm to 0.5 μm. In addition, the shape of the recess 59 is preferably a smooth shape having no protrusion that causes electric field concentration. As a result, the allowable amount for the expansion of the depletion layer is increased and the breakdown voltage between the source / drain diffusion regions is improved.

【0045】一方、通常のMOSトランジスタ形成領域
2には、従来例で示したMOSトランジスタと同様の構
造を有するMOSトランジスタが形成されている。すな
わち、この通常のMOSトランジスタ形成領域2におけ
るp型半導体基板62の主表面には、所定間隔を隔てて
ドレイン拡散領域56とソース拡散領域57とが形成さ
れており、チャネル領域上にはゲート絶縁膜53を介し
てゲート電極55が形成されている。また、p型半導体
基板62の主表面における素子分離領域には、素子分離
酸化膜60が形成されており、この素子分離酸化膜60
下にはp+アイソレーション層63が形成されている。
On the other hand, in the normal MOS transistor formation region 2, a MOS transistor having the same structure as the MOS transistor shown in the conventional example is formed. That is, the drain diffusion region 56 and the source diffusion region 57 are formed at a prescribed interval on the main surface of the p-type semiconductor substrate 62 in the normal MOS transistor formation region 2, and the gate insulation is formed on the channel region. A gate electrode 55 is formed via the film 53. An element isolation oxide film 60 is formed in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 62. The element isolation oxide film 60 is formed.
A p + isolation layer 63 is formed below.

【0046】次に、上記の構造を有する半導体装置の製
造方法について、図21〜図29を参照して説明する。
図21〜図29は、上記の構造を有する半導体装置の製
造工程における第1工程〜第9工程を示す断面図であ
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device having the above structure will be described with reference to FIGS.
21 to 29 are cross-sectional views showing the first to ninth steps in the manufacturing process of the semiconductor device having the above structure.

【0047】図21を参照して、p型半導体基板62に
おける高耐圧MOSトランジスタ形成領域1を開口した
レジストパターン67を写真製版技術を用いて形成す
る。そして、このレジストパターン67をマスクとして
リン(P)イオンを4×1012cm-2程度の注入量で注
入する。その後、図22に示すように、写真製版技術を
用いて、通常のMOSトランジスタ形成領域2を開口し
たレジストパターン68を形成する。そして、このレジ
ストパターン68をマスクとして、リン(P)イオンを
1×1013cm-2程度の注入量でイオン注入する。そし
て、上記のリン(P)イオンを所望の深さに拡散するた
めに、1180℃,6時間の熱処理を行なう。
Referring to FIG. 21, a resist pattern 67 having an opening in high breakdown voltage MOS transistor formation region 1 in p-type semiconductor substrate 62 is formed using a photolithography technique. Then, using this resist pattern 67 as a mask, phosphorus (P) ions are implanted with an implantation amount of about 4 × 10 12 cm −2 . After that, as shown in FIG. 22, a resist pattern 68 having an opening in the normal MOS transistor formation region 2 is formed by using the photolithography technique. Then, using this resist pattern 68 as a mask, phosphorus (P) ions are ion-implanted with an implantation amount of about 1 × 10 13 cm -2 . Then, in order to diffuse the phosphorus (P) ions to a desired depth, heat treatment is performed at 1180 ° C. for 6 hours.

【0048】その後、図23を参照して、公知の選択酸
化法(LOCOS法)を用いて選択的に熱酸化処理を行
なうことによって、p型半導体基板62における素子分
離領域に、5000Å程度の膜厚を有する素子分離酸化
膜60を形成する。このとき、同時に、高耐圧MOSト
ランジスタ形成領域におけるチャネル領域となる部分に
厚い酸化膜60aを形成しておく。この厚い酸化膜60
a形成に関しては、前述の実施例と同様に、この厚い酸
化膜60a形成のための工程を素子分離酸化膜60形成
工程と別工程としてもよい。それにより得られる効果は
前述の実施例と同様である。
Then, referring to FIG. 23, a thermal oxidation process is selectively performed using a known selective oxidation method (LOCOS method) to form a film of about 5000 Å in the element isolation region of p-type semiconductor substrate 62. An element isolation oxide film 60 having a thickness is formed. At this time, at the same time, a thick oxide film 60a is formed in a portion which will be a channel region in the high breakdown voltage MOS transistor formation region. This thick oxide film 60
Regarding the formation of a, the process for forming the thick oxide film 60a may be separated from the process for forming the element isolation oxide film 60, as in the above-described embodiment. The effect obtained thereby is similar to that of the above-described embodiment.

【0049】次に、図24に示すように、写真製版技術
を用いて高耐圧MOSトランジスタ形成領域を覆うよう
にレジストパターン69を形成し、このレジストパター
ン69をマスクとしてボロン(B)を3×1013
-2,加速電圧200KeV程度の条件下でイオン注入
を行なう。それにより、素子分離酸化膜60下にp+ア
イソレーション層63を形成する。そして、レジストパ
ターン69を除去した後、図25に示すように、写真製
版技術を用いて、高耐圧MOSトランジスタ形成領域1
を開口したレジストパターン70を形成する。そして、
このレジストパターン70をマスクとして弗酸(HF)
等の水溶液を用いて上記の厚い酸化膜60aを除去す
る。それにより、高耐圧MOSトランジスタ形成領域1
におけるp型半導体基板62の主表面に凹部59が形成
される。
Next, as shown in FIG. 24, a resist pattern 69 is formed so as to cover the high withstand voltage MOS transistor forming region by using the photoengraving technique. Using this resist pattern 69 as a mask, boron (B) is 3 ×. 10 13 c
Ion implantation is performed under the conditions of m −2 and an acceleration voltage of about 200 KeV. As a result, the p + isolation layer 63 is formed under the element isolation oxide film 60. Then, after removing the resist pattern 69, as shown in FIG. 25, the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1 is formed by using the photolithography technique.
A resist pattern 70 having openings is formed. And
Using this resist pattern 70 as a mask, hydrofluoric acid (HF)
The thick oxide film 60a is removed using an aqueous solution such as the above. Thereby, the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1
A recess 59 is formed in the main surface of p-type semiconductor substrate 62 in FIG.

【0050】次に、図26に示すように、上記のレジス
トパターン70をマスクとして、ボロン(B)イオンを
必要量だけイオン注入することによって、高耐圧MOS
トランジスタのしきい値電圧(Vth)決定のためのチ
ャネルドープを行なう。
Next, as shown in FIG. 26, by using the resist pattern 70 as a mask, boron (B) ions are ion-implanted in a necessary amount, so that a high breakdown voltage MOS is formed.
Channel doping is performed to determine the threshold voltage (Vth) of the transistor.

【0051】上記の素子分離酸化膜60の形成工程およ
びチャネルドープのための工程は、本来MOSトランジ
スタを形成するために必要不可欠の工程であり、本発明
に基づくMOSトランジスタの構造を得るために写真製
版工程を新たに追加するものではない。
The above-mentioned step of forming the element isolation oxide film 60 and the step of channel doping are originally indispensable steps for forming a MOS transistor, and are taken in order to obtain a structure of a MOS transistor according to the present invention. It does not add a new plate-making process.

【0052】次に、図27を参照して、上記のレジスト
パターン70を除去した後、素子分離酸化膜60形成時
にパターニングされた下敷き酸化膜60bをエッチング
除去する。その後、熱酸化処理を施すことによって、p
型半導体基板62の主表面における素子形成領域表面
に、180Å程度の膜厚のゲート絶縁膜53を形成す
る。そして、図28に示すように、このゲート絶縁膜5
3上に、CVD法を用いて3000Å程度の膜厚のポリ
シリコン膜55を形成し、このポリシリコン膜55上
に、写真製版技術を用いて所望の形状にパターニングさ
れたレジストパターン71を形成する。そして、このレ
ジストパターン71をマスクとしてCF4 プラズマ等を
用いたプラズマエッチングを行なうことによって、ポリ
シリコン膜55をエッチングする。それにより、ゲート
電極55が形成される。
Referring to FIG. 27, after removing the resist pattern 70, underlying oxide film 60b patterned when forming element isolation oxide film 60 is removed by etching. After that, by applying a thermal oxidation treatment, p
A gate insulating film 53 having a film thickness of about 180 Å is formed on the surface of the element forming region on the main surface of the type semiconductor substrate 62. Then, as shown in FIG. 28, the gate insulating film 5
A polysilicon film 55 having a film thickness of about 3000 Å is formed on the surface 3 by a CVD method, and a resist pattern 71 patterned into a desired shape is formed on the polysilicon film 55 by photolithography. .. Then, the polysilicon film 55 is etched by performing plasma etching using CF 4 plasma or the like using the resist pattern 71 as a mask. Thereby, the gate electrode 55 is formed.

【0053】次に、図29に示すように、ヒ素(As)
イオンを加速電圧40KeV程度,4×1015cm-2
度イオン注入することによって、トランジスタのドレイ
ン拡散領域56およびソース拡散領域57を形成する。
このドレイン拡散領域56およびソース拡散領域57形
成のためには、上記の注入されたヒ素(As)による注
入層を活性化するために、窒素雰囲気中で900℃程
度,15分程度の熱処理を施した後、酸素雰囲気中で9
00℃,40分程度の熱処理を施すことにより再酸化を
行なう。その後、公知の方法により、層間絶縁膜、コン
タクトホール、アルミニウム配線層を形成することによ
り、MOSトランジスタが形成される。
Next, as shown in FIG. 29, arsenic (As)
The drain diffusion region 56 and the source diffusion region 57 of the transistor are formed by implanting ions with an accelerating voltage of about 40 KeV and about 4 × 10 15 cm -2 .
In order to form the drain diffusion region 56 and the source diffusion region 57, heat treatment is performed at about 900 ° C. for about 15 minutes in a nitrogen atmosphere in order to activate the implantation layer of the implanted arsenic (As). And then 9 in an oxygen atmosphere
Reoxidation is performed by performing heat treatment at 00 ° C. for about 40 minutes. Thereafter, a MOS transistor is formed by forming an interlayer insulating film, a contact hole and an aluminum wiring layer by a known method.

【0054】次に、この発明に基づくさらに他の実施例
について、図30〜図37を用いて説明する。図30
は、この発明に基づくさらに他の実施例における高耐圧
MOSトランジスタを含む半導体装置を示す断面図であ
る。図30を参照して、p型半導体基板92には、高耐
圧MOSトランジスタ形成領域1に、不純物濃度が1×
1016cm-3程度に調整された第1p型ウェル95が形
成されており、通常のMOSトランジスタ形成領域2に
は、不純物濃度が3×1016cm-3程度に調整された第
2p型ウェル96が形成されている。そして、第1p型
ウェル95におけるp型半導体基板92の主表面には、
チャネル領域を規定するようにドレイン拡散領域86と
ソース拡散領域87とが所定間隔を隔てて形成されてい
る。そして、このチャネル領域には、所定の深さのトレ
ンチ94が形成されている。この場合のトレンチ94の
深さは、好ましくは、2000Å〜4000Å程度の大
きさであり、トレンチ94のチャネル方向の幅は、好ま
しくは、0.2μm〜0.4μm程度の値である。そし
て、チャネル領域上には、ゲート絶縁膜83を介してゲ
ート電極85が形成されている。この場合も前述の実施
例と同様に、このトレンチ94をチャネル部に有するこ
とにより、実効チャネル長を長くすることが可能とな
る。それにより、前述の実施例と同様の理由で、チャネ
ル部にトレンチ94を有するこのMOSトランジスタの
ソース/ドレイン拡散領域間の耐圧は向上する。
Next, still another embodiment based on the present invention will be described with reference to FIGS. Figure 30
FIG. 9 is a sectional view showing a semiconductor device including a high voltage MOS transistor according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 30, in the p-type semiconductor substrate 92, the impurity concentration in the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1 is 1 ×.
The first p-type well 95 adjusted to about 10 16 cm -3 is formed, and in the normal MOS transistor formation region 2, the second p-type well adjusted to have an impurity concentration of about 3 × 10 16 cm -3. 96 are formed. Then, on the main surface of the p-type semiconductor substrate 92 in the first p-type well 95,
A drain diffusion region 86 and a source diffusion region 87 are formed at a predetermined interval so as to define the channel region. Then, a trench 94 having a predetermined depth is formed in this channel region. In this case, the depth of the trench 94 is preferably about 2000Å to 4000Å, and the width of the trench 94 in the channel direction is preferably about 0.2 μm to 0.4 μm. The gate electrode 85 is formed on the channel region with the gate insulating film 83 interposed therebetween. Also in this case, as in the above-described embodiment, by providing the trench 94 in the channel portion, it is possible to increase the effective channel length. Thereby, the breakdown voltage between the source / drain diffusion regions of this MOS transistor having the trench 94 in the channel portion is improved for the same reason as in the above-described embodiment.

【0055】一方、上記の第2p型ウェル96領域にお
けるp型半導体基板92の主表面には、チャネル領域を
規定するようにドレイン拡散領域86とソース拡散領域
87とが所定間隔を隔てて形成されている。そして、チ
ャネル領域上にはゲート絶縁膜83を介してゲート電極
85が形成されている。また、p型半導体基板92の主
表面における素子分離領域には、素子分離酸化膜90が
形成されている。そして、この素子分離酸化膜90下に
は、p+アイソレーション層93が形成されている。
On the other hand, on the main surface of the p-type semiconductor substrate 92 in the above-mentioned second p-type well 96 region, a drain diffusion region 86 and a source diffusion region 87 are formed at a predetermined interval so as to define a channel region. ing. A gate electrode 85 is formed on the channel region with a gate insulating film 83 interposed therebetween. An element isolation oxide film 90 is formed in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 92. A p + isolation layer 93 is formed under the element isolation oxide film 90.

【0056】次に、上記の構造を有する半導体装置の製
造方法について、図31〜図37を用いて説明する。図
31〜図37は、この半導体装置の製造工程における第
1〜第7工程を示す断面図である。図31を参照して、
p型半導体基板92の表面に、写真製版技術を用いて、
高耐圧MOSトランジスタ形成領域1を開口したレジス
トパターン97を形成する。そして、このレジストパタ
ーン97をマスクとしてリン(P)イオンを5×1012
cm-2程度イオン注入することによって、第1p型ウェ
ル95を形成する。次に、図32に示すように、通常の
MOSトランジスタ形成領域2を開口したレジストパタ
ーン98を形成し、このレジストパターン98をマスク
としてリン(P)イオンを1×1013cm-2程度イオン
注入することによって、第2p型ウェル96を形成す
る。このとき、第1p型ウェル95および第2p型ウェ
ル96形成には、リン(P)イオンをp型半導体基板9
2の所望の深さにまで拡散させるために、1180℃,
6時間の熱処理が施される。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device having the above structure will be described with reference to FIGS. 31 to 37 are cross-sectional views showing first to seventh steps in the manufacturing process of this semiconductor device. Referring to FIG. 31,
On the surface of the p-type semiconductor substrate 92, using the photoengraving technique,
A resist pattern 97 having an opening in the high breakdown voltage MOS transistor formation region 1 is formed. Then, using this resist pattern 97 as a mask, phosphorus (P) ions are added at 5 × 10 12.
The first p-type well 95 is formed by implanting ions of about cm −2 . Next, as shown in FIG. 32, a resist pattern 98 having an opening in the normal MOS transistor formation region 2 is formed, and phosphorus (P) ions are ion-implanted at about 1 × 10 13 cm -2 using this resist pattern 98 as a mask. By doing so, the second p-type well 96 is formed. At this time, phosphorus (P) ions are added to the p-type semiconductor substrate 9 to form the first p-type well 95 and the second p-type well 96.
1180 ° C. to diffuse to the desired depth of 2,
Heat treatment is performed for 6 hours.

【0057】次に、図33を参照して、p型半導体基板
92の主表面における素子分離領域に、ボロン(B)等
のp型不純物を導入した後、公知の選択酸化法(LOC
OS法)により選択的に熱酸化処理を施すことによっ
て、5000Å程度の膜厚の素子分離酸化膜90および
p+アイソレーション層93を形成する。その後、写真
製版技術を用いて、高耐圧MOSトランジスタのチャネ
ル領域となる領域の一部を開口したレジストパターン9
9を形成し、このレジストパターン99をマスクとして
CF4 プラズマなどを用いたドライエッチングを行なう
ことによって、p型シリコン基板92をエッチングす
る。それにより、所定の深さのトレンチ94が形成され
る。
Referring to FIG. 33, a p-type impurity such as boron (B) is introduced into the element isolation region on the main surface of p-type semiconductor substrate 92, and then a known selective oxidation method (LOC) is performed.
The element isolation oxide film 90 and the p + isolation layer 93 having a film thickness of about 5000 Å are formed by selectively performing thermal oxidation treatment by the OS method). After that, a resist pattern 9 in which a part of a region to be a channel region of the high breakdown voltage MOS transistor is opened is formed by using a photoengraving technique.
9 is formed, and the p-type silicon substrate 92 is etched by performing dry etching using CF 4 plasma or the like using the resist pattern 99 as a mask. Thereby, the trench 94 having a predetermined depth is formed.

【0058】次に、図34を参照して、レジストパター
ン99を除去した後、高耐圧トランジスタ形成領域1を
開口したレジストパターン100を形成する。そして、
このレジストパターン100をマスクとしてボロン
(B)イオンを斜め回転イオン注入法によってp型半導
体基板92に導入し、高耐圧MOSトランジスタのしき
い値電圧(Vth)の調整を行なう。そして、図35に
示すように、レジストパターン100を除去した後、熱
酸化処理を施すことによって、180Å程度の膜厚のゲ
ート絶縁膜83を形成する。次に、図36に示すよう
に、CVD法を用いて、p型半導体基板92上に300
0Å程度の膜厚のポリシリコン膜85を形成し、このポ
リシリコン膜85にリン(P)などの不純物を熱拡散法
などによって導入し、このポリシリコン膜85の電気抵
抗値を下げる。その後、このポリシリコン膜85の上
に、写真製版技術を用いて所望の形状にパターニングさ
れたレジストパターン101を形成する。そして、この
レジストパターン101をマスクとして、CF4 プラズ
マ等を用いたプラズマエッチングによって、ポリシリコ
ン膜85をエッチングする。それにより、ゲート電極8
5が形成されることになる。
Next, referring to FIG. 34, after removing resist pattern 99, resist pattern 100 is formed in which high breakdown voltage transistor formation region 1 is opened. And
Boron (B) ions are introduced into the p-type semiconductor substrate 92 by the oblique rotation ion implantation method using the resist pattern 100 as a mask to adjust the threshold voltage (Vth) of the high breakdown voltage MOS transistor. Then, as shown in FIG. 35, after removing the resist pattern 100, a thermal oxidation process is performed to form a gate insulating film 83 having a film thickness of about 180 Å. Next, as shown in FIG. 36, 300 is formed on the p-type semiconductor substrate 92 by using the CVD method.
A polysilicon film 85 having a film thickness of about 0 Å is formed, and impurities such as phosphorus (P) are introduced into the polysilicon film 85 by a thermal diffusion method or the like to reduce the electric resistance value of the polysilicon film 85. After that, a resist pattern 101 patterned into a desired shape is formed on the polysilicon film 85 by using a photoengraving technique. Then, using the resist pattern 101 as a mask, the polysilicon film 85 is etched by plasma etching using CF 4 plasma or the like. Thereby, the gate electrode 8
5 will be formed.

【0059】次に、図37を参照して、p型半導体基板
92の主表面に、ヒ素(As)イオンを加速電圧40K
eV程度,4×1015cm-2程度の条件下でイオン注入
することによって、ドレイン拡散領域86およびソース
拡散領域87を形成する。このとき、このドレイン拡散
領域86およびソース拡散領域87形成のために注入さ
れたヒ素(As)注入層を活性化するために、窒素雰囲
気中で900℃程度,15分程度の熱処理が施された
後、さらに酸素雰囲気中で900℃程度,40分程度の
熱処理が施されることによって再酸化が行なわれる。そ
の後、公知の方法によって層間絶縁膜、コンタクトホー
ル、アルミニウム配線層を形成することにより、MOS
トランジスタが形成されることになる。
Next, referring to FIG. 37, arsenic (As) ions are accelerated on the main surface of p-type semiconductor substrate 92 at an acceleration voltage of 40K.
The drain diffusion region 86 and the source diffusion region 87 are formed by ion implantation under the conditions of about eV and about 4 × 10 15 cm −2 . At this time, in order to activate the arsenic (As) injection layer injected for forming the drain diffusion region 86 and the source diffusion region 87, a heat treatment is performed at about 900 ° C. for about 15 minutes in a nitrogen atmosphere. After that, reoxidation is performed by further performing heat treatment at about 900 ° C. for about 40 minutes in an oxygen atmosphere. After that, an interlayer insulating film, a contact hole, and an aluminum wiring layer are formed by a known method to form a MOS.
A transistor will be formed.

【0060】[0060]

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、電
界効果トランジスタのチャネル領域に凹部を形成するの
で、実効チャネル長を長くすることが可能となる。それ
により、ソース/ドレイン領域間の耐圧を向上させるこ
とが可能となる。このとき、高耐圧とするべき電界効果
トランジスタのゲート絶縁膜を厚く、あるいは、ウェル
濃度を薄く調整することにより、その電界効果トランジ
スタに印加し得る電圧を高くするようにしている。しか
し、これにより、空乏層の拡がりは比較的大きくなる。
この場合に、上記の凹部を有することにより、空乏層の
拡がりを許容することが可能となる。それにより、ソー
ス/ドレイン領域間の耐圧を向上させることが可能とな
る。さらに、本件発明によれば、平面的なゲート寸法を
小さくした場合にも対応できる。すなわち、半導体集積
回路の微細化に対応できることになる。
As described above, according to the present invention, since the recess is formed in the channel region of the field effect transistor, it is possible to increase the effective channel length. This makes it possible to improve the breakdown voltage between the source / drain regions. At this time, the voltage that can be applied to the field effect transistor is increased by adjusting the thickness of the gate insulating film of the field effect transistor that should have a high breakdown voltage or adjusting the well concentration to be thin. However, this results in a relatively large depletion layer spread.
In this case, the presence of the above-mentioned recess makes it possible to allow the depletion layer to spread. This makes it possible to improve the breakdown voltage between the source / drain regions. Further, according to the present invention, it is possible to deal with the case where the planar gate size is reduced. That is, it is possible to cope with the miniaturization of the semiconductor integrated circuit.

【0061】この発明に基づく製造方法によれば、従来
の電界効果トランジスタと同じマスク枚数で高耐圧電界
効果トランジスタを製造することが可能となる。それに
より、ほぼ同様の製造コストでより高性能な電界効果ト
ランジスタを製造することが可能となるといえる。ま
た、凹部の深さ等により、チャネル長の調整ができるの
で、製造時の電界効果トランジスタの条件設定の自由度
を大きくすることが可能となる。
According to the manufacturing method of the present invention, a high breakdown voltage field effect transistor can be manufactured with the same number of masks as the conventional field effect transistor. Therefore, it can be said that a higher performance field effect transistor can be manufactured at substantially the same manufacturing cost. Also, since the channel length can be adjusted by the depth of the recesses, the degree of freedom in setting the conditions of the field effect transistor during manufacturing can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に基づく一実施例における高耐圧MO
Sトランジスタを含む半導体装置の断面図である。
FIG. 1 is a high breakdown voltage MO in one embodiment according to the present invention.
It is sectional drawing of the semiconductor device containing an S transistor.

【図2】図1に示される半導体装置の製造方法における
第1工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図3】図1に示される半導体装置の製造方法における
第2工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図4】図1に示される半導体装置の製造方法における
第3工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図5】図1に示される半導体装置の製造方法における
第4工程を示す断面図である。
5 is a cross-sectional view showing a fourth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図6】図1に示される半導体装置の製造方法における
第5工程を示す断面図である。
6 is a cross-sectional view showing a fifth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図7】図1に示される半導体装置の製造方法における
第6工程を示す断面図である。
7 is a cross-sectional view showing a sixth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図8】図1に示される半導体装置の製造方法における
第7工程を示す断面図である。
8 is a cross-sectional view showing a seventh step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図9】図1に示される半導体装置の製造方法における
第8工程を示す断面図である。
9 is a cross-sectional view showing an eighth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図10】図1に示される半導体装置の製造方法におけ
る第9工程を示す断面図である。
10 is a cross-sectional view showing a ninth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図11】この発明に基づく他の実施例における高耐圧
MOSトランジスタを含む半導体装置を示す断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view showing a semiconductor device including a high voltage MOS transistor according to another embodiment of the invention.

【図12】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第1工程を示す断面図である。
12 is a cross-sectional view showing a first step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図13】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第2工程を示す断面図である。
13 is a cross-sectional view showing a second step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図14】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第3工程を示す断面図である。
14 is a cross-sectional view showing a third step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図15】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第4工程を示す断面図である。
15 is a cross-sectional view showing a fourth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図16】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第5工程を示す断面図である。
16 is a cross-sectional view showing a fifth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図17】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第6工程を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a sixth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 11.

【図18】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第7工程を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a seventh step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 11.

【図19】図11に示される半導体装置の製造方法にお
ける第8工程を示す断面図である。
19 is a cross-sectional view showing an eighth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図20】この発明に基づくさらに他の実施例における
高耐圧MOSトランジスタを含む半導体装置を示す断面
図である。
FIG. 20 is a sectional view showing a semiconductor device including a high voltage MOS transistor according to still another embodiment of the present invention.

【図21】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第1工程を示す断面図である。
21 is a cross-sectional view showing a first step in the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図22】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第2工程を示す断面図である。
22 is a cross-sectional view showing a second step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図23】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第3工程を示す断面図である。
23 is a cross-sectional view showing a third step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図24】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第4工程を示す断面図である。
24 is a cross-sectional view showing a fourth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図25】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第5工程を示す断面図である。
25 is a cross-sectional view showing a fifth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図26】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第6工程を示す断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a sixth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 20.

【図27】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第7工程を示す断面図である。
27 is a sectional view showing a seventh step of the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 20. FIG.

【図28】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第8工程を示す断面図である。
28 is a cross-sectional view showing an eighth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図29】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第9工程を示す断面図である。
29 is a cross-sectional view showing a ninth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図30】この発明に基づくさらに他の実施例における
高耐圧MOSトランジスタを含む半導体装置を示す断面
図である。
FIG. 30 is a sectional view showing a semiconductor device including a high voltage MOS transistor according to still another embodiment of the present invention.

【図31】図30に示された半導体装置の製造方法にお
ける第1工程を示す断面図である。
31 is a cross-sectional view showing a first step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 30. FIG.

【図32】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第2工程を示す断面図である。
32 is a cross-sectional view showing a second step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図33】図30に示された半導体装置の製造方法にお
ける第3工程を示す断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a third step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 30.

【図34】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第4工程を示す断面図である。
34 is a cross-sectional view showing a fourth step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図35】図30に示された半導体装置の製造方法にお
ける第5工程を示す断面図である。
35 is a sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 30. FIG.

【図36】図20に示される半導体装置の製造方法にお
ける第6工程を示す断面図である。
36 is a cross-sectional view showing a sixth step in the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 20. FIG.

【図37】図30に示された半導体装置の製造方法にお
ける第7工程を示す断面図である。
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a seventh step in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 30.

【図38】従来のMOSトランジスタの構造を示す断面
図である。
FIG. 38 is a sectional view showing the structure of a conventional MOS transistor.

【図39】空乏層の拡がりを抑制する処理の施されたM
OSトランジスタ(条件A)および空乏層の拡がりを抑
制する処理の施されていないMOSトランジスタ(条件
B)におけるソース/ドレイン間耐圧の絶対値とゲート
寸法との関係を示す図である。
FIG. 39 is an M in which a treatment for suppressing the expansion of the depletion layer has been performed.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an absolute value of a source / drain breakdown voltage and a gate dimension in an OS transistor (condition A) and a MOS transistor (condition B) which is not subjected to a treatment for suppressing the spread of a depletion layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高耐圧MOSトランジスタ形成領域 2 通常のMOSトランジスタ形成領域 3,3a,4,23,24,53,83 ゲート絶縁膜 5,25,55,85 ゲート電極 6,26,56,86 ドレイン拡散領域 7,27,57,87 ソース拡散領域 9,59 凹部 10,30,60,90,110 素子分離酸化膜 12,32,62,92,112 p型半導体基板 13,33,63,93,113 p+アイソレーショ
ン層 21,22,23,45,46,47,48,67,6
8,69,70,71,97,98,99,100,1
01 レジストパターン 10a,60a 厚い酸化膜 10b,30b,60b 下敷き酸化膜 34,94 トレンチ 65,95 第1p型ウェル 66,96 第2p型ウェル
1 High voltage MOS transistor formation region 2 Normal MOS transistor formation region 3, 3a, 4, 23, 24, 53, 83 Gate insulating film 5, 25, 55, 85 Gate electrode 6, 26, 56, 86 Drain diffusion region 7 , 27, 57, 87 Source diffusion region 9, 59 Recessed portion 10, 30, 60, 90, 110 Element isolation oxide film 12, 32, 62, 92, 112 p-type semiconductor substrate 13, 33, 63, 93, 113 p + iso Layers 21, 22, 23, 45, 46, 47, 48, 67, 6
8,69,70,71,97,98,99,100,1
01 Resist pattern 10a, 60a Thick oxide film 10b, 30b, 60b Underlay oxide film 34,94 Trench 65,95 First p-type well 66,96 Second p-type well

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1トランジスタのチャネル領域となる
部分に凹部を有する第1導電型の半導体基板と、 前記凹部を挟むような位置で前記半導体基板の主表面に
チャネル領域を規定するように形成された第2導電型の
ソース/ドレイン領域と、 前記凹部を含むチャネル領域上に形成されたゲート絶縁
膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 を備えた半導体装置。
1. A first-conductivity-type semiconductor substrate having a recess in a portion to be a channel region of a first transistor, and a channel region formed on a main surface of the semiconductor substrate at a position sandwiching the recess. A second conductive type source / drain region, a gate insulating film formed on the channel region including the recess, and a gate electrode formed on the gate insulating film.
【請求項2】 前記半導体装置は、 前記半導体基板の平らな主表面上に形成された第2トラ
ンジスタをさらに備え、 前記第1トランジスタのゲート絶縁膜の厚みは、前記第
2トランジスタのゲート絶縁膜の厚みよりも大きい請求
項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device further comprises a second transistor formed on a flat main surface of the semiconductor substrate, wherein a thickness of a gate insulating film of the first transistor is equal to a gate insulating film of the second transistor. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a thickness greater than the thickness of.
【請求項3】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の主表面に形成された第1導電型の不純
物拡散領域である第1ウェルと、 前記半導体基板の主表面に形成され、前記第1ウェルよ
りも不純物濃度の高い第1導電型の不純物拡散領域であ
る第2ウェルと、 前記第1ウェル上に形成された第1トランジスタと、 前記第2ウェル上に形成された第2トランジスタと、 を備えた半導体装置において、 前記第1ウェルのチャネル領域となる部分に、凹部を有
し、 前記第1トランジスタは、 前記凹部を間に挟むような位置で前記半導体基板の主表
面にチャネル領域を規定するように形成された第2導電
型のソース/ドレイン領域と、 前記凹部を含むチャネル領域上に形成されたゲート絶縁
膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 を備えることを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor substrate having a main surface, a first well that is a first conductivity type impurity diffusion region formed in the main surface of the semiconductor substrate, and a first well formed in the main surface of the semiconductor substrate. A second well which is a first conductivity type impurity diffusion region having an impurity concentration higher than that of one well; a first transistor formed on the first well; and a second transistor formed on the second well. A semiconductor device including: a channel region of the first well, wherein the first transistor has a recess in a portion that becomes a channel region, and the first transistor has a channel region on a main surface of the semiconductor substrate at a position sandwiching the recess. Second-conductivity-type source / drain regions formed so as to define, a gate insulating film formed on the channel region including the recess, and a gate formed on the gate insulating film. Wherein a; and a pole.
【請求項4】 半導体基板の主表面における所望の素子
形成領域を選択的に熱酸化することによって基板内にま
で拡張した局所酸化膜を形成する工程と、 前記局所酸化膜を除去することによって前記所望の素子
形成領域に凹部を形成する工程と、 前記凹部上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成す
る工程と、 前記凹部を挟む位置で前記半導体基板の主表面にトラン
ジスタのソース/ドレイン領域を形成する工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a local oxide film extended into the substrate by selectively thermally oxidizing a desired element formation region on the main surface of a semiconductor substrate, and removing the local oxide film to form the local oxide film. Forming a recess in a desired element formation region; forming a gate electrode on the recess via a gate insulating film; and forming a source / drain region of a transistor on the main surface of the semiconductor substrate at a position sandwiching the recess. And a method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 半導体基板の主表面における所望の素子
形成領域に、エッチングを行なうことによって所望の深
さの凹部を形成する工程と、 前記凹部上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成す
る工程と、 前記凹部を挟む位置で前記半導体基板の主表面に、トラ
ンジスタのソース/ドレイン領域を形成する工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a recess having a desired depth by etching in a desired element formation region on the main surface of a semiconductor substrate, and a gate electrode is formed on the recess via a gate insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a source / drain region of a transistor on a main surface of the semiconductor substrate at a position sandwiching the recess.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5811336A (en) * 1994-08-31 1998-09-22 Nec Corporation Method of forming MOS transistors having gate insulators of different thicknesses
KR100701690B1 (en) * 2005-03-29 2007-03-29 주식회사 하이닉스반도체 Method for adjusting threshold voltage of transistor
US7859014B2 (en) 2004-06-24 2010-12-28 Nec Corporation Semiconductor device
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