JPH0621445A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0621445A
JPH0621445A JP4172354A JP17235492A JPH0621445A JP H0621445 A JPH0621445 A JP H0621445A JP 4172354 A JP4172354 A JP 4172354A JP 17235492 A JP17235492 A JP 17235492A JP H0621445 A JPH0621445 A JP H0621445A
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diffusion layer
impurity
oxide film
impurity concentration
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JP4172354A
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Kazutoshi Koshihisa
和俊 越久
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
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    • H01L29/66659Lateral single gate silicon transistors with asymmetry in the channel direction, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、均一な高耐圧特性を得ることが可
能な量産性に優れた半導体装置およびその製造方法を提
供することを目的とする。 【構成】 本発明は上記目的を達成するため、ゲート電
極2下に安定した不純物濃度を有するP- 拡散層8を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、高耐圧MOS型トランジスタ
を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の1つとして、高耐圧
MOS型トランジスタが知られている。図9は、従来の
Pチャネル高耐圧MOS型トランジスタを示した断面構
造図である。図10は図9に示した高耐圧MOS型トラ
ンジスタの平面図である。図9および図10を参照し
て、従来のPチャネル高耐圧トランジスタは、N基板1
と、N基板1の主表面上の所定領域に形成された素子分
離のための分離酸化膜5aと、分離酸化膜5aによって
囲まれた活性領域に所定の間隔を隔てて形成されたソー
ス拡散層(P+ + 拡散層)4およびドレイン拡散層(P
+ + 拡散層)3と、分離酸化膜5aとによってドレイン
領域3を囲むように形成された厚い酸化膜5bと、酸化
膜5bおよび分離酸化膜5aの下方にドレイン領域3に
隣接して形成されたP+ 拡散層6と、P+ 拡散層6とソ
ース領域4との間のN基板1上と酸化膜5b上にゲート
酸化膜7を介して形成されたゲート電極2とを備えてい
る。
【0003】図11ないし図16は、図9および図10
に示した従来のPチャネル高耐圧MOS型トランジスタ
の製造プロセスを説明するための断面構造図である。図
9〜図16を参照して、次に従来のPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタの製造プロセスについて説明する。
【0004】まず、図11に示すように、N基板1上に
酸化膜11および窒化膜12を形成する。窒化膜12上
の所定領域にレジスト13を形成した後、レジスト13
をマスクとして窒化膜12をエッチングすることによっ
て窒化膜12をパターニングする。
【0005】次に、図12に示すように、酸化膜11お
よびレジスト13の所定部分を覆うようにレジスト14
を形成する。レジスト13およびレジスト14をマスク
としてB+ をイオン注入する。このB+ のイオン注入
は、高耐圧トランジスタ以外のNチャネルトランジスタ
部の分離用拡散層形成のためにも行なわれる。この時点
でレジスト13および14を除去する。
【0006】次に、図13に示すように、LOCOS法
を用いて熱酸化を行なうことによって分離酸化膜5aお
よび厚い酸化膜5bを形成すると同時にP+ 拡散層6を
形成する。この後、窒化膜12および酸化膜11を除去
する。
【0007】次に、図14に示すように、全面にゲート
酸化膜7を形成した後ゲート酸化膜7上にポリシリコン
層(図示せず)をCVD法を用いて形成する。このポリ
シリコン層をパターニングすることによってゲート電極
2を形成する。
【0008】次に、図15に示すように、ゲート電極
2、分離酸化膜5aおよび厚い酸化膜5bをマスクとし
て、B+ をN基板1にイオン注入する。この後、熱処理
を施すことによって図16に示すようなP+ + 拡散層か
らなるドレイン拡散層3およびソース拡散層4が形成さ
れる。これにより、Pチャネル高耐圧MOS型トランジ
スタが形成される。
【0009】このようにして形成されたPチャネル高耐
圧MOS型トランジスタでは、ドレイン拡散層3に高電
圧が印加された場合にも、ドレイン拡散層3の周囲に形
成されたP+ 拡散層6によって電界が緩和される。ま
た、ゲート電極2に関しても、ゲート2のドレイン拡散
層3側の端部が厚い酸化膜5b上に乗上げた構造となっ
ているため、電界の緩和が図られる。ここで、上記した
効果を得るためには、ドレイン拡散層3のP+ + 拡散層
とその周囲のP+ 拡散層6の不純物濃度を、電界を有効
に緩和でき高耐圧を維持できる不純物濃度に制御するこ
とが必要である。
【0010】すなわち、ドレイン拡散層3のP+ + 拡散
層の不純物濃度が高くなり過ぎると、N基板1との間で
アバランシェ降伏が発生するという不都合が生じ、P+
拡散層6の不純物濃度が高いとN基板1との間でアバラ
ンシェ降伏が発生しこの一方不純物濃度が低いとソース
拡散層4との間で空乏層が広くなりパンチスルーが発生
するという不都合が生じる。したがって、ドレイン拡散
層3およびP+ 拡散層6の不純物濃度は所定の値に正確
に制御する必要がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
Pチャネル高耐圧MOS型トランジスタでは、電界集中
を緩和する効果を得るために、ドレイン領域3およびそ
の周囲のP+ 拡散層6の不純物濃度を所定の値に正確に
制御する必要がある。
【0012】しかしながら、従来のPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタでは、分離酸化膜5aおよび厚い酸
化膜5b形成時の酸化によって、P+ 拡散層6内のBイ
オンが吸出などの影響を受けるという不都合があった。
この結果、P+ 拡散層6の不純物濃度を所定の値に正確
に制御するのは困難であった。これにより、このような
Pチャネル高耐圧トランジスタを量産した場合に高耐圧
が維持できないPチャネル高耐圧MOS型トランジスタ
の数が増加してしまうという問題点があった。
【0013】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、量産した場合に均一な高耐圧特
性が得られる半導体装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1および2におけ
る半導体装置は、主表面を有する第1導電型の半導体基
板と、半導体基板の主表面上の所定領域に所定の間隔を
隔ててチャネル領域を挟むように形成され第1の不純物
濃度を有する第2導電型のソース領域およびドレイン領
域と、チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成され
たゲート電極と、少なくともドレイン領域とソース領域
との間であってドレイン領域に隣接する領域の半導体基
板の主表面上に形成された所定の厚みを有する絶縁膜
と、その絶縁膜下であってドレイン領域に隣接する領域
に形成され第1の不純物濃度より低い第2の不純物濃度
を有する第2導電型の第1の不純物領域と、少なくとも
ゲート電極の下方であって第1の不純物領域に隣接する
領域に形成され第1の不純物濃度より低い第3の不純物
濃度を有する第2の不純物領域とを備えている。
【0015】請求項3における半導体装置の製造方法
は、第1導電型の半導体基板の主表面上の所定領域に第
1の不純物濃度を有する第2導電型の第1の不純物領域
を形成する工程と、第1の不純物領域の表面上に所定の
厚みを有する絶縁膜を形成する工程と、第1の不純物領
域に隣接する領域に第2の不純物濃度を有する第2の不
純物領域を形成する工程と、少なくとも第2の不純物領
域と絶縁膜上の所定領域とにゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成する工程と、ゲート電極および絶縁膜をマ
スクとして不純物を導入することによって第1および第
2の不純物濃度より高い第3の不純物濃度を有する第2
導電型の、ソース領域とソース領域から所定の間隔を隔
てた領域であって第1の不純物領域に隣接する領域に位
置するドレイン領域とを形成する工程とを備えている。
【0016】
【作用】請求項1および2に係る半導体装置では、絶縁
膜下であってドレイン領域に隣接する領域にドレイン領
域の不純物濃度である第1の不純物濃度より低い第2の
不純物濃度を有する第2導電型の第1の不純物領域が形
成され、その第1の不純物領域に隣接する領域に第1の
不純物濃度より低い第3の不純物濃度を有する第2の不
純物領域が形成されるので、第1の不純物領域の不純物
濃度が絶縁膜形成時の酸化によって変動したとしても、
正確に制御された第3の不純物濃度を有する第2の不純
物領域によって電界の緩和が図られる。さらに、この第
2の不純物領域をドレイン領域の下方にも形成すること
によってドレイン領域下部での電界の緩和も図られる。
【0017】請求項3に係る半導体装置の製造方法で
は、第1の不純物領域の表面上の所定の厚さを有する絶
縁膜が形成された後に、第1の不純物領域に隣接する第
2の不純物濃度を有する第2の不純物領域が形成される
ので、絶縁膜形成時の酸化によって第1の不純物領域の
不純物濃度が変動したとしても、第2の不純物領域の第
2の不純物濃度は変動されることはない。これにより、
正確に制御された第2の不純物濃度を有する第2の不純
物領域によって有効に電界の緩和が図られる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0019】図1は、本発明の一実施例によるPチャネ
ル高耐圧MOS型トランジスタを示した断面図であり、
図2はその平面図である。図1および図2を参照して、
この第1実施例のPチャネル高耐圧MOS型トランジス
タでは、N基板1の主表面上の所定領域に素子分離のた
めの分離酸化膜5aが形成されている。分離酸化膜5a
によって囲まれた活性領域には、所定の間隔を隔ててソ
ース拡散層(P+ + 拡散層)4と、ドレイン拡散層(P
+ + 拡散層)3とが形成されている。分離酸化膜5aと
によってドレイン領域3を囲むように厚い酸化膜5bが
形成されており、酸化膜5b下および分離酸化膜5a下
にはドレイン拡散層3にそれぞれ隣接するようにP+
散層6が形成されている。ソース拡散層4とドレイン拡
散層3との間のN基板1および酸化膜5b上にはゲート
酸化膜7を介してゲート電極2が形成されている。ゲー
ト電極2の下方であってP+ 拡散層6に隣接する領域に
は所定の不純物濃度を有するP- 拡散層8が形成されて
いる。
【0020】このように、本実施例では、ドレイン拡散
層3に隣接するとともに厚い酸化膜5b下方に形成され
たP+ 拡散層6に隣接するように、ゲート電極2下方に
-拡散層8を形成する。これにより、後述するように
分離酸化膜5aおよび厚い酸化膜5bの形成時の酸化処
理によってP+ 拡散層6の不純物濃度が変動したとして
も、その酸化処理工程後に形成されるP- 拡散層8の不
純物濃度は変動しない。したがって、本実施例ではP-
拡散層8の不純物濃度を所定の値に正確に制御すること
ができ、このP- 拡散層8によって電界の緩和が行なわ
れる。この結果、このようなPチャネル高耐圧MOS型
トランジスタを量産した場合にも、均一な高耐圧特性を
得ることができ、量産性に優れた高耐圧MOS型トラン
ジスタを提供することができる。
【0021】図3〜図5は、図1に示した第1実施例の
Pチャネル高耐圧MOS型トランジスタの製造プロセス
を説明するための断面構造図である。図1〜図5を参照
して、次に第1実施例の高耐圧トランジスタの製造プロ
セスについて説明する。
【0022】まず、図3に示すように、分離酸化膜5a
および厚い酸化膜5bならびにP+拡散層6を形成する
までの工程は図11〜図13に示した従来の製造プロセ
スと同様である。この後、N基板1上の所定領域にレジ
スト15を形成する。レジスト15をマスクとしてB+
をイオン注入する。この後、レジスト15を除去する。
【0023】次に、図4に示すように、全面にゲート酸
化膜7を形成した後、ゲート酸化膜7上にポリシリコン
層(図示せず)をCVD法を用いて形成する。このポリ
シリコン層をパターニングすることによってゲート電極
2を形成する。ゲート電極2および分離酸化膜5aなら
びに厚い酸化膜5bをマスクとしてB+ をN基板1にイ
オン注入する。この後、熱処理を施すことによって図5
に示すようなドレイン拡散層3、ソース拡散層4および
- 拡散層8が形成される。P- 拡散層8は、分離酸化
膜5aおよび厚い酸化膜5bの形成後に、B+ をイオン
注入することによって形成されるため、分離酸化膜5a
および厚い酸化膜5bの形成時の酸化処理によってその
不純物濃度が変動することがない。これにより、不純物
濃度が正確に制御されたP- 拡散層8を形成することが
できる。そして、このP- 拡散層8によって電界の緩和
が行なわれる。この結果、分離酸化膜5aおよび厚い酸
化膜5bの形成時の酸化によってP+ 拡散層6の不純物
濃度が変動したとしても、その変動によってアバランシ
ェ降伏やパンチスルーが発生するのを有効に防止するこ
とができる。
【0024】図6〜図8は、本発明の第2実施例による
Pチャネル高耐圧MOS型トランジスタの製造プロセス
を説明するための断面構造図である。まず、図8を参照
して、この第2実施例の高耐圧MOS型トランジスタで
は、図1に示した第1実施例と異なり、ドレイン拡散層
3の下部にもP- 拡散層8が形成されている。このよう
に構成することによって、ドレイン拡散層3の下部での
電界の緩和をも行なうことができる。
【0025】この第2実施例の高耐圧MOS型トランジ
スタの製造プロセスとしては、図6に示すように、N基
板1上に厚い酸化膜5b上およびその左右上に開口を有
するレジスト16を形成する。レジスト16および厚い
酸化膜5bをマスクとしてP + をN基板1にイオン注入
する。すなわち、最終的にドレイン拡散層3が形成され
る領域にもこの段階でB+ をイオン注入する。この後、
レジスト16を除去する。
【0026】次に、図7に示すように全面にゲート酸化
膜7を形成した後CVD法を用いてゲート酸化膜7上に
ポリシリコン層(図示せず)を形成する。このポリシリ
コン層をパターニングすることによってゲート電極2を
形成する。ゲート電極2、分離酸化膜5aおよび厚い酸
化膜5bをマスクとしてB+ をN基板1にイオン注入す
る。このイオン注入は、ドレイン拡散層3およびソース
拡散層4を形成するためのイオン注入である。この後、
熱処理を施すことによって、図8に示すようなソース拡
散層4、ドレイン拡散層3、ドレイン拡散層3下のP-
拡散層8およびゲート電極2下のP- 拡散層8が形成さ
れる。
【0027】
【発明の効果】請求項1および2に係る発明によれば、
ドレイン領域に隣接する領域の絶縁膜下であってドレイ
ン領域に隣接する領域に第1の不純物領域を形成し、そ
の第1の不純物領域に隣接する領域であってゲート電極
の下方にドレイン領域の不純物濃度である第1の不純物
濃度より低い第3の不純物濃度を有する第2の不純物領
域を形成することによって、この第2の不純物領域によ
って電界の緩和が図られるとともに、この第2の不純物
領域は上記した絶縁膜形成時の酸化処理によって第1の
不純物領域の不純物濃度が変動する場合にもその不純物
濃度は変動することがないので、第2の不純物領域の不
純物濃度を所定の値に正確に制御することができる。こ
の結果、均一な高耐圧特性を得ることができる。さら
に、第2の不純物領域をドレイン領域下部にも形成する
ことによってドレイン領域下部での電界の緩和をも図る
ことができる。
【0028】請求項3に係る発明によれば、第1の不純
物領域の表面上に所定の厚みを有する絶縁膜を形成した
後に、第1の不純物領域に隣接する領域に第2の不純物
領域を形成することによって、絶縁膜形成時の酸化処理
によって第1の不純物領域の不純物濃度が変動する場合
にも第2の不純物領域の不純物濃度は変動することがな
く所定の値に正確に制御することができる。これによ
り、この第2の不純物領域を用いて電界の緩和を有効に
行なうことができるとともに、量産性に優れた半導体装
置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるPチャネル高耐圧MO
S型トランジスタを示した断面図である。
【図2】図1に示したPチャネル高耐圧MOS型トラン
ジスタの平面図である。
【図3】図1に示した第1実施例のPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタの製造プロセスの第1工程を説明す
るための断面図である。
【図4】図1に示した第1実施例のPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタの製造プロセスの第2工程を説明す
るための断面図である。
【図5】図1に示した第1実施例のPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタの製造プロセスの第3工程を説明す
るための断面図である。
【図6】本発明の第2実施例によるPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタの製造プロセスの第1工程を説明す
るための断面図である。
【図7】本発明の第2実施例によるPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタの製造プロセスの第2工程を説明す
るための断面図である。
【図8】本発明の第2実施例によるPチャネル高耐圧M
OS型トランジスタの製造プロセスの第3工程を説明す
るための断面図である。
【図9】従来のPチャネル高耐圧MOS型トランジスタ
を示した断面図である。
【図10】図9に示した従来のPチャネル高耐圧MOS
型トランジスタの平面図である。
【図11】図9に示した従来のPチャネル高耐圧MOS
型トランジスタの製造プロセスの第1工程を説明するた
めの断面図である。
【図12】図9に示した従来のPチャネル高耐圧MOS
型トランジスタの製造プロセスの第2工程を説明するた
めの断面図である。
【図13】図9に示した従来のPチャネル高耐圧MOS
型トランジスタの製造プロセスの第3工程を説明するた
めの断面図である。
【図14】図9に示した従来のPチャネル高耐圧MOS
型トランジスタの製造プロセスの第4工程を説明するた
めの断面図である。
【図15】図9に示した従来のPチャネル高耐圧MOS
型トランジスタの製造プロセスの第5工程を説明するた
めの断面図である。
【図16】図9に示した従来のPチャネル高耐圧MOS
型トランジスタの製造プロセスの第6工程を説明するた
めの断面図である。
【符号の説明】
1:N基板 2:ゲート電極 3:ドレイン拡散層 4:ソース拡散層 5a:分離酸化膜 5b:酸化膜 6:ドレイン外周P+ 拡散層 7:ゲート酸化膜 8:ゲート下部P- 拡散層 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主表面を有する第1導電型の半導体基板
    と、 前記半導体基板の主表面上の所定領域に所定の間隔を隔
    ててチャネル領域を挟むように形成され、第1の不純物
    濃度を有する第2導電型のソース領域およびドレイン領
    域と、 前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成された
    ゲート電極と、 少なくとも前記ドレイン領域とソース領域との間であっ
    て前記ドレイン領域に隣接する領域の前記半導体基板の
    主表面上に形成された所定の厚みを有する絶縁膜と、 前記絶縁膜下であって前記ドレイン領域に隣接する領域
    に形成され、前記第1の不純物濃度より低い第2の不純
    物濃度を有する第2導電型の第1の不純物領域と、 少なくとも前記ゲート電極の下方であって前記第1の不
    純物領域に隣接する領域に形成され、前記第1の不純物
    濃度より低い第3の不純物濃度を有する第2の不純物領
    域とを備えた、半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第3の不純物領域は、さらに前記ド
    レイン領域の下方に前記ドレイン領域と接して形成され
    ている、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 第1導電型の半導体基板の主表面上の所
    定領域に第1の不純物濃度を有する第2導電型の第1の
    不純物領域を形成する工程と、 前記第1の不純物領域の表面上に所定の厚みを有する絶
    縁膜を有する工程と、 前記第1の不純物領域に隣接する領域に第2の不純物濃
    度を有する第2の不純物領域を形成する工程と、 少なくとも前記第2の不純物領域上と前記絶縁膜上の所
    定領域とにゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
    工程と、 前記ゲート電極および前記絶縁膜をマスクとして不純物
    を導入することによっって、前記第1および第2の不純
    物濃度より高い第3の不純物濃度を有する第2導電型の
    ソース領域と前記ソース領域から所定の間隔を隔てた領
    域であって前記第1の不純物領域に隣接する領域に位置
    するドレイン領域とを形成する工程とを備えた、半導体
    装置の製造方法。
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