JPH06318697A - Dmos構造及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
MOS構造を提供する。 【構成】 ラテラルDMOSトランジスタにおいてnド
ープシリコン層14が提供され、そこにフィールド酸化
物領域24が形成される。pドープD−ウエル領域20
が該シリコン層14に形成され、これは、該Dウエル領
域20から該フィールド酸化物領域24の第1の側面へ
延在する延在領域であるpドープ浅い領域22を含む。
ソース領域16が、該Dウエル領域20に形成され、フ
ィールド酸化物領域24から離される。ドレイン領域1
8が、シリコン層14に形成される。ゲート領域26
が、該シリコン14層の表面上、該第1ソース領域16
の一部、該pウエル領域20及び該フィールド酸化物領
域24の一部上に形成される。
Description
し、特に、浅くドープされた面を有するDMOS構造
と、その製造方法に関する。
とVLSIロジックとを備える高密度電力素子が要求さ
れる。従来構造のラテラル(横方向)DMOS(Latera
l DMOSLDMOS) 素子は、その簡易さからVLSI工程に
組み込むことに非常に適している。しかしながら、LD
MOS素子は、バーチカル(縦形)DMOS(vertical
DMOS VDMOS)素子に劣ると考えられており、余り関心が
払われていなかった。近年、良好な特性のオン抵抗(R
sp)を備えるRESURF(REduced SURface Filed)L
DMOS素子が実証されている。しかし、この素子構造
は、より複雑で、用途が余り広くなく、ソースが接地さ
れる(grounded source)適用に限定されている。このた
め、幾つか或いは全ての問題点を克服するための改善が
現在望まれている。
た、概ね明瞭になるであろう。これは、浅くドープされ
た面を有するDMOS構造と、その製造方法を提供する
本発明によりなし遂げられるであろう。
示される。1つの実施例において、nドープシリコン層
が提供され、そこにフィールド酸化物領域が形成され
る。pドープD−ウエル(well) 領域が、該シリコン層
に形成され、これは該Dウエル領域から該フィールド酸
化物領域の第1の側面へ延びる延在領域であるpドープ
の浅い(shallow)領域を含む。第1nドープソース/ド
レイン領域が、該Dウエル領域に形成され、該フィール
ド酸化物領域から離される。また、第2nドープソース
/ドレイン領域が、第1側面と反対のフィールド酸化物
領域の第2の側面上のシリコン層に形成される。ゲート
領域が、該シリコン層の表面上、該第1ソース/ドレイ
ン領域の一部、該pウエル領域及び該フィールド酸化物
領域の一部上に形成される。
広い用途を有する。ロウ−サイド、ハイ−サイド、H−
ブリッジ素子適用のために、同一チップ上に幾つかの素
子を集積することを可能にするため絶縁を行い得る。該
素子は、60V作動のようなハイパワー適用での動作を
最適化することができる。これら60Vの素子は、VL
SI集積パワー適用のための卓越した電力部品である。
の記述を考察することにより更に明瞭に理解されるであ
ろう。異なる図中の対応する図番及び記号は、特に指示
が無い限り対応する部品を参照している。
いて以下詳細に記述する。ここでは、本発明が適用可能
な発明性の有る着想を提供し、それが特定の状況で広い
変形を実施し得ることを理解すべきである。記述される
特定の実施例は、単に発明を行い、そして利用する特定
の方法を示すものであり、発明の範囲を限定するもので
はない。
である。好適な実施例の構造を、改変された物の記述と
共に先ず記述する。次に該構造の形成のための好適な方
法を記述する。
モリとが要求される集積電力IC適用のために、VLS
I工程と両立するDMOS素子が要求されている。古典
的なDMOS素子は、ポリゲートに自己−整合された
(self-aligned) Dウエルを有していた。しかしなが
ら、DMOS素子の製造を、VLSIロジック工程に持
ち込むとき、高温のDウエル拡散を、ロジック素子のV
T 調整注入に先立ち行わなければならない。従って、ポ
リゲートは、Dウエルに自己−整合されない。この特許
は、新規な、浅くドープされた、Dウエル端へ延在する
注入、フィールド絶縁物への自己整合を含むLDMOS
素子を作りだすパラメータ制御の改良方法について記述
している。
造10が示されている。該トランジスタ素子は、好適に
は単一の結晶シリコンから成る半導体基板12上に構成
されている。しかしながら、結晶層12は、他の半導体
物質を同様に用いることができる。半導体層14は、基
板12を覆うように示されている。該半導体層14は、
基板12上に形成されたエピタキシャル成長層14、或
いは、基板12内に形成されたウエル〔或いはチューブ
(tub) 〕領域14(又は両方の結合)であり得る。この
代わりに、該層14を省略し、該トランジスタ素子を該
基板12に直接形成することができる。層12と層14
とは、典型的には反対の導電性タイプであるが、この必
要はない。例えば、該基板12がpドープ基板で、該層
14がnドープ層であることができる。
ス領域16とドレイン領域18とを有する。議論を簡単
にするために、nチャンネルトランジスタについてのみ
特に論述する。しかしながら、発明の着想はnチャンネ
ル素子とpチャンネル素子の両方へ適用できることを理
解すべきである。
エル領域20に形成されている。該ウエル領域20は、
たびたびDウエルとして参照される。該pドープDウエ
ル領域20の隣は、やはりp型不純物がドープされた浅
い延在領域22である。該浅い延在領域22は、該Dウ
エル領域20からフィールド絶縁領域24の第1の端ま
で延在している。ドレイン領域18は、フィールド絶縁
領域24の他方の端と隣接している。好適な実施例にお
いて、該フィールド絶縁領域24は、例えば熱成長させ
たシリコン二酸化物のようなフィールド酸化膜から成
る。
子構造において、Dウエル20の縁とフィールド絶縁領
域24との間の距離が、素子パラメータ制御に大きな影
響を潜在的に与え得る重要な変数であることが観察され
ている。ここで記述されている浅くドープされた領域2
2は、Dウエル20への延在を形成し、それをフィール
ド酸化膜24の縁に整列させる。Dウエル表面延在領域
22注入の分量及びエネルギの適正な調整により、高い
降伏電圧を局部電流密集(localized currentcrowding)
によりドリフト抵抗を増大させることなく維持するこ
とができる。この手法により、素子のパラメータ制御が
潜在的に大いに改善され得る。実験的に行われた素子製
造において、素子の動作が浅くドープされた領域22含
むことによって低下しないことが観測された。
れている。図示されている実施例においては、該ゲート
26はソース16の一部の上からフィールド絶縁領域2
4の一部の上へ延びている。好適な実施例において、該
ゲート電極はドープされたシリコンから成る(通常、多
結晶であるが、アモルファス、またモノクリスタルであ
り得る)。金属或いはケイ化物を含む他の導電性物質を
用いることもできる。
層14の表面から分離されている。該ゲート誘電体28
は、酸化物或いは窒化物のいずれか、また、両方の結合
(例えば、NO或いはONO層の積み重ね)から成るこ
とができる。
面上に形成することができる。該側面領域は典型的に
は、シリコン二酸化物のような酸化物、或いは、シリコ
ン窒化物のような窒化物のいずれかで構成することがで
きる。
1に示されている。このボディ領域30を、Dウエル領
域20への良好な接続を可能にするために含めることが
できる。この例示が図6に示されている。該ボディ領域
30は、典型的にはDウエル領域20よりも更に深くド
ープされる。
適な方法を、図2〜図6を参照して記述する。先ず図2
を参照する。基板12へ、その上に提供される半導体層
14が提供されている。以前に記述したように、該基板
構成は、本発明にとって重要ではなく、これは、モノク
リスタル基板、半導体層に形成されたウエル領域、或い
は、エピタキシャルにディポジットされた層から成るこ
とができる。示されている実施例では、nドープ層14
はpドープ基板12上に形成されている。1つの例で
は、基板12が、7μm のドープn型ウエル領域が拡散
された約10から20Ω−cmのp型基板から成る。
が半導体層14上に形成されている。該パッド絶縁層3
3は、ディポジット或いは熱成長のいずれかによる40
0オングストロームの酸化物から成ることができる。マ
スク層32が層14の表面上に形成されている。該マス
ク層32は、公知の写真平板技術を用いてパターン化さ
れている。
の領域内に形成され、これらはマスク層32の開口部に
よって晒される。好適な実施例において、該n領域16
は、砒素拡散によって形成され、p領域20は硼素拡散
によって形成される。好適な実施例において、これらの
拡散は同時になされる。当該技術で知られているよう
に、砒素は硼素のように素早く拡散しない。砒素不純物
及び硼素不純物は、該拡散ステップに先立って、パッド
酸化物33を通って層14へ注入できる。
32が取り除かれる。第2のマスク(図示されていな
い)が、形成されパターン化される。フィールド絶縁領
域24がこの第2マスク(図示されていない)より規定
された領域に形成される。該フィールド絶縁領域24が
図3に示されている。好適な実施例において、該フィー
ルド絶縁領域24は、酸化物を熱成長させることにより
形成され、フィールド酸化膜24を形成する。フィール
ド絶縁領域24を非常に厚くすることができる。
後、ダミー絶縁層34が形成される。該ダミー絶縁層3
4は、酸化物を熱成長させることにより、或いはこの代
わりに、酸化物又は窒化物のディポジットにより好適に
形成することができる。
延在領域22を形成するために実行される。硼素は好適
な不純物であるが、代わりにアルミニウムやガリュウム
のような他の添加物を用いることもできる。マスクを用
いないので、少量の硼素量が、全ての半導体領域にわた
って注入されることに注意されたい。この付加的な少量
の不純物は、全体的な素子動作に影響しない。好適な実
施例において、該硼素は、約30KeVのエネルギレベル
で、そして、約3×1011/cm2 の放射量で注入され
る。
ばCMOS工程フローなどの幾つかの工程フローに利点
を与え、そこでは他の素子が同時に形成され、既にこの
注入を用いている。状態がこのタイプのものは、付加的
なマスキングのステップを必要としないため、重大な利
点を提供するブランケット注入を用いることができる。
言い換えるなら、例えこの構造が能力的な利点をなんら
供給しないとしても、互換能力を提供する。利点はより
簡易な工程フローにより達成される。
除かれ、ゲート誘電体28が形成される。好適な実施例
において、ゲート誘電体28は、シリコン二酸化物のよ
うな熱成長酸化物である。該ゲート誘電体は、100オ
ングストロームから1000オングストロームの間の厚
さで、好適には約500オングストロームの厚さであ
る。他の実施例において、ゲート誘電体がディポジット
され、例えば、酸化物或いは窒化物、また、これらの両
方から成ることができる。
成される。好適な実施例において、ポリシリコンの層が
ディポジットされ、これは1500から10000オン
グストロームまでの厚さであることができる。該ゲート
電極は、好適にはリンのような添加物が拡散されたn型
ドープであることができる。例えば、ガス状のPOCl
3 ソースを用いることができる。この代わりに、ゲート
電極は、ディポジットステップ中にインプラントされ、
或いは、ドープされることができる。
ためにパターン化されエッチされる。好適には、該ゲー
ト電極26の縁は、領域16と20の接点を越えてい
る。従って、ゲート電極26は、n領域16の一部とD
ウエル20の一部と延在領域22とフィールド絶縁領域
24上へ延在している。
イン18とソース16のより深くドープされた部分を形
成するためにパターン化される。これによる構造が図5
に示されている。図示されているように、ソース領域1
6は、ゲート26の下にある浅くドープされたソース領
域と同様に更に深くドープされた部分から成る。
ィ領域30が、Dウエル20aとDウエル20bとの間
に形成されている。該ボディ領域30は、隣接するDウ
エルへのコンタクトの役割を果たし、良好なボディコン
タクトを形成する。製造フローの最終ステップは図示さ
れていない。当該技術において知られているように、コ
ンタクト、相互コンタクト、絶縁層、及び保護用オーバ
コートが、この素子を回路中の他の素子へ接続するため
に形成される。
て記述したが、この記述は、限定となることを意図した
ものではない。本発明の他の実施例と同様に、説明的な
実施例の結合、或いは種々の改変が、この記述を参照す
ることによって当業者に明らかになるであろう。従っ
て、添付の特許請求の範囲は、このような改変或いは実
施例を包含することを意図している。
に形成されたフィールド絶縁領域と;前記第1導電性タ
イプの反対の第2の導電性タイプのウエル領域であっ
て、前記フィールド絶縁領域の第1の端から離れ、前記
半導体層内に形成されたウエル領域と;前記ウエル領域
から前記フィールド絶縁領域の第1の端へ延びている前
記第2の導電性タイプの浅い延在領域と;前記フィール
ド絶縁領域から離れ、前記ウエル領域に形成された前記
第1の導電性タイプの第1ソース/ドレイン領域と;前
記フィールド絶縁領域の第2の端と隣接する前記半導体
層に形成された前記第1の導電性タイプの第2ソース/
ドレイン領域と;少なくともチャンネル領域を絶縁状に
覆うゲート電極であって、前記チャンネル領域が、前記
第1ソース/ドレイン領域と前記フィールド絶縁領域と
の間の前記半導体層に形成されているゲート電極とを有
することを特徴とするトランジスタ素子。
ド酸化膜から成るフィールド絶縁領域とから成る第1項
記載の素子。 (3)前記第1の導電性タイプがnタイプである第1項
記載の素子。 (4)前記半導体層が、前記第2の導電性タイプの基板
上に形成されたエピタキシャル層から成る第1項記載の
素子。 (5)前記第1ソース/ドレイン領域に隣接する前記半
導体層に形成されたボディ領域を更に有する第1項記載
の素子。 (6)前記ゲート電極が前記第1ソース/ドレイン領域
の一部の上から前記フィールド絶縁領域の一部の上へ延
在している第1項記載の素子。 (7)前記ゲート電極がポリシリコンからなる第1項記
載の素子。
る方法であって、第1導電性タイプのシリコン層を提供
するステップと、前記シリコン層にフィールド酸化物領
域を形成するステップと、前記シリコン層に、前記第1
の導電性タイプと反対の第2の導電性タイプのDウエル
領域を形成するステップと、前記Dウエル領域から前記
フィールド酸化物領域の第1側面へ延びる浅い延在領域
を形成するステップと、前記フィールド酸化物領域から
離れた、前記Dウエル領域に第1ソース/ドレイン領域
を形成するステップと、前記第1側面と反対の前記フィ
ールド酸化物領域の第2側面と隣接する前記シリコン層
に第2ソース/ドレイン領域を形成するステップと、ゲ
ート誘電体によりそこから絶縁され、前記シリコン層の
表面を覆うゲート電極であって、前記ゲート領域が前記
フィールド酸化物領域の一部と前記Dウエル領域と前記
第1ソース/ドレイン領域の一部上に形成されたゲート
電極を形成するステップとから成る方法。
ステップが、フィールド酸化膜を熱成長することから成
る第8項の方法。 (10)Dウエルを形成する該ステップが、硼素を拡散
するステップである第8項の方法。 (11)前記浅い延在領域が硼素を拡散することにより
形成される第8項の方法。 (12)ゲート電極を形成する前記ステップが、ポリシ
リコン層をディポジットするステップと前記ポリシリコ
ン層をドープするステップと前記ポリシリコン層をパタ
ーン化しエッチするステップとから成る第8項の方法。
であって、第1導電性タイプのシリコン層を提供するス
テップと、第1と第2の不純物を同時に拡散することに
よりDウエル構造を形成するステップと、ここで、前記
第2不純物の拡散が前記第1不純物よりも早いレート
で、前記第1不純物が前記第1の導電性タイプで前記第
2不純物が第2導電性タイプである、前記Dウエルから
離れ、前記半導体層の表面にフィールド絶縁領域を形成
するステップと、前記第2の不純物の浅いブランケット
注入を行うステップと、前記半導体層上にゲート誘電層
を形成するステップと、前記ゲート誘電層上にゲート導
電層を形成するステップと、前記Dウエルから前記フィ
ールド絶縁領域へ延びているゲート電極を形成するた
め、前記ゲート導電層をパターン化しエッチするステッ
プと、前記フィールド絶縁領域の対向する両端に隣接す
る第1及び第2ソース/ドレイン領域を形成するステッ
プと、ここでは、チャンネル領域が前記第1ソース/ド
レイン領域と前記フィールド絶縁領域との間に作りださ
れ、から成る方法。
2不純物が硼素からなる第13項の方法。 (15)フィールド絶縁領域を形成する前記ステップ
が、フィールド酸化膜を熱成長させるステップからなる
第13項の方法。
ここに開示される。1つの実施例において、nドープシ
リコン層14が提供され、そこにフィールド酸化物領域
24が形成される。pドープDウエル領域20が、該シ
リコン層14に形成され、これは該Dウエル領域20か
ら該フィールド酸化物領域24の第1の側面へ延在する
延在領域22であるpドープシェロウを含む。第1nド
ープソース/ドレイン領域16が、該Dウエル領域20
に形成され、該フィールド酸化物領域24から離され
る。また、第2nドープソース/ドレイン領域18が、
フィールド酸化物領域24の第2側面上のシリコン層1
4に形成される。ゲート領域26が、該シリコン層14
の表面上、該第1ソース/ドレイン領域16の一部、該
Dウエル領域20及び該フィールド酸化物領域24の一
部上に形成される。
断面図である。
る。
る。
る。
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 第1の導電性タイプの半導体層と;前記
半導体層に形成されたフィールド絶縁領域と;前記第1
導電性タイプの反対の第2の導電性タイプのウエル領域
であって、前記フィールド絶縁領域の第1の端から離
れ、前記半導体層内に形成されたウエル領域と;前記ウ
エル領域から前記フィールド絶縁領域の第1の端へ延び
ている前記第2の導電性タイプの浅い延在領域と;前記
フィールド絶縁領域から離れ、前記ウエル領域に形成さ
れた前記第1の導電性タイプの第1ソース/ドレイン領
域と;前記フィールド絶縁領域の第2の端と隣接する前
記半導体層に形成された前記第1の導電性タイプの第2
ソース/ドレイン領域と;少なくともチャンネル領域を
絶縁状に覆うゲート電極であって、前記チャンネル領域
が、前記第1ソース/ドレイン領域と前記フィールド絶
縁領域との間の前記半導体層に形成されているゲート電
極とを有することを特徴とするトランジスタ素子。 - 【請求項2】 ラテラルDMOSトランジスタの製造方
法であって、 第1導電性タイプのシリコン層を提供するステップと、 前記シリコン層にフィールド絶縁領域を形成するステッ
プと、 前記シリコン層に、前記第1の導電性タイプと反対の第
2の導電性タイプのDウエル領域を形成するステップ
と、 前記Dウエル領域から前記フィールド酸化物領域の第1
側面へ延びる浅い延在領域を形成するステップと、 前記フィールド酸化物領域から離れた、前記Dウエル領
域に第1ソース/ドレイン領域を形成するステップと、 前記第1側面と反対の前記フィールド酸化物領域の第2
側面と隣接する前記シリコン層に第2ソース/ドレイン
領域を形成するステップと、 ゲート誘電体によりそこから絶縁され、前記シリコン層
の表面を覆うゲート電極であって、前記ゲート領域が前
記フィールド酸化物領域の一部と前記Dウエル領域と前
記第1ソース/ドレイン領域の一部上に形成されたゲー
ト電極を形成するステップとから成る方法。
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