JPH08330585A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH08330585A
JPH08330585A JP7159959A JP15995995A JPH08330585A JP H08330585 A JPH08330585 A JP H08330585A JP 7159959 A JP7159959 A JP 7159959A JP 15995995 A JP15995995 A JP 15995995A JP H08330585 A JPH08330585 A JP H08330585A
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ion implantation
photoresist
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Nobuhiro Nagura
延宏 名倉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高耐圧MOSトランジスタにおいて、高耐圧
で、高集積及び高電流能力のMOSトランジスタを製作
する。 【構成】高耐圧MOSトランジスタにおいて、高エネル
ギーイオン注入とフォトレジストのアッシングを使用
し、高耐圧MOSトランジスタの低濃度層を形成すれ
ば、チャネル方向の接合の深さを徐々に浅くすることが
できるので、高耐圧MOSトランジスタのチャネル長を
短くすることができる。また、ゲート近傍以外の領域の
ソース及びドレイン領域の接合深さは深くすることがで
きるので、高耐圧MOSトランジスタの電流能力を向上
させることができる。従って、高耐圧で高集積及び高電
流能力のMOSトランジスタを製作できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特に高耐圧のMOS(Metal Oxide Semico
nductor)電界効果トランジスタ(「MOSトランジス
タ」という)に関する。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタを高耐圧化するに
は、空乏層を十分に広げるための低濃度層が必要とな
る。
【0003】図5(A)、図5(B)を参照して、従来
の高耐圧MOSトランジスタにおける低濃度層の形成方
法を説明する。図5(A)、図5(B)は、高耐圧N型
MOSトランジスタのN-拡散層(低濃度層)の形成方
法を説明するための図である。
【0004】従来の高耐圧N型MOSトランジスタのN
-拡散層の形成方法は、ゲート電極2に用いるポリシリ
コンをパターニングした後、ゲート電極2に対しセルフ
アライン(自己整合)でイオン注入種をリン、イオン注
入量1012cm-2〜1014cm-2程度のイオン注入を行い、
-イオン注入領域7を形成し(図5(A)参照)、そ
の後、1000℃程度又はそれ以上の高温熱処理を行
い、N-低濃度層(拡散層)8を形成していた(図5
(B)参照)。一例として、イオン注入エネルギーは5
0〜150keV、熱処理温度は950〜1200℃、
熱処理時間は約30分〜8時間の範囲とされ、また基板
(ウエル)濃度は1015cm-3〜1017cm-3、接合の深さ
は0.5μm〜4.0μm程度とされる。
【0005】通常、上記条件により、耐圧約10V〜約
80Vの高耐圧MOSトランジスタを作成することがで
きる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】高耐圧MOSトランジ
スタの電流能力は、MOSトランジスタのチャネル抵抗
(チャネル長)及び低濃度層の拡散抵抗で決まる。ま
た、MOSトランジスタのチャネル長は、ソース及びド
レイン領域の接合の深さとチャネル領域下部の基板(ま
たはウェル)濃度で決まる。
【0007】高耐圧MOSトランジスタの場合、チャネ
ル領域下部の基板(又はウェル)濃度を上昇させると耐
圧が劣化するため、チャネル領域下部の基板(又はウェ
ル)濃度を濃くすることはできない。
【0008】よって、高圧MOSトランジスタのチャネ
ル長を短くするためには、低濃度層の接合深さを浅くす
ることが必要とされる。すなわち、デバイス寸法を縮小
する際のスケーリング則によれば、接合深さを1/K
(但し、Kはスケーリングファクタ)にするとチャネル
長は略1/Kとなる。より詳細には、ソース・ドレイン
の接合深さをrj、ゲート酸化膜厚をd、ソース・ドレ
イン空乏層幅をWs、Wdで表わすと、チャネル長Lの
最小値は[rj・d(Ws+Wd)21/3に比例するこ
とが知られている。
【0009】しかし、高耐圧MOSトランジスタの低濃
度層の接合深さを浅くすると、低濃度層の拡散抵抗が増
大し、高耐圧MOSトランジスタの電流能力が劣化して
しまうという問題がある。
【0010】そして、従来の高耐圧MOSトランジスタ
の低濃度層の形成方法では、低濃度層をイオン注入及び
高温熱処理で形成しているため、低濃度層のプロファイ
ルがゲート近傍及びその他の領域で一定であり、高耐圧
で高集積かつ高電流能力のMOSトランジスタを製作す
ることは困難であった。
【0011】従って、本発明は前記問題点を解消し、高
耐圧で、高集積及び高電流能力の半導体装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、高耐圧MOSトランジスタ等の低濃度層
を含む半導体装置において、前記低濃度層の接合深さが
チャネル方向に段階的に可変されてなることを特徴とす
る半導体装置を提供する。
【0013】また、本発明は、高エネルギーイオン注入
工程とフォトレジストのアッシング工程とにより高耐圧
MOSトランジスタの低濃度層の形成を行なうことを特
徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0014】本発明は、好ましい態様として、(a)フォ
トレジストをパターニングした後に所定の注入エネルギ
ーでイオン注入を行う工程と、(b)前記フォトレジスト
のアッシングを行い前記フォトレジストのチャネル長方
向の寸法を所定量縮小する工程と、(c)再び所定の注入
エネルギーでイオン注入を行う工程と、を含み、前記
(b)のフォトレジストのアッシング工程と前記(c)のイオ
ン注入工程とを所定回数繰り返して高耐圧MOSトラン
ジスタの低濃度層の形成を行なうことを特徴とする半導
体装置の製造方法を提供する。
【0015】本発明においては、好ましくは、前記(b)
のフォトレジストのアッシング工程と前記(c)のイオン
注入工程とを所定回繰り返した後に、ゲート電極に対し
セルフアラインでイオン注入を行うことを特徴とする。
【0016】本発明においては、好ましくは、前記イオ
ン注入工程と前記フォトレジストのアッシング工程とを
繰り返し行う際に、イオン注入の注入エネルギーを徐々
に低エネルギー化するか、及び/またはイオン注入種を
変更し、チャネル方向の接合の深さを徐々に浅くするこ
とを特徴とする。
【0017】
【作用】本発明によれば、高エネルギーイオン注入とフ
ォトレジストのアッシングを用い高耐圧MOSトランジ
スタの低濃度層を形成したことにより、チャネル方向の
接合の深さを徐々に浅くすることが可能となり、高耐圧
MOSトランジスタのチャネル長を従来例と比べ10〜
30%程度短くすることができる。
【0018】また、本発明によれば、ゲート近傍以外の
領域のソース及びドレイン領域の接合深さは深くするこ
とができることから、高耐圧MOSトランジスタの電流
能力を従来例と比べ10〜30%程度向上させることが
できる。このため、高耐圧で高集積及び高電流能力のM
OSトランジスタを製作できる。
【0019】さらに、本発明によれば、ゲート直下に基
板と同一導電型の拡散層を形成することにより、更にパ
ンチスルー耐圧を向上させることができる。
【0020】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
【0021】
【実施例1】図1及び図2を参照して本発明の第1の実
施例を説明する。図1、図2は、高耐圧N型MOSトラ
ンジスタの実施例を示す。また、図1(A)〜図1
(C)は本発明の一実施例を工程順に説明するための模
式的な断面図であり、図2は本発明の一実施例により製
造された高耐圧N型MOSトランジスタの模式的な断面
図である。
【0022】図1(A)に示すように、ゲート電極2の
回りにフォトレジスト1をパターニングする。その際、
フォトレジスト1の厚さを2〜4μm程度にする。
【0023】その後、イオン注入種をリン、イオン注入
量1012cm-2〜1014cm-2程度、イオン注入エネルギー
100keV〜700keV程度の高エネルギーイオン注入を行い、
第1のN-高エネルギーイオン注入領域4を形成し、次
にフォトレジスト1のアッシングを行い、フォトレジス
ト1を約1〜2μm程度細らせる(図1(B)参照)。
【0024】その後、イオン注入種をリン、ヒ素、イオ
ン注入量1012cm-2〜1014cm-2程度、イオン注入エネ
ルギー100keV〜700keV程度の高エネルギーイオン注入を
行い、第2のN-高エネルギーイオン注入領域6を形成
する(図1(B)参照)。この 第2のN-高エネルギー
イオン注入領域6のイオン注入エネルギー及びイオン注
入種は、第1の高エネルギーイオン注入領域4の形成
時のイオン注入プロファイルより浅くなるように設定す
る。
【0025】次に、フォトレジスト1を除去し、イオン
注入種をリン、ヒ素、イオン注入量1012cm-2〜1014
cm-2程度、イオン注入エネルギー10keV〜300keV程度の
高エネルギーイオン注入を行い、N-イオン注入領域7
を形成する。
【0026】このN-イオン注入領域7のイオン注入エ
ネルギー及びイオン注入種は、第2の高エネルギーイオ
ン注入領域6の形成時のイオン注入プロファイルより浅
くなるように設定する(図1(C)参照)。
【0027】そして、N-イオン注入領域4、6、7の
活性化を行うために、900℃以下の熱処理を行い、N
-拡散層8を形成する(図2参照)。
【0028】本実施例では、フォトレジストのアッシン
グの回数が1回の場合を説明したが、本実施例において
は、フォトレジストの回数及びイオン注入条件を上記条
件以外にも所望の条件に変更することができることは勿
論であり、低濃度層のプロファイルを自在に制御するこ
とができる。
【0029】以上説明したように、本実施例において
は、高エネルギーイオン注入とフォトレジストのアッシ
ングを用い、高耐圧MOSトランジスタの低濃度層を形
成することにより、図2に示すように、チャネル方向の
接合の深さを徐々に浅くすることができ、かつゲート近
傍以外の領域のソース及びドレイン領域の接合深さを深
くすることができる。
【0030】
【実施例2】次に、図3及び図4を参照して、本発明の
第2の実施例を説明する。図3(A)から図3(C)及
び図4は、本実施例に係る高耐圧N型MOSトランジス
タの製造工程を工程順に説明するための模式的な断面図
である。
【0031】図3(A)に示すように、ゲート電極2の
回りにフォトレジスト1をパターニングする。その際フ
ォトレジストの厚さを2〜4μm程度にする。
【0032】その後、イオン注入種をリン、イオン注入
量1012cm-2〜1014cm-2程度、イオン注入エネルギー
100keV〜700keV程度の高エネルギーイオン注入を行い、
第1のN-高エネルギーイオン注入領域4を形成する。
【0033】次に、図3(B)を参照して、フォトレジ
スト1のアッシングを行い、フォトレジスト1を約1〜
2μm程度細らせる。
【0034】その後、イオン注入種をリン、ヒ素、イオ
ン注入量1012cm-2〜1014cm-2程度、イオン注入エネ
ルギー100keV〜700keV程度の高エネルギーイオン注入を
行い、第2のN-高エネルギーイオン注入領域6を形成
する。この第2のN-高エネルギーイオン注入の際のイ
オン注入エネルギー及びイオン注入種は、第1の高エネ
ルギーイオン注入領域4形成時のイオン注入プロファイ
ルより浅くなるように設定する。
【0035】次に、図3(C)を参照して、フォトレジ
スト1を除去し、イオン注入種をリン、ヒ素、イオン注
入量1012cm-2〜1014cm-2程度、イオン注入エネルギ
ー10keV 〜300keV程度の高エネルギーイオン注入を行
い、N-イオン注入領域7を形成する。このN-イオン注
入領域7を形成する際のイオン注入エネルギー及びイオ
ン注入種は、第2の高エネルギーイオン注入6のイオン
注入プロファイルより浅くなるように設定する。ここま
での工程は前記実施例1と同じである。
【0036】次に、図4(A)を参照して、ゲート電極
の直下の部分にイオン注入種ボロン、イオン注入量10
12cm-2〜1014cm-2程度、イオン注入エネルギー10keV
〜500keV程度のボロンのイオン注入(ボロン注入領域9
で示す)を行う。
【0037】そして、N-イオン注入領域4、6、7と
ボロン9の活性化を行うために、90 0℃以下の熱処
理を行い、N-拡散層8及びP型拡散層10を形成する
(図4(B)参照)。
【0038】本実施例においては、ゲート直下にP型拡
散層10を形成することにより、前記第1の実施例より
も更にパンチスルー耐圧を向上させることができる。
【0039】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されるものでなく、
本発明の原理に準ずる各種態様を含むことは勿論であ
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接合の深さをゲート近傍に近づくに従い徐々に浅くする
ことが可能とされ、チャネル長を従来例と比べ約10〜
30%程度まで縮小すると共にゲート近傍以外の領域の
ソース及びドレイン領域の接合深さは深くされたため、
高耐圧MOSトランジスタの電流能力を従来例と比べ約
10〜30%等大幅に向上することが可能とされ、高耐
圧で高集積及び高電流能力のMOSトランジスタを実現
している。
【0041】また、本発明の製造方法によれば、高エネ
ルギーイオン注入とフォトレジストのアッシングを用
い、高耐圧MOSトランジスタの低濃度層を形成したこ
とにより、チャネル方向の接合の深さを徐々に浅くする
ことが可能となり、高耐圧MOSトランジスタのチャネ
ル長を従来例と比べ10〜30%短くすることができ
る。
【0042】また、本発明の製造方法によれば、ゲート
近傍以外の領域のソース及びドレイン領域の接合深さは
深くすることができることから、高耐圧MOSトランジ
スタの電流能力を従来の方法と比べ10〜30%向上さ
せることができる。このため、高耐圧で高集積及び高電
流能力のMOSトランジスタを製作できるという効果を
有する。
【0043】さらに、本発明によれば、ゲート直下に基
板と同一導電型の拡散層を形成することにより、更にパ
ンチスルー耐圧を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を製造工程順に説明する
ための模式的な断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例を説明するための模式的
な断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例を製造工程順に説明する
ための模式的な断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例を説明するための模式的
な断面図である。
【図5】従来の高耐圧MOSトランジスタを説明するた
めの断面図である。
【符号の説明】
1 フォトレジスト 2 ゲート電極 3 酸化物 4 第1のN-高エネルギーイオン注入領域 5 P型シリコン基板 6 第2のN-高エネルギーイオン注入領域 7 N-イオン注入領域 8 N-拡散層 9 ボロン注入領域 10 P型拡散層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高耐圧MOSトランジスタ等の低濃度層を
    含む半導体装置において、前記低濃度層の接合深さがチ
    ャネル方向に段階的に可変されてなることを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】前記低濃度層がゲート近傍以外の領域にお
    いて前記接合深さが大とされたことを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】高エネルギーイオン注入工程とフォトレジ
    ストのアッシング工程とにより高耐圧MOSトランジス
    タの低濃度層の形成を行なうことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項4】(a)フォトレジストをパターニングした後
    に所定の注入エネルギーでイオン注入を行う工程と、 (b)前記フォトレジストのアッシングを行い前記フォト
    レジストのチャネル長方向の寸法を所定量縮小する工程
    と、 (c)再び所定の注入エネルギーでイオン注入を行う工程
    と、 を含み、 前記(b)のフォトレジストのアッシング工程と前記(c)の
    イオン注入工程とを所定回数繰り返して高耐圧MOSト
    ランジスタの低濃度層の形成を行なうことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記(b)のフォトレジストのアッシング工
    程と前記(c)のイオン注入工程とを所定回繰り返した後
    に、ゲート電極に対しセルフアラインでイオン注入を行
    うことを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項6】前記イオン注入工程と前記フォトレジスト
    のアッシング工程とを繰り返し行う際に、イオン注入の
    注入エネルギーを徐々に低エネルギー化するか、及び/
    またはイオン注入種を変更し、 チャネル方向の接合の深さを徐々に浅くすることを特徴
    とする請求項4又は5記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105895520A (zh) * 2015-01-26 2016-08-24 中航(重庆)微电子有限公司 超结器件制备工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5737875A (en) * 1980-08-20 1982-03-02 Hitachi Ltd Mos semiconductor device
JPH05218070A (ja) * 1992-01-30 1993-08-27 Sanyo Electric Co Ltd Mos電界効果半導体装置

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