JPH10116983A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程数の増大を招くことなく、高耐圧M
OSトランジスタのトランジスタ性能の向上を可能とす
る半導体装置とその製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1内にヒ素イオン(75As+
)とボロンイオン(11B+ )をイオン注入し、同時に
拡散することでP型ウエル4内に極低濃度のP−−型拡
散層5を形成し、続いて前記基板1上に低濃度のN−型
ドレイン拡散層6をイオン注入により形成する。次に、
前記基板全面にゲート絶縁膜7を介して前記ドレイン拡
散層6上方にオーバーラップするゲート電極8を形成し
た後に、前記ゲート電極8の一端に隣接する高濃度のN
+型ソース拡散層9と、前記ゲート電極8の他端から離
間され、かつ前記低濃度のN−型ドレイン拡散層6に含
まれる高濃度のN+型ドレイン拡散層10とをイオン注
入により形成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とその
製造方法に関するものであり、更に詳しく言えば、LC
Dドライバーに用いる高電源電圧(HV−VDD)用の高
耐圧MOSトランジスタのトランジスタ性能の向上を図
る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】高耐圧MOSトランジスタは、例えば5
V系の通常MOSトランジスタと同一チップ上に混載さ
れている。以下で、従来例に係わる半導体装置について
説明する。図7に示すLDD型高耐圧MOSトランジス
タの断面図を参照しながら説明すると、N型の半導体基
板(NSub )51内に形成されたP型ウエル52上にゲ
ート絶縁膜53を介してゲート電極54が形成されてい
る。そして、前記ゲート電極54の一端に隣接するよう
にN+型ソース拡散層55が形成されており、チャネル
領域56を介して前記ソース拡散層55と対向してN−
型ドレイン拡散層57が形成され、更にゲート電極54
の他端から離間され、かつN−型ドレイン拡散層57に
含まれるようにN+型ドレイン拡散層58が形成されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ト
ランジスタのP型ウエル52は、工程の増加を抑えるた
め、5V系MOSトランジスタ用のP型ウエルと同一工
程で作成している。従って、P型ウエルは1種類しか持
っていなかった。高耐圧MOSトランジスタ用のウエル
は、降伏電圧を高くするために、ウエル濃度を低くし、
拡散領域を深く形成する必要がある。
【0004】一方、5V系MOSトランジスタ用のウエ
ルは、短チャネル化のため、ウエルを高濃度とし、ま
た、高集積化のため拡散領域を浅くする必要がある。従
って、ウエルを1種類しか持たなければ最適化されたウ
エル濃度プロファイルとはならず、トランジスタ性能が
制限される結果となっていた。従って、本発明では製造
工程数の増大を招くことなく、高耐圧MOSトランジス
タのトランジスタ性能の向上を可能とする半導体装置と
その製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は一導電
型の半導体基板内に一導電型の不純物と逆導電型の不純
物をイオン注入し、同時に拡散することで逆導電型のウ
エル領域内に極低濃度の逆導電型拡散層を形成し、前記
基板上に低濃度の逆導電型ドレイン拡散層をイオン注入
により形成する。次に、前記基板全面にゲート絶縁膜を
介して前記ドレイン拡散層上方にオーバーラップするゲ
ート電極を形成した後に、前記ゲート電極の一端に隣接
する高濃度の逆導電型ソース拡散層と、前記ゲート電極
の他端から離間され、かつ前記低濃度の逆導電型ドレイ
ン拡散層に含まれる高濃度の逆導電型ドレイン拡散層と
をイオン注入により形成するものである。
【0006】また、本発明は一導電型の半導体基板内に
形成されたエピタキシャル層内に形成された逆導電型の
ウエル領域と、該ウエ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の一端に隣接する高濃度の一導電
型ソース拡散層と、チャネル領域を介して前記ソース拡
散層と対向して形成された低濃度の一導電型ドレイン拡
散層と、前記ゲート電極の他端から離間され、かつ前記
低濃度の一導電型ドレイン拡散層に含まれる高濃度の一
導電型ドレイン拡散層とを具備するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高耐圧MOSトラ
ンジスタの一実施例について、その製造方法を示す図面
を参照しながら説明する。尚、説明の便宜上、同一チッ
プ上に形成される通常のMOSトランジスタの製造方法
についての説明は省略するが、高耐圧MOSトランジス
タの製造方法と平行して形成されるものである。
【0008】先ず、図1に示すように一導電型、例えば
基板濃度1E15/cm3 (尚、1E15は1かける1
0の15乗の意であり、以下同様である。)程度のN型
の半導体基板(NSub )1に例えば拡散係数D1が
【0009】
【数1】
【0010】のヒ素イオン(75As+ )をレジスト膜A
をマスクにしておよそ注入量3E12/cm2 乃至1E
13/cm2 の条件でイオン注入し、第1のイオン注入
領域2を形成すると共に、拡散係数D2が
【0011】
【数2】
【0012】のボロンイオン(11B+ )をおよそ1E1
3/cm2 の条件でイオン注入し、第2のイオン注入領
域3を形成する。次に、およそ1200℃のN2 雰囲気
中で8時間の熱拡散を行い、前述したヒ素イオン(75A
s+ )及びボロンイオン(11B+ )を同時拡散し、図2
に示すように前記基板1内にP型ウエル4を形成すると
共に、およそ2E15/cm3 程度の極低濃度のP−−
型拡散層5を形成する(図5に示す基板の濃度プロファ
イルを参照)。このとき、図5において、前記工程によ
りイオン注入しておいたヒ素イオン(75As+ )が一点
鎖線(1)に示すような濃度分布となり、一方ボロンイ
オン(11B+ )が二点鎖線(2)に示すような濃度分布
となるように拡散される際に、両者により相殺される領
域が発生する。この領域(図中(3)で示された領域)
が、本発明の特徴であるP型ウエル4内に形成されるP
−−型拡散層5となる。これにより、N−型拡散層6と
P−−型拡散層5の接合領域での接合耐圧が向上する。
【0013】続いて、例えばリンイオン(31P+ )をお
よそ注入量6E12/cm2 の条件でイオン注入し、こ
れをおよそ1100℃で2時間熱拡散することにより、
図3に示すように前記P−−型拡散層5内にN−型ドレ
イン拡散層6(図5の(4)の領域参照)を形成し、そ
の後半導体基板1上の全面におよそ1000Åの膜厚の
ゲート絶縁膜7を形成する。
【0014】次に、全面に例えばポリシリコン膜を形成
した後に、当該ポリシリコン膜を周知のパターニング技
術を用いてパターニングして、図4に示すように一端が
前記N−型ドレイン拡散層6上に延在するおよそ400
0Åの膜厚のゲート電極8を形成する。そして、図示し
ないレジスト膜をマスクにして例えばリンイオン(31P
+ )をおよそ加速電圧80KeV、注入量6E15/c
m2 の条件でイオン注入し、前記ゲート電極8の一端に
隣接するN+型ソース拡散層9と、該ゲート電極8の他
端から離間され、かつ前記N−型ドレイン拡散層6に含
まれるN+型ドレイン拡散層10(図5の(5)の領域
参照)とを形成する。
【0015】以上説明したように、本発明ではヒ素イオ
ン(75As+ )とボロンイオン(11B+ )の拡散係数の
差を利用して、5V系の通常のMOSトランジスタと同
一工程で形成される高耐圧MOSトランジスタの高濃度
ウエル中に前記N−型ドレイン拡散層6を包み込むよう
に極低濃度のP−−型拡散層5(図5の濃度プロファイ
ル参照)を形成したことで、電界緩和が可能となり、高
耐圧MOSトランジスタ専用のウエル領域を形成する工
程を増やすことなしに、当該MOSトランジスタに最適
なトランジスタ性能を有する高耐圧MOSトランジスタ
を形成できる。
【0016】以下、本発明の他の実施の形態について説
明する。本発明の他の実施の形態は、半導体基板上に単
結晶層であるエピタキシャル層を形成することで、本発
明を実現するものである。本発明の他の実施の形態の半
導体装置は、図6に示すような構成である。即ち、図に
おいて、21は一導電型、例えばN型の半導体基板であ
り、該基板21にノンドープでエピタキシャル成長させ
たエピタキシャル層22が形成されている。また、前記
エピタキシャル層22内にP型ウエル23が形成され、
該P型ウエル23上にゲート絶縁膜24を介してゲート
電極25が形成されている。そして、前記ゲート電極2
5の一端に隣接するようにN+型ソース拡散層26が形
成されており、チャネル領域27を介して前記ソース拡
散層26に対向してN−型ドレイン拡散層28が形成さ
れ、更にゲート電極25の他端から離間され、かつN−
型ドレイン拡散層28に含まれるようにN+型ドレイン
拡散層29が形成されてなるものである。
【0017】尚、本発明の実施の形態としてN型の半導
体基板を例として説明したが、本発明はP型の半導体基
板でも同様に適用できる。
【0018】
【発明の効果】以上、本発明によれば通常のMOSトラ
ンジスタと同一工程で形成される高耐圧MOSトランジ
スタの高濃度ウエル中に最適なトランジスタ性能を有す
る高耐圧MOSトランジスタを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第1の断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第2の断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第3の断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第4の断面図である。
【図5】本発明の半導体装置のA−A断面部の濃度プロ
ファイルを示す図である。
【図6】本発明の他の実施の形態の半導体装置を示す断
面図である。
【図7】従来の半導体装置を示す断面図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板内に形成された逆
    導電型のウエル領域と、 前記ウエ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、 前記ゲート電極の一端に隣接する高濃度の一導電型ソー
    ス拡散層と、 チャネル領域を介して前記ソース拡散層と対向して形成
    された低濃度の一導電型ドレイン拡散層と、 前記ゲート電極の他端から離間され、かつ前記低濃度の
    一導電型ドレイン拡散層に含まれる高濃度の一導電型ド
    レイン拡散層と、 少なくとも前記ゲート電極から前記低濃度の一導電型ド
    レイン拡散層を包み込む領域に形成された極低濃度の逆
    導電型拡散層とを具備することを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体基板内に一導電型の不
    純物と逆導電型の不純物を注入し、同時に拡散すること
    で逆導電型のウエル領域内に極低濃度の逆導電型拡散層
    を形成する工程と、 前記基板上に低濃度の逆導電型ドレイン拡散層をイオン
    注入により形成する工程と、 前記基板全面にゲート絶縁膜を形成する工程と、 全面にポリシリコン膜を形成した後にパターニングして
    少なくとも前記ドレイン拡散層上方にオーバーラップす
    るゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の一端に隣接する高濃度の逆導電型ソー
    ス拡散層と、前記ゲート電極の他端から離間され、かつ
    前記低濃度の逆導電型ドレイン拡散層に含まれる高濃度
    の逆導電型ドレイン拡散層とをイオン注入により形成す
    る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 一導電型の半導体基板内に形成されたエ
    ピタキシャル層と、 前記エピタキシャル層内に形成された逆導電型のウエル
    領域と、 前記ウエ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、 前記ゲート電極の一端に隣接する高濃度の一導電型ソー
    ス拡散層と、 チャネル領域を介して前記ソース拡散層と対向して形成
    された低濃度の一導電型ドレイン拡散層と、 前記ゲート電極の他端から離間され、かつ前記低濃度の
    一導電型ドレイン拡散層に含まれる高濃度の一導電型ド
    レイン拡散層とを具備することを特徴とする半導体装
    置。
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